Mit tanulhatunk egy Nobel-díjas fonálféregtől?

A Caenorhabditis elegans nevű fonálféreg a genetikai kísérletek széleskörűen használt modellrendszere. Segítségével bepillantást nyerhetünk az öregedés, stressz, tanulás és memória olyan folyamataiba is, amelyek emberben nem vizsgálhatóak. Dr. Sőti Csaba a Semmelweis Egyetem Elméleti Orvostudományi Központjának Stressz- és Hálózatkutató Laborjában zajló C. elegans kísérletekről, illetve ezek nemzetközi tudományos vonatkozásairól tartott előadást - ismerteti a Semmelweis Figyelő.

“Szent-Györgyi Albert mondta, hogy egyszerű kérdés hiányában a válasz felfoghatatlanul komplex lesz." - kezdte előadását a szakember, amely az emberi szervezet rendkívüli összetettségét meglepő hűséggel egyszerűsítő modellről, a C. elegans fonálféregről és annak öregedésben, stresszben, tanulásban és memóriában betöltött szerepéről szólt. Az élőlényt Sydney Brenner, Robert Horvitz és John Sulston 1976-ban fedezte fel kísérleti állatként, kutatásaikért 2002-ben kaptak Nobel-díjat.

A C. elegans, mint modellrendszer
A fonálféreg azóta széles körben elterjedt, mivel vizsgálatához nagyon sok genetikai eszköz áll rendelkezésre, valamint 2-5 nap alatt eléri felnőtt korát, így több generáció is rövid időn belül megfigyelhető. Az 1 milliméteres hímnős állatok ráadásul átlátszóak, tehát fénymikroszkóp alatt belső tereik is láthatóak.

Az öregedés, stressz, tanulás és memória összefüggései
Szervezetünk öregedése absztrakt értelemben már születésünket megelőzően megkezdődik. A női petesejtek például magzatkortól kezdve fokozatosan fogynak. Immunrendszerünk 10 éves kor felett, keringésünk 30, mozgásszervrendszerünk pedig 40 éves kortól hanyatló ágba száll. Fizikai tulajdonságaink, aktivitásunk, tanulási képességünk ugyanakkor felfelé ível és csak az egyénenként változó korban elért csúcsforma után kezd hanyatlani.

E látszólagos ellentmondás feloldása az energiafelhasználásban rejlik és C. elegans-ban is jól megfigyelhető. A fiatal állatok néha szükségtelenül is sokat mozognak, jó tanulási képességűek, de ennek ára a sok elfogyasztott étel és intenzív anyagcsere. Az 5-8 napnál idősebb, vagyis már öregedő állatok sokkal kevésbé aktívak, az emberi szívnek megfelelő garatizmaik pumpálása is lassul, de az alacsonyabb aktivitás kevesebb energiát is igényel. Az energiafelhasználás természetes környezetben kulcsfontosságú evolúciós tényező.

Az öregedés másik fontos faktora a Selye János által megfogalmazott stressz, vagyis a bármilyen kihívást jelentő hatások összessége. Az elviselhető tartományban mozgó kihívások alkalmazkodást és tanulást követelnek, vagyis az egyed fejlődését mozdítják elő. A korral ennek lehetősége egyre csökken, cserébe több tapasztalat és ismeret áll rendelkezésre, vagyis a tanulás nagy energiafelhasználású szakaszát egy alacsonyabb energiaigényű, memóriaformálódást jelentő szakasz váltja fel.

A sejtek szintjén megvalósuló öregedés egyik központi eleme a telomeráz enzim. E fehérje a genetikai állományunkat alkotó DNS molekulák végein keletkező fogyásokat pótolja. A kontrollálatlanul túlműködő telomeráz halhatatlan burjánzáshoz és daganatképződéshez vezet, míg alulműködését korai öregedéssel járó betegségekhez kötik, mint például a Hutchinson-Gilford progéria. A telomeráz emberben össz-szervezeti szinten etikai és technikai okokból nem vizsgálható, C. elegans-ban azonban túl- és alultermelő mutáns is létezik.

Fonálféreg kézzelfogható közelségben
Az előadást követő laborbemutatón az érdeklődők betekintést nyerhettek egy C. elegans laboratórium mindennapi működésébe. Kivetített látóterű mikroszkóppal megnézhették a fonálférget tenyésztési környezetében és megismerkedhettek olyan kapcsolódó módszerekkel, mint a törzsek fenntartása, mutánsok készítése és kiválasztása, fluoreszkáló férgek létrehozása, vagy a kívánt genetikai állomány sokszorozása.

Somogyvári Milán az élettartam-méréseket mutatta be, melyekben a gyógyszer- és szépségipar számára is érdekes anyagok a férgek életidejére gyakorolt hatását vizsgálja. Dr. Gyurkó M. Dávid a C. elegans-ban kutatott tanulási és memóriafunkciókat taglalta, valamint a Bázeli Egyetemmel együttműködésben meghonosított viselkedésneurológiai tesztrendszerrel elért eredményekről beszélt. A bemutató zárásaként a látogatók a kutatói élet kihívásairól és örömeiről is képet kaphattak, és újfent kiderült: az apró kis fonálféreg olyan, mindannyiunkat érintő hatalmas kérdések genetikai kulcsait is hordozza, mint az öregedés, a tanulás, vagy a memória.