Tudósaink már sejten belül programoznak, „építenek”

A hír úgy szól, hogy egy 12 tagú nemzetközi kutatócsoport a La Jolla-i Scripps Kutatóintézet vezetésével genetikai módszerekkel programoztott át egér embrionális hámsejteket idegsejtekké. Ehhez közel 600 fehérje, úgynevezett transzkripciós faktor párosítást használtak, ezek közül 76 esetben sikerült idegsejteket nyerniük. Alapkutatásról van szó, amely idővel károsodott agyterületek regenerálását lehetővé tevő gyógyászati technológiák kifejlesztéséhez is hozzájárulhat.

Lebontják és újjáépítik a sejtet

Ha viszont valaki a részletekre kíváncsi, komolyabb szaktudás nélkül hamar elvész a tudományos szövegben. Ezért Dr. Szűcs Attila elektrofiziológust, a csapat magyar tagját, az ELTE Élettani és Neurobiológiai Tanszékének tudományos főmunkatársát kértük: magyarázza el, miről is van szó pontosan.

Többéves együttműködés eredményéről beszélünk, ahol a módszer számít újdonságnak, hogy a korábbinál sokkal hatékonyabban és egyszerűbben lehet hámsejteket idegsejtekké átprogramozni, mindössze 2-3 hét alatt

– mondja a 24.hu-nak a szakember. Hozzáteszi: hasonlóan izgalmas eredmény, hogy változatos élettani és genetikai tulajdonságokkal bíró idegsejtek populációit sikerült létrehozni különböző fehérjekombinációk – transzkripciós faktorok – alkalmazásával.

A jelenlegi genetikai módszert megelőzően indukált pluripotens sejtekből már sikerült más testi sejteket differenciálni, ezért az eredményért 2012-ben kapott Nobel díjat egy brit és egy japán kutató. Vadul hangzik, de Szűcs Attila megfogalmazásában teljesen érthető lesz.

A korábbi módszer lényege, hogy már kifejlett sejteket, például hámszöveti sejteket úgymond „visszafiatalítanak” az úgynevezett pluripotens stádiumba. Valójában őssejtté, amiből újra bármilyen más sejt kifejleszthető. Bonyolult, hosszadalmas, több hétig tartó kezeléssorozatról van szó.

Molekuláris nagyüzem

Nagyon leegyszerűsítve képzeljük el, ahogy a hámsejtek Petri-csészben csücsülnek, miközben első lépésként visszafejlesztik őket, majd génképzést segítő fehérjéket termeltetnek velük.

Beindítják azokat a génkifejeződési folyamatokat, amelyek meghatározzák adott sejt későbbi fenotípusát, tehát azok mondjuk idegsejtekké fejlődnek.

A sejtek membránjában egyre nagyobb számban feszültségfüggő ioncsatornák jelennek meg, így azok képesek lesznek bioelektromos jelek keltésére.

Mintha Morse-kóddal kommunikálnának

Ez volt a „régi” eljárás. A mostani tudományos eredményt a közvetlen újraprogramozás módszer kiterjesztésével érték el, amikor a félig-meddig kialakult hámsejteket nem vitték vissza pluripotens stádiumba, hanem sokkal kevesebb lépésből, gyorsabban sikerült azokat idegsejtté programozni. Ehhez 600 különböző fehérjekombinációt – transzkripciós faktorokat – próbáltak ki, 12 százalékuk volt alkalmas idegsejtek létrehozására.

Itt kapcsolódott be az ELTE elektrofiziológusa: Szűcs Attilára várt a feladat, hogy igazolja az „új” idegsejtek működőképesek-e. Ehhez úgynevezett patch clamp technikát alkalmazott, vagyis megmérte az indukált neuronok bioelektromos tulajdonságait. Álljunk meg itt egy szóra. Ez azt jelenti, hogy a szakember finom üvegelektródákkal külön-külön minden egyes sejt aktivitását megmérte.

Az idegsejtek bioelektromos jelekkel, úgynevezett akciós potenciálokkal „kommunikálnak”, mintha Morse-jelekkel adnák át egymásnak az információt, illetve vezérelnék az izmokat. Ha tehát a sejt akciós potenciált képes létrehozni, akkor a neuronná alakulás egyik lefontosabb lépése megtörtént– Szűcs Attilának ezt sikerült visszaigazolnia a sejtek fiziológiai, biofizikai tulajdonságainak leírásával.

Az érett idegsejtek ugyanakkor ingerületátvivő anyagokat, neurotranszmittereket is termelnek, és a magyar kutatónak ezt igazoló kísérleti adatokat is sikerült nyernie az indukált neuronokon.

Óriási előrelépés lenne

Ahogy említettük alapkutatásról van szó, a jövőbeni cél a módszer őssejt-, vagy újraprogramozott sejt alapú terápiákban való alkalmazása. Ehhez nyilvánvalóan sok további munka, finomítás, vizsgálatok, illetve etikai állásfoglalások szükségesek. A szakember úgy véli, 10 éven belül megkezdődhetnek a komoly klinikai tesztek.

Hogyan alkalmazható mindez majd a gyakorlatban? A központi idegrendszer degeneratív betegségei, sérülések gyógyítására, minden olyan esetben, ami idegsejtek pusztulásával jár. Ezek maguktól nem termelődnek újra, az elhalt neuronok szerepét egy darabig át tudják venni más idegsejtek, de komolyabb veszteség már maradandó károkat okoz.

A távlati cél tehát szükség esetén indukált neuronokat transzplantálni élő idegszövetbe – óriási előrelépés lenne nagyon sok idegrendszeri betegség gyógyításában.