– A fájdalom enyhítése az orvostudomány egyik fő feladata. Mivel tud ehhez hozzájárulni az olyan alapkutatás, mint az önöké?
– SZÜCS PÉTER: A mi szakterületünk a gerincvelő, amely a fájdalomfeldolgozás elsődleges állomása. Nem kérdés tehát, hogy minden információ, ami közelebb visz bennünket e rendszer megértéséhez, közelebb visz a fájdalomcsillapítás eszköztárának bővítéséhez, illetve olyan típusú fájdalmak enyhítéséhez, amelyekhez jelenleg nem állnak rendelkezésre hatékony módszerek. Tudjuk például, hogy a gerincvelő hátsó szarvában helyezkednek el azok az idegsejtek, amelyek a test felszínéről (a perifériáról) érkező fájdalmas és ártalmatlan stimulusokat, valamint az agy különböző központjaitól érkező úgynevezett leszálló serkentő/gátló parancsokat integrálják, így meghatározó szerepük van a fájdalomérzet kialakulásának szabályozásában. Arról viszont, hogy a fájdalmas ingerek feldolgozása milyen molekuláris mechanizmusok által szabályozódik, még mindig elégtelen információ áll rendelkezésre. A Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal FK_125035 pályázata, valamint a NAP2 program keretében a munkacsoportunk éppen ezért tűzte ki célul a gerincvelői neuronhálózatok szerveződésének molekuláris szintű megismerését, illetve a gerincvelői szinten megvalósuló fájdalommoduláció megértését. Eredményeink hozzájárulnak azoknak a neuro-epigenetikai szabályozó és finomhangoló mechanizmusoknak a megértéséhez, melyek a szöveti sérülés által előidézett idegi aktivitásfokozódáshoz, majd következményes fokozott fájdalomérzethez vezetnek, és ezzel közelebb vihetnek egy olyan terápia kidolgozásához, amivel az égési sérülés miatt kórosan csökkent fájdalomküszöböt (az úgynevezett hő-hiperalgéziát) a normális közelébe emelve lehetne enyhíteni a beteg fájdalmait. Újfajta biotechnológiai megközelítésünk pedig egyéb neurológiai kórképek célzott vizsgálatában is hasznos lehet.
– Hogyan kerültek képbe kutatásaik során a hisztonfehérjék, illetve a dinorfinerg neuronok?
– VARGA ANGELIKA: A londoni Imperial College-ban dolgozó dr. Nagy István vezetésével végzett kollaborációs kutatások alapján azt már kísérleteink beállítása előtt is tudtuk, hogy a gerincvelő hátsó szarvi neuronjaiban a hiszton H3 foszforilációja az Erk-MSK1/2 útvonalon keresztül valósul meg nociceptív stimulus hatására, mely jelátviteli kaszkád végül a viselkedés szintjén hő-hiperalgéziát eredményez. Megfigyeltük azt is, hogy a hiszton H3 foszforilációját végző útvonalak blokkolásával – a foszforilációért felelős MSK1/2 enzim enzimatikus vagy genetikai blokkolásával – a kísérleti állatok fájdalomérzete megváltoztatható. Azt viszont, hogy ebben a folyamatban melyik hátsó szarvi idegsejtcsoportok vesznek részt, ekkor még nem tudtuk. Az első lépés tehát ezeknek a neuroncsoportoknak az azonosítása volt. Azt találtuk, hogy a dinorfinerg idegsejtek azok, amelyek leginkább érintettek ebben a folyamatban, ezért innentől kezdve erre a neuroncsoportra koncentráltunk.
– A dinorfinerg sejtek azonosítása után hogyan jött képbe a géneditáció?
– SZÜCS PÉTER: A jelenlegi NAP-pályázat kezdetén az idegsejtek működéséért felelős ioncsatornák genetikai módosításával is kívántunk foglalkozni. Az erre való technikai előkészületek során akadt a kezünkbe egy japán szerzők által jegyzett közlemény, amely kiindulási pontként szolgált a géneditálási stratégiánk kidolgozásához. Célunk az volt, hogy kizárólag a gerincvelői dinorfinerg idegsejtekben idézzünk elő pontmutációt a hiszton H3-ban, hogy ne történhessen meg a foszforiláció az adott aminosavon (szerin 10). Mivel a H3 foszforilációja egyébként a sejtosztódáskor is esszenciális folyamat, a minden testi sejtet érintő hiszton H3 manipuláció katasztrofális következményekkel járna, emiatt tehát nem volt járható út számunkra például a konvencionális knockout megközelítés.
– Milyen elven működik az önök által kifejlesztett pontmutációs eljárás?
– MÉSZÁR ZOLTÁN: Technikánk virális transzfer eljáráson alapul (hasonlóan egyes COVID–19 elleni vakcinákhoz), vagyis a sejtekbe vírus segítségével juttatunk be idegen DNS-t. Az általunk megalkotott vírusvektor a CRISPR/cas9 géneditálási technika alkotóelemeit kódoló génszakaszokat tartalmazza. Az alkalmazott nem patogén vírus idegsejteket fertőz ugyan, de nem replikálódik a sejten belül, és betegséget sem okoz. Ráadásul a rendszer elemeit úgy hangoltuk, hogy azok kizárólag a gerincvelői dinorfinerg sejtekben működjenek. Az új technika kidolgozását természetesen in silico kezdtük, vagyis először számítógépen szerkesztettünk egy olyan DNS-szekvenciát, amely a vad típusú hisztonfehérjét kiiktatja az idegsejtekből, és ezzel egy időben a pontmutált hisztonfehérje kifejeződését biztosítja. Ezt a mesterséges DNS-szakaszt aztán beépítettük a már említett vírustörzsbe. E beavatkozást követően a célba vett dinorfinerg sejtekben már kizárólag csak ez a mutáns hisztonfehérje fejeződik ki, a sejtek már csak ezt a fehérjét tudják a további fiziológiai folyamataikhoz felhasználni. Kísérleteink alapján egyébként úgy tűnik, hogy ez a biotechnológiai stratégia alkalmas lesz arra, hogy ennek segítségével szétválogassuk az idegsejtek párhuzamos feladatait. Képesek legyünk továbbá ezeket a feladatokat szelektíven vizsgálni, hogy ezeket a funkciókat külön-külön tudjuk blokkolni vagy serkenteni. Mint ilyen, a karmester szerepét játszó hisztonkód jobb megértéséhez, megfejtéséhez lehet kulcs, vagyis reményeink szerint más kutatók számára is hasznos eszköz lehet a jövőben.
Forrás: Innotéka