Search

Nanodrug delivery systems (NDDSs) based on water-soluble and atomically precise gold nanoclusters (AuNCs) are under the spotlight due to their great potential in cancer theranostics. Gastric cancer (GC) is one of the most aggressive cancers with a low early diagnosis rate, with drug therapy being the primary means to overcome its increasing incidence. In this work, we designed and characterized a set of 28 targeted nanosystems based on Au144(p-MBA)60 (p-MBA = para-mercaptobenzoic acid) nanocluster to be potentially employed as combination therapy in GC treatment. The proposed multifunctional AuNCs are functionalized with cytotoxic drugs (5-fluorouracil and epirubicin) or inhibitors of different signaling pathways (phosphatidylinositol 3-kinases (PI3K)/protein kinase B (Akt)/mammalian target of the rapamycin (mTOR), vascular endothelial growth factor (VEGF), and hypoxia-inducible factor (HIF)) and RGD peptides as targeting ligands, and we studied the role of ligand ratio in their optimal structural conformation using peptide–protein docking and all-atom molecular dynamics (MD) simulations. The results reveal that the peptide/drug ratio is a crucial factor influencing the potential targeting ability of the nanosystem. The most convenient features were observed when the peptide amount was favored over the drug in most cases; however, we demonstrated that the system composition and the intermolecular interactions on the ligand shell are crucial for achieving the desired effect. This approach helps guide the experimental stage, providing essential information on the size and composition of the nanosystem at the atomic level for ligand tuning in order to increase the desired properties. peerReviewed

Background Immune response against cancer has prognostic impact but its role in gastric cancer is poorly known. The aim of the study was to assess the prognostic significance of immune cell score (CD3+, CD8+), tumour immune escape (PD-L1, PD-1) and immune tolerance (Clever-1). Methods After exclusion of Epstein-Barr virus positive (n = 4) and microsatellite instable (n = 6) tumours, the study included 122 patients with GC undergoing D2 gastrectomy. CD3+ and CD8+ based ICS, PD-L1, PD-1 and Clever-1 expressions were evaluated. Differences in survival were examined using Cox regression adjusted for confounders. The primary outcome was 5-year survival. Results The 5-year overall survival rate was 43.4%. High ICS was associated with improved overall survival (adjusted HR 0.48 (95% CI 0.26–0.87)) compared to low ICS. In the high ICS group, patients with PD-L1 expression (5-year survival 69.2 vs. 53.1%, p = 0.317), high PD-1 (5-year survival 70.6 vs. 55.3% p = 0.312) and high Clever-1 (5-year survival 72.0% vs. 45.5% (p = 0.070) had poor prognosis. Conclusions High ICS was associated with improved survival. In the high ICS group, patients with high PD-L1, PD-1 and Clever-1 had poor prognosis highlighting the importance of immune escape and immune tolerance in GC.

Gastric cancer is among the most common cancer types in the world and the third most common cause of death by cancer. The prognosis of individual patients treated with surgery varies greatly. New prognostic factors are needed to complement the prognostic information provided by the currently used tumor-node-metastasis (TNM) staging system. Several novel prognostic factors that can be assessed from routinely stained hematoxylin-eosin (HE) slides have been discovered in different cancer types. They include tumor-stroma ratio (TSR), tumor budding, stromal maturity and Klintrup-Mäkinen (KM) grade. TSR is based on estimating the amount of intratumoral stroma. Tumor budding is assessed by counting tumor buds, which are single tumor cells or clusters of up to four cells detached from the main tumor mass. Assessment of stromal maturity is based on presence of thick eosinophilic collagen bundles in the immature stroma. KM-grade is a method of semiquantitatively classifying the lymphocytic infiltrate present at the border of the tumor. All these factors have prognostic value in different cancer types, but their relevance in gastric cancer is unknown. In this thesis, prognostic value of TSR, tumor budding, stromal maturity and KM-grade in gastric cancer was studied, mainly in a large patient cohort from Oulu University Hospital. TSR, tumor budding, stromal maturity and KM-grade were all independent prognostic factors in the patient cohort. TSR and tumor budding were assessed with high interobserver agreement, while stromal maturity and KM-grade were assessed with moderate interobserver agreement. Based on our results, TSR, tumor budding, stromal maturity and KM-grade have prognostic value in gastric cancer. They could potentially be used to improve accuracy of estimating patients’ prognosis after surgery for gastric cancer. Tiivistelmä Mahasyöpä on yksi maailman yleisimmistä syöpätyypeistä ja maailman kolmanneksi yleisin syöpäkuoleman aiheuttaja. Kirurgisesti hoidettujen potilaiden ennuste vaihtelee suuresti. Uudet ennustetekijät olisivat hyödyllisiä nykyään käytetyn tumor-node-metastasis (TNM) -luokituksen antaman ennustetiedon täydentämiseksi. Useita uusia rutiinisti tehtävistä hematoksyliini-eosiini (HE) -värjätyistä laseista analysoitavissa olevia ennustetekijöitä on löydetty monista eri syöpätyypeistä. Niihin lukeutuvat kasvain-stroomasuhde (tumor-stroma ratio (TSR)), kasvaimen silmikointi, strooman kypsyys ja Klintrup-Mäkinen (KM) -aste. TSR perustuu tuumorin sisäisen strooman määrän arvioimiseen. Kasvaimen silmikointi analysoidaan laskemalla tuumorisilmujen määrä. Tuumorisilmut ovat yksittäisiä kasvainsoluja tai korkeintaan neljän solun ryhmiä, jotka ovat irronneet kasvaimen pääosasta. Strooman kypsyyden arviointi perustuu paksujen eosinofiilisten kollageenikimppujen esiintymiseen epäkypsässä stroomassa. KM-aste on semikvantitatiivinen menetelmä kasvaimen reunalla olevan lymfosyytti-infiltraatin luokitteluun. Kaikilla näistä tekijöistä on aiemmin osoitettu olevan ennustearvoa eri syöpätyypeissä, mutta niiden merkitys mahasyövässä tunnetaan puutteellisesti. Tässä väitöskirjassa tutkittiin TSR:n, kasvaimen silmikoinnin, strooman kypsyyden ja KM-asteen ennustearvoa, pääasiassa suuressa Oulun yliopistollisen sairaalan potilaskohortissa. TSR, kasvaimen silmikointi, strooman kypsyys ja KM-aste olivat kaikki itsenäisiä ennustetekijöitä. TSR:n ja kasvaimen silmikoinnin arvioinnin toistettavuus oli hyvä, ja strooman kypsyyden ja KM-asteen kohtalainen. Tuloksiemme perusteella TSR:llä, kasvaimen silmikoinnilla, strooman kypsyydellä ja KM-asteella on ennustearvoa mahasyövässä. Niitä voitaisiin mahdollisesti tulevaisuudessa hyödyntää leikattujen mahasyöpäpotilaiden ennustearvioiden parantamisessa.

Helicobacter pylori is a Gram-negative bacterium, which infects the stomach of more than 50% of the population worldwide. In addition to being the most important risk factor for gastric cancer and peptic ulcers, H. pylori infection is a risk factor for several extra-digestive diseases including dyslipidemia. The consequences of having an H. pylori infection are significantly influenced by the inflammatory response of the host. The pattern recognition receptor Toll-like receptor 4 (TLR4) and the cytokine interleukin 6 (IL6) are important mediators of inflammation in H. pylori related diseases. We have analyzed a series of control subjects and patients with dyspepsia, peptic ulcers or gastric cancer for frequent genetic polymorphisms of the TLR4 and IL6 genes. The prevalence of H. pylori infection, the histologic features of gastritis and cancer and serum endocrine markers and lipid concentrations were also analyzed. Furthermore, the expression of TLR4 was analyzed in specific cell types of gastric mucosa by immunohistochemistry. The TLR4 wild type genotypes of polymorphisms +896 and +1196 were associated with an increased risk of peptic ulcers. The same genotypes also associated with higher serum gastrin levels, but not with atrophy or other features of gastritis. The TLR4 expression was seen in the gastrin and somatostatin secreting cells of gastric mucosa. These results suggest a regulatory link between TLR4 and gastrin secretion. Such a link indicates the presence of a novel effector mechanism for innate immunity in modifying the host endocrine function. The IL6 -174 polymorphism associated significantly with a risk of the diffuse type of gastric carcinoma but not with the intestinal type or its precursor conditions. Finally, we demonstrated that H. pylori infections modify HDL serum levels significantly only in IL6 -174 CC genotype patients, which suggests that the detrimental effects of H. pylori infections on HDL levels are transmitted through IL6. These results clarify the mechanisms of H. pylori related diseases and open new possibilities for research on peptic ulcer disease, gastric cancer and dyslipidemia. Tiivistelmä Helicobacter pylori on yleinen ihmisen mahalaukussa esiintyvä Gram-negatiivinen bakteeri. Helikobakteeri on tärkein mahasyövän ja maha- ja pohjukaissuolihaavan riskitekijä ja se on myös muun muassa rasva-aineenvaihdunnan häiriöiden riskitekijä. Ihmisen tulehdusvaste vaikuttaa merkittävästi helikobakteeri-infektion seurauksiin. Tollin kaltainen reseptori 4 (TLR4), joka on hahmontunnistusreseptori ja tulehduksenvälittäjäaine interleukiini 6 (IL6) ovat tärkeitä ihmisen tulehdusvasteeseen osallistuvia proteiineja. Olemme tutkineet dyspepsiaa, maha- ja pohjukaissuolihaavaa ja mahasyöpää sairastavilta potilailta sekä kontrollihenkilöiltä TLR4:n ja IL6:n geenien yleisiä emäsjärjestyksen polymorfioita. Tutkimme myös helikobakteeri-infektion yleisyyttä ja histologisia piirteitä, mahasyövän histologisia piirteitä ja seerumin merkkiaineita ja lipidipitoisuuksia. Lisäksi tutkimme TLR4:n ilmenemistä mahan limakalvolla immunohistokemiallisesti. TLR4:n polymorfismien +896 ja +1196 villin tyypin genotyypit liittyivät kohonneeseen maha- ja pohjukaissuolihaavan riskiin. Samat genotyypit liittyivät myös korkeampiin gastriinitasoihin. TLR4:ä esiintyi mahalaukun limakalvolla gastriinia tai somatostatiinia ilmentävissä soluissa. Täten TLR4:n ja maha- pohjukaissuolihaavariskin yhteys näyttää välittyvän gastriinin erityksen kautta, mikä viittaa uuteen säätely-yhteyteen luontaisen immuniteetin ja mahalaukun umpieritysjärjestelmän välillä. IL6 -174 -polymorfismi yhdistyi diffuusin tyypin mahakarsinooman riskiin mutta ei intestinaalisen tyypin karsinooman riskiin. Helikobakteeri-infektio yhdistyi pienentyneisiin HDL-kolesterolipitoisuuksiin vain potilailla, joilla oli IL6 -174 CC genotyyppi, mikä viittaa helikobakteerin kolesterolitasoille haitallisen vaikutuksen välittyvän IL6:n kautta. Nämä tulokset antavat lisätietoa helikobakteerin aiheuttamien sairauksien mekanismeista ja avaavat uusia tutkimuspolkuja myös mahahaavan, mahasyövän ja rasva-aineenvaihdunnan häiriöiden kliiniseen tutkimukseen.

Vaikka mahasyövän ilmaantuvuus on vähentynyt viime vuosikymmenien aikana Suomessa ja muissa kehittyneissä maissa, se on edelleen maailman toiseksi yleisin syöpä. Leikkaus on ainoa parantava hoito. Koska mahasyöpä esiintyy aikaisempaa enemmän mahan yläosissa ja mahalaukussa laaja-alaisesti esiintyvä niin sanottu diffuusi syöpätyyppi on lisääntynyt, mahalaukku joudutaan poistamaan kokonaan yhä useammin. Mahalaukun täydellinen poisto eli totaaligastrektomia aiheuttaa yleensä ruokailun jälkeisiä oireita, kuten varhaista täyttymistä ja niin kutsuttua dumpingia (heikotus, hikoilu,sydämentykytys). Dumping-oireen on ajateltu johtuvan liian nopeasta ruokasulan kulkeutumisesta ruuansulatuskanavan läpi. Useimpien potilaiden paino laskee ja heillä esiintyy erilaisia puutostiloja. Elämänlaatu huononee. Tässä tutkimuksessa selvitettiin sitä, voidaanko mahan poiston jälkeisiä oireita vähentää ja ravitsemustilaa parantaa rakentamalla poistetun mahalaukun tilalle ohutsuolesta keinomahalaukku ja liittyykö keinomahalaukkuleikkaukseen välittömiä tai pitkäaikaisia haittavaikutuksia. Vuosina 1988-92 ne Tampereen yliopistosairaalan mahasyöpäpotilaat, joiden ennuste arvioitiin hyväksi satunnaistettiin keinomahalaukkuleikkausryhmään (pussiryhmä, 26 potilasta) tai perinteiseen leikkausryhmään (kontrolliryhmä, 23 potilasta). Potilaita seurattiin 8 vuoden ajan leikkauksen jälkeen ja suoritettiin vertailua ryhmien välillä: leikkauskomplikaatiot rekisteröitiin, selvitettiin syömiskykyä, ravitsemustilaa, painonkehitystä, oireita ja mahasuolikanavan toimintaa useilla eri menetelmillä. Leikkauksen yhteydessä yksikään potilas ei kuollut. Ruokatorven ja ohutsuolen välisen sauman pettäminen oli pussiryhmässä yleisempää kuin vertailuryhmässä. Tämä johti useammin tulehduskomplikaatioihin ja pidempään sairaalahoitoaikaan pussiryhmän potilailla ja pussin rakentamiseen liittyvää leikkaustekniikkaa on kehitetty edelleen turvallisempaan suuntaan. Ensimmäisten kahden vuoden seurannan aikana pussiryhmän potilailla esiintyi merkittävästi vähemmän varhaista täyttymis- ja dumping-oiretta kuin kontrolliryhmässä. Pussiryhmän potilaat pystyivät syömään kerralla suuremman aterian ilman oireita. Keinomahalaukun tyhjeneminen kiinteän ruuan suhteen oli hitaampaa pussipotilailla kuin kontrollipotilailla. Tämä ei kuitenkaan aiheuttanut ruokasulan poikkeavaa kerääntymistä keinomahalaukkuun eli niin sanottua betsoaarin muodostusta; ainoastaan yhdellä potilaalla tällainen ruokakertymä todettiin 5 vuoden kuluttua leikkauksesta ja ruokamassa voitiin hajottaa tähystimen avulla ja potilas tuli oireettomaksi. Nestemäinen ravinto kulki ruoansulatuskanavan läpi samalla nopeudella molemmissa tutkimusryhmissä. Mahalaukun poiston jälkeen myös suolahapon eritys puuttuu ja tutkimuksessa todettiinkin runsas bakteerien liikakasvu yläruuansulatuskanavan alueella molemmissa tutkimusryhmissä. Vaikka keinomahalaukku hidastaa ruuan kulkua ja vähentää leikkauksenjälkeisiä oireita, se ei lisää bakteeriliikakasvua. Keinomahalaukkuun ei kehittynyt vuosienkaan seurannan aikana limakalvon tulehdusmuutoksia. Tulehdusmuutokset ovat tavallisia silloin kun vastaavanlaista ohutsuolipussia käytetään peräsuolen korvikkeena peräsuolen poiston jälkeen. Potilailla ei esiintynyt ruokatorvitulehdusta. Potilaiden paino putosi molemmissa leikkausryhmissä merkittävästi 3 ensimmäisen leikkauksenjälkeisen kuukauden aikana. Pussiryhmässä painon aleneminen oli vähäisempää kolmen vuoden kuluttua leikkauksesta. Kolmen vuoden kuluttua mahalaukun poistosta keinomahalaukkupotilaat kykenivät syömään oireettomasti suuremman aterian kerralla kuin perinteisen leikkauksen läpikäyneet potilaat. Kuolleisuudessa leikkausryhmien välillä ei ollut eroa. Viiden vuoden kuluttua 57% tutkimuspotilasta oli elossa. Mahasyöpä johtaa useimmiten kuolemaan ja vain noin 20 % potilaista on elossa 5 vuoden kuluttua taudin toteamisesta. Ohutsuolesta rakennettu keinomahalaukku vähentää potilaiden kokemia leikkauksenjälkeisiä oireita ja parantaa ravitsemustilaa mahalaukun poiston jälkeen. Tämä on ensimmäinen Suomessa tästä aihepiiristä julkaistu väitöskirja. Näiden tutkimustulosten valmistuttua Tampereen yliopistosairaalassa ja Kanta-Hämeen keskussairaassa keinomahalaukkuleikkaus on ollut yleisessä käytössä. Muualla Suomessa kirurgien kokemukset keinomahalaukun käytöstä ovat toistaiseksi vähäiset. Since the first successful total gastrectomy in 1897, surgeons have sought the best mode of reconstruction for the patient. Roux-en-Y oesophagojejunostomy solved the problem of alkaline reflux oesophagitis, which was an inevitable complication after loop oesophagojejunostomy. In the Roux-en-Y method the duodenum is bypassed, which may partly compromise digestion and absorption, and some surgeons prefer interposition between the oesophagus and the duodenum instead of the Roux-en-Y method. Neither reconstruction offers any solution to the loss of the reservoir function of the resected stomach. Almost all gastrectomised patients suffer somewhat from fullness, upper abdominal pain and early satiety after meals. Furthermore, many suffer from malnutrition, anaemia and bone-metabolic disturbances. The aims of the present study were to evaluate the operative mortality and morbidity associated with pouch reconstruction, to investigate the possible advantages of the pouch reconstruction, to assess the physiology of the upper intestine after this procedure, and to evaluate the long-term consequences of jejunal pouch reconstruction after total gastrectomy. In a prospective, controlled study forty-nine gastric carcinoma patients were randomised for jejunal pouch reconstruction or simple Roux-en-Y reconstruction after total gastrectomy and data on mortality, morbidity, and postgastrectomy symptoms were collected systematically during the first two postoperative years. Operative 30-day mortality was zero in both groups, hospital stay was increased in the pouch group due to increased postoperative complications, predominately caused by the increased anastomotic leakage rate in the pouch group. After the randomised study the anastomotic operative technique was modified. During a two-year follow-up dumping and early satiety were diminished in the pouch group compared with Roux-en-Y. One patient was reoperated early in the series on account of relative obstruction in the distal part of the pouch. None of the patients suffered from endoscopic oesophagitis. Dilatation for anastomotic stricture was used postoperatively in six patients, 3 after jejunal pouch reconstruction and 3 after simple Roux-en-Y. Bacterial overgrowth of the Roux-en-Y limb or the pouch was investigated by glucose breath test; 91% of the pouch patients and 86% of the Roux-en-Y appeared to have bacterial overgrowth in the upper intestine (NS). It may be assumed that this overgrowth is one important factor underlying malnutrition in the postgastrectomy patient and this should in future be evaluated. A solid isotope emptying test was used to assess the motility of the pouch or Roux-en-Y limb. It emerged that emptying of both pouch and Roux-en-Y limb is decreased compared with normal the gastric emptying rate. The emptying rate in the pouch was significantly slower than that in the Roux-en-Y limb. However, patients appeared to have no symptoms related to this and only one bezoar was found five years after pouch reconstruction. The small-intestinal transit time measured by the lactulose breath test was similar in both study groups (mean 110 minutes vs. mean 117 minutes) and thus pouch reconstruction would appear to reduces the passage of solids in the upper intestine but to have no effect on the passage of liquids in the gastrointestinal canal. In order to evaluate the long-term consequences of a pouch reconstruction, 34 patients without recurrence were evaluated three years after total gastrectomy and 21 patients eight years postoperatively. Dumping and early satiety were diminished, and eating capacity improved in the pouch group at the three-year follow-up. In addition, weight loss was smaller and the patients ate fewer meals per day in this group. 25 (OH) vitamin D concentration tended to be higher and ALP activity lower in the pouch group. There were no long-term side-effects (oesophagitis, pouchitis, reoperations) from the pouch reconstruction during the eight-year follow-up. In conclusion, the findings of this study show that jejunal pouch reconstruction offers cancer patients an acceptable reconstructional method after total gastrectomy. The advantages of the pouch reconstruction compared with simple Roux-en-Y are the following: diminishing of postoperative symptoms, improvement in eating capacity by one meal with fewer meals/day needed, decreased postoperative weight loss and possibly better postoperative nutrition. Although the emptying of solids from the pouch is reduced compared with the normal stomach and the Roux-en-Y reconstruction, the transit of liquids in the gastrointestinal canal is normal and the pouch does not seem to increase bacterial overgrowth of the upper intestine. Special attention should be paid to the surgical technique in performing the pouch-oesophageal anastomosis.

Cancers of the alimentary tract include many common cancer types, some of which have well-established treatment protocols and relatively good prognosis, such as colorectal cancer, and others, which have generally very poor prognosis. The gastrointestinal canal is colonized by a multitude of bacteria, the effects of which are currently poorly understood. Toll-like receptor 9 (TLR9) in cells of the alimentary tract recognizes the bacterial DNA-fragments and regulates immune functions in the host and the cancer. This thesis examines the function and prognostic significance of Toll-like receptor 9 in oral and esophageal squamous cell carcinoma as well as in esophageal, gastric and colorectal adenocarcinoma. The studies were made using tissue samples from patient cohorts and various cell culture techniques. Our data indicate that high expression of Toll-like receptor 9 in cancer cells associates with metastatic properties in oral and esophageal cancers and poor prognosis in esophageal adenocarcinoma and oral squamous cell carcinoma. Cell culture studies further suggest that TLR9 is functional in alimentary tract cancers and mediates cellular invasion when activated. Based on the results, TLR9 is active in alimentary tract cancers and its expression is related to poor cancer prognosis. Thus, TLR9 may represent a novel therapeutic target in alimentary tract cancers and might provide a link between bacteria and oral and gastrointestinal cancer. Tiivistelmä Ruuansulatuskanavan syöpiin lukeutuu useita yleisiä syöpätyyppejä, kuten kohtalaisen hyväennusteinen paksusuolen syöpä, jonka hoitokäytäntö on vakiintunut. Toisissa ruuansulatuskanavan syövissä puolestaan ennuste on hyvin huono. Mahasuolikanavaa asuttavat moninaiset bakteerikannat, joiden vaikutuksia ymmärretään vielä kehnosti. Tollinkaltainen reseptori 9 (TLR9) tunnistaa näiden bakteerien DNA-rakenteita ja vaikuttaa yksilön ja syövän immuunivasteeseen. Tämä väitöstutkimus selvittää TLR9:n toimintaa ja ennustevaikutusta suun ja ruokatorven levyepiteelisyövissä, sekä ruokatorven, mahalaukun ja paksusuolen adenokarsinoomassa. Tutkimus toteutettiin käyttäen syöpäpotilaiden kudosnäytteitä sekä soluviljelytekniikoita. Tuloksemme osoittavat, että TLR9:n lisääntynyt ilmentyminen syöpäsoluissa yhdistyy metastasointiin suu- ja ruokatorvisyövissä, sekä korkeaan kuolleisuuteen suun levyepiteelisyövässä ja ruokatorven adenokarsinoomassa. Soluviljelykokeidemme tuloksiin nojaten TLR9 toimii ruuansulatuskanavan syövissä ja sen aktivaatio saa aikaan solujen invasoitumisen. Tutkimustuloksiimme vedoten TLR9 on aktiivinen ja toimiva ruuansulatuskanavan syövissä ja sen ilmentyminen liittyy huonoon ennusteeseen. TLR9 saattaa osoittautua uudeksi syöpähoitojen kohteeksi tai yhdistäväksi tekijäksi syövän ja bakteerien välillä ruuansulatuskanavan syövissä tulevaisuudessa.