Abstract Basement membranes (BM) underlie epithelia and endothelia and surround many tissues. In cutaneous BM epithelial cells are attached to the stroma via multiprotein complexes called hemidesmosomes (HD). Collagen XVII and integrin α6β4 are components of HD and they bind to laminin 332, a component of anchoring filaments, extracellularly. The main interest of this study is the function of collagen XVII and its interactions with these proteins. What is known about the function of collagen XVII is mostly derived from its role as an adhesive component in cutaneous HD. Here we demonstrate for the first time that collagen XVII is expressed by podocytes in the human and murine glomerulus and that mutant mice lacking collagen XVII in addition to small size, blisters and diffuse hair loss, also have deficient glomerular development and a high mortality rate. We also show for the first time at the protein level that collagen XVII is expressed, and probably has a functional interaction with laminin 332, in normal colon epithelia. We demonstrate that collagen XVII is expressed by the invasive cells of human colorectal carcinoma (CRC) samples and its immunostaining is increased in metastasis in CRC. The higher proportion of collagen XVII positive tumor cells correlates with decreased disease-free survival and cancer-specific survival times and we also suggest a functional interaction between collagen XVII and laminin 332 in CRC. Previous studies have suggested that collagen XVII participates in keratinocyte migration by affecting the correlation of HD disassembly and assembly, its expression is increased in squamous cell carcinoma (SCC) and it may have a role in cell adhesion and migration in SCC carcinogenesis. Here we demonstrate upregulated collagen XVII, integrin β4 and laminin γ2 expression in actinic keratosis, Bowen’s disease and SCC. The expression of collagen XVII was increased with a high degree of variation, especially in samples taken from areas where SCC is particularly invasive. We also demonstrate in the SCC-25 cell line that lack of collagen XVII or integrin β4 severely disrupts the adhesion, migration and invasivity of these cells. Taken together, in this study we show that collagen XVII is needed for normal glomerular development, is expressed in normal colon epithelia and participates in CRC and SCC carcinogenesis together with laminin 332 and integrin β4. / Tiivistelmä Tyvikalvot sijaitsevat epiteelin ja endoteelin alla ja ympäröivät monia kudoksia. Ihon tyvikalvossa epiteelisoluja alla olevaan verinahkaan kiinnittää rakenne, jota kutsutaan hemidesmosomiksi (HD). Kollageeni XVII ja integriin α6β4 ovat HD:n rakenneproteiineja. Ne kiinnittyvät solun ulkopuolella laminiin 332 nimiseen proteiiniin, joka muodostaa ankkurifilamentit. Kollageeni XVII ilmentyminen ja toiminta yhdessä näiden kahden proteiinin kanssa on tämän tutkimuksen keskeisin kohde. Valtaosa tutkimuksista, jotka käsittelevät kollageeni XVII:ää, koskevat sen toimintaa ihon keratinosyyteissä. Tässä tutkimuksessa osoitimme ensi kertaa, että hiiren ja ihmisen munuaiskerästen podosyyttisolut ilmentävät kollageeni XVII. Geenimanipuloidut hiiret, joilta kollageeni XVII oli poistettu, olivat pieniä, kehittivät rakkuloita ja karvattomuutta, niillä oli korkea kuolleisuus ja niiden munuaiskerästen kehitys oli häiriintynyt. Kollageeni XVII esiintymistä proteiinitasolla, sekä mahdollista toiminnallista yhteyttä laminiin 332:een, ei aiemmin ole osoitettu paksusuolen epiteelissä. Havaitsimme, että paksu- ja peräsuolen adenokarsinooman (CRC) invasiivinen solukko ilmentää kollageeni XVII:ää, kollageeni XVII esiintyminen on merkittävän voimakasta CRC:n metastasoinnin yhteydessä ja lisääntynyt kollageeni XVII esiintyminen lyhentää syöpävapaata aikaa ja heikentää syöpäspesifistä selviytymistä. Myös CRC:ssä kollageeni XVII toiminta voi liittyä laminiini 332:een. Aiempien tutkimusten mukaan kollageeni XVII osallistuu keratinosyyttien migratioon vaikuttamalla toimivien HD:ien määrään. Sen määrän on havaittu olevan korkeampi okasolusyövässä (SCC) ja sen on ehdotettu osallistuvan syöpäsolujen adheesioon ja migraatioon SCC:n kehittyessä. Me osoitimme kohonneen kollageeni XVII, integriini β4 ja laminiini γ2 ilmenemisen aktiinisessa keratoosissa, Bowenin taudissa sekä SCC:ssä. Kollageeni XVII määrä oli korkea, mutta vaihteli paljon, sekä hiiren että ihmisen invasiivisilla SCC alueilla. Havaitsimme myös SCC-25 solulinjalla, että kollageeni XVII tai integriini β4 puutos häiritsee vakavasti solujen adheesiota, migraatiota ja invaasiota. Yhteenvetona tässä työssä osoitimme, että kollageeni XVII:ää tarvitaan munuaiskerästen kehittymisessä, sitä esiintyy paksusuolen epiteelissä, ja että kollageeni XVII osallistuu CRC:n ja SCC:n kehittymiseen yhdessä integriini β4:n ja laminiini 332:n kanssa.

Abstract It is a generally accepted dogma that sepsis disturbs skin function and wound healing, but surprisingly there is only remote pathophysiological evidence available behind that presumption. As the skin is the largest defensive barrier, the skin dysfunction in severe sepsis deserves more attention. In this study, the suction blister model was used to create experimental wounds. The study population included 44 patients with severe sepsis and 15 controls. The blister fluid was collected to analyse cytokine profile of the skin. The transepidermal water loss and blood flow from the wound were measured. A 4mm biopsy was taken under local anaesthesia on the first and the eighth day of the study from the healthy looking skin. Then 15 healing suction blisters were excised. Serum samples were also collected on the first day of the study. The barrier restoration was diminished, and the inflammation in the wound was more intense in severe sepsis than in the controls. The expression of the basement membrane components Laminin-332 and type IV collagen decreased during the septic disease, but increased over the next 3 months without achieving the level oft he controls. The expression of tight junction proteins remained nearly intact in the healing wound in severe sepsis compared to the controls. The expression of occludin on the leading edge of the migrating keratinocytes was more restricted and late in severe sepsis compared to the controls. The levels of the tumour necrosis factor (TNF), interleukin-10 (IL-10) and IL-6 in skin blister fluid were higher in the sepsis compared to controls. The blister fluid and serum cytokine response in the sepsis differed since the levels of epidermal growth factor, vascular endothelial growth factor, TNF and basic fibroblastic growth factor (bFGF) in the blister fluid did not correlate with the levels of serum. The septic patients with multiple organ failure had higher levels of several cytokines than patients without organ failure. Survivors had lower levels of IL-10 and bFGF in blister fluid than the non-survivors. This study offers novel findings for skin and wound healing in sepsis. Together, all the findings suggest that skin dysfunction in severe sepsis exists even when the most profound structures remain intact. Understanding these mechanisms of impaired wound healing can improve future treatments, such as the timing of surgery. / Tiivistelmä Sepsiksen ajatellaan heikentävän haavanparanemista, mutta tieteellistä näyttöä on niukasti. Iholla on keskeinen osa elimistön puolustuksessa ja tasapainon ylläpidossa, joten sen toiminnan häiriintyminen systeemisessä tulehduksessa ansaitsee suuremman huomion. Imurakkulahaavat tehtiin 44 septiselle potilaalle ja 15 kontrollille. Haavoista mitattiin veden haihtumista ja veren virtausta sekä otettiin imurakkulaneste näytteeksi sytokiinimäärityksiä varten. Tutkimuksen ensimmäisenä ja kahdeksantena päivänä otettiin 4mm biopsiat terveeltä iholta ja 15 potilaalta poistettiin näytteeksi paraneva imurakkulahaava. Seeruminäytteet otettiin tutkimuksen ensimmäisenä päivänä. Veden haihtuminen haavalta oli voimakkaampaa eli ihon barrierin palautuminen oli hidastunut septisillä potilailla verrattuna kontrolleihin. Haavassa havaittu tulehdus oli sepsiksessä voimakkaampi. Tyvikalvon komponenttien Laminiini-332:n ja tyypin IV kollageenin ilmentyminen oli vähäisempää sepsiksen aikana ja lisääntyi 3kk kohdalla, mutta ei kuitenkaan saavuttanut kontrollien tasoa. Tiivisliitosproteiinien ilmentyminen oli lähes muuttumatonta sepsiksessä kontrolleihin verrattuna. Okludiinin ilmentyminen sen sijaan paranevassa haavassa vaeltavien keratinosyyttien etureunassa oli rajoittuneempaa ja myöhäisempää sepsiksessä kuin kontrolleilla. Sytokiineistä tuumorinekroositekijä (TNF), interleukiini-10 (IL-10) ja IL-6 olivat koholla imurakkulanesteessä verrattuna kontrolleihin. Epidermaalinen kasvutekijä, verisuonten endoteelikasvutekijä, TNF ja perusfibroplastinen kasvutekijä (bFGF) pitoisuudet rakkulanesteessä erosivat seerumin pitoisuuksista eli ihon sytokiiniprofiili erosi systeemisestä sytokiiniprofiilista. Potilailla, joilla oli monielinvaurio, todettiin korkeampia sytokiinipitoisuuksia. Potilailla, jotka menehtyivät 30 vrk kuluessa, oli korkeammat pitoisuudet IL-10 ja bFGF rakkulanesteessä. Tämä tutkimus tarjoaa uutta tietoa ihosta ja haavanparanemisesta sepiksessä. Tulosten perusteella voidaan todeta, että ihon toimintahäiriö on sepsiksessä todellinen, vaikka kaikkein perustavimmat rakenteet säilyvät muuttumattomina. Toimintahäiriön mekanismien ymmärtäminen voisi auttaa septisen potilaan hoidossa, kuten kirurgisten toimenpiteiden ajoittamisessa paranemisen kannalta mahdollisimman otolliseen aikaan.

Abstract This thesis focuses on mammalian kidney development and in particular on the question of how two Wnt signalling pathway genes, an antagonistic Dkk1 and an agonistic ligand Wnt5a, regulate the process. Wnts are secreted ligands that are involved in many developmental processes, including gonadal differentiation and kidney development, but also in various diseases and malformations. Wnts form a large signalling family containing 19 different glycoprotein ligands in mammals. Wnt signalling occurs via two different intracellular pathways. A canonical pathway proceeds via beta-catenin, and a non-canonical pathway utilizes other signalling molecules. Dkk1 is an antagonist of the canonical pathway and Wnt5a is considered a ligand that activates the non-canonical signalling pathway. As part of the thesis, I have studied the role of Dkk1 in kidney morphogenesis using a conditional mouse model, in which the gene is deleted in a cell specific manner from the collecting ducts. Dkk1 deficiency increased renal papilla growth and the risk of hydronephrosis. Research pointed out that the lack of Dkk1 in the collecting ducts increased cell proliferation and disturbed the balance of canonical Wnt signalling, which led to an overgrowth of renal papilla. This led to functional phenotypes including increased water reabsorption and changes in ion secretion/absorption. These changes are most likely due to altered Wnt7b signalling. The second part of the thesis examines the role of the non-canonical Wnt5a gene in kidney development with a conventional knock out mouse model. At the time work began on the thesis, no corresponding kidney phenotype had been published. The primary finding in kidneys lacking Wnt5a was an altered basement membrane organization of the collecting ducts and glomeruli. The phenotype is most likely the reason behind morphological phenotypes which vary from bilateral kidney agenesis to duplex collecting system. Notably, during the course of this study we found a mutation in the human WNT5A gene of a CAKUT patient. This is the first time Wnts have been shown to organize kidney development via basement membrane formation. / Tiivistelmä Tämän väitöskirjan tarkoituksena on ollut tutkia munuaisen kehitystä ja kuinka kaksi Wnt-signalointireitin geeniä, signalointia estävä Dkk1 ja signalointia edistävä Wnt5a säätelevät sitä. Wnt ligandit ovat eritettäviä signaalimolekyylejä, jotka ovat osallisina monissa kehitysbiologissa prosesseissa kuten sukupuolen määräytymisessä ja munuaisen kehityksessä. Myös monissa taudeissa on havaittu muuntuneita Wnt geenien tuottotasoja. Wnt-geenit muodostava suuren signalointimolekyyliperheen, johon lukeutuu 19 jäsentä nisäkkäillä ja Wnt-signointi on jaettu perinteisesti kahteen signalointiryhmään. Dkk1 on kanonisen Wnt-signaloinnin estäjä ja Wnt5a:ta pidetään pääsaantiöisesti ei-kanonisena Wnt-ligandina. Väitöskirjassani olen tutkinut Dkk1 geenin toimintaa kohdennetussa Dkk1-poistogeenisessä hiiressä, jossa geenin toiminta on poistettu spesifisesti munuaisen kokoojaputkista. Dkk1:n puutos johtaa munuaisen papillan kasvuun ja lisää riskiä hydronefroksen muodostumiseen. Tutkimukset osoittivat että Dkk1:n puutos aiheuttaa lisääntynyttä solujakautumista kokoojaputkissa, jolloin Wnt-signaloinnin muutos aiheuttaa papillan ylikasvua. Ylikasvusta seuraa lisääntynyttä veden takaisin imeytymistä ja muutoksia ionien erittämisessä ja takaisin imeytymisessä. Todennäköisimmin muutokset johtuvat muuntuneesta Wnt7b signaloinnista, jota Dkk1 normaalisti säätelee. Väitöskirjan toisessa osassa tutkittiin ei-kanonisen reitin Wnt5a ligandin roolia munuaisen kehityksessä käyttäen poistogeenistä hiirimallia, jossa Wnt5a:n roolia munuaisenkehityksessä ei ollut julkaistu työn aloituksen aikaan. Wnt5a:n puutoksen havaittiin vaikuttavan tyvikalvon järjestymiseen kokoojaputkissa ja munuaiskeräsessä. Tyvikalvon häiriö on todennäköisin syy morfologisiin muutoksiin, jotka vaihtelevat molempien munuaisen puuttumisesta kaksois-kokoojatiehyen muodostumiseen. Työssä osoitetaan ensimmäistä kertaa kuinka Wnt-signalointireitin proteiinit säätelevät munuaisen kehitystä tyvikalvon muodostuksen kautta.

Abstract Collagen XV is a proteoglycan localized in the outermost layer of the basement membrane (BM) and in the fibrillar matrix. Although it is widely distributed in many tissues, its amount is generally low. It is characterized by a highly interrupted collagenous domain flanked by large globular domains and attached glycosaminoglycan chains, thus also being identified as a chondroitin sulphate proteoglycan. The C-terminal end of collagen XV, termed restin, has proved to have antiangiogenic effects. In view of its location in the outermost layer of the lamina densa and in association with interstitial collagen fibrils near BMs, it has been suggested that collagen XV may form a bridge between the fibrillar collagen matrix and the BMs. In vivo studies of mice lacking collagen XV have demonstrated that collagen XV is needed as a structural component to stabilize the skeletal muscle cells and capillaries. The role of collagen XV in the extracellular matrix (ECM) was studied using a mouse model lacking the gene of interest (Col15a1-/-). The matrix of peripheral nerves, skeletal muscle, heart and the uterus during pregnancy was analysed at several time points, and peripheral nerve development was evaluated in a mouse model lacking collagen XV and the laminin α4 chain simultaneously as well as in Col15a1-/- mice. The function of collagen XV in the heart was analysed in young, adult and old mice separately. The results indicate that collagen XV is needed for organizing collagen fibrils into proper bundles in the cardiac ECM. In the developing nerve it regulates collagen fibril size and the organization of the fibrils within the collagen bundle. In mature nerves and skeletal muscles it structures the BM–fibrillar matrix interphase, and in the uterus of pregnant mice it participates in fibrillar collagen remodelling, affecting the lateral fusion of collagens into thick fibrils. Even delicate changes in the matrix can lead to an alteration in the functioning of certain organs. Abnormal C-fibrils, polyaxonal myelination and decreased sensory conduction velocity were observed in the Col15a1-/- peripheral nerves, and a simultaneous lack of collagen XV and the laminin α4 chain resulted in more severe and permanent impairment of the segregation and myelination of the nerve axons. A complex cardiac phenotype was observed in the Col15a1-/- mice, predisposing them to cardiomyopathy. / Tiivistelmä Kollageeni XV on proteoglykaani, jonka lokalisaatio on tyvikalvon uloimmassa kerroksessa ja soluväliaineen säikeissä. Vaikka sitä tuotetaan laajalti useissa eri kudoksissa, sitä on määrällisesti vähän kudoksissa. Kollageenin XV ominaisuuksiin kuuluvat useat katkokset kollageenisilla alueilla, globulaariset alueet proteiinin päissä, sekä siihen kiinnittyneet glykosaminoglykaaniketjut, jotka on tunnistettu kondroiittisulfaatiksi. Kollageenin XV C-terminaalisella osalla, jota kutsutaan restiniksi, on osoitettu olevan antiangiogeneettisiä vaikutuksia. Ottaen huomioon kollageeni XV lokalisaation tyvikalvon uloimmassa kerroksessa, ja sen liittymisen säikeisiin kollageeneihin lähellä tyvikalvoa, on ehdotettu että sen tehtävänä olisi toimia yhteys-siltana säikeisten kollageenien ja tyvikalvon välillä. In vivo tutkimuksissa kollageeni XV poistogeenisillä hiirillä on osoitettu, että kollageenia XV tarvitaan rakenteellisena osana stabiloimaan luurankolihasta sekä hiussuonia. Kollageenin XV merkitystä sidekudoksessa tutkittiin käyttäen hiirimallia, jolta puuttuu kyseinen geeni (Col15a1-/-). Ääreishermojen, luurankolihaksen, sydämen ja kohdun soluväliainetta analysoitiin eri-ikäisillä hiirillä. Lisäksi ääreishermojen kehitystä tutkittiin hiirimallilla, jolta puuttuu sekä kollageeni XV että laminiini α4-ketju samanaikaisesti, sekä Col15a1-/- hiirillä. Kollageenin XV tehtävää sydämessä analysoitiin nuorilla, aikuisilla ja ikääntyneillä Col15a1-/- hiirillä. Tulokset viittaavat kollageeni XV merkittävään rooliin soluväliaineen järjestäytymisessä, erityisesti kollageenisäikeiden järjestäytymisessä kimpuiksi sydämen soluvälitilassa. Kehittyvässä hermossa sen tehtävä on säädellä säikeisten kollageenien läpimittaa sekä säikeiden järjestäytymistä säiekimpun sisällä. Täysin kehittyneessä hermossa ja luurankolihaksessa se strukturoi tyvikalvon ja säikeisen soluväliaineen välitilaa, kun taas raskaana olevien hiirien kohdussa se osallistuu säikeisten kollageenien muokkaukseen, vaikuttamalla kollageenien paksuuntumiseen lateraalisen fuusion kautta. Jopa hienoiset muutokset soluväliaineen rakenteessa voivat johtaa muutoksiin elinten toiminnassa. Epämuodostuneita C-säikeitä, polyaksonaalista myelinisaatiota ja hidastunutta sensorista johtonopeutta todettiin Col15a1-/- perifeerisissä hermoissa. Samanaikainen kollageenin XV ja laminiini α4-ketjun puutos johtivat vaikeampaan ja pysyvämpään haittaan hermon aksonien segregaatiossa ja myelinisaatiossa. Col15a1-/- hiirillä todettiin monimuotoinen sydämen ilmiasu, joka altistaa hiiret kardiomyopatialle.

Abstract Collagen XVIII is a multidomain basement membrane proteoglycan with three tissue-specific isoforms. Endostatin, the C-terminal part of collagen XVIII, has antiangiogenic properties, while the frizzled-like domain of the longest isoform is suggested to be capable of inhibiting the Wnt/β-catenin signaling network. This study utilized several genetically modified mouse lines and electron microscopy to achieve new information on the biological role of collagen XVIII, its different isoforms, and the frizzled domain. Lack of collagen XVIII was found to affect the integrity of basement membranes of various tissues, leading to an abnormally loosened network structure. In the choroid plexus, the change in the basement membrane ultrastructure caused alterations in the production of the cerebrospinal fluid and predisposed to the development of hydrocephalus. In the kidney, broadening of the proximal tubular basement membrane was shown to be due specifically to the lack of the short isoform, while the lack of the two longer isoforms led to podocyte foot process effacement. Moreover, lack of collagen XVIII was found to cause softening of the kidney glomeruli and the levels of serum creatinine were elevated in the mutant animals, indicating altered kidney function. The hair follicle cycle was used as a model to study the possible role of the frizzled domain of collagen XVIII in the Wnt/β-catenin signaling cascade. The longer collagen XVIII isoforms were shown to be expressed in the basement membrane facing the dermal papilla and in the hair follicle bulge, containing the follicular stem cells. Lack of the long isoforms led to abnormalities in the progression of the first hair cycle, and the phenotype could be rescued via transgenic delivery of the frizzled domain of the longest isoform, suggesting its involvement in the regulation of the Wnt/β-catening signaling network during the cyclic growth of the hair. / Tiivistelmä Kollageeni XVIII on useista toiminnallisista osista koostuva tyvikalvojen proteoglykaani, jolla on kolme eri kudoksissa esiintyvää isomuotoa. Sen C-terminaalisella endostatiini-osalla on verisuonten kasvua estäviä vaikutuksia, kun taas pisimmän isomuodon frizzled-osan uskotaan estävän Wnt/β-kateniini signalointireitin toimintaa. Tässä tutkimuksessa saatiin uutta tietoa kollageeni XVIII:n, sen eri isomuotojen sekä frizzled-osan biologisesta merkityksestä useiden geenimuunneltujen hiirimallien sekä elektronimikroskopian avulla. Kollageeni XVIII:n puutoksen todettiin vaikuttavan tyvikalvojen rakenteen eheyteen useissa eri kudoksisssa, johtaen epänormaalisti löyhtyvään verkkorakenteeseen. Suonipunoksessa tämä tyvikalvon hienorakenteen muutos vaikutti aivo-selkäydinnesteen tuottumiseen ja altisti vesipään kehittymiselle. Munuaisessa proksimaalisen munuaistiehyen tyvikalvon levenemisen osoitettiin johtuvan lyhyen isomuodon puutoksesta, kun taas kahden pidemmän isomuodon puuttuminen aiheutti podosyyttien jalkalisäkkeiden leviämistä. Lisäksi kollageeni XVIII:n puuttumisen osoitettiin johtavan hiirimallien munuaiskerästen pehmenemiseen sekä veren kreatiniinitason kohoamiseen, viitaten munuaistoiminnan häiriöihin. Karvatuppien syklistä kasvua käytettiin mallina tutkittaessa kollageeni XVIII:n frizzled-osan mahdollisia vaikutuksia Wnt/β-kateniini signalointireittiin. Pidempien kollageeni XVIII isomuotojen osoitettiin tuottuvan karvanystyn tyvikalvossa sekä karvatupin kantasolut sisältävällä pullistuma-alueella. Pitkien isomuotojen puuttuminen johti karvojen ensimmäisen kasvukierron epänormaaliin etenemiseen. Tämä voitiin estää siirtogeenisen frizzled-osan avulla, mikä viittasi sen osallisuuteen Wnt/β-kateniini signalointireitin säätelyyn karvan syklisen kasvun aikana.

Abstract Collagen XVIII is an evolutionarily conserved, ubiquitously-expressed basement membrane (BM) proteoglycan produced in three isoforms, the individual roles of which are largely unknown. The physiological in vivo roles of these collagen XVIII isoforms are studied here using novel genetically modified mouse strains deficient in either the short or the medium/long isoforms of the molecule. In addition, the effects of keratin-14-driven overexpression of the thrombospondin-1 (Tsp-1) –like domain, which is common to all three collagen XVIII isoforms, are studied. The findings underline the importance of the short collagen XVIII isoform in the eye, as its absence was sufficient to cause the aberrant vascularisation of the retina previously reported in mice lacking all isoforms of collagen XVIII. In addition, an excess of the collagen XVIII Tsp-1 domain led to serious eye abnormalities, possibly by interfering with the functions of the full-length collagen XVIII produced in mice. Collagen XVIII was also shown to contribute to adipogenesis in an isoform-specific manner, in that a lack of the medium/long isoforms of collagen XVIII led to impaired adipocyte maturation and the subsequent reduction in the adipocyte number induced liver steatosis and hypertriglyceridaemia. Hence this work establishes a new extracellular matrix ECM-directed mechanism contributing to control over the multistep adipogenesis programme and points to the functional consequences of its impairment for ectopic fat deposition. The enzymatic remodelling of ECM components results in molecules with novel biological activities. Arresten is a collagen IV(α1)-derived fragment with anti-angiogenic properties which was originally described as not having any direct anti-tumour effects on cancer cells themselves. The present data revealed novel inhibitory roles for arresten in oral squamous carcinoma cell proliferation, survival, motility and invasion. Since arresten is a potent inhibitor of angiogenesis, the data generated here further underline the possibility for using it as a therapeutic agent in cases of cancer. / Tiivistelmä Kollageeni XVIII on tyvikalvojen proteoglykaani ja yksi harvoista evoluutiossa konservoituneista kollageeneista. Se esiintyy elimistössä kolmena isomuotona, joiden biologiset tehtävät ovat vielä jokseenkin epäselviä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kollageeni XVIII:n isomuotojen fysiologista merkitystä hyödyntäen uusia hiirilinjoja, joilta kollageeni XVIII:n lyhyt tai kaksi pisintä varianttia oli geneettisesti inaktivoitu. Poistogeenisten hiirimallien rinnalle tehtiin kaikille varianteille yhteistä trombospondiini-1 (Tsp-1)-domeinia yli-ilmentävä hiirilinja. Tämän väitöskirjatutkimuksen avulla saatiin uutta tietoa kollageeni XVIII:n ja etenkin sen lyhimmän variantin tärkeästä roolista silmässä. Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet kollageeni XVIII:n puutteen häiritsevän silmän verkkokalvon verisuonituksen normaalia kehittymistä. Tässä työssä havaittiin, että pelkästään lyhyen isomuodon puute riitti altistamaan hiiret muutoksille verkkokalvon suonituksessa. Tsp-1-osan ylimäärän havaittiin lisäksi alistavan hiiret muutoksille silmän rakenteessa, mahdollisesti häiritsemällä silmässä jo olemassa olevan kollageeni XVIII:n toimintaa. Tässä työssä havaittiin myös uusi yhteys kollageeni XVIII:n ja rasvasolujen kypsymisen välillä. Verrokkihiiriin verrattuna muodostuvan rasvakudoksen havaittiin jäävän merkittävästi vähäisemmäksi poistogeenisillä hiirillä, joilta kollageeni XVIII:n pitkät isomuodot olivat geneettisesti inaktivoitu. Heikentynyt rasvakudoksen muodostuminen lisäsi triglyseridien kertymistä hiiren verenkiertoon ja maksaan. Tutkimustulos on merkittävä avaus soluväliaineen merkityksestä rasva-aineenvaihdunnalle ja kannustaa lisätutkimuksilla selvittämään, onko kollageeni XVIII:lla yhteys myös ihmisen metaboliseen oireyhtymään. Soluväliaineen komponenttien entsymaattinen muokkaus tuottaa usein molekyylejä, joilla on uusia isäntämolekyyleistä poikkeavia ominaisuuksia. Tässä työssä tutkittiin yhden tällaisen molekyylin, tyvikalvokollageenin IV hajoamistuotteen, arrestenin, suoria vaikutuksia syöpäsoluille. Arrestenin tiedettiin entuudestaan estävän syöpäkasvainten verisuonten uudismuodostusta koe-eläimillä. Työssä osoitettiin, että arresten vaikutti endoteelisolujen lisäksi myös itse syöpäsoluihin estäen niiden lisääntymistä ja vähentäen niiden elinkykyä ja liikkuvuutta, mikä tekee arrestenista entistä houkuttelevamman ehdokasmolekyylin lääkekehitystyöhön.