Kóros fehérjehálózatok

Egy évvel az eScience RET indulása után, 2006-ban az ELTE a Magyar Tudományos Akadémia Támogatott Kutatóhelyek Irodája, a ThalesNano Zrt., a Diagnosticum Zrt., a Bio-Science Kft., valamint a SuperTech Kft. részvételével létrehozta a CellKom RET neví konzorciumát, mely az eScience égisze alatt, de önálló kutatási területeken míködik. A CellKom-ban az immun- és idegrendszer sejtkommunikációs zavarain alapuló betegségek sejtszintí mechanizmusait próbálják feltárni. Emellett terápiás, és diagnosztikai célra alkalmazható anyagok és technológiák fejlesztését kezdték meg dr. Erdei Anna vezetésével.

Az autoimmun betegségek közül a rheumatoid arthritist (sokízületi gyulladás) és a szisztémás lupus erythematosust (SLE) vizsgálják mélyrehatóbban.  Az SLE az egyik legösszetettebb, krónikus autoimmun betegség, melyben körülbelül tízezer emberből egy szenved. Az 1900-as évekig gyulladásos bőrbetegségként kezelték. Kaposi Móric fedezte fel, hogy a külső tüneteket – leginkább bőrpír – több szerv megbetegedése is kíséri. Ennek oka, hogy az immunrendszer a sejtmag elleni antitesteket termel. A sokízületi gyulladásnál – mely becslések szerint Magyarországon mintegy 120 000 ezer embert érint – az immun-rendszer az ízületek alkotórészei ellen támad, a csontfelszíneket borító porcot pusztítja, és átépíti a kötőszöveteket. A betegek végtagjain reumás csomók keletkeznek, az ízületek is deformálódhatnak. A sokízületi gyulladásnál a szervezet egyéb szervei ellen is termelődhetnek ellenanyagok. Gyulladás- és fájdalomcsökkentő gyógyszerekkel, végső esetben mellékvesekéreg-hormonnal kezelik, melyeknek több mellékhatása (hasmenés, vérnyomás-ingadozás, látászavar) ismert.

Az autoimmun betegekben a jelátvitel sérülhet, hibás receptor-fehérje párbeszéd eredményeként saját sejteket, molekulákat felismerő B-sejtek aktiválódhatnak. Ezzel kapcsolatban két kutatás is folyik a CellKom-nál. Mindkét mód-szer célja az autoreaktív B-sejt-klónok megtalálása, mert ellenanyagot ezek az immunsejtek termelnek. A detektálást követően meg kell ismerniük a kutatóknak, hogyan aktiválhatók ezek a sejtek, illetve autoimmun betegségek esetében hogyan gátolhatók.  Az egyik fejlesztés alatt álló módszerben tíhegyen citrullinált peptideket vizsgáltak a betegek szérummintáin. Ezek a rheumatoid arthritises betegekben autoantigénként jelennek meg. A szintetizált peptidek alkalmasak az autoantitestek detektálására, és 50-70 alkalommal újrahasználhatóak. A kutatók ezt az új technológiát a betegség korai felisme-résének lehetősége, valamint a költséghatékonyság miatt alkalmasnak tartják egy új diagnosztikai készlet kifejlesz-tésére. A kutatás egyik nagy lépése a „célzás” kialakítása volt. Ezen a területen egyre szorosabb az ELTE és a Diagnosticum Zrt. közti együttmíködés. Egy másik, közösen fejlesztett módszer, a protein-chip technológia alkal-mazásakor az ellenanyagok kötődésének vizsgálatával egyidejíleg míködésük meghatározása is lehetővé vált. A pro-tein chipekre egy antigén panelt visznek fel, így egyszerre több autoimmun betegség szírése is elvégezhető. A módszer előnye a korai diagnózis felállításában rejlik.

A CellKom-ban tömörülő kutatók tovább kívánják folytatni a fehérjehálózatok alapkutatását az immunrendszeren és idegrendszeren belül. &Uacutejabb irányzatként a citokinek szerepét vizsgálják a két rendszer párbeszédében. Ezek a kismé-retí, hormonszerí és -hatású fehérjék könnyen diffundálnak és nagyon kis koncentrációban hatnak.  §

  • &Uacutej gyógyszerekre van szükség
    A depressziós betegségek vizsgálatakor azt vizsgálják, hogy a génátíráskor, illetve a gének míködése kapcsán a fehérjekészletekben milyen változások történnek. Az átírt géneknek csak egy kis százalékából lesz fehérje – a kutatók egy, már ismert módszerrel meg is tudják jósolni, melyekből. Töltés és nagyság szerint szétválasztják őket, koordináta-rendszeren ábrázolják, a fölvitt pontokban pedig egy vagy két fehérje van, melyeket tömegspektrometriás mérésekkel már azonosítani tudnak.A pszichiátriai betegségeknél az egy hatóanyagos gyógyszerek nem váltották be a hozzájuk fízött reményeket – mondja dr. Juhász Gábor, a Proteomikai Labor vezetője – ugyanis a depresszióban szenvedő betegek harminc százaléka nem reagált semmilyen gyógyszeres kezelésre. A kezelésre reagáló betegeket pedig igen gyakran transzformálták másik pszichiátriai beteggé (depresszióst skizofrénné és fordítva).

    Ennek megoldását a rendszerbiológiai kutatások adhatják meg.Az állatkísérleti modellektől elindulva a humán öngyilkos agymintákig végig tudják követni a folyamatokat, melyeknél számos fehérjében összefüggéseket találtak. A gyulladási folyamatban részt vevő citokinek a depressziós betegek vérében száz-kétszázszoros koncentrációban vannak jelen, miközben a betegeknek nincsen gyulladásuk. A kutatók arra következtetnek, hogy a gyulladási mechanizmus bizonyos elemei más folyamatokban is részt vesznek. Azt számos korábbi klinikai megfigyelés bizonyítja, hogy az idegrendszeri betegségek, és a betegek korábbi gyulladásos betegségei között kapcsolat van. Ennek a megfogható mechanizmuskapcsolatait is vizsgálják a CellKom-ban. Ha sikerül feltérképezni ezeket a mechanizmusokat, az a ma alkalmazott depresszió elleni gyógyszerek teljes lecserélését jelentené, melynek jelentős gazdasági következményei is lennének (az Egyesült &Aacutellamokban körülbelül másfélszer annyi pénzt fordítanak a depresszióban szenvedő, mint a daganatos betegek kezelésére).

  • Célzott gyógyszerek
    Az új típusú peptidszintetizáló módszer kifejlesztését a CellKom RET keretein belül az áramlási rendszereket fejlesztő és értékesítő ThalesNano Zrt. végzi. A peptidek fontos szerepet játszanak a gyógyászatban, több olyan készítmény is a kísérleti fázisnál tart, melyben egyes peptidekhez gyógyszermolekulát kapcsolnak. A kísérletek azt mutatják, a gyógysze-rek így szelektíven, jóval nagyobb hatásfokkal fejtik ki hatásukat a szervezetben. A módszernek nagy szerepe lehet például a kemoterápiában: a gyógyszermolekulák peptidhez kapcsolva csak a rákos sejteket károsítják, az eddig jellemző mellékhatások pedig nem jelentkeznek a kezelések során.A peptidek alkalmazhatóak a diagnosztikában is: egyes peptideket felépítő aminosavak természetesnél nagyobb mennyisége betegséget okoz. Ha sikerül kifejleszteni a mérési módszert, vizsgálni lehet az alkalmazható diagnosztikai módot is. A ThalesNano laboratóriumában a peptidek szintetizálását végzik. Saját fejlesztésí eszközeikkel előállítják az anyagokat, melyeket a későbbiekben biológiai és gyógyszerészeti laborokban vizsgálnak tovább. Berendezéseikkel a hagyományos kémiai eljárásokhoz képest jóval rövidebb idő alatt tudnak eredményeket elérni. Dr. Remzső Tibor, a ThalesNano Zrt. vezérigazgatójának általános helyettese fontosnak tartja az egyetemekkel való együttmíködést. A CellKom RET-tel a hároméves inkubációs időszak lejárta után is folytatják a közös kutatásokat.
  • Beszélő neuronok?
    Az ELTE eScience RET Bioinformatikai programjának vezetője, dr. Szathmáry Eörs egy 2007-es interjújában arról beszélt, hogy biológusként a genetikai kód és az emberi nyelvkészség eredete izgatja leginkább. A nyelv eredetében az egyedi tanulás, a nyelv terjedése a populációban, és a tanulási mechanizmusok genetikai evolúciója nem függetlenek egymástól. Az ELTE eScience RET-ben folyó kutatások során a biomimetikus neurális hálózatok evolúcióját figyelik meg. Olyan tisztán neurális architektúrát terveztek, amely mesterséges nyelvtanok tanulására képes; létrehoztak olyan ágenseket, amelyek egy egyszerí verem míködését utánozzák. Az ágensek nemcsak felismerni tudják az egymásba ágyazott nyelvtani szerkezeteket, hanem felismerik, ha az általuk megtanított szabályoknak nem megfelelő szerkezettel találkoznak. A kísérletek során edzik a neuronokat, helyes struktúra felismerése esetén jutalmazzák őket.

    A későbbiekben a jól tanuló neuronokat szaporítják tovább.Az emberi agyban két alapvető biofizikai mívelet játszik szerepet az információfeldolgozásban: kémiai átvitel az idegsejtek közötti szinaptikus résben és az akciós potenciálok keltése. Mindkét folyamatban ionok és ingerületátvivő molekulák ezrei vesznek részt. A tüzelő neuronok információt küldenek és fogadnak. Az ágensek topológiáját egy, a programban kifejlesztett szoftverrel vizsgálják. Ehhez az elmúlt évben kifejlesztettek egy grafikus felhasználói felületet is. A kutatócsoport előtt most egy nagyobb feladat áll: ahhoz, hogy az absztrakt szimulációk után már robotszimulátorokon tudják vizsgálni a biomimetikus hálózatok evolúcióját, tüzelő neuronos hálózat beépítése szükséges. A kutatásokat tovább folytatják annak érdekében is, hogy az általuk alkalmazott evolúciós módszerekkel hosszabb struktúrákat is értelmezni tudjanak. A folyamat végén olyan rendszerek megalkotása válhat lehetővé, amelyek emberi kommunikációra, párbeszédre is képesek lesznek.