Tehokkaampia soluviljelymenetelmiä luukudosteknologian tarpeisiin

Väitöskirja tarkastettiin 3.4.2013 Tampereen yliopistossa

Effects of Biochemical and Mechanical Signals on Osteogenic Differentiation of Adipose Stem Cells in Vitro

Vastaväittäjä: Mervi Puska, dosentti, Turun yliopisto

Kustos: Susanna Miettinen, dosentti, Tampereen yliopisto

Esitarkastajat: Jeffrey Gimble, professori, Pennington Biomedical Research Center, Yhdysvallat, Michael Raghunath, professori, National University of Singapore, Singapore

Ohjaajat: Suvi Haimi, FT, Tampereen yliopisto, Susanna Miettinen, dosentti, Tampereen yliopisto

Erilaiset luukudosvauriot vaikuttavat miljoonien ihmisten elämänlaatuun maailmanlaajuisesti. Tämänhetkiset luukudoksen korjaustekniikat hyödyntävät enimmäkseen kudossiirteitä, joiden käyttöön liittyy kuitenkin ongelmia varsinkin silloin, kun on kyse suurten vaurioiden korjaamisesta. Biomateriaaleja, kantasoluja ja kasvutekijöitä yhdistävät kudosteknologiset menetelmät mahdollistavat uudenlaisten luunkorvikkeiden kehittämisen, ja tulevaisuudessa näiden menetelmien avulla pystytään kenties vastaamaan alati kasvavaan luusiirteiden tarpeeseen.

Rasvakudoksesta on tullut yksi lupaavimmista aikuisen kantasolulähteistä, sillä sen eristäminen käy helposti ja kivuttomasti. Rasvakudoksen kantasolut ovat monikykyisiä ja kykenevät siten erilaistumaan useiksi eri solutyypeiksi, kuten luusoluiksi. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää edelleen kudosteknologisia menetelmiä kasvojen ja kallon alueen luuvaurioiden korjausta varten sekä tehostaa rasvakudoksen kantasolujen erilaistumista luusoluiksi. Tutkimuksessa kehitettiin nykyistä tehokkaampi kasvatusliuos eli medium rasvakudoksen kantasolujen erilaistamiseen. Kantasoluhoitojen turvallisuutta ajatellen tutkimuksessa testattiin perinteisesti käytetyn naudanseerumipohjaisen viljelymediumin ohella myös ihmisen seerumia sisältävää sekä seerumitonta soluviljelymediumia. Lisäksi optimoidun luuerilaistusmediumin tehoa verrattiin kliinisessäkin käytössä oleviin kasvutekijöihin soluviljelymallissa, jossa hyödynnettiin kahta erilaista kolmiulotteista biomateriaalirakennetta.

Biokemiallisten menetelmien lisäksi tutkittiin mekaanisen kuormituksen tehoa rasvakudoksen kantasolujen luuerilaistamisessa. Tässä yhteydessä havaittiin, että korkeataajuuksinen vibraatiostimulaatio lisää kantasolujen erilaistumista luusoluiksi, mikäli soluja viljellään luuerilaistusmediumissa. Vibraatiostimulaatio ei kuitenkaan erilaistanut perusviljelymediumissa kasvatettuja rasvakudoksen kantasoluja, vaan solut tarvitsivat biokemiallisen sysäyksen herkistyäkseen mekaaniselle stimulaatiolle.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että viljelymediumiin lisätyt kasvutekijät eivät edistäneet rasvakudoksen kantasolujen luuerilaistumista. Sen sijaan näitä kantasoluja voidaan erilaistaa tehokkaasti luusoluiksi käyttämällä optimoitua luuerilaistusmediumia yhdessä biomateriaalirakenteiden tai vibraatiostimulaation kanssa.

Väitöskirjatyö toteutettiin Tampereen yliopiston Biolääketieteellisen teknologian yksikön Aikuisen kantasolujen tutkimusryhmässä.

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-44-9080-4