1996-ban Rolf M. Zinkernagellel közösen orvostudományi Nobel-díjban részesült annak felfedezéséért, miképp ismerik fel az immunrendszer T-sejtjei a vírusokat és baktériumokat.
Az idegrendszer időskori funkcionalitásának megőrzésében nagy szerepe van a keringési rendszernek. A központi idegrendszer öregedésével összefüggő kóros elváltozások, mint pl. a stroke, hazánkban és világszerte egyaránt a vezető halálokok közé tartoznak.
A betegség domináns típusa az érelzáródásos (ischaemiás) stroke, melyet az agy keringési elégtelensége jellemez az érintett területen, és aminek következtében sejt és szövetpusztulás, valamint ebből fakadó neurológiai deficitek (kognitív zavarok, vaszkuláris demencia) alakulnak ki. Ismert, hogy érelzáródásos állapotban a neurovaszkuláris egység, így a periciták működése is zavart szenved. Ezen patológiás állapotban a periciták összehúzódnak és a keringés újraindulását követően is kontrahált állapotban maradnak, aminek következtében nem áll helyre a reperfúzió, így az ischemia okozta károsodás mértéke nő. Kutatásaink célja egyrészt egy olyan mikro-okklúziós kisállatmodell kialakítása és optimalizálása volt, amellyel az érelzáródás pericitákra gyakorolt közvetlen hatását tudjuk vizsgálni in vivo és ex vivo egyaránt, másrészt, hogy azonosítsuk a pericita kontrakcióban szerepet játszó fehérjéket és azok expresszióját ex vivo immunfluoreszcens szövetfestésekkel. Előzetes eredményeink azt mutatják, hogy az agyban mikro-okklúziók hozhatók létre mikrogyöngyök injektálásával, amik egyedi eloszlást mutatnak. Immunfluoreszcens festéseink pedig arra derítettek fényt, hogy az agyi erek tónusváltozásáért leginkább felelős alfa-simaizomaktin (αSMA) fehérjén kívül más kontraktilis fehérjék is szerepet játszanak az ischaemiás állapotban kialakuló pericita kontrakció összetett pathomechanizmusában. Az általunk alkalmazott mikro-okklúziós modell jól használható az ischaemiás stroke során fellépő mikrocirkulációs zavarok vizsgálatára és segíthet megérteni a patológiás agyi keringési folyamatok sejtszintű mechanizmusait.
A szinuszcsomó ritmusgenerálása az intracelluláris Ca2+ koncentrációk váltakozásán és a felszíni membrán ioncsatornák szoros együttműködésén alapul. Ennek az együttműködésnek fontos szereplője lehet az alacsony konduktanciájú Ca2+-aktivált K+-csatorna. Az intracelluláris Ca2+ aktiválja a csatornát, ami repolarizáló K+ áramot létrehozva részt vehet az akciós potenciál kialakításában.
A kutatás célja: Az alacsony konduktanciájú Ca2+-aktivált K+-csatorna szinuszcsomó automáciájában betöltött szerepének vizsgálata.
Módszerek: A szívfrekvenciát EKG elektródák segítségével regisztráltuk egész nyúl szíveken Langendorff-prefúziós technika alkalmazása során. Az ionáramokat és az akciós potenciálokat patch-clamp technikával mértük izolált sinuszcsomó sejteken.
Eredmények: 100 nM apamin (szelektív gátlószere az alacsony konduktanciájú Ca2+- aktivált K+-csatornának) alkalmazásával normál körülmények között elhanyagolható szívrekvencia lassulást mértünk az EKG vizsgálatokban. Az apamin lassító hatása béta-adrenerg stimuláció alatt, vagyis fokozott intracelluláris Ca2+ szintet mellett szignifikáns volt. Izolált sejtekben apaminérzékeny áramot találtunk, amikor az intracelluláris Ca2+-ot 500 nM-ra állítottuk. 100 nM apamin spontán kontraháló izolált sejtekben is csökkentette a frekvenciát béta- adrenerg stimuláció hatására.
Következtetések: Eredményeink azt mutatják, hogy az alacsony konduktanciájú Ca2+-aktivált K+-csatornák hozzájárulhatnak a szinuszcsomó akciós potenciál finom- hangolásához és az automácia kialakításához béta-adrenerg aktiváció mellett.
Az idegsejtek közötti inger továbbítását a szinapszisoknak nevezett kapcsolódási struktúrák közvetítik. Ezeknek a kapcsolatoknak a megerősödését illetve gyengülését hívjuk szinaptikus plaszticitásnak.
Ez a folyamat képezi a tanulás és a memória alapját. A plaszticitás mögött húzódó rengeteg feltérképezetlen mechanizmus közül mi az I-es típusú metabotróp glutamát receptor (mGluR1 és mGluR5) szerepét szerettük volna feltárni modell állatokban és az emberi agykéregben serkentő, glutamaterg szinapszisokon. Ehhez túlélő agyszeletekben vizsgáltuk egymással kapcsolatban lévő idegsejtek membrán potenciáljait és a rajtuk ingerléssel kiváltott ionáramokat patch-clamp módszerrel. A receptor farmakológiai aktiválását követően a patkány agykéregben a kapcsolatok erősségének növekedését vagy változatlanul maradását figyeltük meg, míg a humán kortexben változatosabb plaszticitási kimenetet láttunk. Emberben az interneuronokra érkező serkentés egyes sejteken akut potencírozódást, más sejteken depressziót okozott, további neuronokon pedig nem tapasztaltunk változást. Ismert, hogy az emberi agykéreg sejtjeinek biofizikai, morfológiai tulajdonságai különböznek, továbbá az elektrofiziológiai és morfológiai tulajdonságaik alapján megkülönböztethető neuronális sejttípusok száma is nagyobb a patkány agykéregben találhatónál. Feltételezhetően, az általunk tapasztalt különbség forrása is lehet a diverzebb posztszinaptikus sejtpopuláció és azok eltérő mGluR eloszlásai. Ezeknek a receptoroknak a vizsgálata nem csak a tanulás és a memória sejt- szintű folyamatainak feltárásához járul hozzá, de mivel egyes neurodegeneratív betegségekben is szerepet játszanak, így azoknak a megértésében is segítségül szolgálhatnak.
Az ekdiszteroidok egy rovar vedlési hormon, az ekdizon szerkezeti analóg- jaként megismert növényi vegyületcsoportot alkotnak, melyek emlősökben nem- hormonális anabolikus és sejtprotektív aktivitással rendelkeznek.
Jelen kutatásunk középpontjában egy oxidált edkiszteroid származék, a kaloniszteron áll, amely előzetes eredményeink alapján erőteljes gyulladáscsökkentő- és antioxidáns hatással bír a vér-agy gát endotheljén. A vegyület szerkezete lehetőséget nyújt olyan félszintetikus módosításokra, melyek révén a vegyületből olyan önrendeződő nanorészecskéket állíthatunk elő, amelyektől a vegyület kontrollált eloszlását, lebomlástól való védelmét, és a vér-agy gáton való célzott felszabadulását várhatjuk. Munkánk során a kaloniszteron szkvalénnal észteresített származékait állítottuk elő, melyek vizes közegekhez adagolva spontán önrendeződéssel nanorészecskéket képeztek. A vegyület megfelelő módosításával sikerült stabil, hosszabb távon eltartható nanoszuszpenziókat létrehoznunk.
A szervezetet gátrendszerei védik a károsító tényezőktől, ugyanakkor gyógyszerek bejutását is nehezítik. A Biológiai Barrierek Kutatócsoportban a vér-agy gát, a szaruhártya, a légúti- és a bélhám tenyészetes modelljein tanulmányozzuk, hogyan lehet a gyógyszerbejuttatást fokozni.
Az általunk vizsgált fő módszer a célzott hatóanyag bejuttatás nanohordozók segítségével a gátrendszerek szállítófehérjéinek és receptorainak segítségével. Két vagy három sejttípus együtt tenyésztésével állítjuk elő a modelleket, amelyeket mikrofluidikai, integrált chip-eszközökkel is tanulmányozunk. Másik fő kutatási irányunk a vér-agy gát sérülésének vizsgálata olyan betegségekben, mint az Alzheimer- vagy a Parkinson-kór. Célunk, hogy a betegségek létrejöttében kulcsfontosságú tényezők hatását a gátműködésre feltárjuk, és védőanyagokat azonosítsunk. Az agyi endotélsejtek védelme, a vér-agy gát működésének javítása kórállapotokban, az agyba való gyógyszerbejuttatás új módozatai eddig nem ismert terápiás lehetőségeket teremthetnek az idegrendszeri betegségek kezelésében. Kísérleteinkben a sejttenyésztésen túl mikrofluidikai chip- eszközöket, elektromos méréseket, gyógyszerátjutási vizsgálatokat, mikroszkópos technikákat és molekuláris biológiai módszerket használunk. Munkánkat széles körű nemzetközi együttműködésben végezzük, többek között japán, francia, osztrák, német, svájci, olasz, luxemburgi, tajvani és amerikai partnerekkel.
Az emberi szervezet számos felületén élnek mikrobák: baktériumok, vírusok és gombák. Ezek összességét nevezzük mikrobiótának. Egy egészséges emberi szervezetben ezek a mikrobiális „társbérlők” kiegyensúlyozott kapcsolatban vannak az emberi sejtekkel.
Azonban, ha bármelyik oldalon változás lép fel az betegségek kialakulásához vezethet. A kutatócsoportunk elsődleges célkitűzése a szájüregi mikrobióta gomba összetevőinek vizsgálata, illetve ezeknek a mikrobáknak a tumorokra gyakorolt hatásának vizsgálata. Klinikai megfigyelések szerint a szájüregi laphámsejtes karcinómák kezelése során gyakran alakul ki gombás, elsősorban Candida fajok által kiváltott fertőzés, mint mellékhatás. Hosszú ideje feltételezik, hogy a gombasejtek közvetlenül hatást gyakorolhatnak a tumorok progressziójára, áttétképző képességére. Erre azonban kísérletes bizonyíték nem állt rendelkezésre. A kutatócsoport célja a tumor-gomba kölcsönhatás vizsgálata, a metasztázis képzésre gyakorolt hatás molekuláris hátterének felderítése és az ezáltal szerzett információk felhasználása egy hatékonyabb antifungális, antitumor terápia kifejlesztéséhez.
Az eukarióta sejtek fő lebontó központja a lizoszóma. Ez a sejtszervecske a felesleges vagy nem megfelelően működő biológiai makromolekulákat (fehérjéket, lipideket, szénhidrátokat, nukleinsavakat) és egész sejtszervecskéket (például mitokondrium, endoplazmás retikulum stb.) képes savas pH-n működő hidroláz enzimei révén építőkövekre bontani, amelyek ezután a citoszólba visszajutva bioszintetikus vagy energiatermelő folyamatokban újrahasznosulnak.
A lebontandó anyagok különféle utakon kerülhetnek a lizoszómába: a citoplazma felől autofágia, a plazmamembrán irányából és a külvilágból endocitózis és fagocitózis, a külvilág részére termelt anyagokat (például hormonokat) szállító szekréciós granulumok felől pedig krinofágia révén. Kutatásainkban ezen lebontó és újrahasznosító utak funkcionális jelentőségét és molekuláris mechanizmusait vizsgáljuk Drosophila-ban és emberi sejttenyészetekben modern genetikai (például célzott génszerkesztés), sejtbiológiai (például szuperfelbontású konfokális mikroszkópia), biokémiai és biofizikai (például tisztított rekombináns fehérjék kölcsönhatásai mesterséges liposzómákban) módszerekkel. Előadásomban bemutatom a többek közt általunk feltérképezett, részben útvonal-specifikus vezikulafúziós komponenseket (pányvázó faktorok, SNARE fehérjék és kis GTPázok), melyek hiányában a lebontandó anyag („szállítmány”) nem jut el a lizoszómába és így különféle betegségek alakulnak ki.
Az antibiotikum-rezisztencia a modern egészségügy égető problémája, de paradox módon számos nagy gyógyszergyártó cég felhagyott antibiotikum-fejlesztési programjaival.
Az új antibiotikumok kifejlesztése nemcsak fájdalmasan lassú és költséges folyamat, hanem a rezisztencia korai kialakulása miatt kockázatos befektetés is. Vajon a jelenleg klinikai fejlesztés alatt álló antibiotikumok jobbak-e, mint a napi szinten használtak? Rendkívül fontos, hogy a fejlesztés korai szakaszában laboratóriumban felmérjük a rezisztenciát, de a legtöbb szabványos technológia nem megfelelő. Ezért gyakori, hogy a vállalatok jelentős erőforrásokat pazarolnak a kevésbé ígéretes antibiotikum-jelöltekre, amelyek a klinikai vizsgálatok során hajlamosak a rezisztencia kialakulására. A közelmúltban kifejlesztettünk egy új genomtechnológiai technológiát (DIvERGE néven), amely lehetővé teszi a rezisztencia evolúciójának laboratóriumi vizsgálatát eddig nem látott sebességgel, pontossággal és léptékben. Ez a technológia egyedülálló lehetőséget kínál a gyógyszeripari vállalatok számára, hogy az antibakteriális gyógyszerek felfedezésének nagyon korai szakaszában, nagyszámú vegyületből új, korlátozott rezisztenciával rendelkező antibiotikumokat azonosítsanak.
A többszörösen antibiotikum-rezisztens kórokozók gyors terjedése 2050-re világméretű egészségügyi problémához fog vezetni. Munkám során megvizsgálom, hogy a közelmúltban piacra dobott antibiotikumok hatásosak lehetnek-e e hosszútávon, vagy a rezisztencia könnyen kialakul velük szemben. Az eredmények alapján javaslatokat teszek, hogy adott bakteriális fertőzéssel szemben milyen új antibiotikumokat célszerű használni, hogy csökkentsük a rezisztencia kialakulásának az esélyét.
Általánosságban elmondható, hogy a rezisztencia kialakulása a laboratóriumban nagyon gyors sok faj-antibiotikum pár esetén. A kialakult rezisztencia szintje igen magas, számos esetben meghaladta az adott antibiotikumra jellemző vérplazmában elérhető maximális koncentrációt. Ám egyes faj-antibiotikum kombinációk hatásosnak bizonyultak, mert a rezisztencia nem, vagy csak nagyon ritkán alakult ki. Az általam vizsgált új antibiotikumok nem fogják megoldani az antibiotikum válságot, mivel velük szemben hasonló sebességgel alakul ki a rezisztencia, mint a jelenleg használt antibiotikumokkal szemben. Vizsgálataink azonban azt is mutatják, hogy a rezisztencia kialakulása erősen függ a kezdetben érzékeny baktérium genetikai hátterétől. Ez felveti új, kórokozó specifikus antibiotikum terápiák lehetőségét.