Fiber exposure targeted DNA sequences in pulmonary cells -tutkimushanke

Tiivistelmä

Asbestin aiheuttamat terveyshaitat ovat yhä ajankohtaisia, koska yksilön asbestille altistumisen ja esimerkiksi keuhkosyövän toteamisen välillä voi kulua vuosikymmeniä. Asbestikuitualtistuksen tiedetään aiheuttavan solujen DNA-kaksoisjuosteen katkeamista, mutta siihen liittyvät tapahtumat eivät ole täysin selvillä. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää kuitujen aiheuttamien kaksoisjuostekatkoksien muodostumisen kinetiikkaa sekä sitä sijoittuvatko nämä katkokset keuhkoepiteelisolujen genomissa sattumanvaraisesti vai ei.

DNA-vaurion seurauksena tietty histonimodifikaatio paikantuu näihin katkoksiin, joten katkoksien muodostumista voi havainnoida histonivariantin tunnistavaa vasta-ainetta käyttäen. Histonivariantin sitomat DNA sekvenssit voidaan eristää sekä tutkia uusimpia tekniikoita käyttäen miten katkokset sijoittuvat genomissa. Bioinformatiikan menetelmien avulla katkoksien sijaintia verrataan myös aikaisempien tutkimuksiemme muihin genomin laajuisiin tuloksiin asbestialtistuneiden keuhkosyövästä, jolloin tulosten hyödyntäminen voi edelleen tehostua.

Tutkittaessa kuitualtistuksen mekanistisia piirteitä keuhkoepiteelisolulinjoissa, asbestitutkimus voi hyödyntää myös työympäristössä nanoteknologian myötä ilmenneitä asbestin kaltaisten riskitekijöiden vaikutusmekanismien arviointia.
Asbestialtistuksen seurauksena vaurioituneiden DNA-alueiden tutkimus uusimmilla tarkoilla menetelmillä voi osoittaa onko niillä potentiaalia asbestialtistusta osoittavina diagnostisina merkkeinä.

Hankkeen vastuuhenkilö

Eeva Kettunen

Tiedote

Asbestin vaikutusmolekyylit kartalle

Työterveyslaitoksen erikoistutkija
Eeva Kettunen selvittää asbestikeuhkosyövän
syntymekanismeja molekyylitasolla. Hän tutkii kuitualtistusta
keuhkoja suojelevissa epiteelisoluissa. Asbestitutkimus voi
työympäristöissä hyödyntää myös nanoteknologian myötä ilmenneiden
riskien vaikutusmekanismien arviointia. Työsuojelurahasto oli
myöntänyt Kettuselle stipendin.

TSR-rahoitusaikana Kettunen osallistui neljän artikkelin
tekemiseen. Artikkeleista kaksi hyväksyttiin julkaistaviksi
kansainvälisissä tiedejulkaisuissa vuosina 2011–2012. Tuloksia on
esitelty myös alan kokouksissa.

Huomio DNA-katkoksiin

Asbestin aiheuttamat terveyshaitat ovat yhä ajankohtaisia, sillä
asbestille altistumisen ja esimerkiksi keuhkosyövän toteamisen
välillä voi kulua vuosikymmeniä. Asbestikuitualtistuksen tiedetään
katkaisevan solujen DNA-kaksoisjuosteita. Vielä ei kuitenkaan osata
ennakoida katkeamisten todennäköisiä paikkoja.

Kettunen selvitti krokidoliittikuitujen eli vaarallisimman
asbestilajin aiheuttamien kaksoisjuostekatkosten muodostumista
keuhkon epiteelisoluissa. Hän tutki myös sitä, sijoittuvatko nämä
katkokset keuhkoepiteelisolujen DNA:ssa sattumanvaraisesti vai
kohdennetusti.

DNA-vaurio näkyy vasta-aineella

DNA-kaksoisjuostevaurio johtaa eräiden histoniproteiinien
muuttumiseen näissä katkoksissa. Siten katkosten muodostumista voi
havainnoida käyttämällä tämän histonin tunnistavaa vasta-ainetta.
Ensin Kettunen määritti keuhkon epiteelisoluille sopivan
asbestikuitupitoisuuden, joka aiheuttaa DNA-katkoksia, mutta ei
surmaa soluja.

Kun asbestialtistus oli vaurioittanut DNA-alueita, Kettunen
tutki niitä uusimmilla, tarkoilla menetelmillä. Hän paneutui
siihen, sopivatko menetelmät asbestialtistusta todentaviksi
merkeiksi.

Mainittua vasta-ainetta hyödyntämällä Kettunen tutki
fluoresenssimikroskopialla kaksoisjuostekatkosten muodostumista.
Hän tutki ilmiötä neljän tunnin, vuorokauden ja kahden vuorokauden
kuluttua kontrollisoluissa ja soluissa, jotka oli altistettu
asbestille. Asbestia oli kaksi mikrogrammaa neliösenttiä kohti.

Katkokset ilmenivät yllättävän samankaltaisesti eräissä
soluissa. Neljän tunnin kuluttua kontrollisoluissa oli
havaittavissa signaaleja. Vuorokauden kuluttua 2µg/cm²
asbestialtistuksesta kummankin solulinjan mainittujen signaalien
määrä lisääntyi, mutta kontrollisoluissa kaksoisjuostekatkoksia
kuvaavien signaalien määrä väheni.

Näiden liikkeiden perusteella Kettunen valitsi vuorokauden
altistusajan soluille, jotka käsitellään sekvenointia varten.
Sekvenointi on menetelmä, jolla selvitetään nukleiinihapon
nukleotidijärjestystä.

Katkosten sijaintia tarkentamassa

Eeva Kettunen päättelee, että DNA-kaksoisjuostekatkosten
liikkeiden tutkimus kuitualtistetuissa soluissa ja
kontrollisoluissa osoitti, että katkokset voivat muodostua hyvin
monimutkaisesti ja katkoksia on vaikea erottaa toisistaan.

Tietämys histonimuutosten yhteydestä DNA-vaurioihin lisääntyy
koko ajan. Paljon on kuitenkin selvitettävää kuitualtisteisen
keuhkosyövän biologisissa mekanismeissa. Nykyisin suurista DNA-
analyysituloksista louhitaan bioinformaatiota.

Kettunen jatkaa tutkimustaan toisen apurahan tuella. Hän muun
muassa selvittää katkosten sijoittumista DNA:ssa. Bioinformatiikan
menetelmillä hän vertaa katkosten sijaintia aiempiin
tutkimustuloksiin samoista solulinjoista.

Toimittaja
Hannu Kaskinen

Aineisto

Kettunen Eeva. 2013. Stipendin 110405 loppuraportti. Avaa

Kettunen Eeva. 2013. Tiivistelmä. Avaa

Kettunen Eeva. 2013. Kokousabstrakti AACR2013. Stipendi 110405. Avaa