Agyunk több milliárd idegsejtből álló hálózatában rengeteg kapcsolat alakul ki, amelyeken keresztül a sejtek kommunikálnak egymással. A szinapszisnak nevezett kapcsolódási pontok többségében különböző molekulák (ingerületátvivő anyagok) közvetítésével jut át a jel egyik idegsejtből a másikba. A jelek küldését és fogadását megvalósító rendszer finoman összehangoltan működő fehérjék sokaságából áll. A rendszer összetettségét jól mutatja, hogy a becslések szerint legalább minden tizedik génünk az idegsejtek szinapszisainak valamelyik fehérjét kódolja.
Az utóbbi években a kutatók számtalan különböző típusú szinapszist azonosítottak. Ahogy azonban a mérési módszerek egyre pontosabbá váltak, kiderült, hogy a szinapszisok jelátviteli “gépezetének” fehérje-összetétele olyankor is eltérő lehet, amikor azt semmilyen genetikai ok vagy sejttípus-tulajdonság nem indokolná. Hogy pontosan miben is áll ez a hatás, annak kiderítésére nyerte el Nusser Zoltán az Európai Kutatási Tanács 2,5 millió eurós Advanced Grant támogatását.
A gondolattól a fehérjékig
Nusser Zoltán az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetében működő kutatócsoportjával olyan kísérleti rendszert állított össze, mellyel szigorúan ellenőrzött körülmények között megvizsgálhatják, milyen hatással van az agyműködés a szinapszisok fehérje-összetételére. Rendszerükben négy alapvető szint épül egymásra, melyek megvalósításához külön-külön is az utóbbi néhány év eredményeire van szükség.
- A kutatók pontosan meghatározott cselekvéssorozatokat végeztetnek kísérleti egerekkel, miközben mérik egyes idegsejtjeik működését.
- Az agy megfigyelt területéből túlélő agyszeleteket készítenek, és itt különféle biofizikai vizsgálatokat végeznek a kiszemelt idegsejteken, valamint a köztük kialakult szinapszisokon.
- A szövetmintákban egy saját fejlesztésű jelölési módszerrel azonosítják a szinapszisok fehérjéit. A különböző típusú, megjelölt fehérjék azonosítását szupernagy-felbontású mikroszkóppal végzik (a STED névre hallgató technológia kifejlesztéséért Stefan W. Hell 2014-ben elnyerte a kémiai Nobel-díjat).
- A szinapszisok működése (múltja) és fehérje-összetétele között a fentiekben feltárt kapcsolatok még nem jelentenek feltétlenül ok-okozati összefüggést. Az utolsó lépésben a kutatócsoport ezt vizsgálja: genetikai beavatkozással megváltoztatják az így felfedezett fehérjeegyüttesek mennyiségét, és figyelik, hogy a beavatkozásnak — azonos kísérleti körülmények között — milyen hatásai vannak a szinapszisok funkcionális jellemzőire. Itt derülhetnek ki azok az ok-okozati összefüggések, amelyekből valóban mélyreható következtetéseket lehet levonni az idegsejtek és a szinapszisok működésére vonatkozóan.