Yksi nivelrikon tunnusmerkeistä on ruston rappeutuminen, mikä on osittain rustosolujen aiheuttama. Rappeutumista edistävät solumekanismit ja niitä laukaisevat tekijät tunnetaan kuitenkin huonosti. Näin ollen väitöskirjatyössäni tutkitaan miten eri solutason mekanismit edesauttavat vaurioituneen ruston rappeutumista ja nivelrikon etenemistä.
Jotta solutason mekanismeja voitaisiin ymmärtää paremmin, työssä kehitetään laskennallinen malli arvioimaan biomekaanisten (liiallisen kuormitus) ja biokemiallisten (tulehdusta edistävät sytokiinit, kuten interleukiini-1:n) tekijöiden aiheuttamaa haitallista soluaktivaatiota ja sen vaikutusta ruston rappeutumiseen. Kuten aikaisemmissa kokeellisissa töissä on havaittu, liian suuri kuormitus tai tulehdus voivat aiheuttaa solukuolemaa, oksidatiivistä stressiä ja soluvaurioita, mikä edistää ruston proteoglykaanien rappeutumista. Näitä rustoa rappeuttavia tekijöitä simuloidaan ensin uusilla kudostason malleilla, joita hyödynnetään työn myöhemmissä vaiheissa potentiaalisten rappeutumista ehkäisevien hoitojen simuloinneissa. Malli tullaan kalibroimaan vertaamalla simuloitua rappeutumista biologisiin laboratoriokokeisiin.
Lopulta työssä kehitetyt kudostason rappeutumismallit voidaan laajentaa niveltasolle, mikä mahdollistaa paremman potilaskohtaisen arvioinnin ruston tilasta. Nämä parannellut niveltason mallit tukisivat tällä hetkellä olemassa olevia malleja tarjoamalla mahdollistamalla myös eri hoitomuotojen simuloinnin.
Tutkimusryhmät
Julkaisut
5/5 kappaletta-
Injury-related cell death and proteoglycan loss in articular cartilage: Numerical model combining necrosis, reactive oxygen species, and inflammatory cytokines
Kosonen, Joonas P.; Eskelinen, Atte S. A; Orozco, Gustavo A.; Nieminen, Petteri; Anderson, Donald D; Grodzinsky, Alan J; Korhonen, Rami K; Tanska, Petri. 2023. PLoS computational biology. 19: A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä -
Reduction of pro-inflammatory cytokine activity results in proteoglycan content recovery in a computational model of injured articular cartilage implementing cytokines and reactive oxygen species
Kosonen, Joonas; Eskelinen, Atte; Orozco, Gustavo; Anderson, Donald; Grodzinsky, Alan; Tanska, Petri; Korhonen, Rami. 2022. Orthopaedic Research Society abstract -
A mechanobiological model combining inflammation and biomechanical stimulus to predict cell death and subsequent proteoglycan loss in articular cartilage after traumatic injury
Kosonen JP, Eskelinen ASA, Orozco GA, Nieminen P, Grodzinsky AJ, Korhonen RK, Tanska P. 2021. -
Shear strain and inflammation-induced fixed charge density loss in the knee joint cartilage following ACL injury and reconstruction: A computational study
Orozco, Gustavo A; Eskelinen, Atte SA; Kosonen, Joonas P; Tanaka, Matthew S; Yang, Mingrui; Link, Thomas M; Ma, Benjamin; Li, Xiaojuan; Grodzinsky, Alan J; Korhonen, Rami K; Tanska, Petri. 2021. Journal of orthopaedic research. [Epub ahead of print 17 Sept 2021]: 1-18 A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä -
Mechanobiological model combining inflammation and abnormal mechanical loading predicts local cartilage degeneration around lesion
Kosonen JP, Eskelinen ASA, Orozco GA, Tanska P, Yang M, Tanaka MS, Ma B, Li X, Grodzinsky AJ, Korhonen RK. 2020.