Expression microarray technology as a tool in cancer research

DNA microarray technology has in a decade been rapidly adopted by biomedical researchers and emerged as a very prominent research tool. In this study, microarray technology, together with supporting methods, was utilized in studies of human cancer. The study focused on two types of cancer, a hereditary syndrome called Hereditary Leiomyomatosis and Renal Cell Cancer (HLRCC) and on colorectal cancer (CRC). HLRCC is a disease caused by mutations in the Krebs cycle gene fumarase, where some of the patients develop an aggressive and early-onset renal cancer or uterine leiomyosarcoma. CRC is one of the leading causes of death in the Western world. In the first study, yeast models with fumarase mutations were subjected to microarray profiling and functional experiments to reveal changes caused by two different fumarase mutations and to find potential candidate genes for the renal cancer observed in some of the HLRCC patients. No significant differences in fumarase gene or protein expressions or in enzyme activities were observed. This indicated that modifying genes, rather than genotype-phenotype effects, play a role in the formation of the malign tumors. In the second study, Dukes' C stage colorectal tumors with good and bad prognosis were studied using microarray profiling, and a molecular signature separating these two groups with differing prognoses was identified. The study showed that gene expression profiling of surgical samples can predict the recurrence of Dukes' C patients. In the third study, serrated colorectal carcinomas, which differ morphologically from conventional colorectal carcinomas, were distinguished from each other using expression microarrays. The separation by unsupervised clustering indicated that serrated tumors differ biologically from conventional ones. Statistical analyses were used to identify key genes with differential expression between these two tumor types and the results were further validated by immunohistochemical analyses. A key gene, EPHB2, revealed by the expression data analysis of serrated CRC, was further characterized in the last two studies to find out more about the relevance of this gene to colorectal tumorigenesis. Germline mutations in EPHB2 were found in few CRC patients, but did not appear to be a major contributor in CRC susceptibility. Aberrant promoter hypermethylation and frameshift mutations in a repetitive track of the gene were, however, found to be frequent mechanisms of EPHB2 inactivation in CRC. In general, it was observed that the use of combined research methods greatly enhance the power of microarray studies, and enable focusing of the analyses. Although the technology is presently used primarily in basic research, clinical applications are foreseeable and slowly emerging.DNA-mikrosiruteknologia on vuosikymmenen kuluessa omaksuttu nopeasti osaksi biolääketieteellistä tutkimusta ja noussut lupaavaksi menetelmäksi syöpätutkimuksessa. Tässä työssä tutkittiin mikrosiruteknologian hyväksikäyttöä kahdella syöpätyypillä, periytyvällä HLRCC -syndroomalla sekä kolorektaalisyövällä (CRC). HLRCC aiheutuu muutoksista Krebsin syklin fumaraasi geenissä. Osalla potilaista ilmenee kohdun leiomyosarkooma tai aggressiivinen ja nuorella iällä todettu munuaissyöpä, jonka epäillään johtuvan vielä tuntemattoman geenin vaikutuksesta. CRC on yksi yleisimmistä syöpätyypeistä ja johtavista kuolinsyistä länsimaissa. Työn ensimmäisessä osassa tutkittiin kahden eri fumaraasimutaation vaikutusta hiivamallissa mikrosiruanalyysien ja funktionaalisten kokeiden avulla. Eri mutaatioiden todettiin olevan vaikutukseltaan keskenään samanlaisia, viitaten mahdollisten muiden geenien vaikutukseen munuaissyövän synnyssä. Toisessa osajulkaisussa vertailtiin mikrosiruteknologialla keskenään hyvän ja huonon ennusteen saaneita Dukes' C -luokituksen omaavia kolorektaalikasvaimia. Nämä kaksi ryhmää kyettiin molekyyligeneettisten erojensa perusteella erottamaan toisistaan, mikä osoitti leikkausnäytteiden perusteella tehtävän geeniekspressio-profiloinnin olevan näissä syövissä mahdollista ja kykenevän ennustamaan tämän syöpätyypin uusiutumista potilailla. Kolmannessa osajulkaisussa mikrosiruteknologiaa käytettiin hyväksi luokiteltaessa CRC:n sahalaitaista muotoa molekyyligeneettisen profiilinsa perusteella tavanomaisesta CRC:stä. Geneettinen profilointi jakoi nämä kaksi ryhmää omiksi alatyypeikseen, viitaten näiden rakenteellisesti tavanomaisesta CRC:stä poikkeavien sahalaitaisten kasvainten erilaiseen biologiseen taustaan. Tilastollisten analyysien perusteella sahalaitaisissa CRC:ssä erilaisimmin ilmeneviä geenejä valittiin immunohistokemiallisiin jatkotutkimuksiin, joiden avulla todennettiin mikrosiruanalyysin löydökset. Viimeisissä osajulkaisuissa tutkittiin mikrosiruanalyysien perusteella esiin tulleen EPHB2 geenin vaientamisen mekanismeja sekä merkitystä CRC:n muodostumisen alttiudessa. Geenin ituratamuutoksia löydettiin muutamasta tutkitusta CRC näytteestä, mutta niiden vaikutus CRC:n alttiuteen katsottiin vähäiseksi. Promoottorialueen hypermetylaation sekä geenin lukualueella sijaitsevan toistojakson muutosten aiheuttaman geenin vaientumisen sen sijaan havaittiin olevan yleistä. Yleisellä tasolla mikrosiruanalyysien havaittiin hyötyvän samanaikaisesti tehtävistä muista tutkimusmenetelmistä, joiden avulla tutkimuksen kohteita kyettiin rajaamaan. Vaikka teknologiaa nykyisellään sovelletaan lähinnä perustutkimukseen, on lupauksia kliinisistä käyttökohteita nähtävissä.reviewe

Sään aiheuttamat meripelastustehtävät Suomen meripelastusvastuualueella 2008—2012

Sää on vielä nykyäänkin hyvin oleellinen tekijä merenkulussa kaikesta uudesta teknologiasta huolimatta. Rajavartiolaitos (RVL) on Suomen johtava meripelastusviranomainen, ja se kirjaa vuosittain noin 1600 meripelastustehtävää, joista noin 1200 koskettaa huviveneitä. Huvialukset ovat myös erityisen alttiita säälle; ne ovat yleensä verrattain pieniä, eikä huviveneilijöillä välttämättä ole samantasoista teknologiaa tai merimieskokemusta kuin ammattimerenkulkijoilla. Tässä Pro gradu -työssä tutkittiin vuosina 2008--2012 Suomen meripelastusvastuualueella kirjattuja meripelastustehtäviä, jotka voidaan katsoa sään aiheuttamiksi. Aineistona käytettiin RVL:n meripelastusrekisteriä sekä Ilmatieteen laitoksen (IL) säähavaintoja, ennusteita ja varoituksia. Kaikkiaan sään aiheuttamia meripelastustehtäviä oli tutkittavassa otoksessa 119. Näistä 91 prosenttia kosketti huviveneitä, mikä selittää sitä, että valtaosa tehtävistä sijoittui melko lähelle rannikkoa. Ajallisesti tehtävät painottuivat kesäkuukausille. Eniten meripelastustehtäviä aiheuttivat seuraavat sääparametrit: sumu (49 tehtävää), tuuli (29 tehtävää), aallokko (15 tehtävää) ja jääolot (15 tehtävää). Näistä tehtävistä esitetään saatavissa olevan säädatan rajoissa synoptisen ja mesoskaalan analyysi, joissa etsitään vallinneista säätiloista yhteisiä tekijöitä kunkin sääparametrin aiheuttamista tehtävistä erikseen. Sumutehtävien tapauksissa eniten tehtäviä aiheutti advektiosumu, ja tuuli- ja aallokkotapauksissa eniten tehtäviä aiheutti matala- tai korkeapaineen kiristämä painegradientti ilman sen kummempaa hienorakennetta. Kaikissa jääolotehtävissä jäitä liikutti matalapaineen kiristämän painegradientin virittämä tuuli, ja aluksia jäi jäiden puristukseen. Tehtävähetkille laadittujen sääennusteiden osuvuutta tarkastellaan lähinnä sumun ja tuulen osalta. Sumun huomattiin olevan vaikea ennustaa, mutta tuulen nopeus ja suunta oli tuulen aiheuttamien meripelastustehtävien yhteydessä sen sijaan ennustettu varsin hyvin. Työn tavoitteena oli tunnistaa veneilijöille vaarallisia sääilmiöitä sekä löytää mahdollisia eri alueille tyypillisiä meteorologisia ominaispiirteitä erityisesti vaaraa aiheuttavan sään osalta. Tällaisia löytyi erityisesti tuulen osalta; taaksetaipuneeseen okluusioon ja kylmän rintaman ylitykseen voi liittyä vaarallisen kovaa tuulta alueeseen katsomatta. Toisaalta kanavoituminen voi voimistaa tuulen vaarallisen kovaksi ainakin Ahvenanmerellä pohjoistuulella ja Suomenlahdella länsilounaisella tai itäkoillisella tuulella. Sään aiheuttaneessa meripelastustehtävässä osallisena olleilta kysyttiin omakohtaisia kokemuksia tapahtumahetkeltä sekä kartoitettiin tapahtumien taustoja. Tämä 'asiakaskysely' lähetettiin 15 henkilölle, joista kuusi vastasi. Neljän saadun vastauksen pohjalta esitetään tapaustutkimus vastaukseen liittyvästä meripelastustehtävästä, ja tapaustutkimukset esitetään näin kahdesta sumun aiheuttamasta tehtävästä, yhdestä tuulen ja yhdestä jääolojen aiheuttamasta tehtävästä

Komiat kylät pohjoisen maisemassa – Kairalan ja Luiron maisemanhoitoalueen hoito- ja käyttösuunnitelma

Kairalan ja Luiron kylät Pelkosenniemellä edustavat tyypillisiä peräpohjalaisia maatalouskyliä, joiden asutus on muodostunut jokivarteen nauhamaisesti. Taustalla siintävät tunturit ja matalammat vaarat luovat kylämaisemille komeat kehykset. Omaleimaiseksi maiseman tekevät kylien vanhat peräpohjalaiset hirsirakennukset, jotka Kairalan itäpuolta lukuun ottamatta säästyivät Lapin sodan tuhoilta. Kitisen molemmin puolin sijaitseva Kairalan kylä onkin luokiteltu valtioneuvoston periaatepäätöksessä vuonna 1995 valtakunnallisesti arvokkaaksi maisema-alueeksi. Luirojoen varrella sijaitseva Luiron kylä on määritelty maakunnallisesti arvokkaaksi maisema-alueeksi. Yli 300 vuoden kuluessa eränkäyntiin, poronhoitoon ja sittemmin karjanhoitoon perustuvat elinkeinot ovat muokanneet kylistä valtakunnallisesti merkittäviä kulttuurihistoriallisia ympäristöjä. Jokivarret ja kyläkeskukset ovat olleet pelto- ja laidunmaina ja niiltä on niitetty luonnonheinää karjan ravinnoksi. Maatalouden rakennemuutoksen ja väestön ikääntymisen myötä avarat maisemat ovat kuitenkin alkaneet pensoittua. Suunnitelma on yhdessä kyläläisten kanssa tehty kartoitus, jossa on pohdittu maiseman arvokohteita, havainnollistettu maisemassa tapahtuneita muutoksia ja inventoitu tärkeimmät hoidon tarpeessa olevat kohteet. Tämän jälkeen on pohdittu sopivia hoitotapoja ja kartoitettu taloudellisia tukimahdollisuuksia. Suunnitelman tavoitteena on innostaa asukkaita omaehtoiseen maisemanhoitoon ja kannustaa hakemaan taloudellista tukea maisemanhoitoon ja rakennusten kunnostukseen. Hankkeen on rahoittanut ympäristöministeriö ja Pelkosenniemen kunta. Kylämaisemien hoidossa kullakin maanomistajalla on lopullinen vastuu omien maidensa osalta ja maisemanhoito on luonnollisesti vapaaehtoista toimintaa. Maiseman – asuinympäristön – viihtyisyydestä huolehtiminen on kuitenkin molempien kyläyhteisöjen edun mukaista. Maisemanhoito ja vanhan rakennuskannan kunnostus tukee kylien paikallista kulttuuri-identiteettiä, virkistyskäyttöä ja matkailua. Nyt maiseman hoito- ja käyttösuunnitelman valmistuttua on Kairalan ja Luiron kylille mahdollista perustaa luonnonsuojelulain 32 §:n mukainen maisemanhoitoalue. Virallinen asema mahdollistaa kylien tekemistä tunnetuksi ja tarjoaa mahdollisuudet kehittää luonto- ja kulttuurimatkailua. Viljelijät ja paikalliset yhdistykset voivat hakea rahoitusta maisemanhoitoon maatalouden erityistukien kautta. Lisäksi kylien rakennusperinteen kunnossapitoon ja korjauksiin on mahdollista hakea avustusta Lapin ympäristökeskuksesta ja Museovirastosta. Maisemanhoitoalueen perustaminen ei tuo oikeusvaikutteisia lisärajoituksia maiden ja metsien käyttöön. Rakentaminen tapahtuu edelleen maakuntakaavan, kunnan rakennusjärjestyksen ja maankäyttö- ja rakennuslain mukaisesti. Metsätaloutta harjoitetaan entiseen tapaan metsälain mukaisesti

Coir, wood shavings and peat as growth substrates for arctic bramble

Methods for protected container cultivation of arctic bramble (Rubus arcticus L.) are currently under development. The aim of this study was to evaluate coir and wood shavings as alternatives to peat-based growth substrate (growing medium) in the intensive greenhouse cultivation of arctic bramble. The substrates used were a commercial coir mix (Coir), wood shavings from sodium silicate impregnated wood (Wood), a mixture of 95 % horticultural peat and 5 % perlite (HPP), and a mixture of 80 % peat and 20 % wood shavings (HPWood). Growth and fruit yield were highest in HPP, followed by Coir and HPWood, and were most severely reduced in Wood. Shoot nutrient analyses and soil drainage water observations suggested that the poor performance of Wood was mainly caused by release of sodium silicate into the rooting zone due to unsuccessful substrate processing. A higher proportion of the pore space in Wood was air-filled compared to other substrates, possibly limiting water availability. Overall, the suitability of both coir and wood shavings as growth substrates for arctic bramble was relatively low. However, it is likely that the poor performance of wood shavings was caused largely by inappropriate preparation. For wood waste to be useful as a growth substrate, the wood material should be specially processed for that purpose.Peer reviewe

Sphagnum moss is a promising growth substrate in arctic bramble container cultivation

Development of container cultivation methods for arctic bramble (Rubus arcticus L.) is currently underway. The aim of this study was to evaluate Sphagnum moss and two substrate mixes containing peat and coir or perlite as alternatives for a pure peat substrate in arctic bramble container cultivation, with particular interest on Sphagnum moss. The experiment was conducted in plastic high tunnel in plant towers with three planting levels (Top, Middle, Bottom). The substrates used were unfertilised peat (UP), an UP and perlite mix (80/20 by dry loose volume) (UPP), an UP and commercial coir mix (50/50) (UPCoir) and unfertilised Sphagnum moss (SM). Plant vigour was higher in SM compared to UP and UPP, while total fruit yield, mean fruit weight and individual drupelet weight were higher in SM compared to UPP. Both plant vigour and fruit yield were substantially reduced on Middle and especially Bottom level, compared to the Top level of plant towers. Water retention measurement of pure substrate materials showed higher air volume content in SM compared to UP or pure coir material. We conclude that Sphagnum moss is a highly promising substitute for peat as a substrate in arctic bramble container cultivation.Peer reviewe

Positive fitness effects help explain the broad range of Wolbachia prevalences in natural populations

The bacterial endosymbiont Wolbachia is best known for its ability to modify its host’s reproduction by inducing cytoplasmic incompatibility (CI) to facilitate its own spread. Classical models predict either near-fixation of costly Wolbachia once the symbiont has overcome a threshold frequency (invasion barrier), or Wolbachia extinction if the barrier is not overcome. However, natural populations do not all follow this pattern: Wolbachia can also be found at low frequencies (below one half) that appear stable over time. Wolbachia is known to have pleiotropic fitness effects (beyond CI) on its hosts. Existing models typically focus on the possibility that these are negative. Here we consider the possibility that the symbiont provides direct benefits to infected females (e.g. resistance to pathogens) in addition to CI. We discuss an underappreciated feature of Wolbachia dynamics: that CI with additional fitness benefits can produce low-frequency (< 1/2) stable equilibria. Additionally, without a direct positive fitness effect, any stable equilibrium close to one half will be sensitive to perturbations, which make such equilibria unlikely to sustain in nature. The results hold for both diplodiploid and different haplodiploid versions of CI. We suggest that insect populations showing low-frequency Wolbachia infection might host CI-inducing symbiotic strains providing additional (hidden or known) benefits to their hosts, especially when classical explanations (ongoing invasion, source-sink dynamics) have been ruled out.Peer reviewe

Oxygen adsorption on (100) surfaces in Fe-Cr alloys

The adsorption of oxygen on bcc Fe-Cr(100) surfaces with two different alloy concentrations is studied using ab initio density functional calculations. Atomic-scale analysis of oxygen-surface interactions is indispensable for obtaining a comprehensive understanding of macroscopic surface oxidation processes. Up to two chromium atoms are inserted into the first two surface layers. Atomic geometries, energies and electronic properties are investigated. A hollow site is found to be the preferred adsorption site over bridge and on-top sites. Chromium atoms in the surface and subsurface layers are found to significantly affect the adsorption properties of neighbouring iron atoms. Seventy-one different adsorption geometries are studied, and the corresponding adsorption energies are calculated. Estimates for the main diffusion barriers from the hollow adsorption site are given. Whether the change in the oxygen affinity of iron atoms can be related to the chromium-induced charge transfer between the surface atoms is discussed. The possibility to utilize the presented theoretical results in related experimental research and in developing semiclassical potentials for simulating the oxidation of Fe-Cr alloys is addressed.Peer reviewe

Interatomic Fe-Cr potential for modeling kinetics on Fe surfaces

To enable accurate molecular dynamics simulations of iron-chromium alloys with surfaces, we develop, based on density-functional-theory (DFT) calculations, a new interatomic Fe-Cr potential in the Tersoff formalism. Contrary to previous potential models, which have been designed for bulk Fe-Cr, we extend our potential fitting database to include not only conventional bulk properties but also surface-segregation energies of Cr in bcc Fe. In terms of reproducing our DFT results for the bulk properties, the new potential is found to be superior to the previously developed Tersoff potential and competitive with the concentration-dependent and two-band embedded-atom-method potentials. For Cr segregation toward the (100) surface of an Fe-Cr alloy, only the new potential agrees with our DFT calculations in predicting preferential segregation of Cr to the topmost surface layer, instead of the second layer preferred by the other potentials. We expect this rectification to foster future research, e.g., on the mechanisms of corrosion resistance of stainless steels at the atomic level.Peer reviewe

Joint demonstration of the large nine axle chip truck-trailer unit and the hybrid chipper

Luken kirjat, raportit, oppaat ja esitteet. INFRES, Demoreport 17 - D4.5European Commission FP7 programme. INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply in the EU (311881)201

Lääketaksan, apteekkimaksun ja apteekkiveron kehittäminen Suomessa : Selvitys muutosehdotuksista, muutosten esteistä ja mahdollisista muutostekijöistä

Tausta Fimean lakisääteisenä tehtävänä on kehittää lääkealan, apteekkitoiminnan ja muun lääkehuollon toimivuutta ja turvallisuutta. Avohuollon lääkejakelun merkityksestä ja kustannuksista käydyn julkisen keskustelun myötä nähtiin tarpeellisena selvittää aikaisemman apteekkimaksun, nykyisen apteekkiveron ja lääketaksan kehittämistä Suomessa. Tavoitteet Tämän selvityksen tavoitteena oli koota yhteen apteekkimaksuun, apteekkiveroon ja lääketaksaan tehtyjä muutoksia, vuosien varrella esitettyjä muutosehdotuksia sekä arvioida mahdollisia muutosten esteitä. Selvityksessä tarkasteltiin myös keinoja, joilla lääketaksa- ja apteekkiverolainsäädäntöön voitaisiin tarvittaessa tehdä rakenteellisia muutoksia. Lisäksi selvityksessä on kuvattu lääketaksan ja apteekkiveron tarkoitus, perusteet sekä niiden välinen riippuvuus toisistaan. Aineisto Selvitys pohjautuu viranomaisraportteihin ja -selvityksiin, lainsäädäntömuutosten asiakirjoihin (mukaan lukien hallituksen esitykset) sekä sidosryhmien julkaisuihin ja muutosehdotuksiin. Apteekkien tiedot pohjautuvat Fimean keräämiin vuotta 2019 koskeviin avohuollon apteekkien toiminta- ja taloustietoihin. Havainnot Lääketaksaa, apteekkiveroa ja -maksua koskevia muutosehdotuksia on tehty viimeisten vuosikymmenien aikana yli 20. Muutosehdotuksissa toistuu apteekkien myyntikatteen kohtuullistaminen ja pienentäminen. Muutoskeinoina on esitetty myös apteekkiveron poistamista tai puolittamista ja, jos tämä ei ole mahdollista, progression kiristämistä ja vaikutusten kohdentamista liikevaihdoltaan isoihin apteekkeihin. Muutosehdotukset eivät ole edenneet, jos niiden valmistelua ei ole saatu tehtyä yhdellä hallituskaudella, isot toimijat ovat vastustaneet muutosta tai poliittinen tahtotila on joko puuttunut tai ollut epäselvä. Yhteenveto ja johtopäätökset Lääkealan tiekartan (1) ja hallitusohjelman (2) tavoitteena on pienentää apteekkijärjestelmän osuutta lääkehoidon kustannuksista ja toisaalta kohtuullistaa lääkkeiden käyttäjien maksurasitusta. Lääketaksa ja apteekkivero ovat keskeisiä elementtejä tällaisissa muutoksissa. Lääketaksan ja apteekkiveron keskinäisen riippuvuuden takia näihin tehtäviä muutoksia tulee tarkastella yhtäaikaisesti, vaikka muutoksia tehtäisiinkin vaiheittain tai toisistaan irrallisina. Joka tapauksessa muutokset edellyttävät huolellisia ennakkolaskelmia ja muutosten vaikutusarviointeja sekä muutoksien jälkeen vaikutusten tarkkaa seurantaa