Éves Jelentés 2006 Molekuláris és info-bionikai kutatások a medicinában Szentágothai János Tudásközpont A projekt a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal támogatásával valósult meg.
Tartalom Tartalom Küldetésnyilatkozat 3 Vezetõi összefoglaló 5 Kiemelt eredmények 7 Szervezeti felépítés 9 A Konzorcium Tagjai 10 Együttmûködõ partnerek 12 Központi programok 13 Bázislaborok 13 Oktatási programok 15 Tudományos rendezvények 17 1. Kutatási program: Központi idegrendszerre ható molekulák kiválasztására irányuló targetek kutatása genomikai és molekuláris patológiai módszerekkel 18 2. Kutatási program: Prediktív és preventív immungenomikai kutatások 22 3. Kutatási program: Megváltozott szöveti proliferáció: közös molekuláris targetek a népbetegségekben 26 4. Kutatási program: Alap és alkalmazott idegtudományi kutatások új típusú neuroprotektív hatású vegyületek felhasználására idegrendszeri kórképekben 31 5. Kutatási program: Info-bionika a medicinában 35 Publikációk 39 PR tevékenység 43 A Szentágothai János Tudásközpont 2005. évben elért eredményei számokban 45 A konzorciumban dolgozók 47 Rövidítések 51 1
2
Küldetésnyilatkozat Küldetésnyilatkozat A Szentágothai János Regionális Egyetemi Tudásközpont célja az információs technológia és a molekuláris medicina ötvözése a hatékony kutatás-fejlesztés érdekében. A Tudásközpont rövid távon szemléletváltást kíván elérni az egyetemi szférában annak érdekében, hogy az értékes alapkutatásbeli tevékenység piacképes termékek létrehozásához vezessen. Versenyképes munkahelyek teremtésével hozzájárul az agyelszívás megfordításához, és olyan kritikus innovatív tömeget hoz létre, ami a régióban meghatározó piaci szerephez juthat. Középtávon, a támogatástól független befektetõi kör felkutatásával inkubátorházat hoz létre, amelyben elhelyezi a Tudásközpont bázislaborjait és a fejlesztési eredményeket hasznosító újonnan alakuló vállalkozásokat. A Szentágothai János Tudásközpont megnyitója Dr. Mang Béla felsõoktatási helyettes-államtitkár, Dr. Arató Gergely helyettesállamtitkár, Dr. Tulassay Tivadar a SE rektora, Dr. Freund Tamás a MTA-KOKI igazgatója, Dr. Roska Tamás a PPKE-ITK kar dékánja, Bogsch Erik a Richter Gedeon Rt. vezérigazgatója 3
4
Vezetõi összefoglaló Vezetõi összefoglaló A Szentágothai János Tudásközpont a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal (NKTH) 2004. évben meghirdetett pályázatának támogatásával jött létre. A konzorciumot alkotó négy nagy partner négy kis- és középvállalkozással egészültek ki, és a konzorcium 4 éves mûködését mintegy 270 tevékenységben rögzítette. A kutatási programok mellett a Tudásközpont kiemelt feladatának tekinti az egyetemi szférában az innovációs szemléletváltás és a hatékony technológiai transzfer serkentését. Ennek érdekében 15 új posztdoktori állást hozott létre versenyképes fizetéssel, és ezeket a helyeket döntõen külföldrõl hazatérõ kutatókkal töltötte fel az agyelszívás hatását ellensúlyozva. A központi oktatási programok keretében 3 PhD kurzus indult a szemléletváltást segítve (Iparjogvédelem kutatóknak, Hazai és európai pályázati rendszerek, Science és project management). Jelenleg több mint 350 regisztrált hallgatónk van. Nagy értékû mûszerekbõl bázislabor hálózatot hoztunk létre jelentõs külsõ forrásokat is bevonva. A hosszú távú stratégia részeként együttmûködve a városfejlesztõ cégekkel, megkezdtük egy inkubátorház tervezését, amelyet a projekt végére a bázislaborokkal és a projekt révén létrejött cégekkel töltünk fel, ezzel is biztosítva a Tudásközpont hosszú távú fennmaradását. A hatékony és transzparens technológiai transzfer érdekében létrehoztuk a szellemi tulajdon kezelési szabályzatát és a Technológiai Transzfer Irodát. A kutatócsoportok vállalt feladataik idõarányos részét teljesítették, sok esetben azon túl is eredményeket mutatnak fel. Megalakultak az elsõ hasznosító vállalkozások és megnyílt a Tudásközpont fmri Kutatási Központja, amely máris számos európai kutatási hálózat aktív részese. Összességében a Tudásközpont elsõ évében létrehozta saját szervezeti formáját, amely hatékonyan képes mûködtetni az új egységet. Minden remény megvan arra, hogy az elkövetkezõ 2 évben a régió meghatározó szellemi és fejlesztési központjává váljék a Szentágothai János Tudásközpont. Dr. Tulassay Tivadar 5
6
Kiemelt eredmények Kiemelt eredmények Három bejegyzett szabadalom, három bejegyzés alatt álló szabadalom Eljárás tapintószenzorok csúszásának és csavarodásának érzékelésére Jet deszorpciós ionozáció Lamitrogén érzékenység kimutatására szolgáló eljárás 56 millió ft árbevétel fmri 40,8 millió ft PhD-oktatási kurzusok 950 eft SNP-labor 12 millió ft Microarray labor 3,2 millió ft 600 millió ft további külsõ forrás Richter Gedeon Rt. 170 millió ft Semmelweis Egyetem 370 millió ft Experimetria Kft. 15 millió ft LasCor GmbH 10 millió ft Philips Hungary Kft. 5 millió ft IBM Hungary Kft. 5 millió ft PPKE ITK 20 millió ft 2 Start up vállalkozás GenProt Hungary Kft. SeroScience Kft. 2 Spin off vállalkozás alapítás alatt Tactologia Kft. MS mintavevõk fejlesztése 10 új szolgáltatás 4 bázislabor 3 PhD-kurzus technológiai transzferrõl 3 új akkreditált MSc-képzés 3 prototípus 1 diagnosztikus kit 10 mûködõ szolgáltatás (4 bázislabor, 6 képzési program) 7
8
Szervezeti felépítés Szervezeti felépítés A Tudásközpont mûködésében új elem az fmri Kutatási Tanács, amely dönt a Központ kutatási és klinikai munkájának elemeirõl. Egy másik új ellenõrzési folyamat is megjelent, hiszen 2006-ban két alkalommal is 5 tagból álló nemzetközi monitoring testület tekintette át a Tudásközpont munkáját. 9
A Konzorcium Tagjai A Konzorcium Tagjai Semmelweis Egyetem Az ország legnagyobb orvosi egyeteme, ahol mintegy 1400 oktató és kutató dolgozik. Az egyetem öt karán magyar, angol és német nyelven folyik graduális és posztgraduális képzés. Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kar Az ország elsõ olyan intézménye, ahol a biomedicinális és információs technológiai képzés egyszerre valósul meg. Magyar Tudományos Akadémia Kísérleti Orvostudományi Kutató Intézet Az idegtudományokban világviszonylatban is vezetõ intézmény, amely elnyerte a nemzetközi Centre of excellence címet. Richter Gedeon Rt. A hazai gyógyszergyártás vezetõ intézménye, amely mintegy 80 országba exportálja termékeit. 10
A Konzorcium Tagjai KPS Biotechnológiai és Egészségügyi Szolgáltató Kft. (KPS) A fiatal egyetemi kutatókból alakult cég fejlesztõ tevékenységét az egyetemtõl bérelt laborokban folytatja. 3DHistech Kft. A cég által kifejlesztett háromdimenziós szövettani képeket generáló eljárás 2004-ben Innovációs Nagydíjban részesült. Analogic Computers Kft. A kisvállalkozás egyedi hardware- és software-fejlesztéssel foglalkozik. MorphoLogic Kft. A cég orvosi diagnosztikai célú szövegelemzõ eljárásokat fejleszt. 11
Együttmûködõ partnerek Együttmûködõ partnerek A konzorcium munkáját számos partner segíti jelentõs külsõ szellemi és anyagi forrással bõvítve lehetõségeinket: Danubia Szabadalmi és Védjegy Iroda Experimetria Kft. Gödölle Szabadalmi és Ügyvédi Iroda IBM Hungary Kft. Kiss Kft. LasCor GmbH (München) MTA Psychológiai Intézet Országos Idegsebészeti Intézet PMC Philips Hungary Kft. Szinergia Kft. SeroScience Kft. 12
Központi programok Központi programok A Szentágothai János Tudásközpont a kutatási témák mellett központi programokat is indított. Bázislaborok A létrehozott bázislaborok a régióban egyedülálló, nagy kapacitású kutatási egységek, amelyek mûködése hosszú távon meghatározó. MR Kutató Központ Létrehoztuk az elsõ hazai 3 Tesla-s MR központot, amely a régióban is meghatározó szerepet tölt be, alapkutatási és klinikai feladatok ellátásával. Kutatás 1. Az MR kamerában történõ kutatásokhoz vetítõ és válasz-regisztráló rendszer Kialakítottunk a vizuális ingerek kamerába történõ bevetítésére, valamint a kísérleti alanyok válaszainak rögzítésére alkalmas rendszert, amellyel vizsgálni tudjuk a humán látási, figyelmi, tanulási és emlékezési funkciókat és azok patológiáját. 2. fmri vizsgálati protokoll A funkcionális MR képalkotó (fmri) vizsgálatokhoz kidolgoztunk egy echo-planáris kepalkotási (EPI) módszeren alapuló vizsgálati protokollt. 3. fmri vizsgálatok adataink kezelése és statisztikai analizíse Az MR központban bevezettük a Brain Voyager softver csomagban található adatfeldolgozási eljárásokat, valamint saját magunk által Matlab-ban készített adatkezelõ és analizáló rutinokat. 13
Központi programok 4. fmri kutatások Kimutattuk, hogy gyakorlással fokozható az irreleváns vizuális ingerek, a vizuális zaj figyelmi elnyomása és hogy a tanulás neurális hátterét a fronto-parietális figyelmi hálózat specifikus területeinek plaszticitása képezi. Eredményeink lényegesen segíthetik a figyelmi funkciók sérülésével járó betegségek neurális hátterének feltárását. Sikerült lokalizálnunk a vizuális mozgásinformáció figyelmi modulációjának serkentõ és gátló mechanizmusait. Diagnosztika 2006. március 1. és október 20. között közel 1000 vizsgálatot végeztünk. Ezeknek jelentõs része olyan új diagnosztikai módszerekkel történt, amilyet hazánkban egyáltalán nem, illetve a napi rutin diagnosztikában még nem használtak. Ezek közül említésre méltó az MR Spektroszkópia, DTI, Diffúzió, Diffúzió-perfúzió, MR Enteroclysma. Kidolgoztuk a klinikai fmri feltételeit és megkezdtük a rutin diagnosztikában az alkalmazását. Négy nemzetközi klinikai kutatási projektben veszünk részt, 11 hazai és nemzetközi fórumon tartottunk elõadásokat. SNP analizátor Az egy nukleotidot érintõ pontmutációk felismerése a genotipizálás során számos diagnosztikus és terápiás jelentõséggel bír. A Richter Gedeon Rt. és a Semmelweis Egyetem közös bázislabort hozott létre, amelyben a Tudásközpont is részt vállal. A nagykapacitású készülék mintegy 80 millió ember ellátására alkalmas. A bázislabor szakmai vezetõje Falus András az MTA levelezõ tagja, a Tudásközpont 2. sz. kutatási programjának vezetõje. AGILENT microarray A nagy denzitású gén-chip mérésére alkalmas készülék a Semmelweis Egyetemen mûködik, Falus András az MTA levelezõ tagja programvezetõ irányítása alatt. A bázislaborszerû mûködtetést részben külsõ forrásból valósítjuk meg. 14
Központi programok Sybil molekulatervezõ program A tudásközpont több kutatási programja is tartalmaz olyan témát, amely molekulatervezést igényel. A közös munka érdekében a Tudásközpont központi kutatási kerete terhére vásároltuk meg a Sybil molekulatervezõ programot, amely már mûködik az érdekelt munkacsoportok laborjaiban. A hisztamin 4-es receptor befolyásolására 8,7 millió molekula vizsgálata történt meg in silico, ami az irodalmi adatok szerint a legnagyobb számú molekula ilyen analízise a világon. Bioinformatikai szolgáltató laboratórium A kutatási témák bioinformatikai igényeinek támogatására informatikai háttérszolgáltatást szerveztünk, amely igen nagy kapacitású adatfeldolgozást tesz lehetõvé. Ennek a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kara ad otthont, de terminált kapott a Semmelweis Egyetem is. A bázislabort Roska Tamás az MTA rendes tagja vezeti. Oktatási programok Központilag 3 akkreditált PhD kurzust indítottunk, kötelezõen választható kategóriában: Science és project management, Hazai és európai pályázati rendszerek, Iparjogvédelem kutatóknak. Jelenleg 360 hallgató regisztrált a kurzusokra. A Tudásközpont így a 4 év alatt sok száz, az innovációs láncban elméleti háttérrel bíró hallgatót képez. Az oktatási programok mindegyikérõl mintegy 120 oldalas jegyzet készült, amelyet a kurzusok tapasztalatai szerint módosítunk, jelenleg a harmadik kiadás látott napvilágot. Készülõben van a jegyzetek könyv formájában való kiadása, amellyel megjelenik a Tudásközpont a hazai technológiai transzfer szakirodalmának piacán. Az oktatási anyagok egy részét már értékesítettük más Tudásközpontok felé. Folyamatban van a programok felnõttképzési akkreditációja, így jövõre már sok ipari szereplõ felé is értékesítjük a tudásanyagot. Három akkreditált MSc képzést indítottunk, amelyek térítési rendszerben is igénybe vehetõk. Orvosi biotechnológia mesterképzési szak Info-Bionikai mesterképzési szak Gyógyszerkutató fejlesztõ szakirányú képzés 15
16
Tudományos rendezvények Tudományos rendezvények Éves Tudományos Konferencia A Tudásközpont tudományos eredményeinek bemutatására a Magyar Tudomány Napjához csatlakozó - félnapos nyílt tudományos ülést tartunk, 2006. november 24-én a második konferencia került megrendezésre. fmri Nemzetközi Kongresszus Az MR Kutató Központ nagysikerû nemzetközi tudományos megnyitója elõször 2006-ban került megrendezésre. A hazai szakemberek mellett neves európai szakemberek adtak elõ a mintegy 250 fõs közönség elõtt. Folyamatban van a 2007-es rendezvény szervezése. A Tudásközpont a következõ Nemzetközi Tudományos Rendezvényeket támogatta: Téma A rendezvény neve, helye 1/3 II. PhD Joint Meeting on Biomedicinal Sciences, Budapest Dr. Mátyus Péter 2/1 5/1 2/1 Richter 2/1 4/1 4/2 Immuno-bioinformatics, Budapest Dr. Falus András, Dr. Roska Tamás Pharmacogenomics, Budapest Dr. Falus András, Dr. Szombathelyi Zsolt Genomic Approach in neuroimmunology, Budapest Dr. Falus András, Dr. Freund Tamás 2/2. Immune and Genetic Correlates in HIV infections and Vaccination Budapest / Sopron Dr. Füst György 4.2. Magyar Experimentális Farmakológia Tavaszi Szimpóziuma, Budapest Dr. Sperlágh Beáta 17
1. Kutatási program 1. Kutatási program Központi idegrendszerre ható molekulák kiválasztására irányuló targetek kutatása genomikai és molekuláris patológiai módszerekkel (programvezetõ: Dr. Ádám Veronika) Résztvevõk Semmelweis Egyetem Richter Gedeon Rt. A program célja Az 1. programban a központi idegrendszert érintõ megbetegedések új terápiás útjait kutatják. Az alkalmazott stratégia a sejtmûködés szempontjából olyan általános jelentõséggel bíró célpontokat vizsgál, mint a mitokondriumok vagy az endoplazmás retikulum. A program másik célja a gasztroprotekció centrális támadáspontú új útjának és a szemikarbazid-szenzitív amin-oxidáz enzim gátlásának terápiás célú kihasználása. 1.1. Metabolikus és mitokondriális célpontok a neurodegenerációban (témavezetõ: Dr. Ádám Veronika) Megkezdtük a Richter Gedeon Rt. kognitív teszteken hatásosnak talált vegyületei vizsgálatát agyi kapilláris endothel sejteken és izolált mitokondriumokon, azzal a céllal, hogy felderítsük molekuláris mechanizmusukat. Neurodegeneratív kórképekben a sejtpusztuláshoz vezetõ folyamatokban meghatározó a központi idegrendszer sejtjeinek metabolikus állapota és a mitokondriális funkciók. Találtunk olyan molekulákat ( RG ), amelyek befolyásolják a sejtek nyugalmi légzési állapotát az adenin nukleotid transzlokáz gátlása után. A high throuput screeningre is alkalmas eljárás szabadalmi bejegyzés alatt áll. 18
1. Kutatási program 1.2. Az endoplazmatikus retikulum stressz, a neuroprotekció molekuláris célpontja (témavezetõ: Dr. Mandl József) Az endoplazmás retikulum (ER) stressz kialakulásának és hatásainak tanulmányozásához kétféle immortalizált humán sejtvonalat választottunk. A választott asztrocitóma sejtvonalat és neuroblasztóma sejtvonalat beszereztük, és tenyésztésüket beállítottuk. Az ER stressz kiváltásához thapsigargint, az ER kalcium/atp-ázának gátlószerét használtuk, a mintákban az ER-stressz marker-fehérjéit (ATF-6, Caspase-12, PDI, GRP-78, GRP-94, ERP-72, Gadd153) detektáltuk, és vizsgáltuk az eif2á foszforilációját. Méréseink mindkét sejttípusban jelentõs GRP-78, GRP-94 és PDI indukciót mutattak. Emellett sikerült kimutatnunk az eif2á fokozott foszforilációját. Mindezek alapján kijelenthetõ, hogy a neuron-, illetve asztrocita-sejtkultúráink az ER stressz tanulmányozására alkalmasak. DTT-vel, illetve acetaldehiddel kezelt neuroblasztóma és asztrocitóma sejteken a nekrotikus és apoptotikus mechanizmusú sejthalál fokozódását egyaránt észleltük. A reduktív (DTT) és az oxidatív (acetaldehid) ágensek az ER stresszválaszt is beindították, ami legalább részben felelõs lehet a sejtek pusztulásáért. A kezelés után 20 perccel fokozott eif2á-foszforilációt mértünk. Ez a hatás a DTT-vel történõ kezelés esetén erõsebb volt, és hosszabb ideig (több mint 60 perc) fennmaradt, mint acetaldehid adása után. Ezzel egyrészt bizonyítottuk, hogy az oxidatív stressz hatására is aktiválódik az eif2á jelpályája. Más- 19
1. Kutatási program részt a különbség arra utal, hogy az eleve oxidatív ER lumen érzékenyebben reagál a redukáló stresszhatásokra. Egy olyan módszer kidolgozását is elkezdtük, amely az ER stresszt a korábbiaktól eltérõ mechanizmus segítségével váltja ki a neuroblasztóma sejtekben. A módszer a flavonolokkal, pl. a zöldteában nagy mennyiségben jelen lévõ epigallo-katechin-galláttal (EGCG) kapcsolatos legújabb megfigyeléseinken alapul. Kimutattuk, hogy az EGCG gátolja a glukozidáz II enzimet, amely az N-glikoproteinek érésében és minõségellenõrzésében játszik fontos szerepet. Sikerült EGCG kezeléssel fokozott eif2á-foszforilációt kiváltanunk a neuroblasztóma sejtekben, így ez a módszer jó kontrollként szolgálhat a tervezett tesztrendszerekben. N-glikoproteinek ER minõség-ellenõrzése: a glukozidáz II aktivitás gátlása Richter Gedeon Rt. származékok tesztelése folyamatban 1.3. Centrális alfa-2b adrenoceptorokon ható vegyületek (témavezetõ: Dr. Mátyus Péter) Nagyszámú és szerkezetileg jelentõsen különbözõ vegyületbõl kiindulva referens vegyületeket állítottunk elõ és ezek hatását alkoholos gyomorfekély modellben tanulmányoztuk. Radioligand leszorításos technikával igazoltuk a molekulák szelektív kötõdését a receptorokhoz. Igazoltuk, hogy a referens (ismert) alfa- 2B(2C) agonista SZV 467 (ST-91), és az SZV 510 és a humán terápiában is alkalmazott rilmenidin 70% feletti fekélygátló hatását az e modellen önmagában semmmilyen hatást nem mutató dózisban az ARC-239 Szerkezetanalízis 7 Teslás NMR- készülékkel 20
1. Kutatási program (alfa-2b/c antagonista) teljes mértékben felfüggesztette mindhárom vegyület gastroprotektív hatását. Az új vegyületek közül 3 vizsgálata történt meg, közülük az SZV-583 bizonyult hatásosnak, per os adagolással is, bár dózisa lényegesen nagyobb, mint a clonidiné, figyelembe veendõ a vegyületértéknek e hatás szempontjából esetleges mellékhatása. A pentoparazol rilmenidin kombináció hatása nem különbözik a pentaprazollal, illetve rilmenidinnel kapott hatástól. In silico a Prestwick könyvtárból számos molekulát érdemesnek találtunk biológiai vizsgálatra, illetve számítógépes módszerrel azonosítottuk az alfa-2a receptor aktív centrumát. Tervek Az új vegyületek szûrése (icv, po, interakció) és a hatásosak részletesebb vizsgálata után mérlegelhetjük, hogy mely vegyületcsoport érdemes fejlesztésre, s adott esetben találmányi bejelentésre. A Prestwick molekulakönyvtár in silico és receptorkötési tesztben való szûrésével kapott hatásos vegyületek további analízise. 1.4. Szemikarbazid-szenzitív amin-oxidáz inhibitor gyógyszerjelölt vegyület (témavezetõ: Dr. Mátyus Péter) A gyógyszerkémiai munka referens vegyület és ismert SSAO gátlók szerkezeti elemeit tartalmazó vegyületek elõállítására irányult. Miután saját adataink szerint is, a különbözõ fajokból származó enzimek szubsztrátspecifitása eltérõ lehet, a vegyületek SSAO gátló hatását humán szérumon és rekombináns humán SSAO enzimen határoztuk meg. E modelleken az SZV-481, illetve a másik modellen e mellett az SZV-486 jelû vegyület mutatott említésre méltó enzimgátló hatást. Érdekes, hogy a referensként elõállított SZV-491, melytõl irodalmi adatok alapján jelentõsebb enzimgátló hatást vártunk, csak szerény mértékben gátolja az enzimet. A projekt e szakaszában mind az SSAO, mind a MAO gátlás területén az eddigi legjelentõsebb konkrét eredményeket értük el, és ezek, valamint az elõállított és megvizsgált vegyületek (köztük ismert referensek) szerkezet-hatás összefüggése orientálják a további munkát. Megállapítottuk, hogy az SSAO gátlás területén az SSAO enzimgátláshoz meglehetõsen specifikus szerkezeti feltételek teljesülése szükséges, és bizonyos, szinte dogmaként elfogadott szerkezeti elemek jelenléte nem elegendõ jelentõs enzimgátlás eléréséhez; az új SZV-578 vegyület (IC 50 = 2,8 µm) erõs gátló hatásúnak bizonyult humán klónozott enzimen. a MAO B gátlás területén a típusában is új, szabadalomképes SZV-557, 558, 587 vegyületek erõs (IC 50 10 7 10 8 M, deprenylt meghaladó vagy azzal kb. azonos mértékû) MAO B gátlók. Tervek A továbbiakban e két típusra koncentrálva, a további biológiai eredmények alapján döntjük el találmányi bejelentés összeállítását. E mellett in vivo vizsgálatokat tervezünk egy-egy SSAO gátlóval és szubsztrátummal diabéteszben való értékük elemzéséhez. 21
2. Kutatási program 2. Kutatási program Prediktív és preventív immungenomikai kutatások (programvezetõ: Dr. Falus András) Résztvevõk Semmelweis Egyetem Richter Gedeon Rt. Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kar A program célja A humán genom felderítésével megnyílt az út a betegségek genetikai hátterének tanulmányozásához. A program célja az immunrendszer olyan genomikai szinten tetten érhetõ eltéréseinek azonosítása, amelyek kapcsolatba hozhatóak a betegségek kialakulásával. 2.1. A hisztamin H4 receptorának genetikai, farmakogenomikai és bioinformatikai vizsgálata új vakcinálási eljárás kifejlesztésében (témavezetõ: Dr. Falus András) 1. Elméleti kémiai predikciós analízissel a humán hisztamin H4 receptorhoz kötõdni képes imidazol molekulacsalád tervezését kezdtük el in silico modellezéssel. Elkészítettünk egy homológia modellt a H4 receptorról. A kötõhely feltérképezésével behatároltuk azokat a pontokat, amelyek ligandumok megkötésében szerepet játszhatnak. Létrehoztunk egy humán H4R-vel transfectált sejtvonalat, amely hiperexpresszálja a receptort. Elkezdtük az emberi dendritikus sejtek génexpressziós analízisének vizsgálatát az Agilent microarray rendszeren (44 000 emberi gén). Heterozigóta keresztezéssel létrehoztunk egy Balb/c beltenyésztett H4R KO egértörzset, amelybõl hiányzik a H4R. A dendritikus sejtek három alapvetõ funkcióját tanulmányoztuk H4R hiányában: a sejtek migrációs készségét in vitro transwell rendszerrel, míg antigén prezentáló képességüket egy bioassay segítségével vizsgáltuk, illetve citokin és kemokin expressziójukat real time PCR technikával mértük. Ugyanezen kísérleteket elvégeztük vad típusú dendritikus sejteken, illetve olyan sejteken is, ahol a H4R-t a rendelkezésünkre álló specifikus H4R antagonistával (JNJ7777120) blokkoltuk. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a H4R KO dendritikus sejtek csökkent migrációs képességgel rendelkeznek. Ezen sejtek migrációjához nélkülözhetetlen kemokin receptor, a CCR7 ugyancsak csökkent expressziót mutatott a H4R hiányos dendritikus sejtekben. Ugyanakkor viszont a H4R KO sejtek jobb antigén prezentáció képességgel rendelkeztek, mint vad társaik. Ezen 22
2. Kutatási program kívül a dendritikus sejtek szelektív H4R antagonista JNJ7777120 kezelésével a hisztamin Th1 citokin-expressziót csökkentõ hatását is gátolni tudtuk. Eredményeink azt mutatják, hogy a hisztamin H4R-on keresztül befolyásolni tudja a dendritikus sejtek migrációs képességét, antigén prezentációját és citokin termelését. 2. Befejezõdött az in silico screening a humán hisztamin H4 receptoron (hh4r). A screening során mintegy 8,7 millió molekulát teszteltünk le. Az eredmények rendezése folyamatban van. A legígéretesebb molekulák közül mintegy 50-100 in vitro tesztelését tervezzük a közeljövõben H4R-rel transzfektált sejteken, valamint az elsõ pontban említett dendritikus sejteken. Ehhez már megkezdtük az elõkészületeket, a molekulák megrendelése megkezdõdött. A molekulák affinitását a hh4r-hez radioligand binding assay-kel fogjuk meghatározni. Homológia modellezés (Falus András) Tervek Elõfeltételezésünk igazolódni látszik, a H4R antagonista és agonista kifejlesztése, úgy tûnik, eredményesen fogja befolyásolni a helyi immunválaszt. Ennek megfelelõen a vakcináció során alkalmazható vegyületeket keresünk, melyeket a 8.7 millió molekulából in silico screening eljárással szelektáljuk. 2.2. A középkorú egyének korai halálozásáért felelõs immungenetikai tényezõk kimutatása (témavezetõ: Dr. Füst György) A DNS mintagyûjtés az egészséges idõs egyénektõl, valamint a PTCA-n átesett és a szepszisben szenvedõ betegektõl megtörtént, a klinikai adatok végleges feldolgozása 2006. végén fejezõdik be. Mintákat gyûjtöttünk súlyos pneumonián és szepszisen szenvedõ, valamint colorectalis carcinomában szenvedõ betegektõl is. a) A párizsi Génethon céggel együttmûködésben elkezdtük a tervezett 21-hidroxiláz genetikai vizsgálatokat, a meghatározások elkészültek, az eredmények értékelése folyamatban van, 2006 végéig megtörténik. 23
2. Kutatási program b) Egy újabb génpolimorfizmus vizsgálatra (a H faktor gén 3 SNP-je) új metodikát dolgoztunk ki és közöltünk. Az új módszerrel elkezdtük a gyûjtött mintákban az SNP-k vizsgálatát. A mintákat megvizsgáltuk számos olyan az MHC III régión kívül kódolt polimorfizmusra, amelyek a szív- és érrendszeri betegségekkel kapcsolatba hozhatók (PON55/LM-MM, PON192/QR, lipoprotein lipase (LPL) Ser447X, angiotensinogen (AGT), angiotensin convertase enzyme (ACE), apolipoprotein E, és apolipoprotein C-III). Az egyes korcsoportok között szignifikáns különbséget egyedül az utolsó SNP esetében kaptunk, a ritka allél csökkent a legidõsebb (70-79 éves) korcsoportban. A C4B és a C4A gének közvetlen szomszédságában helyezkedik el a szteroid anyagcsere kulcs-enzimjének, a 21-hidroxiláznak kódoló génje (CYP21B), illetve pszeudogénje (CYP21A). Pályázatunkban részletesen leírt hipotézisünk szerint a C4B*Q0 genotípus (a C4B gének száma a genomban kisebb mint a C4A géneké) és a magas cardiovasculáris betegség morbiditás és mortalitás között észlelt erõs kapcsolat legvalószínûbb magyarázata a CYP21B gén funkciózavara lehet. Ez ugyanis együtt jár a cardiovascularis betegség kockázatot erõsen növelõ IL-6 gyulladásos citokin fokozott termelõdésével, illetve a stressz adaptáció zavarával, amely a kritikus állapotokban a halálozás esélyét növeli meg. A teljes kódoló régió és a közvetlenül a gén elõtt kódolt promoter régió (kb. 2000, illetve kb. 400 bázispár) szekvenálása történt meg 32-32-32 olyan mintában amelyben a C4A és C4B gének száma egyenlõ volt, ill. a C4A, ill. a C4B gén irányában (C4A*Q0 és C4B*Q0) van eltolódva. A szekvenálási eredményeket néhány héttel ezelõtt kaptuk meg nyers formában. Ezek feldolgozása és értékelése már megindult, 2006 végéig elõreláthatóan befejezõdik. Az atherosclerosis patomechanizmusával kapcsolatban az elmúlt években nyilvánvalóvá vált a gyulladásos-immunológiai tényezõk szerepe is. Kutatócsoportunk érbetegségekkel, ezeken belül akut ér-események elõrejelzésével is foglalkozik. Az akut ér-események elõrejelzésére alkalmas tényezõk vizsgálata során figyelmünk a trombotikus rizikó irányába terelõdött. Az általunk tanulmányozott egyes molekulákat megvizsgáltuk a véralvadási folyamatokra gyakorolt hatásuk szempontjából. Eredményeink alapján 2006 szeptemberében szabadalmi bejelentést tettünk. A kísérletek eredményeit a szabadalmi bejelentés során a szakterületen szokásos gyakorlatnak megfelelõen a szabadalmi ügyvivõkkel ismertettük. 2.3. Farmakogenomika: Dokumentációs és biobank központ kialakítása a bõrön is jelentkezõ súlyos gyógyszer-mellékhatások regisztrálására, a prevenció kidolgozása céljából (témavezetõ: Dr. Kárpáti Sarolta) Folyamatosan zajlik a Klinikára újonnan érkezõ gyógyszerallergia által érintett betegek mintáinak gyûjtése, kiemelt dokumentációja. A klinikai csoport a molekuláris biológiai, illetve farmakológiai csoporttal együttmûködésben csoportokat, clustereket képzett a Klinikára eddig beérkezett esetek között. A különbözõ kutatói megközelítéseknek megfelelõen hatástani, patomechanizmusbeli, illetve szignalizációs kaszkádok alapján történt a rendszerezés. Ezen adatok alapján, illetve a metodikák ismerete birtokában megtörténtek az elsõ lépések a high density array vizsgálatok elõkészítésében. A farmakológiai csoport munkája keretében megtörtént a korábbi LTT vizsgálatokkal már objektivizált betegek adatainak feldolgozása (allergének alapján, ill. bõrtünetek alapján cluster képzés, epidemiológiai tapasztalatainkat közlésre elõkészítettük), valamint megindult e betegcsoportok visszarendelése, LTT ismétlése, leukocita, DNS szeparálása. 24
2. Kutatási program A fotodokumentáció digitalizálása folyamatban van, éppúgy, mint a korábbi adatok komplettálása, frissítése és komparatív vizsgálatai a rendelkezésre álló optikai eszközök segítségével. 2005 folyamán a farmakogenomikai csoport kollaborációba lépett Dr. Roska Tamás informatikai csoportjával (Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs és Technológiai Kar), mely tudományos együttmûködésen keresztül adatbázisfejlesztési szolgáltatásként vállalta a farmakogenomikai adatbáziskezelõ szoftver kifejlesztését. Az eddigi megbeszélések során körvonalazódott, majd klinikánkon kifejlesztésre került egy új diagnosztikai terminológia, mely révén az adatbázis rekordjai egyértelmûen meghatározhatókká váltak. A 2006/2007. tanévre elõzetesen beütemezett farmakogenomikai PhD kurzus tematikája a Semmelweis Egyetem Doktori Iskolája által elfogadásra került, a kurzust ennek megfelelõen a tanulmányi év tavaszi szemeszterében tartjuk meg. A Klinikai Orvostudományi Doktori Iskola keretein belül új doktori program indult Dr. Kárpáti Sarolta vezetésével (16. program, Bõrgyógyászat és Venereológia). 2006. júliusában megkezdõdtek az egyeztetések egy farmakogenomikai tárgyú diagnosztikai kit és metodika szabadalmaztatásával kapcsolatban. 2007. január 1-tõl a Klinikán mûködik a Magyar Tudományos Akadémia Molekuláris Medicina Kutatócsoportjának (vezetõ Dr. Tulassay Zsolt) Farmakogenomikai csoportja (témavezetõ Dr. Kárpáti Sarolta). 25
3. Kutatási program 3. Kutatási program Megváltozott szöveti proliferáció: közös molekuláris targetek a népbetegségekben (programvezetõ: Dr. Kopper László) Résztvevõk Semmelweis Egyetem KPS Biotechnológiai Kft. 3DHistech Kft. Experimetria Kft. LasCor Kft. A program célja Számos népbetegség hátterében a kóros szöveti proliferáció áll. Így a daganatos betegségekben a szív- és érrendszeri betegségekben, de az osteoporosisban is elképzelhetõ, hogy hasonló molekuláris célpontok azonosíthatóak, amelyeknek terápiás jelentõsége lehet. A program célja ilyen targetek azonosítása. 3.1. Proteaszóma és NF-êB jelrendszer, mint terápiás célpont a daganatgátlásban (témavezetõ: Dr. Kopper László) Munkánk során sirns kísérletekkel validáltuk azt a hipotézisünket, hogy a proteaszóma gátló PS341 és a TRAIL sejthalál indukáló hatásai közötti szinergizmus hátterében a Smac/Diablo szelektív kiáramlása áll, amely független a ROS képzõdéstõl. Ezzel az eredménnyel közelebb kerültünk a célkitûzéseinkhez, hogy a proteaszóma gátlóknál szelektívebb hatásmechanizmusú terápiás eljárást dolgozzunk ki, illetve ezek hatását elõrejelzõ biomarkereket állapítsunk meg. A projekt harmadik részében azt fogjuk megvizsgálni, hogy a Smac/Diablo és az azzal interakcióban lévõ apoptózis gátló fehérjék, mint a XIAP ex- 26
3. Kutatási program Modell a TRAIL/APO2L és a proteaszóma gátlás kölcsönhatásának magyarázatára vastagbélrákban, eredményeink szerint pressziós szintje hogyan korrelál a colon carcinóma vonalak TRAIL és proteaszóma érzékenységével, tehát azt, hogy ezeknek a géneknek az expressziós szintje megfelelõ biomarker lehet-e a gyógyszerhatás predikciójára. Ezen kívül vizsgálni fogjuk, hogy a Smac/Diablo mimetikus kis peptidek alkalmasak lennének-e terápiás célra vagy a Smac/Diablo célpontjául szolgáló anti-apoptotikus fehérjék, mint a XIAP gátlása sirna terápiával lenne effektívebb terápia. Megítélésünk szerint tarthatóak a célkitûzéseink és a projekt második két éve alatt sikerül egy preklinikailag validált terápiás és diagnosztikus eljárást létrehoznunk. Az elsõ két év alatt megvalósult hatások: 7 szakember munkája, 2 nemzetközi kooperáció, 2 publikáció, 3 kongresszusi absztrakt és 1 kézirat, 1 új postdoc állás, 2 MTA támogatott kutatóhely és 1 KKV bevonása, 2 PhD hallgató és 2 TDK hallgató munkája. A kutatási program elsõ szakaszában a tervezett 2 tudományos publikációból az elsõ már megjelent. A munkában a tervezettnek megfelelõen 1 KKV (KPS Biotechnológia Kft.) vett részt szorosan. A KPS laboratóriumot bérel a Semmelweis Egyetem I. Patológiai és Kísérleti Rákkutató Intézetének tetõterében. Ezáltal megvalósult a Regionális Egyetemi Tudásközpont pályázat azon célkitûzése, hogy az egyetemi spin off cégek, biotechnológiai KKV-k, fizikailag is az egyetem közelében maradjanak és szoros együttmûködést alakítsanak ki az egyetemmel. A KPS Biotechnológa Kft. által alkalmazott két kutató az egyetemi kutatókkal szorosan együttmûködik a közös kutatási program érdekében. A programban részt vett a Molekuláris Patológiai MTA kihelyezett kutatócsoport a tervezetnek megfelelõen. Az elkészült tudományos közleményben dokumentálható módon megvalósult két nemzetközi kollaboráció Prof. Pierfranco Conte és Dr. Massimo Dominici által vezetett munkacsoporttal a modenai egyetemen (Olaszország), valamint Prof. Janet Houghton-nal a St. Jude Childrens Research Hospital-ban (USA). A diagnosztikus eljárások kifejlesztése és egy új cég indítása természetesen a pályázati program második felében várható. 27
3. Kutatási program 3.2. Megváltozott sejtproliferáció kissúlyú újszülöttek szervi károsodásaiban (témavezetõ: Dr. Tulassay Tivadar, Dr. Vásárhelyi Barna) 1. Transzkripciós faktor (TF) kötõhely-elemzés Eredményeink alapján a biliáris atrézia pathomechanizmusában a nuclear factor kappa B / c-rel család tagjai központi szerepet játszanak. Preeklampsziában az E47 a placenta strukturálódásában játszhat szerepet; meghatározó lehet a citotrofoblaszt invázió zavarában. Endometriosisban az Sp1 és a GC-gazdag régiók felülreprezentáltsága volt megfigyelhetõ. Az in vitro atherosclerosis modellen nyert eredmények alapján az Sp1 az érelmeszesedés kialakulásában is szerepet kaphat. 2. Génpolimorfizmus-vizsgálatok 2.1. Perinatális morbiditás Kimutattuk, hogy azoknál a fiúknál, akik a fokozott ösztrogénreceptor-hatást közvetítõ genotípust ( pp ) hordozzák, kisebb az egyes perinatális szövõdményállapotok kockázata. 2.2. Perinatális keringési elégtelenség Kimutattuk, hogy a fokozott ACE-aktivitást kódoló genotípus hordozása védettséget jelent a keringési elégtelenség kialakulásával szemben. 2.3. Nekrotizáló enterocolitis (NEC) Vizsgáltunk néhány, a természetes immunitást meghatározó gén, a Toll-szerû receptor 4 (Toll-like receptor 4, TLR4) és a caspase-recruitment domain (CARD) mûködését befolyásoló polimorfizmust. Ezek csökkentik a receptorok ligandkötõ (bakteriális lipopoliszacharid, peptidoglikán) képességét, melynek következtében csökkent inflammatorikus citokinválasz alakul ki. 28
3. Kutatási program 2.4. Krónikus tüdõgyulladás A több mint négy héten át lélegeztetett koraszülötteknél krónikus tüdõgyulladás alakul ki. Ebben a gyulladásos citokinek (többek között TNF-alfa, IL-12, interferon-gamma) termelõdésének a zavara, illetve a sejtadhéziót közvetítõ molekulák (szelektinek) központi szerepet játszanak. Az ezen molekulákat kódoló gének polimorfizmusaival kapcsolatban kimutattuk, hogy hordozásuk befolyásolja a lélegeztetés hosszát. 2.5. Újszülöttkori retinopátia A koraszülöttek 5 %-ánál következik be súlyos retinakárosodás. Kialakulásáért a funduson bekövetkezõ érproliferáció a felelõs, aminek a kiváltásában angiogenikus faktorok (vaszkuláris endoteliális növekedési faktor (VEGF), angiopoietin, inzulinszerû növekedési faktor és nitrogén-monoxid szintáz) játszanak szerepet. Vizsgálataink alapján a VEGF gén- és az enos polimorfizmus hordozás kiemelt jelentõségû a kockázat szempontjából. 2.6. Preeklampszia és polimorfizmus-vizsgálatok A perinatális morbiditásért döntõen az újszülött éretlensége a felelõs. A koraszülöttség egyik fõ kockázati tényezõje a preeklampszia. Ezért vizsgáltuk a preeklampszia kockázata, lefolyása, illetve progressziója, valamint egyes génpolimorfizmusok hordozása között a kapcsolatot. Kimutattuk, hogy P-selectin 715Pro allél hordozóknál, illetve a VEGF 2578 A allél hordozókban korábban jelentkezik a hipertónia és a proteinuria. Emellett epidemiológiai vizsgálatok segítségével igazoltuk, hogy a preeklampszia kockázata nagyobb, ha a családban a várandós asszony szüleinél fiatal életkorban infarktus vagy stroke jelentkezett. 3.3. Morfológiai és génexpressziós profilvizsgálatok keringési betegségekben és osteoporosisban (témavezetõ: Dr. Szabó András, Dr. Tóth Miklós) Kísérletes betegségmodelleket építettünk fel, amelyek 3 dimenziós szövettani tanulmányozása közelebb vihet a patomorfológiai történések megértéséhez. Szívhipertrófiát hoztunk létre patkányban AII, Isoproterenol infúziójával vagy aorto-cavalis shunt létrehozásával és ezt kombináltuk kísérletes cukorbetegség kezeletlen és inzulin kezelt for- Saját fejlesztésû izolált szív rendszer és az MS in vivo mintavevõcsalád elsõ prototípusa. A fejlesztések az EXPERIMETRIA Kft.-vel történtek. 29
3. Kutatási program májával. Az akut beavatkozások patomorfológiai vizsgálatára új izolált szervi rendszer prototípusát hoztuk létre. A kutatási projekt másik bázisa az a klinikai vizsgálat sorozat, melyben 400 dializált vesebeteg csontanyagcsere paramétereinek változását követtük nyomon az elmúlt évben. Meghatároztuk a betegek D vitamin ellátottságát, a PTH szintjét, valamint több csontmarker szérum szintjét (BALP, TRAP, Osteocalcin -CrossLaps és procollagén) az egy éves követési periódus alatt. A program során két start up vállalkozás alakult, a SeroScience Kft. és a GenProtHungary Kft. Új támogató partnereink a Kis Kft. és a LasCor GmbH (München), amelyekkel laser ablatios katéterek és bioszenzorok fejlesztésén kezdtünk el dolgozni. Tudományos munkánk során bizonyítottuk, hogy a STAT 3 transzkripciós faktor a maladaptív szívhypertrophia terápiás célpontja lehet, mert a STAT 3 gátlása (parthenolid) a szívfunkció megtartása mellett csökkenti a szívizom szövet szaporulatot és fibrózist angiotenzin II-vel kiváltott szívterhelés során. 30
4. Kutatási program 4. Kutatási program Alap és alkalmazott idegtudományi kutatások új típusú neuroprotektiv hatású vegyületek felhasználására idegrendszeri kórképekben (programvezetõ: Dr. Sperlágh Beáta) A KOKI Genomikai Központtal bõvült épülete Résztvevõk Magyar Tudományos Akadémia Kísérleti Orvostudományi Kutató Intézete Richter Gedeon Rt. Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kar A program célja A központi idegrendszeri kórképek gyógyításának kutatása. Elsõsorban a gátlás modulálását, az önerõsítõ szabadgyök-képzõdést és a monoaminerg neurotranszmisszió kínálta lehetõségeket tanulmányozza a program. 31
4. Kutatási program 4.1. Az epilepsziás és ischaemiás sejtpusztulás patomechanizmusa. Neuroprotekció a gátlás modulálásán keresztül (témavezetõ: Dr. Freund Tamás) Befejeztük a térfogatszabályozásban és klorid-kálium ion transzportjában szerepet játszó KCC2 (kálium-klorid cotransporter 2) eloszlásának feltérképezését humán kontroll hippocampusban és temporális lebeny eredetû epilepsziában szenvedõ betegek hippocampusában. A 4-ér lefogásos patkány ischaemia modellben a KCC2 expresszió upregulációja következett be a hippocampus bizonyos régióiban, és foltokban történõ sejtpusztulás kezdõdött. Megkezdtük a a különbözõ túlélési idejû hippocampus minták KCC2 mennyiségének Western blot-tal történõ analízisét. Megkezdtük a CB1 receptorok eloszlási mintázatának feltérképezését humán epilepsziás mintákban egy új antitesttel, mely mind a gátló, mind a serkentõ terminálisokon jelen lévõ CB1 receptorokat kimutatja. Különbséget találtunk a kontroll és az epilepsziás betegekbõl származó hippocampusok között: a sejtpusztulás erõsségének függvényében a gyrus dentatus szemcsesejt rétege fölötti, erõs CB1-immunpozitivitást mutató rostköteg elhalványodik, illetve a scleroticus hippocampusokban el is tûnik. A cannabinoid szignalizációban részt vevõ gének kifejezõdését is megvizsgáltuk, és azt találtuk, hogy a serkentõ rendszerben résztvevõ gének szintje lecsökken. Befejeztük a másik G-protein kapcsolt fehérje, a substance P receptor eloszlásának vizsgálatát. A pilocarpin-indukálta epilepszia modellben megvizsgáltuk a KCC2 expreszszióját a hosszú túlélésû állatokban, és a membránfehérje denzitásának emelkedését találtuk immunfestett hippocampusban, hasonlóan a temporális lebeny eredetû epilepsziában szenvedõ betegek hippocampusában találtakhoz. Kollaborációban vizsgáltuk a humán epilepsziás hippocampusban talált morfológiai elváltozások korrellálását a fiziológiai aktivitás mintázatokkal, intraoperatív mélyelektródás elvezetésekkel. Az eredmények arra utalnak, hogy a subiculumnak kitûntetett szerepe van az interiktális aktivitás generálásában és fenntartásában. 32
4. Kutatási program 4.2. A neuroprotekció új típusú útvonalai: a monoaminerg neurotranszmisszió és az önerõsítõ reaktív szabadgyök (ROS) képzõdés befolyásolása (témavezetõ: Dr. Sperlágh Beáta) A monoaminerg neurotranszmisszió és az önerõsítõ reaktív szabadgyök (ROS) képzõdés kölcsönhatásait vizsgáló kutatásainkat két irányban folytattuk. Tovább analizáltuk a dopaminerg neuronok neurokémiai elváltozásait a krónikus iv. rotenon elõkezeléssel indukált Parkinson modellben. A biogén amin méréseket kiegészítettük az adenin nukelotidok és nukelozidok mérésével és optimalizáltuk a kromatográfiás szeparáció körülményeit. Elemeztük a biogén aminok retenciós idejét és kapacitás faktorait különbözõ összetételû mobil fázisok, a ph, és ion párképzõ reagensek függvényében és hasonló analízist végeztünk el az adenin nukleotidok esetében. Megállapítottuk, hogy míg a biogén aminok esetében az ionpárképzõ reagens eltérõen hat a savas (VMA, DOPAC, HVA) és bázikus (NA, DA, NM és DHBA) monoamin metabolitok retenciós idejére és kapacitás faktoraira, és elsõsorban az utóbbi detektálásának kedvez, a nukleotidok esetében a molekulák polaritása, valamint a ph egyaránt mélyrehatóan befolyásolja az analizált komponensek retencióját. Vizsgálataink másik részében megkezdtük a Parkinson-kór terápiájában használt és ismerten neuroprotektív vegyületek hatásainak vizsgálatát az oxidatív stressz által kiváltott dopamin felszabadulásra patkány striatum szeleteken, in vitro rotenon elõkezelést követõen. Elõkísérleteinkben kimutattuk, hogy az antioxidáns tulajdonsággal is rendelkezõ (-)deprenyl-lel (50 µm) történt elõkezelés jelentõsen csökkenti a késõbb alkalmazott H 2 O 2 perfúzió dopamin felszabadító hatását. Eredményeink arra utalnak, hogy a (-)deprenyl terápiásan észlelt kedvezõ hatása az oxidatív stressz által kiváltott dopamin felszabadulás és annak következményeképpen keletkezõ toxikus szabadgyökképzõdés gátlásával is összefügghet. Tovább folytattuk a mitokondriális deficit és az oxidatív stressz kölcsönhatásának vizsgálatát a neurotranszmitterfelszabadulás vonatkozásában patkány striatum szeleteken. Elvégzett kísérletsorozatunkban arra a kérdésre kerestük a választ, hogy a mozgásszervi betegségekben nem-szteroid gyulladásgátlóként használt diclofenac (DFC) amelyrõl újabb irodalmi adatok alapján kiderült, hogy a rotenonhoz hasonlóan gátolja a mitokondriális komplex I enzimet mennyiben tükrözi le a rotenon hatásait in vitro akut, illetve in vivo krónikus elõkezelés esetén. In vitro és in vivo kísérleteinkben (1) a striatum endogén dopamin tartalmát (2), a [ 3 H]dopamin felvételt (3), és a H 2 O 2 perfúzióval kiváltott [ 3 H]dopamin felszabadulást vizsgáltuk, illetve a (4) felszabadult dopaminból keletkezõ metabolitok HPLC analízisét végeztük el; az in vivo kísérletekben emellett a striatum szeleteken (5) tirozin hidroxiláz immunfestést is végeztünk. A következõ eredményeket kaptuk: a striatum szeletek in vitro 2 órás 10, illetve 25 µm DFC-vel történõ elõkezelése szignifikánsan csökkentette az endogén dopamin tartalmat és a [ 3 H]dopamin felvételt, amely a dopaminerg terminálisok csökkent funkciójára, kezdõdõ degenerációjára utal. Amikor a [ 3 H]dopamin felszabadulását H 2 O 2 -vel stimuláltuk, a DFC fokozta a H 2 O 2 által kiváltott [ 3 H]dopamin felszabadulást. A DFC koncentrációjának 25 µm-ra történõ emelésével azonban nem kaptunk további hatásnövekedést, sõt, ha magasabb koncentrációjú H 2 O 2 -vel (0.25 mm) idéztünk elõ oxidatív stresszt, sem 10, sem 25 33
4. Kutatási program µm DFC nem fokozta a H 2 O 2 hatását szignifikánsan. Mindezek alapján megállapíthatjuk, hogy a DFC, bár jellegében hasonló elváltozásokat okoz in vitro körülmények között, mint a rotenon, hatása az oxidatív stressz következményeként kiáramló transzmitterekre gyengébbnek tûnik, annak ellenére, hogy a neuronok degenerációjára utaló elváltozásokat ebben az esetben is tapasztaltunk. Befejeztük a Rotenon indukált Parkinson modell beállítását, illetve a módszer optimalizálását. Elkezdtük a mitokondriális deficit és az oxidatív stressz együttes kölcsönhatásának vizsgálatát a striatális dopamin felszabadulásra Rotenone indukált Parkinson modellben. Eredményeink szerint a szubtoxikus krónikus rotenon expozíció a kísérleti állatokban szupraadditív hatást gyakorolt a dopaminerg neruonokban az oxidatív stressz dopamin ürítõ hatására és az így keletkezõ toxikus metabolitok képzõdésére, ami hozzájárulhat a monoaminerg neuronok szelektív károsodásához Parkinson kórban. 34
5. Kutatási program 5. Kutatási program Info-bionika a medicinában (programvezetõ: Dr. Roska Tamás) Az Információs Technológiai Kar új épülete Résztvevõk Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kar Semmelweis Egyetem Analogic Kft. MorphoLogic Kft. MTA Pszichológiai Kutató Intézet Országos Idegsebészeti Intézet IBM Hungary Kft. Philips Hungary Kft. Gödölle Szabadalmi és Ügyvédi Iroda A program célja A program úttörõ módon kíván hidat verni a biomedicinális kutatások és az információs technológia közé. A kutatás egyik ága képalkotó és processzáló eljárásokat fejleszt, amelyek segítségével például a gyengén látók számára lehet speciális szemüvegeket készíteni. A program másik ága bionikus interfészeket fejleszt. 35
5. Kutatási program 5.1. Képalkotó-processzáló-diagnosztikai eszközök és eljárások (témavezetõ: Dr. Roska Tamás) Bionikus szemüveg Célunk a vakok és gyengén látók számára olyan eszköz kidolgozása, amely az illetõ személynek elõre definiált környezetben, de váratlan helyzetekben azonnali felismerési és tájékozódási tanácsokat ad. Kiválasztott helyszíneken vak személy által tanácsolt három szituációban vettünk fel tipikus felvételeket. Ezen túlmenõen a reflexszerû vizuális figyelem alapalgoritmusait dolgoztuk ki és teszteltük látó kísérleti személyeken, szemmozgást vizsgáló készülékkel. Amblyopia projekt Célunk a tompalátás (amblyopia) korai gyermekkorban való szûrésére alkalmas számítógépes tesztrendszer kifejlesztése az amblyopia hátterét képezõ kóros idegrendszeri folyamatok alaposabb megismerésén alapuló, a jelenleg alkalmazottnál hatékonyabb terápiás eljárás kidolgozása. Elkészült az amblyopia korai gyermekkorban való szûrésére alkalmas számítógépes tesztrendszer látásélességet és kontraszt érzékenységet mérni képes tesztjének demó változata, majd rutinszerû tesztelést végzõ változata. Kidolgoztuk a diszparitás érzékenységet is mérni képes, binokuláris látás teszt rendszer modelljét és folyamatban van a rutinszerû tesztelést is lehetõvé tevõ változat elkészítése. Tapintó eszköz diagnosztikai alkalmazásának feltárása Célunk a 3 dimenziós érzékelõ taxeleket tartalmazó, 8x8-as eszközök alkalmazásának feltárása tapintáseseményeken keresztül orvosi diagnosztikai célokra. A kutatás részei: 1. Az eszköz paramétereinek fényében egy tapintásvizsgálati minta alkalmazás mûszaki megvalósíthatóságának megoldása 2. A mintaalkalmazás orvosdiagnosztikai kísérleti elemzése Célunk: a piacon még nem lévõ, 3 D taxel érzékelõk kísérleti példányainak ismeretében annak kimunkálása, hogy az orvosi gyakorlatban igen gyakori tapintási diagnosztika átvihetõ-e elektronikus-számitástechnikai úton a mesterséges diagnosztika világába, vagy legalább az alapjelenségek rendellenességeinek gyanúja detektálható-e. 5.2. Bionikus interfészek (témavezetõ: Dr. Karmos György) Az EKP és az epilepsziás aktivitás állatkísérletes modelljei A feladat keretében macskákon végzett krónikus elektrofiziológiai kísérletekben vizsgáltuk a lassú EEG aktivitás intrakortikális generátorait, viszonyát az epilepsziás manifesztációkhoz. GABA agonista (muscimol) és antagonista (bikukulin) lokális adásának hatását elemeztük az agykéreg elektromos tevékenységére. Továbbfejlesztettük a multielektród-mikrokanül elsõ változatát oly módon, hogy egy mérés során lehetõvé vált több drog szelektív adása. Az epilepsziás folyamat intrakortikális mechanizmusainak elemzése Kidolgoztuk és állatkísérletekben teszteltük azokat a sokcsatornás multielektródokat kiszolgáló regisztráló szoftvereket, melyeket a humán epilepsziás rétegelvezetéses vizsgálatokra használnak fel az epilepsziás, a kiváltott és a spontán kortikális tevékenység vizsgálatára. Beszereztünk egy videó-eeg monitorozó rendszert, mellyel skalp 36
5. Kutatási program elektródokkal vizsgálható az epilepsziás, kognitív, illetve a spontán agyi tevékenység. Elvégeztük az elsõ humán intraoperatív agykérgi és intrahippocampális elvezetéseket. A kognitív ekp-k intrakortikális generátorainak vizsgálata Kidolgoztuk a kognitív pszichofiziológiai paradigmákat a Presentation nevû vezérlõ szoftver segítségével. Amerikai együttmûködésben megkezdtük a szófelismerés temporális agykérgi mechanizmusait elemzõ vizsgálatokat. Temporális lebeny epilepsziás aktivitás intraoperatív vizsgálata Kipróbáltuk az elvezetõ rendszerrel kompatibilis elektromos ingerlõ eszközt, melyet a késõbbiekben agykérgi elektromos ingerlésre kívánunk felhasználni. A hemodinamikus és az agykérgi elektromos aktivitás intrakortikális vizsgálata Kidolgoztuk a multielektródba integrált optikai spektroszkópiára alkalmazható miniatûr fényvezetõ rendszer elsõ változatát. Megkezdõdött a rendszer állatkísérletes kipróbálása. Cochlearis és agyi akusztikus protézisek Az akusztikus protézisek tesztelésének elõkészítésére az MTA PKI összehasonlító pszichofiziológiai laboratóriumában macska és majomkísérleteket folytattunk, az akusztikus kiváltott potenciálok agykérgi mechanizmusainak és a talamokortikális kapcsolatok feltárására. Amerikai kutatókkal együttmûködésben módszert dolgoztunk ki, hogy a makákó majmok hallókérgérõl közvetlenül lehessen elvezetést végezni. Lokális mikroinjektálásra alkalmas eszközök A cél, olyan mikro gyógyszer adagoló beültetése az agyba, amely a beültetett sok elvezetéses elektródokról jövõ jelek alapján képes a roham perc nagyságrendû elõrejelzésére, majd ennek alapján a gyógyszeradagoló aktiválására. A lokális drog adagolás epilepsziás folyamatra gyakorolt módosító hatását állatkísérletekben vizsgáltuk. 37