Sytosentrifugivalmisteiden Papanicolaou-värjäyksen optimointi

Papanicolaou-värjäys on hematoksyliini-eosiinivärjäyksen pohjalta kehitetty erikoisvärjäys sytologisille näytteille. Värjäyksestä on olemassa monia erilaisia variaatioita. Jokainen laboratorio joutuu kehittämään oman värjäysohjeensa, koska värjäystulokseen vaikuttavat monet eri tekijät kuten vesijohtoveden pH. Opinnäytetyömme tarkoituksena oli kehittää optimaalisen värjäystuloksen antava Papanicolaou-värjäysohjelma sytosentrifugivalmisteille HUSLABin Jorvin sairaalan patologian laboratorioon ilman ammoniakkialkoholi-sinistysliuosta. Aikaisempien kokeilujen perusteella sen oli todettu aiheuttavan muihin koneen liuoksiin haitallisesti vaikuttavia höyryjä. Näytemateriaaleiksi valitsimme virtsa-, pleuraneste-, bronkus-, ja ohutneulabiopsianäytteitä, joista teimme sytosentrifugivalmisteita. Työn lähtökohtana oli värjäysohjelma, jolla sytosentrifugivalmisteita oli aiemmin yritetty värjätä. Kehitimme ohjelmaa muuttamalla yhtä muuttujaa kerrallaan eli muutimme väri- ja alkoholiliuosaikoja sekä kokeilimme differentaation ja sinistyksen vaikutusta. Jokaisen ohjelman jälkeen preparaatit mikroskopoitiin, jotta seuraavaa ohjelmaa osattiin kehittää oikeaan suuntaan. Ohjelmia kehitettiin yhteensä 15 ja ne aakkostettiin kirjaimilla A-O. Työtämme ohjanneet esitarkastaja ja patologi arvioivat arviointikaavakkeen avulla yhdeksän viimeistä värjäystä. He valitsivat niiden värjäysten joukosta kolme värjäystä, jotka annettiin kahdelle muulle esitarkastajalle ja kahdelle patologille arvioitavaksi. Syötimme tulokset SPSS-tilasto-ohjelmaan ja laskimme värjäyksien saamille pisteille keskiarvot. Suurimman pistekeskiarvon sai O-ohjelma, jonka valitsimme sen perusteella parhaaksi eli optimaalisen värjäystuloksen antavaksi ohjelmaksi. Suosittelemme O-ohjelmaa käyttöönotettavaksi Jorvin sairaalan patologian laboratorioon. Laboratoriosta löytyvät kaikki muut tarvittavat reagenssit ja välineet, paitsi Scott's Tap Water-sinistysliuoksessa tarvittava natriumbikarbonaatti. Muuten ohjelma on täysin käyttövalmis.

Puulevystä valmistettujen kalusteosien pintakäsittelyn kehittäminen UV-telalinjalla

Diplomityö tehtiin Kidex Oy:lle, joka on Kiteellä sijaitseva Martela-konsernin tytäryhtiö. Kidex Oy toimii sopimusvalmistajana Martelalle sekä muille valituille levykalusteasiakkaille, ja tuotteet ovat pääasiassa toimisto- ja keittiökalusteita. Kevättalvella 2008 yritykseen siirrettiin Nummelasta pintakäsittelyosasto, jolla on tehty petsaus- ja lakkaustöitä. Näiden lisäksi tehtaalla on pohdittu mahdollisuuksia maalaustöihin, jotta UV-telalinjan kapasiteetti saataisiin paremmin käyttöön Työssä selvitettiin, mitä muutoksia UV-kovettuvilla aineilla maalaaminen vaatii linjaan ja luotiin edellytykset maalaustoiminnan aloittamiselle. Muutokset pyrittiin pitämään niin vähäisinä kuin mahdollista. Lisäksi määritettiin maalattavien tuotteiden laadun kriteerit ja todennusmenetelmät, jotka voidaan viestiä asiakkaille väärinkäsitysten välttämiseksi. Laadun todentamista varten valmistettiin sarja koekappaleita, joista mitattiin asiakkaan kannalta tärkeimmät maalikalvon ominaisuudet. Työssä tarkasteltiin myös pintakäsittelylaitoksia koskevaa VOC-asetusta ja verrattiin liuottimien kulutusta asetuksen määrittämiin rajoihin. Puulevystä valmistettujen kalusteosien pintakäsittely UV-telalinjalla eroaa oleellisesti perinteisistä menetelmistä esimerkiksi tuotantonopeuden osalta, joka johtuu pääasiassa pinnoitekalvon hetkessä tapahtuvasta kovettumisesta UV-valon vaikutuksesta. UV-aineet ovat käytännössä täysin kiinteistä aineista koostuvia, eivätkä näin sisällä vaarallisia haihtuvia liuottimia. UV-kovettuvilla tuotteilla maalaaminen on viime vuosina runsaasti tutkittu alue, joka eroaa tietyiltä osin myös pintakäsittelystä UV-kirkaslakoilla. Pigmentoitujen kalvojen kovettuminen vaatii erilaista UV-säteilyä ja levitysmäärien seuranta on huomattavasti tarkempaa.

Hypoxia-associated biomarkers in rectal cancer treated by preoperative radiotherapy or chemoradiotherapy

Hypoksiaan liittyvät biologiset merkkiaineet leikkausta edeltävällä sädehoidolla tai kemosädehoidolla hoidetussa peräsuolisyövässä Peräsuolensyöpä on yleinen pahanlaatuinen kasvain. Leikkausta edeltävä sädehoito annetaan yleensä T3-T4-kasvaimille. Tutkimuksella pyrittiin selvittämään, voidaanko kasvaimen hapenpuutteeseen liittyvillä biologisilla merkkiaineilla arvioida peräsuolisyövän ennustetta leikkausta edeltävän sädehoidon tai kemosädehoidon jälkeen. Tällaisia merkkiaineita ovat hapenpuutteen vaikutuksesta aktivoituva HIF-1alfa hiilihappoanhydraasi IX (CA IX), sokerin kuljetukseen solussa osallistuva GLUT-1 sekä solun tukirankaproteiini ezrin. Tutkimukseen otettiin 178 potilasta, jotka olivat saaneet ennen leikkausta lyhyen (n=77) tai pitkän sädehoidon (n=10), pitkän sädehoidon ja solunsalpaajahoidon (n=37) tai ei mitään hoitoa (n=54). Lisäksi osalta leikkausta edeltävää sädehoitoa saaneelta potilaalta tutkittiin hoitoja edeltävät, diagnostiset näytteet (n=80). Tutkimuksessa käytettiin immunehistokemiallisia värjäysmenetelmiä. Kasvaimen regressiota (TRG) arvioitiin pitkän sädehoidon jälkeisistä näytteistä. Leikkausnäytteissä negatiivinen/heikko CA IX intensiteetti liittyi sekä pidempään tautispesifiseen (p=0.034) että tautivapaaseen elinaikaan (p=0.003) ja pitkän sädehoidon jälkeen HIF-1alfa-negatiivisuus pidempään tautispesifiseen (p=0.001) sekä negatiivinen/heikko GLUT-1 pidempään tautivapaaseen elinaikaan (p=0.066). Voimakas ezrin-ilmentymä diagnostisissa näytteissä liittyi lyhyempään tautivapaaseen ja tautispesifiseen (p=0.027 ja p=0.002) ennusteeseen. Monimuuttuja-analyysissä vahva CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti huonompaa tautivapaata ja tautispesifistä selviytymistä. Erinomainen TRG liittyi negatiiviseen/heikkoon CA IX- (p=0.057), ezrin- (p=0.012) ja GLUT-1 -ilmentymään (p=0.013) leikkausnäytteissä. Kun kaikki neljä merkkiainetta analysoitiin yhdessä monimuuttuja-analyysissä, CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti tautispesifistä elinaikaa. Voimakas CA IX-ilmentymä leikkausnäytteissä ja positiivinen HIF-1alfa- ja vahva GLUT-1-ilmentymä pitkän sädehoidon jälkeisissä leikkausnäytteissä sekä vahva ezrin-ilmentymä diagnostisissa näytteissä liittyivät epäsuotuisaan ennusteeseen. Monimuuttujaanalyysissä kohtalainen/voimakas CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti huonompaa tautivapaata ja tautispesifistä elinaikaa. CA IX on vahva biologinen merkkiaine peräsuolisyövässä.

Fotokatalyyttinen kalvonpesu

Fotokatalyysillä tarkoitetaan spontaania kemiallista reaktiota, joka tapahtuu fotokatalyytin absorboidessa valoa. Reaktio voi tapahtua joko katalyytin pinnalla tai sen läheisyydessä, mutta fotokatalyytti pysyy reaktiossa muuttumattomana. Ominaisuuksiltaan paras ja eniten tutkittu fotokatalyyttinen materiaali on titaanidioksidi, jolla on säteilytettynä kyky hajottaa orgaanisia molekyylejä hiilidioksidiksi ja vedeksi. Fotokatalyysin käyttömahdollisuuksia tutkitaan membraanikalvojen puhdistamisessa kalvojen käyttöiän ja erotustehokkuuden parantamiseksi. Nykyisin kalvojen puhdistamiseen käytetään useimmiten kemiallista pesua, jonka tuloksena on usein haitallisia yhdisteitä sisältävä liuos. Fotokatalyyttinen puhdistus voisi olla ratkaisu ongelmaan, sillä sen avulla voitaisiin puhdistamisessa käytettävien kemikaalien ja siinä muodostuvien jätteiden määrää vähentää. Tämän työn kokeellisessa osassa tutkittiin polyvinyylideenifluoridikalvon (PVDF) kestävyyttä ja puhdistumista fotokatalyyttisissä reaktioissa. PVDF:n on todettu olevan erinomainen kalvomateriaali, koska se on termisesti stabiili ja se kestää hyvin kemikaaleja, kuten orgaanisia liuottimia, happoja ja emäksiä. Työssä todettiin PVDF-kalvon puhdistuvan UV/TiO2-käsittelyn avulla. Kalvo puhdistui parhaiten, kun käytettiin 0,425 m- % TiO2-liuosta. Puhdistumista havainnoitiin sekä puhtaan veden vuon mittauksilla että värjäämällä käsiteltyjä kalvoja ja mittaamalla niiden värinintensiteetti.

A platform for anti-biofilm assays combining viability, biomass and matrix quantifications in susceptibility assessments of antimicrobials against Staphylococcus aureus biofilms

Bacteria can exist as planktonic, the lifestyle in which single cells exist in suspension, and as biofilms, which are surface-attached bacterial communities embedded in a selfproduced matrix. Most of the antibiotics and the methods for antimicrobial work have been developed for planktonic bacteria. However, the majority of the bacteria in natural habitats live as biofilms. Biofilms develop dauntingly fast high resistance towards conventional antibacterial treatments and thus, there is a great need to meet the demands of effective anti-biofilm therapy. In this thesis project it was attempted to fill the void of anti-biofilm screening methods by developing a platform of assays that evaluate the effect that screened compounds have on the total biomass, viability and the extracellular polysaccharide (EPS) layer of the biofilms. Additionally, a new method for studying biofilms and their interactions with compounds in a continuous flow system was developed using capillary electrochromatography (CEC). The screening platform was utilized with a screening campaign using a small library of cinchona alkaloids. The assays were optimized to be statistically robust enough for screening. The first assay, based on crystal violet staining, measures total biofilm biomass, and it was automated using a liquid handling workstation to decrease the manual workload and signal variation. The second assay, based on resazurin staining, measures viability of the biofilm, and it was thoroughly optimized for the strain used, but was then a very simple and fast method to be used for primary screening. The fluorescent resazurin probe is not toxic to the biofilms. In fact, it was also shown in this project that staining the biofilms with resazurin prior to staining with crystal violet had no effect on the latter and they can be used in sequence on the same screening plate. This sequential addition step was indeed a major improvement on the use of reagents and consumables and also shortened the work time. As a third assay in the platform a wheat germ agglutinin based assay was added to evaluate the effect a compound has on the EPS layer. Using this assay it was found that even if compounds might have clear effect on both biomass and viability, the EPS layer can be left untouched or even be increased. This is a clear implication of the importance of using several assays to be able to find “true hits” in a screening setting. In the pilot study of screening for antimicrobial and anti-biofilm effects using a cinchona alkaloid library, one compound was found to have antimicrobial effect against planktonic bacteria and prevent biofilm formation at low micromolar concentration. To eradicate biofilms, a higher concentration was needed. It was also shown that the chemical space occupied by the active compound was slightly different than the rest of the cinchona alkaloids as well as the rest of the compounds used for validatory screening during the optimization processes of the separate assays.

Application of morphometry, static DNA ploidy analysis, and steroid receptor expression in diagnosis and prognosis of Libyan breast cancer

The aim of this study was to describe the demographic, clinicopathological, biological and morphometric features of Libyan breast cancer patients. The supporting value of nuclear morphometry and static image cytometry in the sensitivity for detecting breast cancer in conventional fine-needle aspiration biopsies were estimated. The findings were compared with findings in breast cancer in Finland and Nigeria. In addation, the value of ER and PR were evaluated. There were 131 histological samples, 41 cytological samples, and demographic and clinicopathological data from 234 Libyan patients. The Libyan breast cancer is dominantly premenopausal and in this feature it is similar to breast cancer in sub-Saharan Africans, but clearly different from breast cancer in Europeans, whose cancers are dominantly postmenopausal in character. At presention most Libyan patients have locally advanced disease, which is associated with poor survival rates. Nuclear morphometry and image DNA cytometry agree with earlier published data in the Finnish population and indicate that nuclear size and DNA analysis of nuclear content can be used to increase the cytological sensitivity and specificity in doubtful breast lesions, particularly when free cell sampling method is used. Combination of the morphometric data with earlier free cell data gave the following diagnostic guidelines: Range of overlap in free cell samples: 55 μm2 -71 μm2. Cut-off values for diagnostic purposes: Mean nuclear area (MNA) >54 μm2 for 100% detection of malignant cases (specificity 84 %), MNA < 72 μm2 for 100% detection of benign cases (sensitivity 91%). Histomorphometry showed a significant correlation between the MNA and most clinicopathological features, with the strongest association observed for histological grade (p <0.0001). MNA seems to be a prognosticator in Libyan breast cancer (Pearson’s test r = - 0.29, p = 0.019), but at lower level of significance than in the European material. A corresponding relationship was not found in shape-related morphometric features. ER and PR staining scores were in correlation with the clinical stage (p= 0.017, and 0.015, respectively), and also associated with lymph node negative patients (p=0.03, p=0.05, respectively). Receptor-positive (HR+) patients had a better survival. The fraction of HR+ cases among Libyan breast cancers is about the same as the fraction of positive cases in European breast cancer. The study suggests that also weak staining (corresponding to as few as 1% positive cells) has prognostic value. The prognostic significance may be associated with the practice to use antihormonal therapy in HR+ cases. The low survival and advanced presentation is associated with active cell proliferation, atypical nuclear morphology and aneuploid nuclear DNA content in Libyan breast cancer patients. The findings support the idea that breast cancer is not one type of disease, but should probably be classified into premenopausal and post menopausal types.

Puuperäisten biomassahydrolysaattien likaamien membraanien pesu

Tässä diplomityössä tutkittiin biomassahydrolysaatilla liattujen ultrasuodatusmembraanien pesua. Työn kirjallisuusosassa käsitellään membraanien likaantumista ja pesua, puuperäistä biomassahydrolysaattia sekä biomassahydrolysaatin suodatusta membraaneilla ja membraanien karakterisointia. Kokeellisessa osassa tutkittiin pesuaineiden vaikutusta koivuhydrolysaatilla liattujen membraanien peseytyvyyteen. Käytetyt ultrasuodatusmembraanit olivat Alfa Lavalin UFX5 ja ETNA01PP. Membraanien pesussa käytettiin Ecolabin entsymaattisia P3-ultrasil 53 ja P3-ultrasil 67 pesuaineita yhdessä emäksisen P3-ultrasil 69 pesuaineen kanssa sekä hapanta P3-ultrasil 75 pesuainetta. Lisäksi emäksisiä P3-ultrasil 110, P3-ultrasil 112 ja P3-ultrasil 115 pesuaineita. Emäksisten pesujen tehokkuutta vertailtiin pelkällä natriumhydroksidilla tehtyyn pesuun. Membraanien likaantumista arvioitiin mittaamalla puhtaan veden vuota ennen ja jälkeen likaantumissuodatuksen ja laskemalla niiden vuoarvojen erotus. Samalla tavalla arvioitiin pesuaineiden vaikutusta membraanin peseytyvyyteen. Lisäksi peseytyvyyttä arvioitiin FTIR–analyyseillä, kontaktikulmamittauksilla ja membraanin sisältämän ligniinin värjäyksellä. Tutkimuksissa havaittiin, että koivuhydrolysaatilla liatuille UFX5 membraaneille vesivuon sekä FTIR–spektrin muuttumisen perusteella sopii parhaiten emäksisen ja happaman pesuaineen kaksivaiheinen pesu. Kontaktikulman palautumisen perusteella parhaiten sopi pelkällä emäksisellä P3-Ultrasil 115 tehty pesu. Ligniiniä parhaiten, mikroskooppiin liitetyllä kameralla otettujen kuvien perusteella, poisti entsymaattinen P3-ultrasil 67, mutta tämä samalla modifioi membraanin pintaa. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että emäksinen ja entsymaattinen pesuaine pesevät melko hyvin koivuhydrolysaatilla liattuja membraaneja. Lisäksi havaittiin, että ligniini tunkeutuu suodatuksissa membraanin sisään, joten pelkkä pesuaineen kierrättäminen laitteistossa ei riitä vaan tarvitaan paineellista pesua.

Complement system in cutaneous squamous cell carcinoma

Cutaneous squamous cell carcinoma (cSCC) consists 20% of keratinocytederived non-melanoma skin cancers (NMSC), the incidence of which is increasing globally. cSCC is the most common metastatic skin cancer and it causes approximately 20% of skin cancer-related deaths. At present, there are no molecular markers for predicting which cSCC lesions are aggressive or metastasize rapidly. UV radiation is the most important risk factor for cSCC. During the development of cSCC, normal epidermal keratinocytes are transformed and form actinic keratosis (AK), which progresses to cSCC in situ (cSCCIS, Bowen’s disease) and finally to invasive and metastatic cSCC. Inflammatory factors and cells are a part of cancer microenvironment and cSCC can develop in the chronically irritated skin or in the context of chronic inflammation. The complement system is a central part of innate immunity and it regulates normal immunological and inflammatory processes. In this study, the role of complement system components and inhibitors were studied in the progression of cSCC in culture and in vivo. Elevated expression of complement factor H (CFH), complement factor I (CFI), complement component C3 and complement factor B (CFB) was noted in cSCC cells in culture. The analysis with immunohistochemistry (IHC) revealed that the expression of CFH, CFI, C3 and CFB was specifically noted in tumor cells in vivo. The staining intensity of CFH, CFI, C3 and CFB was also stronger in invasive cSCC than in AK or cSCCIS samples. The knockdown of CFH, CFI and CFB with specific siRNAs decreased cSCC cell viability and migration, whereas the knockdown of C3 reduced only cSCC cell migration. Moreover, the knockdown of CFI, C3 and CFB inhibited growth of cSCC xenograft tumors established in SCID mice in vivo. In these tumors, CFI, C3 and CFB knockdown decreased the number of proliferating cells. Moreover, the knockdown of CFI increased local inflammation and complement activation. This study provides evidence for the roles of CFH, CFI, C3 and CFB in the tumor progression indicating these as molecular biomarkers and putative therapeutic targets of cSCC.