PDF Basket
Kohonnut verenpaine (hypertensio) johtuu elintapatekijöistä, kuten epäterveellisestä ruokavaliosta, vähäisestä liikunnasta ja stressistä, mutta myös iästä ja perintötekijöistä. Ajan myötä liiallinen paine rasittaa verisuonia, mikä johtaa valtimoiden seinämien paksuuntumiseen.
”Valtimo on vähän kuin puutarhaletku”, kertoo Åbo Akademissa työskentelevä ForceMorph-hankkeen koordinaattori Cecilia Sahlgren. ”Mitä kovempi paine, sitä vahvemmat seinämät tarvitaan.”
Riskinä on, että valtimokudoksen paksuuntuessa sydämen on työskenneltävä entistä kovemmin. Hoitamattomana tämä prosessi voi aiheuttaa vakavia terveysongelmia, kuten sydämen vajaatoimintaa ja aivoverenkiertohäiriöitä.
Vessels-on-a-chip-tutkimusmallit
Mekanismeja, joilla mekaaniset voimat vaikuttavat verisuonten muotoon ja kokoon solutasolla, ei vielä täysin ymmärretä. ForceMorph-hanke ryhtyi selvittämään asiaa Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) tuella.
”Halusimme selvittää, miten solut aistivat verenpaineen muutoksia ja kuinka nämä muutokset välittyvät verisuonten rakennetta säätelevään solukoneistoon”, Sahlgren kertoo. Tutkimus voisi avata mahdollisuuksia uusille hoidoille, kuten solujen säätelykäyttäytymisen muokkaamiselle.
ForceMorph tarvitsi mallijärjestelmiä, joiden avulla voitaisiin säädellä ja analysoida tarkasti verenvirtauksen kaltaisia voimia. Hankkeen ratkaisuna oli kehittää vessels-on-a-chip-tutkimusmalleja – pienikokoisia laboratoriolaitteita, jotka jäljittelevät tarkasti ihmisen verisuonten rakennetta ja toimintaa.
”Tämä tarkoitti, että pystyimme ohjaamaan valtimoissa vaikuttavien solujen koostumusta ja järjestäytymistä”, lisää Sahlgren. Hanketiimi pystyi sen jälkeen määrittämään soluihin kohdistuvat voimat – kuten verenpaineen ja sykkeen – ja analysoimaan niiden reaktioita.
Solujen signalointi
Vessels-on-a-chip-malleista kerätty data siirrettiin kudostasolle tietokonemallinnuksen avulla. Hanketiimi pystyi tunnistamaan signalointimekanismeja, joilla on merkitystä verisuonten muodon muuttumisessa mekaanisten voimien seurauksena.
Nämä löydökset voivat avata uusia hoitomahdollisuuksia. Verisuoniin voitaisiin vaikuttaa esimerkiksi muokkaamalla tutkijoiden tunnistamia mekaaniselle rasitukselle herkkiä solujen signalointiväyliä. Ajatuksena on, että estämällä tietyt signalointiväylät valtimoiden muodonmuutoksia voitaisiin hidastaa tai ne voitaisiin jopa pysäyttää.
”Selvitimme, voitaisiinko kehittää toiminnallisia tukirakenteita, jotka pitäisivät valtimot auki ja auttaisivat hallitsemaan signalointiväyliä.” Tämä on varhaisvaiheen pioneeritutkimusta, ja seuraava askel olisi tällaisten materiaalien rakentaminen ja testaaminen.
Kudosten mekaniikka
ForceMorph-hankkeen tuloksia ja saavutuksia hyödynnetään nyt jatkotutkimuksissa. Esimerkiksi hankkeen vessels-on-a-chip-tutkimusmallia ja tietokonemallinnusta käytetään nyt muiden tutkijoiden solujen signaloinnin ja kudosten mekaniikan tutkimuksessa.
Sahlgren työskentelee parhaillaan toisessa EU:n rahoittamassa hankkeessa. MakingBlood-hanke pyrkii löytämään uusia tapoja tuottaa veren kantasoluja laboratorio-olosuhteissa. Yksi hänen hankekumppanistaan sai ERC:n rahoitusta sydän- ja verenkiertoelimistön regeneraation ennustamista koskevaan tutkimukseen, ja toinen tutkimus alkaa selvittää, miten solut aistivat ja tuottavat mekaanisia voimia, kuten verenpainetta, ja miten ne vastaavat niihin.
”Tämä hanke on auttanut ymmärtämään, miksi verenpaineella on väliä”, toteaa Sahlgren. ”Solutason prosessien havainnointi on haastavaa, mutta näiden mekanismien syvällisempi ymmärtäminen avaa uusia mahdollisuuksia.”