Veileder: Catharina Davies, Intern tlf.: 93688, Rom nr.: D4-145, http://www.ntnu.no/~cathd/

Bakgrunn
Et av hovedproblemene ved konvensjonell kreftbehandling som stråleterapi og kjemoterapi, er at behandlingene ikke er spesifikke for kreftcellene. Den ioniserende strålingen og cytostatika ødelegger både normalt vev og tumorvev, og skadene på normalt vev begrenser dosene som kan benyttes.

Ulike strategier for å utvikle tumor spesifikke behandlinger er foreslått. Utviklingen av monoklonale antistoffer som binder seg til tumor spesifikke antigener på overflaten av kreftcellene gav håp om en ny og kreft spesifikk behandling. Monoklonale antistoffer kan benyttes som bærere for radioaktive isotoper, toksiner eller andre giftstoffer. Genterapi basert på DNA vektorer som bærer terapeutiske gen kan bli en annen kreft spesifikk behandling. Liposomer benyttet som bærere av cytostatika for å forbedre farmakokinetikken, redusere toksisiteten til normalt vev og øke spesifisiteten for tumorervev er et annet eksempel på bruk av makromolekyler. Felles for alle disse behandlingene er at det benyttes store molekyler med en diameter i størrelsesorden 10 til 10.000nm, mens konvensjonelle cytostatika er små molekyler med diameter under 1 nm. Slike store molekyler har problemer med å nå fram til tumorcellene, og det er vist at bare en liten del av antistoffet som injiseres når fram til tumor vevet. Når medikamenter injiseres intravenøst eller gis oralt har molekylene en vanskelig vei fram til bestemmelsesstedet. Om de skal lykkes å nå fram og drepe kreftcellene avhenger av at det er et godt utviklet kapillærnettverk i tumoren, at molekylene kan passere over kapillærveggen og at de er i stand til å trenge gjennom rommet mellom kreft cellene (kalt ekstracellulær matrix (ECM) eller interstitium). Disse transportetappene avhenger av diffusjon og konveksjon. Det er vist at tumorer har et høyere interstitielt væsketrykk enn normalt vev, og dette er et av hovedproblemene for å få makromolekyler fram til kreftcellene.

Det blir tilbudt 3 oppgaver med denne problemstillingen:

Måling av interstitielt væsketrykk etter hyaluronidase behandling.
Formål: Vi har tidligere vist at enzymet hyaluronidase som bryter ned glycosaminoglycanet hyaluronsyre i extracellulær matrix reduserer det interstitielle væsketrykket i tumorer. Vi ønsker nå å undersøke hvordan trykket reduseres som funksjon av konsentrasjonen av hyaluronidase. Dette prosjektet er et samarbeid med Dept. of Internal Medicine and Oncology, Hospital Lainz and University of Vienna, i Wien, som benytter hyaluronidase klinisk i kombinasjon med cellegifter.
Metoder: osteosarcomer implanteres i låret på mus. Enzymet injiseres direkte i tumoren. Det interstitielle væsketrykket måles ved den såkalte "wick-in-needle" metoden. Ved denne metoden plassres en nål i tumoren, og nålen er koplet til en trykktransducer via et væskefylt kateter. Tumorens væsketrykk vil forskyve væskesøylen i nålen og dette registreres av trykktransduceren.

Distribusjon av liposomer med cellegiften docirubicin i multicellulære sfæroider
Formål: Liposomer som bærere av cellegiften doxorubicin forbedre farmakokinetikken av cellgiften sammenliknet med fri doxorubicin. Sirkulasjonstiden øker, toksisiteten for normalt vev reduseres og spesifisiteten for tumorvev økes. Liposomer er store partikler med diametere flere hundre nm. Vi ønsker derfor å kartlegge distribusjonen av liposomer i multicellulære sfæroider og opptaket av doxorubicin i kjernen i cellene.
Metoder: Ostosarcomer dyrkes som multicellulære sfæroider og inkuberes med fluorescerende liposomer. Doxorubicin er i seg selv fluorescerende. Ved bruk av konfokal laser scanning mikroskopi studeres distribusjonen av liposomer extracellulært og opptaket av doxorubicin i kjernen.

Måling av diffusjon av dextraner i multicelleulære sfæroider med "fluorescence recovery after photobleaching"
Formål og metoder: Etablere en ny metode for måling av diffusjon basert på " fluorescence recovery after photobleaching" (FRAP). Multicellulære sfæroider inkuberes med fluorescerende dextraner med forskjellig molekylvekt. De fluorescens merkede sfæroidene belyses med en laser med høy intensitet slik at fluorescensen blekes. Omkringliggende fluorescensmerkede dextran molekyler vil diffundere til det blekede området slik at fluorescens igjen kan detekteres. Et nyanskaffet konfokalt laser scanning mikroskop vil bli benyttet, og det må lages et program for å beregne diffusjonskoeffisienten basert på romlig Fourier analyse. Sekvensielle bilder som viser endring i fotobleking som funksjon av tid transformeres med to dimensjonal Fourier funksjon til romlige frekvenser. Diffusjonslengden er gitt ved romlig frekvens av hver Fourier komponent, og ved å se på "decay" i den romlige Fourier transformasjonen bestemmes diffusjonskoeffisienten.

Veileder: Prof., dr.philos. Tore Lindmo, e-mail: tore.lindmo@phys.ntnu.no, Intern tlf.: 93432, Rom nr.: D4-157

Prinsippet for FRET bygger på at eksitasjonsenergi i donormolekylet kan overføres til et nærliggende akseptormolekyl. For at dette skal kunne skje, må akseptorstoffet ha vesentlig absorpsjon i bølgelengdeområdet for fluorescens-emisjon fra donorstoffet. Ved eksitasjon av donormolekylet, som normalt for eksempel skal gi grønn fluorescens, vil FRET gi opphav til fluorescens fra akseptor, for eksempel i det røde bølgelengdeområdet. I et slikt system vil graden av vekselvirkning mellom molekyler kunne bestemmes ved å måle forholdet mellom rød og grønn fluorescensintensitet når eksitasjonsbølgelengden er tilpasset absorpsjons-spekteret for donor.

Optisk lavkoherenstomografi er en teknikk for vevsavbildning som er analog med ultralyd. Det er en interferometrisk teknikk, hvor avbildningsdybden i objektet bestemmes av optisk veilengde i referansearmen i interferometeret. Koherenslengden på kilden bestemmer dybdeoppløsningen, som typisk er 10 mm. Lateral oppløsning er som ved vanlig optisk avbildning. Teknikken kan gi tredimensjonal avbildning av levende vev med oppløsning ca 10 ganger bedre enn ultralyd, og kan inkludere Doppler avbildning av strømning i objektet.

I samarbeid med optikkgruppen og SINTEF Anvendt fysikk er utstyr for optisk lavkoherens tomografi under oppbygning ved Institutt for fysikk. Målsetningen er å måle forskjellige parametere til biologiske objekter som f.eks. hud og netthinne. Innen dette prosjektet har vi plass for flere diplomstudenter. Oppgavene kan være av enten teoretisk eller eksperimentell karakter og vil avhenge av både studentens og prosjektets interesse-områder.

Medveiledere vil bli forsker Dan Östling (email: Dan.Ostling@matek.sintef.no) og stipendiat Trude Støren (email: Trude.Storen@phys.ntnu.no), samt professorene Ole Johan Løkberg og Hans M Pedersen.

Veileder:
Prof. Anna Midelfart, Det medisinske fakultet, Øyeavdelingen, Regionsykehuset i Trondheim.
Stipendiat Øystein Risa, DMF/FFIM, Øyeavdelingen, RiT.

Prosjektet tar sikte på å benytte NMR spektroskopi til kartlegging av den metabolske profilen i hornhinnens ulike lag.
Hornhinnen består av epithel, stroma og endothel. Disse lag har forskjellig metabolsk aktivitet, nødvendig blant annet for å opprettholde normal hydrering i vevet, først og fremst i stroma. Hornhinnens transparens er direkte avhengig av dens hydreringsgrad. Ved skader og sykdommer i hornhinnen vil ofte hydreringen øke og synsstyrken reduseres som resultat av nedsatt transparens. Det er derfor viktig å kjenne til mekanismer som bidrar til opprettholdelse av hornhinnens metabolske aktivitet og hydreringsgrad.

Vi har tidligere benyttet høy oppløselig ¹H NMR spektroskopi til å kartlegge den metabolske profil av hele hornhinnen i kanin-modell. Mer enn 20 metabolitter er blitt detektert og identifisert.(Dette blant annet som ledd i en tidligere diplomoppgave v. siv.ing. Anne Dybdahl).
Vi ønsker nå å fokusere særskilt på epithel og stroma og kartlegge forskjellen i den metabolske profilen slik den fremstår i NMR spektra. I og med at man benytter flere dyremodeller i hornhinneforskningen, ønsker vi å se på mulige forskjeller mellom ulike dyrearter, inklusive humane hornhinner.Videre ønsker vi også å se på hvilke metabolitter som har betydning for opprettholdelse av den stromale hydreringsgrad. Dette bl.a.ved å undersøke dialyserte prøver av corneal stroma med NMR spektroskopi.

Interessert student bes kontakte (gjerne via e-mail):
Professor Anna Midelfart, Øyeavdelingen, Regionsykehuset i Trondheim.
Tlf. 73 86 87 36 Fax: 73 86 97 78
E-post: anna.midelfart@medisin.ntnu.no