Molecular genetics of the immotile short tail sperm defect

Hedelmättömyyttä aiheuttavan siittiöiden puolihäntävian molekyyligenetiikka Suomalaisissa Yorkshire karjuissa yleistyi 1990-luvun lopulla autosomaalisesti ja resessiivisesti periytyvä hedelmättömyyttä aiheuttava siittiöiden puolihäntävika (ISTS, immotile short tail sperm). Sairaus aiheuttaa normaalia lyhyemmän ja täysin liikkumattoman siittiön hännän muodostuksen. Muita oireita sairailla karjuilla ei ole havaittu ja emakot ovat oireettomia. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa siittiöiden puolihäntävian aiheuttava geenivirhe ja kehittää DNA-testi markkeri- ja geeniavusteiseen valintaan. Koko genomin kartoituksessa vian aiheuttava alue paikannettiin sian kromosomiin 16. Paikannuksen perusteella kahden geenimerkin haplotyyppi kehitettiin käytettäväksi markkeri-avusteisessa valinnassa. Sairauteen kytkeytyneen alueen hienokartoitusta jatkettiin geenitestin kehittämiseksi kantajadiagnostiikkaan. Vertailevalla kartoituksella oireeseen kytkeytynyt alue paikannettiin 2 cM:n alueelle ihmisen kromosomiin viisi (5p13.2). Tällä alueella sijaitsevia geenejä vastaavista sian sekvensseistä löydetyn muuntelun perusteella voitiin tarkentaa sairauteen kytkeytyneitä haplotyyppejä. Haplotyyppien perusteella puolihäntäoireeseen kytkeytynyt alue rajattiin kahdeksan geenin alueelle ihmisen geenikartalla. Alueelle paikannetun kandidaattigeenin (KPL2) sekvensointi paljasti introniin liittyneen liikkuvan DNA-sekvenssin, Line-1 retroposonin. Tämä retroposoni muuttaa geenin silmikointia siten, että sitä edeltävä eksoni jätetään pois tai myös osa introni- ja inserttisekvenssiä liitetään geenin mRNA tuotteeseen. Molemmissa tapauksissa tuloksena on lyhentynyt KPL2 proteiini. Tähän retroposoni-inserttiin perustuva geenitesti on ollut sianjalostajien käytössä vuodesta 2006. KPL2 geenin ilmenemisen tarkastelu sialla ja hiirellä paljasti useita kudosspesifisiä silmikointimuotoja. KPL2 geenin pitkä muoto ilmenee pääasiassa vain kiveksessä, mikä selittää geenivirheen aiheuttamat erityisesti siittiön kehitykseen liittyvät oireet. KPL2 proteiinin ilmeneminen hiiren siittiön hännän kehityksen aikana ja mahdollinen yhteistoiminta IFT20 proteiinin kanssa viittaavat tehtävään proteiinien kuljetuksessa siittiön häntään. Mahdollisen kuljetustehtävän lisäksi KPL2 saattaa toimia myös siittiön hännän rakenneosana, koska se paikannettiin valmiin siittiön hännän keskiosaan. Lisäksi KPL2 proteiini saattaa myös toimia Golgin laitteessa sekä Sertolin solujen ja spermatidien liitoksissa, mutta nämä havainnot kuitenkin vaativat lisätutkimuksia. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että KPL2 geeni on tärkeä siittiön hännän kehitykselle ja sen rakennemuutos aiheuttaa siittiöiden puolihäntäoireen suomalaisilla Yorkshire karjuilla. KPL2 proteiinin ilmeneminen ja paikannus siittiön kehityksen aikana antaa viitteitä proteiinin toiminnasta. Koska KPL2 geenisekvenssi on erittäin konservoitunut, nämä tulokset tuovat uutta tietoa kaikkien nisäkkäiden siittiöiden kehitykseen ja urosten hedelmättömyyteen syihin.

Molecular Markers of Oral Lichen Planus

Oral lichen planus (OLP) is a chronic inflammatory mucosal disease and is detected in between 0.5% - 2.2% of the population. WHO has defined OLP as a potentially precancerous disorder, representing a generalized state associated with a significantly increased risk of cancer. However, only 0.5 – 2.9% of OLP lesions will progress to cancer. Currently, there are no prognostic markers to identify the lesions at increased risk for malignant transformation. The main aim of these studies was to identify cellular and molecular markers in order to understand the pathogenesis of atrophic OLP and its progression towards malignancy. Selected markers for cell proliferation, adhesion, apoptosis, and lymphocytic infiltration were assessed by immunohistochemistry in addition to static cytometry analyses for DNA content. DNA quantification of epithelial cells in 82 biopsy samples derived from atrophic lichen planus showed altered DNA content in 41% of the samples. DNA content was associated with proliferation activity, topoisomerase IIalpha, desmocollin-1 and infection with human papillomavirus. CD27+ and CD38+ lymphocytes were detected in inflammatory cell infiltrate, indicating an abnormal homing of B cells from blood circulation to tissue. Physiologic cell death, apoptosis, is frequently seen in OLP, but its pathways are unknown. Here it was shown that caspases 2 and 12 were up-regulated in OLP, indicating that intracellular apoptosis, rather than an external causal factor, is triggering apoptosis. However, this thesis could not identify any singular prognostic marker of malignancy in OLP. Thus, every OLP patient should receive regular follow-up care to identify cancer risk patients at an early stage.

Free PAPP-A: a Novel Marker in Acute Coronary Syndrome Patients

In recent years, one important objective of cardiovascular research has been to find new markers that would improve the risk stratification and diagnosis of patients presenting with symptoms of acute coronary syndrome (ACS). Pregnancy-associated plasma protein A (PAPP-A) is a large metalloproteinase involved in insulin-like growth factor signalling. It is expressed in various tissues and seems to be involved in many physiological and pathological processes, such as folliculogenesis, bone formation, wound healing, pregnancy and atherosclerosis. The aim of this thesis was to investigate PAPP-A in ACS patients. Circulating concentrations of PAPP-A had been previously shown to be elevated in ACS. In this study it was revealed that the form of PAPP-A causing this elevation was the free noncomplexed PAPP-A. Thus, the form of PAPP-A in the circulation of ACS patients differed from the complexed PAPP-A form abundantly present in the circulation during pregnancy. A point-of-care method based on time-resolved immunofluorometric assays was developed, which enabled the rapid detection of free PAPP-A. The method was found to perform well with serum and heparin plasma samples as well as with heparinized whole blood samples. With this method the concentrations of free PAPP-A in healthy individuals were shown to be negligible. When the clinical performance of the method was evaluated with serum samples from ACS patients, it was shown that the free PAPP-A concentration in the admission sample was an independent predictor of myocardial infarction and death. Moreover, as a prognostic marker, free PAPP-A was revealed to be superior to total PAPPA, i.e. the combination of free and complexed PAPP-A, which has been measured by the other groups in this field. As heparin products are widely used as medication in ACS patients, the effect of heparin products on free PAPP-A molecule and circulating concentrations were also investigated in this study. It was shown that intravenous administration of low molecular weight or unfractionated heparin elicits a rapid release of free PAPP-A into the circulation in haemodialysis patients and patients undergoing angiography. Moreover, the interaction between PAPP-A and heparin was confirmed in gel filtration studies. Importantly, the patients included in the clinical evaluation of the free PAPP-A detection method developed had not received any heparin product medication before the admission sample and thus the results were not affected by the heparin effect. In conclusion, free PAPP-A was identified as a novel marker associated with ACS. The point-of-care methods developed enable rapid detection of this molecule which predicts adverse outcome when measured in the admission sample of ACS patients. However, the effect revealed of heparin products on circulating PAPP-A concentrations should be acknowledged when further studies are conducted related to free or total PAPP-A in ACS.