A rendszermikroszkópia és a személyre szabott orvoslás

A precíziós gyógyszerkutatásban, a betegségek genetikai hátterének felderítésében és új gének felfedezésében nyithatnak új utakat azok az új eredmények, amelyeket a sejtek nagy felbontású térbeli vizsgálatára alkalmas rendszermikroszkópia áttöréseiként publikált a közelmúltban Horváth Péter bioinformatikus, az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontjának tudományos főmunkatársa és nemzetközi kutatócsoportja.

A kutatásait Magyarország mellett Finnországban is folytató Horváth Péter távlati célja egy adatbank létrehozása. A lakosság egymillió tagjának mintaelemzésével a molekuláris diagnosztika továbbfejlesztését tervezi - írta az MTA honlapja.

Áttörést jelentő eredmények
Az MTA SZBK Biokémiai Intézetének Szintetikus és Rendszerbiológiai Egységéhez tartozó Mikroszkópos Képfeldolgozó és Gépi Tanulási Csoportot vezető Horváth Péter hazai és külföldi kollégáival olyan számítógépes módszereket fejleszt, amelyek sokmillió mikroszkópos kép automatikus feldolgozását teszik lehetővé rövid idő alatt. Ennek köszönhetően akár az összes emberi gén működését és funkcióját vizsgálni lehet egy adott betegség vagy adott biológiai folyamat minél pontosabb megismeréséhez. „Akár az is megoldható, hogy a terápiában alkalmazott gyógyszerek – így például az onkológiai szerek – vagy a még klinikai tesztfázisban lévő gyógyszerjelöltek szervezetbeli hatásait elemezzük nagyszámú beteg esetében" – mondta a kutató, aki a közelmúltban három, áttörést jelentő bioinformatikai kutatási eredményről számolt be rangos nemzetközi folyóiratokban.

Új képkorrekciós eljárás és teljes emberi genomszűrés
E tekintetben kulcsfontosságú az az általuk kidolgozott, és a világ legszínvonalasabb módszertani folyóiratában közölt új képkorrekciós eljárás (CIDRE), amely mintegy húsz százalékkal pontosabb az etalonnak számító egyéb képkorrekciós metódusoknál. Így jelentősen előmozdíthatja a képfeldolgozásra és képelemzésre épülő tudományterületeket, a mikroszkópos felvételek értékelésétől az orvosi diagnosztikáig.

Az élő sejtek dinamikájának és kinetikájának vizsgálatai mellett a kutatócsoport a humán genom működésének megismerésére koncentrál. Legfrissebb közleményükben, a Cell Reports hasábjain nemrég számoltak be arról, hogy svájci kutatókkal együttműködve elsők között hajtottak végre teljes emberi genomszűrést. Ennek során az összes gént egyesével kikapcsolva térképezték fel azok hatásait. Nemcsak a már ismert gének működésének pontos mechanizmusát írták le, hanem több új gént is felfedeztek: olyanokat például, amelyek a daganatos betegségek kialakulásában és progressziójában meghatározó szerepet játszó riboszómák képzésében vesznek részt.

Előremutató kutatási irányok
Jelenlegi kutatásaik fő iránya az egysejt-funkcionalitás minél pontosabb megismerése, ami elsődlegesen a Nemzeti Agykutatási Program keretein belül az agykutatás és az onkológia területén bírhat kiemelt jelentőséggel. Az egyes sejtek szerepének felderítése az orvostudományi kutatások számos megválaszolatlan kérdésére magyarázattal szolgálhat: köztük például arra, miért válnak rezisztenssé a tumorsejtek a terápiára, és ez milyen mechanizmusokkal vezet a daganat kiújulásához.

A kutatócsoport tevékenységének másik fő területe a napjainkban egyre inkább előtérbe kerülő személyre szabott gyógyászathoz kapcsolódik: A szegedivel párhuzamosan Helsinkiben működő laboratóriumában Horváth Péter és munkatársai precíziós gyógyszervizsgálatokkal segítik a daganatos betegek ellátását. Az általuk végzett nagy precizitású mikroszkópos elemzés pontos képet ad a tumorsejtek szaporodásáról. Ez alapján megítélhető, hogy a választott kezelés valóban képes-e a daganatos sejtosztódás megállítására. A mikroszkópos vizsgálatok emellett arra is lehetőséget nyújthatnak, hogy egyénenként határozzák meg az alkalmazandó gyógyszerek precíz adagolását, és így az egészséges sejtek lehető legteljesebb védelme mellett érjék el a daganatos sejtek minél teljeskörűbb elpusztítását.

A cél: egy adatbank létrehozásával a molekuláris diagnosztika továbbfejlesztése
Horváth Péter szerint egy, a 3D sejttenyészetek rutin vizsgálatára alkalmas mikroszkópos labor hazai kialakítása globális áttörést hozhatna az agykutatásban, a gyógyszeres terápiában, és az onkológiai kutatások élvonalába emelné Magyarországot.

Távlati célként a kutatócsoport egy kiemelkedő adatbank létrehozását, és ezáltal a molekuláris diagnosztika továbbfejlesztését tervezi. Az „1000 Genom Projekt" mintájára elképzelt „One Million Phenome" program a lakosság egymillió tagjának mikroszkópos mintaelemzésével kíván pontos térképet adni a sejtek tulajdonságairól és azoknak a szervezet egészségi állapotával való összefüggéseiről. További részletek itt