Hámsejtek átprogramozása idegsejtekké

Az ELTE Élettani és Neurobiológiai Tanszékének tudományos főmunkatársa, Szűcs Attila is közreműködött abban a nagyszabású kutatási programban, amelyben genetikai módszerekkel programoztak át egér embrionális hámsejteket idegsejtekké (ún. iN sejtek). A vizsgálatok károsodott agyterületek regenerálását lehetővé tevő gyógyászati technológiák kifejlesztéséhez is hozzájárulhatnak a jövőben - tudatta az intézmény közleménye.

A 12 tagú nemzetközi kutatócsoport a génkifejeződést szabályozó fehérjék, a transzkripciós faktorok bHLH és POU családjába tartozó tagjainak páronkénti alkalmazásával vizsgálta a fibroblasztok idegsejtté történő genetikai átprogramozását. Az 598 kombinációból 76 esetben sikerült az érett idegsejtekre jellemző sajátságokkal és morfológiával rendelkező idegsejteket létrehozniuk a Petri csészékben: a genetikai átalakulás beindítását követő három héten belül a hámsejtek fokozatosan az érett neuronokra jellemző elektrofiziológiai jegyeket mutatták.

Az indukált neuronok élettani és biofizikai tulajdonságainak jellemzését Szűcs Attila, az ELTE Élettani és Neurobiológiai Tanszékének tudományos főmunkatársa végezte el patch clamp elektrofiziológiai módszerek alkalmazásával, együttműködésben a La Jolla-i Scripps Kutatóintézettel. Az átprogramozott idegsejtekből származó, egysejt-RNS szekvenálásból származó génexpressziós adatok bionformatikai módszerekkel való elemzése azt is megmutatta, hogy a transzkripciós faktorok adott kombinációja egymáshoz hasonló idegsejttípusok kialakulását segíti elő. Ez meglepő felfedezés, hiszen korábbi adatok alapján eddig úgy vélték, hogy a genetikai újraprogramozás során az iN sejtek heterogén sejtpopulációkból alakulnak ki.

A kutatócsoport elemzései ugyanakkor arra is rávilágítottak, hogy egy adott neuronális sajátság (pl. egy sejtfelszíni ioncsatorna) megjelenését számos útvonal aktiválásán keresztül is ki lehet váltani. Mindez arra utal, hogy egy adott idegsejttípus nem egy előre rögzített kód szerint fejlődik, hanem az elköteleződési lépések elég nagyfokú redundanciával rendelkeznek. Így igen valószínű, hogy az élő idegszövetre jellemző, rendkívüli mértékű diverzitás kialakulása mögött a neuronok identitását megszabó transzkripciós faktorok sajátos, és a szöveti környezettől függő kombinációja áll.

A vizsgálatok hozzájárulhatnak olyan úttörő gyógyászati technológiák kifejlesztéséhez, amelyek a neurodegeneratív betegségekben vagy traumás behatások miatt károsodott agyterületek regenerálását emberi hámsejtek újraprogramozásával is lehetővé tehetik. A kutatásról szóló, a Nature folyóiratban 2018 májusában közölt cikk ebben a vonatkozásban is biztató, új adatokat mutatott be. A folyóirat külön ismertetőben is méltatta a munka fontosságát.

A magyar kutató sokéves San Diego-i munka után, a 2014-ben induló Nemzeti Agykutatás Program révén csatlakozott az Élettani és Neurobiológiai Tanszékhez. Kollégáival az idegi sejtműködést szabályozó molekuláris és biofizikai folyamatokat tanulmányozzák egy a program részeként kialakított új elektrofiziológiai laboratóriumban. Az általa itthon meghonosított és sikerrel alkalmazott dinamikus clamp módszer rendkívül hatékony eszköz az idegi sejtműködést hangoló plasztikus változások szerepének vizsgálatában.

(A képen: Immunfluoerszcens jelöléssel láthatóvá tett humán indukált neuronok)