Nanoparticle-Assisted Immunoassays for Point-of-Care Testing - With Specific Interest in Minimally Interference-Prone Assays for Cardiac Troponin I

Cardiac troponins (cTn) I and T are the current golden standard biochemical markers in the diagnosis and risk stratification of patients with suspected acute coronary syndrome. During the past few years, novel assays capable of detecting cTn‐concentrations in >50% of apparently healthy individuals have become readily available. With the emerging of these high sensitivity cTn assays, reductions in the assay specificity have caused elevations in the measured cTn levels that do not correlate with the clinical picture of the patient. The increased assay sensitivity may reveal that various analytical interference mechanisms exist. This doctoral thesis focused on developing nanoparticle‐assisted immunometric assays that could possibly be applied to an automated point‐of‐care system. The main objective was to develop minimally interference‐prone assays for cTnI by employing recombinant antibody fragments. Fast 5‐ and 15‐minute assays for cTnI and D‐dimer, a degradation product of fibrin, based on intrinsically fluorescent nanoparticles were introduced, thus highlighting the versatility of nanoparticles as universally applicable labels. The utilization of antibody fragments in different versions of the developed cTnI‐assay enabled decreases in the used antibody amounts without sacrificing assay sensitivity. In addition, the utilization of recombinant antibody fragments was shown to significantly decrease the measured cTnI concentrations in an apparently healthy population, as well as in samples containing known amounts of potentially interfering factors: triglycerides, bilirubin, rheumatoid factors, or human anti‐mouse antibodies. When determining the specificity of four commercially available antibodies for cTnI, two out of the four cross‐reacted with skeletal troponin I, but caused crossreactivity issues in patient samples only when paired together. In conclusion, the results of this thesis emphasize the importance of careful antibody selection when developing cTnI assays. The results with different recombinant antibody fragments suggest that the utilization of antibody fragments should strongly be encouraged in the immunoassay field, especially with analytes such as cTnI that require highly sensitive assay approaches.

Unraveling the functional divergence of membrane-bound pyrophosphatases

Inorganic pyrophosphatases (PPases) are enzymes that hydrolyze pyrophosphate (PPi)which is produced as a byproduct in many important growth related processes e.g. in the biosynthesis of DNA, proteins and lipids. PPases can be either soluble or membranebound. Membrane-bound PPases (mPPases) are ion transporters that couple the energy released during PPi hydrolysis to Na+ or H+ transport. When I started the project, only three Na+-transporting mPPases were known to exist. In this study, I aimed to confirm if Na+-transport is a common function of mPPases. Furthermore, the amino acid residues responsible for determining the transporter specificity were unknown. I constructed a phylogenetic tree for mPPases and selected the representative bacterial and archaeal mPPases to be investigated. I expressed different prokaryotic mPPases in Escherichia coli, isolated these as inverted membrane vesicles and characterized their functions. In the first project I identified four new Na+-PPases, two K+-dependent H+-PPases and one K+-independent mPPase. The residues determining the transporter specificity were identified by site-directed mutagenesis. I showed that the conserved glutamate residues are important for specificity, though are not the only residues that influence it. This research clarified the ion transport specificities throughout the mPPase phylogenetic tree, and revealed that Na+ transport is a widespread function of mPPases. In addition, it became clear that the transporter specificity can be predicted from the amino acid sequence in combination with a phylogenetic analysis. In the second project, I identified a novel class of mPPases, which is capable of transporting both Na+ and H+ ions and is mainly found in bacteria of the human gastrointestinal tract. The physiological role of these novel enzymes may be to help the bacteria survive in the demanding conditions of the host. In the third project, I characterized the Chlorobium limicola Na+-PPase and found that this and related mPPases are able to transport H+ ions at subphysiological Na+ concentrations. In addition, the H+-transport activity was shown to be a common function of all studied Na+-PPases at low Na+ concentrations. I observed that mutating gate-lysine to asparagine eliminated the H+ but not the Na+ ion transport function, indicating the important role of the residue in the transport of H+. In the fourth project, I characterized the unknown and evolutionary divergent mPPase clade of the phylogenetic tree. The enzymes belonging to this clade are able to transport H+ ions and, based on their sequence, were expected to be K+- and Na+-independent. The sequences of membrane-bound PPase are usually highly conserved, but the enzymes belonging to this clade are more divergent and usually contain 100−150 extra amino acid residues compared to other known mPPases. Despite the vast sequence differences, these mPPases have the full set of important residues and, surprisingly, are regulated by Na+ and K+ ions. These enzymes are mainly of bacterial origin.

Glutathione and the redox control system trypanothione/trypanothione reductase are involved in the protection of Leishmania spp. against nitrosothiol-induced cytotoxicity

Glutathione is the major intracellular antioxidant thiol protecting mammalian cells against oxidative stress induced by oxygen- and nitrogen-derived reactive species. In trypanosomes and leishmanias, trypanothione plays a central role in parasite protection against mammalian host defence systems by recycling trypanothione disulphide by the enzyme trypanothione reductase. Although Kinetoplastida parasites lack glutathione reductase, they maintain significant levels of glutathione. The aim of this study was to use Leishmania donovani trypanothione reductase gene mutant clones and different Leishmania species to examine the role of these two individual thiol systems in the protection mechanism against S-nitroso-N-acetyl-D,L-penicillamine (SNAP), a nitrogen-derived reactive species donor. We found that the resistance to SNAP of different species of Leishmania was inversely correlated with their glutathione concentration but not with their total low-molecular weight thiol content (about 0.18 nmol/10(7) parasites, regardless Leishmania species). The glutathione concentration in L. amazonensis, L. donovani, L. major, and L. braziliensis were 0.12, 0.10, 0.08, and 0.04 nmol/10(7) parasites, respectively. L. amazonensis, that have a higher level of glutathione, were less susceptible to SNAP (30 and 100 µM). The IC50 values of SNAP determined to L. amazonensis, L. donovani, L. major, and L. braziliensis were 207.8, 188.5, 160.9, and 83 µM, respectively. We also observed that L. donovani mutants carrying only one trypanothione reductase allele had a decreased capacity to survive (~40%) in the presence of SNAP (30-150 µM). In conclusion, the present data suggest that both antioxidant systems, glutathione and trypanothione/trypanothione reductase, participate in protection of Leishmania against the toxic effect of nitrogen-derived reactive species.

Renal and extrarenal manifestations of autosomal dominant polycystic kidney disease

The objective of the present study was to determine the frequency of the most common clinical features in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease in a sample of the Brazilian population. The medical records of 92 patients with autosomal dominant polycystic kidney disease attended during the period from 1985 to 2003 were reviewed. The following data were recorded: age at diagnosis, gender, associated clinical manifestations, occurrence of stroke, age at loss of renal function (beginning of dialysis), and presence of a family history. The involvement of abdominal viscera was investigated by ultrasonography. Intracranial alterations were prospectively investigated by magnetic resonance angiography in 42 asymptomatic patients, and complemented with digital subtraction arteriography when indicated. Mean age at diagnosis was 35.1 ± 14.9 years, and mean serum creatinine at referral was 2.4 ± 2.8 mg/dL. The most frequent clinical manifestations during the disease were arterial hypertension (63.3%), lumbar pain (55.4%), an abdominal mass (47.8%), and urinary infection (35.8%). Loss of renal function occurred in 27 patients (mean age: 45.4 ± 9.5 years). The liver was the second organ most frequently affected (39.1%). Stroke occurred in 7.6% of the patients. Asymptomatic intracranial aneurysm was detected in 3 patients and arachnoid cysts in 3 other patients. In conclusion, the most common clinical features were lumbar pain, arterial hypertension, abdominal mass, and urinary infection, and the most serious complications were chronic renal failure and stroke. Both intracranial aneurysms and arachnoid cysts occurred in asymptomatic patients at a frequency of 7.14%.

Tutkimustiedon hyödyntäminen valtioneuvoston lainvalmistelussa

Valtioneuvoston ja koko julkisen sektorin päätöksenteossa tulisi yleisesti pyrkiä riittävään tieteelliseen tietopohjaan. Hallitusten toimintaa on kuitenkin kritisoitu siitä, ettei tutkimustietoa huomioida riittävästi päätöksenteossa. Tässä tutkimuksessa tutkittiin tieteellisen tiedon hyödyntämistä valtioneuvoston lainvalmistelutyössä. Tutkimuksen tarkoituksena oli myös selvittää mitkä ovat merkittävimmät tutkimustiedon hyödyntämisen haasteet lainvalmistelussa. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisena tapaustutkimuksena. Tutkimuksen kohteena oli kolme eri valtioneuvoston lainsäädäntöhanketta. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin puolistrukturoiduilla haastatteluilla, joita tehtiin sekä ministeriöiden että tutkimusorganisaatioiden edustajille. Tutkimus osoitti, että aiemmat tutkimustulokset ovat hyvin usein uuden lainsäädännön taustalla ja tutkimustietoa hyödynnetään tietoisesti eri tavoin lainvalmistelutyössä. Syyt tutkimustiedon hyödyntämättömyydelle ovat pääosin inhimillisiä. Osaan tutkimustiedon hyödyntämiseen liittyvistä haasteista voidaan vaikuttaa yksilön tai organisaation toimintatavoilla, mutta esimerkiksi poliittisen päätöksenteon erityispiirteiden vaikutukset tutkimustiedon hyödyntämiseen nähdään monimutkaisempana haasteena ja ne tarjoavat potentiaalisen aiheen jatkotutkimukselle.

The interconnections between customer loyalty, employee engagement and business performance

The interconnections of customer loyalty, employee engagement and business performance have been separately examined in several previous studies but actually a coherent study combining all of these components together has been lacking. This thesis aims to study all of these components and their interrelations at the same time in order to understand the organization as a one whole. The thesis includes an encompassing review of the previous studies related to customer loyalty and employee engagement. The theory presents both the theoretical approaches and the empirical findings from the earlier literature and builds therefore a strong fundament for the empirical part of this thesis. The empirical data in this thesis was provided by three case companies of a Nordic group operating in a business-to-business professional services branch and it used the Net Promoter Score method for measuring both customer loyalty and employee engagement. The thesis left interesting research questions open and provides therefore an intriguing study field for the future researches.

Efeito hipoglicêmico de rações à base de berinjela (Solanum melongena,L.) em ratos

Os objetivos do presente trabalho foram verificar se dietas ricas em berinjela apresentam efeito hipoglicêmico, se contribuem para o retardamento de absorção da glicose pós-prandial e se a fração fibra solúvel está correlacionada com estes efeitos. Os experimentos foram realizados com ratos Wistar machos adultos, normais e diabéticos, que receberam rações à base de caseína, berinjela com casca e sem casca, e de casca de berinjela por um período de 42 dias. A glicose sangüínea foi determinada no início do experimento e aos 13, 21, 34 e 42 dias. Os testes orais de tolerância à glicose (TOTG) foram realizados no final do experimento. Os resultados mostraram que as rações à base de farinha de berinjela com casca e de casca de berinjela apresentaram redução nos níveis de glicose. Este efeito não foi significativo para a ração à base de farinha de berinjela sem casca. Os animais do grupo diabético que receberam ração à base de berinjela com casca apresentaram menor área sob a curva de glicose, do que os dos grupos controle (ração à base de caseína e de berinjela com casca) e do que o do grupo diabético que recebeu a ração de caseína. Este efeito não foi observado nos animais que receberam ração à base de berinjela sem casca e casca de berinjela. Estes resultados indicam a presença de um composto responsável pelo efeito hipoglicêmico na casca de berinjela e que a pectina solúvel da ração não foi suficiente para promover tal efeito, mas que a administração contínua de pectina solúvel contribuiu para a melhora da TOTG.

Strategisten suorituskykymittarien seurantatiedon hallinta päätöksenteon tukena – Case: Tyks-Sapa liikelaitos

Terveydenhuollon toimintaympäristö on muutoksessa 2010-luvulla lainsäädännön ja palvelujärjestelmän muuttuessa. Strategisen johtamisen kautta organisaatiot pyrkivät arvioimaan ja hallitsemaan toimintaympäristössään tapahtuvia muutoksia. Strateginen ohjaus tukee strategian toteuttamista organisaatiossa. Strateginen ohjaus sisältää strategian toteutumisen arvioinnin strategisten suorituskykymittarien avulla, jolloin huomiota kiinnitetään siihen, eteneekö organisaatio kohti asettamiaan tavoitteita. Organisaatioissa käytetään usein runsaasti resursseja suorituskyvyn arvioimiseen. Organisaation toiminnasta kertova arviointitieto tuottaa lisäarvoa organisaatiolle vain, mikäli tietoa kyetään hyödyntämään päätöksenteossa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli lisätä teoreettista tietoa strategisen ohjauksen tueksi kuvaamalla, miten case-organisaatiossa johtotehtävissä toimivat hyödyntävät strategisten suorituskykymittarien tuottamaa seurantatietoa päätöksenteossaan. Tutkimuksessa selvitettiin, miten strategiset suorituskykymittarit asetetaan, miten niiden tuottamaa tietoa siirretään ja miten saatua tietoa hyödynnetään case-organisaatiossa. Tutkimuksen päätutkimuskysymyksenä oli: Miten strategisten suorituskykymittarien tuottaman seurantatiedon hallintaan panostamalla tuetaan päätöksentekoa case-organisaatiossa? Tutkimus toteutettiin laadullisena tapaustutkimuksena, jossa kohdeorganisaationa toimi Tyks-Sapa liikelaitos, joka on julkinen sairaanhoidollisia palveluita tuottava terveydenhuoltoalan liikelaitos. Teoriatiedon perusteella tiedon hallintaan kuuluu tietotarpeiden määrittäminen, tiedon hankinta ja siirtäminen sekä tiedon hyödyntäminen toiminnan muuttamiseen. Kirjallisuuden ja tutkimushaastattelujen perusteella tiedon hyödyntäminen päätöksenteossa edellyttää, että strategisten suorituskykymittarien tuottama tieto vastaa johtajan tietotarpeita. Haastattelujen perusteella eksplisiittisen tiedon siirtämistä tukevat johdon sähköiset tietojärjestelmät. Haastattelujen ja teoriatiedon pohjalta näyttäisi kuitenkin siltä, että strategisten suorituskykymittarien tuottamaa eksplisiittistä tietoa tulisi tulkita vuorovaikutuksessa muiden kanssa, jotta kerätty data muuntuu päätöksentekoa ohjaavaksi strategiseksi tiedoksi. Tutkimuksen tulosten mukaan strategisten suorituskykymittarien tehtävänä on tuottaa tietoa johtajien päätöksenteon tueksi, mutta he tarvitsevat myös muita tietolähteitä päätöksenteossaan. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että tämän tutkimuksen tulosten ja aiemman teoriatiedon valossa näyttäisi siltä, että kiinnittämällä huomiota strategisten suorituskykymittarien tuottaman seurantatiedon hallintaan, voidaan tukea kerätyn tiedon hyödyntämistä päätöksenteossa.

Vihreän IT:n menetelmiä ja niiden vaikutukset ympäristölle ja yrityksille

Vihreä IT on informaatioteknologia-alan suuntaus, jonka tarkoituksena on muokata informaatioteknologian eri osa-alueita mahdollisimman vähän ympäristöä kuormittaviksi. Tässä tutkielmassa käydään läpi muutamia suurimpia vihreän IT:n osa-alueita liittyen energiankulutukseen ja laitteiden elinkaareen. Parannukset näissä alueissa eivät edesauta pelkästään ympäristön hyvinvointia, vaan ne tarjoavat esimerkiksi yrityksille mahdollisuuden taloudelliseen hyötyyn. Suuret datakeskukset aiheuttavat suuren osan informaatioteknologia-alan energiantarpeesta. Suunnittelemalla datakeskusten rakenne järkevästi ja uudistamalla vanhaa laitteistoa saadaan aikaan energiansäästöä. Uuden sukupolven serverit kuluttavat vähemmän energiaa kuin edeltäjänsä ja ovat tehokkaampia, eikä niiden huoltoon ja ylläpitoon kulu ylimääräisiä resursseja. Pilvipalveluiden yleistyminen on johtanut siihen, että yritysten ei välttämättä enää edes tarvitse investoida omiin datakeskuksiin tai servereihin, sillä kaikki tarvittavat palvelut saadaan pilvipalveluiden tarjoajilta tarvittaessa. Erilaisten laitteiden elinkaari koostuu yleensä aina seuraavista vaiheista: suunnittelu, valmistus, kuljetus, käyttö sekä kierrätys tai hävittäminen. Jokainen näistä vaiheista aiheuttaa omanlaistaan kuormitusta ympäristölle. Suurimman osuuden luo kuitenkin laitteiden käytöstä aiheutuva valtava energiantarve. Jokaiseen elinkaaren vaiheeseen voidaan tehdä parannuksia, joiden avulla laitteesta saadaan mahdollisimman ympäristöystävällinen sen koko elinaikansa ajaksi. Ympäristöhyötyjen lisäksi vihreästä IT:stä hyötyvät myös yritykset. Yritysten IT-laitteiston uusiminen ja monet energiansäästösovellukset esimerkiksi tietokoneissa tuovat suuren säästön vuosittaisiin sähkökuluihin. Yritykset voivat halutessaan luoda erillisen vihreän IT:n strategian, jonka perusteella omia toimintoja aletaan muuttaa ympäristöystävällisemmiksi. Jos tämä tehdään oikein ja vihreät tavoitteet saavutetaan, voi yritys saada tästä huomattavaa etua markkinointiinsa ja tavoittaa näin uusia asiakkaita.