Ihmisen verenkierrosta löytyvät nanokokoiset hiukkaset pystytään uuden laitesysteemin avulla eristämään ja erottelemaan koon perusteella nopeasti ja luotettavasti, mikä avaa uusia mahdollisuuksia sairauksien löytämiseen ennaltaehkäisevästi veriplasmanäytteistä sekä soveltamisen vaikkapa koronaviruksen tutkimukseen. Nykyisillä menetelmillä monien nanokokoisten biomakromolekyylien alaryhmien eristäminen on erittäin vaativaa ja kallista.
–Viruspartikkeleita, kuten koronaviruspartikkeleita, on tällä hetkellä hankalaa eristää verestä, mutta kehitetyn eristyssysteemin avulla tämä olisi tulevaisuudessa mahdollista toistettavasti ja automatisoidusti, sanoo analyyttisesta kemiasta väitöskirjan tehnyt FM ja DI Evgen Multia.
Kehitetyn systeemin etuna on nopeus ja mahdollisuus toistettavasti eristää biomakromolekyylien alaryhmiä, jotka näyttelevät tärkeää osaa eri tautien synnyssä ja/tai kehittymisessä ja joita on tällä hetkellä vaikea tutkia.
–Biomakromolekyylien alaryhmien tutkiminen on erityisen tärkeää tulevaisuuden terapeuttisiin ja diagnostisiin sovellutuskohteisiin, sanoo väitöstyön ohjaaja analyyttisen kemian professori Marja-Liisa Riekkola Helsingin yliopistosta. Tämä luo myös uusia kaupallisia mahdollisuuksia.
Väitöskirjatutkimus on keskittynyt lipoproteiineihin ja solunulkoisiin vesikkeleihin, mutta menetelmä on sovellettavissa myös muihin hiukkasiin ja esimerkiksi viruksiin. Menetelmän pääperiaate on kaapata veriplasmanäytteistä selektiivisesti haluttuja hiukkasia hyödyntämällä sopivaan monoliittimateriaaliin liitettyjä vasta-aineita, jotka sitoutuvat sitten hiukkasten pinnalla oleviin, tiettyihin proteiineihin. Näin pystytään eristämään miljoonien muiden hiukkasten joukosta tarkkaan valittuja ja haluttuja hiukkasia, jotka siirretään vielä eristyssysteemin sisällä koon perusteella tapahtuvaan lisäerotukseen.
Kehitetty eristyssysteemi on täysin automatisoitu ja sen avulla voidaan kerätä tietyn kokoluokan biomakromolekyylien alaryhmiä jatkotutkimuksia varten. Tämä on myös selkeä edistysaskel verrattuna nykyään pääasiallisesti käytettäviin menetelmiin ja tekniikkoihin.
Kehitetyllä menetelmällä onnistuttiin ensimmäistä kertaa maailmassa eristämään eksomeerejä veriplasmasta. Näiden solunulkoisten vesikkelien alaryhmän vaikutusta ihmisen fysiologiaan ei vielä tunneta tarkemmin. Eristetyt solunulkoiset vesikkelit ovat myös lupaava tulevaisuuden sovellutuskohde kohdennetussa tai älykkäässä lääkkeiden jakelussa, missä eristettyjen vesikkeleiden sisään lisätään lääkeaineita, joita vesikkelit kuljettavat kohdistetusti kehon sisällä haluttuihin kohteisiin, esimerkiksi sairastuneisiin soluihin.
– Instrumenttianalytiikassa yhdistyvät laitekehitys ja menetelmäkehitys ja nyt rakennettu prototyyppi on usean eri asiantuntijan yhteistyön tulos, sanoo filosofian maisteriksi Helsingin yliopistosta analyyttisesta kemiasta ja diplomi-insinööriksi Aalto-yliopistosta biomassan jalostustekniikasta aiemmin valmistunut Multia, joka tällä hetkellä työskentelee liikkeenjohdon konsulttina.
FM ja DI Evgen Multia väittelee 27.8.2021 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Development of fast, reliable and automated isolation and fractionation methods for nanosized subpopulations of human biomacromolecules". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Chemicum, Auditorio A110, A. I. Virtasen Aukio 1; Live stream.
Vastaväittäjänä on Ikerbasque Research Professor Juan M. Falcón-Pérez, Center for Cooperative Research in Biosciences (CIC bioGUNE), ja kustoksena on professori Marja-Liisa Riekkola.
Väitöskirja julkaistaan sarjassa Doctoral School in Natural Sciences Dissertation Series.
Väitöskirja "Development of fast, reliable and automated isolation and fractionation methods for nanosized subpopulations of human biomacromolecules" on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa Heldassa.
Väittelijän yhteystiedot:
Evgen Multia, evgen.multia@helsinki.fi, 041 5269898