Uusia lähestymistapoja reaktiivisten happiradikaalien kuvantamiseksi neurodegeneratiivisten tautien eläinmalleissa
ROSim-konsortio

Giniatullin Rashid, Itä-Suomen yliopisto, Courtney Michael, Itä-Suomen yliopisto, Khirug Leonard, HY, Koistinaho Jari, Itä-Suomen yliopisto

Vapailla radikaaleilla, joita kutsutaan myös reaktiivisiksi happilajeiksi (ROS), on monia keskeisiä tehtäviä sekä terveessä elimistössä että erilaissa sairaustiloissa. Vaikka tutkimuksessa käytetäänkin nykyisin varsin paljon fotoniikan tekniikoita endogeenisten happiradikaalien visualisoimiseksi elävistä soluista ja kudoksista reaaliajassa, puuttuu tutkijoilta luotettavia menetelmiä happiradikaalien täsmälliseksi havainnoimiseksi. Olemassa olevien merkkiaineiden huonon valostabiilisuuden vuoksi nykyiset tutkimusprotokollat eivät salli toistettavaa, kalibroitua happiradikaalien mittaamista.

Projektissa kehitetään uusia menetelmiä happiradikaalien kuvantamiseksi perustuen kahteen biofotoniikan menetelmään: 1) solunsisäiseen kokonaisfluoresenssiin viljellyistä aivosoluista (TIRF) ja 2) multifotonimikroskopiaan, jolla kuvannetaan elävää aivoleikettä ja aivokudosta suoraan kallon läpi tehtävän ikkunan kautta. Tekniikoidemme merkittävin etu verrattuna perinteisiin mikroskopian menetelmiin on erittäin pieni tilavuus, jossa fluoresenssimerkkiaineen virittyminen tapahtuu. Siten valon vaikutuksesta haalistunut tai hapettunut fluoresenssimerkkiaine korvautuu tarkasteltavaan kohtaan kulkeutuvilla tuoreilla merkkiaineilla ja mikroskoopissa havaittava happiradikaalin signaali säilyy tasalaatuisena. Nopea haalistuneen merkkiaineen vaihtuminen uuteen, tuoreeseen merkkiaineeseen mahdollistaa nyt ensimmäistä kertaa, useiden toistuvien happiradikaalin tuotantoa aiheuttavien lääkeaineiden vaikutusten vertaamisen samassa solussa tai kudosalueella.

Tutkimuksessa täydennetään perinteisiä happiradikaalien merkkiaineita geneettisillä merkkiaineilla valikoiduissa soluissa ja jopa tietyissä solunsisäisissä organelleissa. Monipuolinen lähestymistapamme vapaiden happiradikaalien mittaamiseksi mahdollistaa nopean, uudenlaisen ja hyvin kontrolloidun kuvantamistekniikan kehittämisen sekä ennen kaikkea sen välittömän soveltamisen meneillään oleviin tutkimusprojekteihimme, joissa selvitämme vapaiden happiradikaalien merkitystä aivojen rappeutumissairauksissa. Projekti mahdollistaa siten aivan uuden ja luotettavan menetelmän aivosairauksien ja niiden hoitokeinojen tutkimiseen, muun muassa Alzheimerin taudissa, amyotrofisessa lateraaliskleroosissa, migreenissä sekä aivoinfarktissa.