A Szentágothai János Kutatóközpont a PTE korszerű, nemzetközi tudományszervezési és menedzsment normák szerint kialakított új intézménye, amely az élettudományi, élettelen természettudományi, valamint környezettudományi oktatás...
1. Szabadalmak:
Waczek F, Helyes Zs, Őrfi L, Kéri G, Szűts T, Pintér E, Szolcsányi J, Szőke É. New agents for treating neurogenic inflammation and neuropathic hyperalgesia related disorders. 2014. Hungarian and USA PCT P1400432 (Pécsi Tudományegyetem és Vichem Kft.)
Helyes Zs, Matyus P, Tekus V, Scheich B. Semicarbazide-sensitive amine-oxidase inhibitors, as analgesics in traumatic neuropathy and neurogenic inflammation. 2014. Hungarian and USA PCT P1400205 (Pécsi Tudományegyetem).
G. Pozsgai, E. Pintér, M. Boros, L. Nagy, G. Nagy: H2S sensor for in vivo measurements. Reg. No.: U1200173 (Pécsi Tudományegyetem)
2. Ipari együttműködések/megbízások:
A kapszaicin-érzékeny érzőideg-végződések, a belőlük felszabaduló neuropeptidek és receptoraik, valamint a neuro-immun interakciók szerepének vizsgálata fájdalommal, gyulladással, ill. tumoros folyamatokkal járó kórállapotok komplex állatkísérletes modelljeiben. Új fájdalomcsillapító és gyulladásgátló gyógyszercélpontok azonosítása, gyógyszerjelöltek preklinikai hatástani vizsgálata e rendszerekben:
Intravitális és operációs videomikroszkóp kamerával, analízis szoftverrel (Nikon): Speciális ex vivo, vagy in vivo festési eljárások segítségével a megjelölt immunsejtek és érválaszok tökéletesen láthatóvá tehetők, időben követhetők, és pontosan kvantifikálhatók. A módszer alkalmas a szervek felszínének in situ,közvetlen vizsgálatára.
További információ a műszerről:
Pericam PSI lézer speckle imager, PIM-II laser doppler véráramlásmérő szkenner, Periflux 5000 lézer Doppler perfúziós monitor (Perimed): Bőr, ízület, agyfelszín stb. véráramlásának folyamatában történő képi detektálására és pontos mérésére alkalmas készülékek. Humán és állatkísérletes vizsgálatokra egyaránt alkalmasak.
További információ a műszerekről:
Mikro-CT (Bruker): Altatott kisállatok egész testéről komputertomográfiás felvételeket készít, a virtuális metszetek 3D-s vizsgálatára is alkalmas. Hosszabb intervallumban ugyanazokban a kísérleti állatokban in vivo nem invazív módon tudjuk követni a kórfolyamatok lezajlását. Elsősorban struktruális képalkotásra (csontozat, tüdő) alkalmas. A műszer anyagtudományi vizsgálatokra (pl. kőzeminták elemzése) is alkalmas.
További információ a műszerről:
Lumineszcens-fluoreszcens képalkotó rendszer (Perkin-Elmer): A biolumineszcens/fluoreszcens képalkotás élő állatokban lehetővé teszi specifikus fehérjék, receptorok, enzimek génexpressziójának vizsgálatát, szabadgyökök termelődésének követését. A lumineszcens képalkotás vagy szabadgyök-specifikus kemilumineszcens szubsztrátokat, vagy pedig a luciferáz-luciferin enzimreakció által kibocsátott fényt használja. A fluoreszcens képalkotás olyan festékanyagokat alkalmaz melyek fluoreszkálnak megvilágítás alatt. A készülék rágcsálómodellek (egér, patkány) vizsgálata mellett ex vivo (szerv, szövetminták) és in vitro képalkotásra is alkalmas.
További információ a műszerről:
Fluoreszcens Molekuláris Tomográf (Perkin-Elmer): Különböző kórállapotok egérmodelljeiben képes monitorozni és kvantifikálni különféle fluoreszcens festékekkel (excitáció: 680 ill. 750 nm hullámhosszon) jelölt biológiai célpontokat, gyulladásos markereket, a test mélyebb régióiban is. Ugyanazokat az altatott egereket in vivo vizsgálatban akár hónapokon keresztül tudjuk vizsgálni, nyomon követni a bennük lezajló folyamatokat. A fluoreszcens módon jelölt molekulák háromdimenziós megjelenítésére, és a CT képpel való utólagos integrálására is lehetőség van.
További információ a műszerről:
Komplex gyógyszerhatástani vizsgálatok akut és krónikus gyulladással és/vagy fájdalommal járó kórállapotok modelljeiben funkcionális, morfológiai, immunológiai és képalkotó módszerek segítségével. Tanulmányok készítése kórélettani folyamatok és gyógyszerek hatásmechanizmusának integratív elemzéséhez.
1.) Fluoreszcens és lumineszcens in vivo funkcionális képalkotás élő altatott egérben és patkányban, kivett szövetmintákon, sejtkultúrákon
Különféle biológiai markerek (enzimaktivitás, receptorok, strukturális komponensek) kifejeződésének, eloszlásának meghatározása és mennyiségi analízise fluoreszcens festékekkel és biolumineszcens/kemilumineszcens szubsztrátokkal.
Műszerek:
Korábbi megrendelés:
Hasonló szolgáltatást nyújtó szervezetről nincs tudomásunk, egyedülálló szolgáltatás az országban.
Kapcsolattartó: Prof. Dr. Helyes Zsuzsanna, zsuzsanna.helyes@aok.pte.hu, 72/501-500/35591 vagy 72/501-500/29043
2.) Intravitális mikroszkópos vizsgálatok
Élő állatokban értágulat, plazmafehérje kiáramlás, fehérvérsejt akkumuláció, stb. vizsgálata gyulladás modellek széles spektrumában, bőrben, agyfelszínekben, ízületekben és belső szervekben, mennyiségi analízis.
Műszer:
Hasonló szolgáltatást nyújtó szervezet:
Kapcsolattartó: Prof. Dr. Helyes Zsuzsanna, zsuzsanna.helyes@aok.pte.hu, 72/501-500/35591 vagy 72/501-500/29043
3.) Mikrocirkuláció vizsgálata egérben, patkányban, nagyobb állatokban és emberben (bőr, nyálkahártya)
Véráramlás-mérés gyulladás, érszabályozási zavarok és migrén különféle állatkísérletes modelljeiben, valamint emberekben, bőr és nyálkahártya felszíneken
Műszer:
Korábbi megrendelés:
Hasonló szolgáltatást nyújtó szervezet:
Kapcsolattartó: Prof. Dr. Helyes Zsuzsanna, zsuzsanna.helyes@aok.pte.hu, 72/501-500/35591 vagy 72/501-500/29043
Az elmúlt évtizedekben a szívelégtelenség kezelésében elért eredmények ellenére ez a betegség továbbra is óriási közegészségügyi terhet jelent. Figyelembe véve ezt a kielégítetlen klinikai igényt a szívelégtelenség pathogenezisében alkalmazott új mechanizmusok tisztázása az elterjedt, halálos betegség új, fejlődő terápiáinak ígéretét nyújtja. Kutatócsoportunk a beteg szív védelmére és regenerációjára koncentrál multidiszciplináris megközelítésben. Célunk, a preklinikai tanulmányokban (in vitro és ex vivo modellekben, in vivo preklinikai kis állat modellekben és klinikailag releváns nagy állat modellekben) elért eredmények lefordítása a klinikai gyakorlatra és visszafelé, a klinikai megfigyelések a mechanisztikus betekintés felé.
Kutatócsoportunk elsődleges érdekelődési körei az alábbi csoportokba sorolhatók:
Preklinikai tanulmányok:
Klinikai tanulmányok:
A limbikus rendszer döntő szerepet játszik a homeosztázis egyensúlyának megőrzésében, a motiváció, az érzelmek, a tanulás és emlékezés folyamatainak szervezésében. Kutatásaink a homeosztázis központi szabályozása új limbikus előagyi neurális és neurohumorális mechanizmusainak egészséges és beteg szervezetben történő feltárását célozzák. Komplex, multidiszciplináris megközelítésű mikroelektrofiziológiai, neurokémiai, magatartási, immunhisztokémiai, molekuláris biológiai, transzgenikus technológiai és nagyfelbontású képalkotó eljárásokat alkalmazó kísérleteink a vonatkozó elméleti ismeretek innovatív szemléletű bővítésével arra irányulnak, hogy az egészséges szervezet új szabályozó folyamatait azonosítsuk, kóros állapotok eddig feltáratlan pathomechanizmusait ismerjük meg. Ezáltal központilag ható molekulák agyi támadáspontjának meghatározását, lehetséges új gyógyszer-targetek feltárását segítjük elő. Külön hangsúlyt kapnak azok a vizsgálataink, amelyekben a szteriod hormonok molekuláris hatásait tanulmányozzuk a basalis előagyban fiziológiás és neurodegeneratív folyamatokban. Ezekben a kísérletekben elsődlegesen az ösztrogén neuroprotekív hatásait elemezzük a basalis előagyi kolinerg neuronokban Alzheimer kórban. Vizsgálataink jelentős részét nagyfelbontású, valós idejű, egyedi molekula detekeciós mikroszkópiával és transzgenikus technológiával végezzük élő felnőtt idegsejteken.
Olympus fiber total internal reflection fluorescence mikroszkóp
Laborunk elsődleges célja az entorhinális kéregben és hippocampusban történő információfeldolgozás megértése. Az entorhinális kéreg és a hippocampus diszfunkciója komoly, életminőséget alapvetően befolyásoló, kognitiv deficit kialakulásához vezethet. Ilyen kóros elváltozás jön létre például Alzheimer-kórban vagy epilepszia bizonyos fajtáiban. Ezen kórfolyamatok megértéséhez elengedhetetlen, hogy feltárjuk specifikusan erre az agyterületre jellemző idegi működési mechanizmusokat.
In vivo egysejt-elvezetés, multielektróda technika
1. Retinális szignalizáció munkacsoport: Dr. Gábriel Róbert egyetemi tanár, Kovács-Valasek Andrea
Kutatásaink a metabolikus retinadegenerációk folyamatainak mélyebb megértését célozzák kísérletes állatmodellekben. Szeretnénk megtudni, hogy az egyes, emberi retinamegbetegedések hátterében álló metabolikus folymatok hogyan idézik elő a retinális sejtek pusztulását, melyek azok a biokémiai háttérmechanizmusok, amelyek meghúzódnak a látásromlás mögött. Ezek a vizsgálatok lehetővé teszik azt is, hogy különböző módokon megkíséreljük megakadályozni a retinadegeneráció lezajlását, megakadályozva a degenerációs útvonalak aktiválódását vagy előidézve az idegsejtek védelmi folyamatainak megerősítését. Ez utóbbi útvonalak megismerése lehetőséget ad arra, hogy gyógyszerjelölt molekulákat próbáljunk ki és fejlesszünk tovább. Kísérleteink során a retinális információ-feldolgozás, idegi degeneráció és neuroprotekció mechanizmusait is vizsgáljuk.
2. Retinális elektromos szinapszisok munkacsoport: Dr. Völgyi Béla, Dr. Rebolledo Antúnez Santiago, Dr. Kovács-Öller Tamás, Debertin Gábor, Ganczer Alma, Tengölics Ádám, Balogh Márton, Albert László
A környezetünkből származó információ ~85%-a a retinán keresztül éri el idegrendszerünket, ezért a retinális neuronhálózat működésének megértése esszenciális. Közel 40 éve ismert, hogy az elektromos szinapszisok ennek az idegi hálózatnak alapvető elemei, de ezeknek a képalkotásban betöltött nélkülözhetetlen szerepe csak a közelmúltban vált nyilvánvalóvá. Kutatócsoportunk célja az elektromosan kapcsolt retinális neuronhálózatok szerepének igazolása magasabb rendű látási funkciókban. Munkánkban az elektromos szinapszisokat alkotó fehérjék (connexin – Cx) eloszlásának változásait vizsgáljuk az egyedfejlődés során illetve különböző környezeti tényezők változásainak hatására. Munkánkban különös hangsúlyt kapnak a belső retina elektromos szinapszisai, melyek dúcsejtek és amakrin sejtek között (dúc-dúc, amakrin-amakrin, amakrin-dúc) jönnek létre és a dúcsejtek akcióspotenciál szinkronizációjában vesznek részt. Vizsgáljuk, hogy a dúcsejtek populációs aktivitása hogyan vesz részt az egyes képi mintázatok kódolásában. Szintén vizsgáljuk az elektromos- és kémiai szinaptikus jelátvitel egymásra hatását, esetleges együttműködését. A kutatás eredményei retinális implantátumok algoritmusainak elkészítéséhez és a robotikában alkalmazható bionikus szem létrehozásához szolgáltatnak információt.
A fiziológiás stressz-reakció elengedhetetlen feltétele életben maradásunknak és annak, hogy szervezetünk alkalmazkodni tudjon a folyamatosan változó környezethez. Ugyanakkor a tartós, kontrolálhatatlan stressz káros és megbetegít. Fő kutatási területünk, a stressz hatására kialakuló agyi strukturális és funkcionális változások feltárása.
Vizsgáljuk azokat a stressz hatására létrejött sejtszintű elváltozásokat, melyek a limbikus agyi központok neuronjainak és glia sejtjeinek működését, morfológiáját érinti. Hipotézisünk szerint az ilyen stressz okozta strukturális elváltozások hozzájárulnak olyan pszichiátriai megbetegedések kialakulásához, mint pl. a depresszió vagy a skizofrénia, ugyanakkor vizsgáljuk a terápiás beavatkozások pl. antidepresszáns kezelés hatását is ezekre a sejtszintű folyamatokra.
Célkitűzésünk a transzlációs kutatás, ahol molekuláris és képalkotó technikák felhasználásával, sejtkultúrákban, állatmodellekben és klinikai beteganyagon is vizsgálhatjuk a stressz káros hatásait.
MicroBrightField System (StereoInvestigator / Neurolucida) – szövettani minták morfometriás analízisére, pl. sztereológiás sejtszámolás, neuronok dendritfájának illetve axon felhőjének analízisére.
Nikon Eclipse Ti-U epifluorescens mikroszkóp.
Leica VT1200S Vibratóm – szövettani minták feldolgozására, metszésére.
Beckman CEQ 8000 automata DNS szekvenátor.
QIA Cube robot DNS, RNS és protein izoláláshoz.
Komplex neurobiológia vizsgálatok krónikus stresszen alapuló depresszió állatmodellekben funkcionális, morfológiai, magatartási és képalkotó módszerek segítségével. Laboratóriumi diagnosztika (biomarkerek meghatározása) klinikai mintákból.
In vivo, mikroelekródos idegsejtaktivitás-mérés, iontoforetikus neurofarmakológiai vizsgálatok patkány előagyban, katekolamin neurotranszmitter-szintek mérése voltammetriásan.
Az agyi jutalmazó rendszer működésének pszichofarmakológiai vizsgálata állatkísérletesen, késleltetéses jutalom-választásos paradigmában, számítógép-vezérelt operáns magatartásmonitorozó készülékekben.
A kutatási téma elsődleges célja a magasabb rendű idegi tevékenységek - mint percepció, anticipáció, jutalomértékelés, döntési folyamatok - idegélettani jellegű vizsgálata a pszichofiziológia módszertárával: a magatartás neurofiziológiai (EEG) korrelátumainak vizsgálata szomatoszenzoros, auditoros valamint vizuális célinger-felismerés során.
Alkalmazott neurobiológia, gyógyszerkutatás
A PARP-1 szerepe az MPK-1 expresszió és a MAPK útvonal aktívációjában oxidatív stressz körülményei között.
Bár a PARP-1 egy nukleuszban elhelyezkedő enzim, azonban ezen kívül a citoplazmából, mitokondriumból irányuló útvonalakra is hatással van. A PARP-1 által katalizált ADP-ribóz alegységekből felépülő elágazó láncok hossza a pár alegységtől a 200-as alegységig terjedhet, melyet azonban a poli(ADP-ribóz) glikohidroláz (PARG) nagy sebességgel képes lebontani. Az ADP-ribóz alegységek képesek kijutni a citoplazmába és mitokondriális depolarizációt indukálni, mely kiváltja az apoptózis indukáló faktor (AIF) kiáramlását oxidatív stressz hatására. A tanulmányok rávilágítanak arra, hogy a nukleáris PARP-1 indukálta ADP-riboziláció és az ADP-ribóz alegységek kapcsolatot létesítenek a nukleusz, citoplazma, mitokondrium és sejtfelszíni receptorokkal, azonban az ennek hátterében álló hatásmechanizmusról kevés adat áll rendelkezésünkre.
Kísérleteink során a PARP-1 enzimet gátoltuk specifikus inhibitorok, PARP-1 siRNS technika segítségével, mely a MAP kinázok gátlását eredményezte. Eredményeink igazolták, hogy a szabadgyökök által aktivált PARP-1 szabályozza JNK és p38 MAPkinázok aktivációját. A JNK és p38 MAP kinázok gátlását az emelkedett citoplazmatikus MKP-1 szint befolyásolta, melyet a PARP-1 gátlás idézett elő oxidatív stressz körülmények között. További eredményeink igazolták, hogy az MKP-1 elnyomás hatására a PARP-1 gátlás védő szerepe elmaradt, mely rámutat a JNK és p38MAP kinázok fontos szerepére az oxidatív stressz indukálta sejthalálban, továbbá az emelkedett MKP-1 szint mediálta PARP gátlás védőszerepére. Eredményeink felvetik azt a lehetőséget, hogy a fehérjék szabályozásán keresztül, közvetlenül kifejtheti a nukleáris PARP-1 a citoplazma felé közvetített mechanizmusát.
A poli-ADP-ribóz polimeráz (PARP-1) szerepe kardiovaszkuláris regenerációban.
A miokardium regenerációjában fontos szerepe van a PI3K- Akt útvonal aktíválódásának; korábbi adataink jelezték, hogy a PARP enzim gátlása aktíválja a PI3K-Akt útvonalat, illetve védi a sejteket a mitokondriális sejthalál indukciójától; így ezen folyamatok szerepet játszhatnak a regeneráció folyamatában.
Krónikus szívkárosodás modellként spontán hipertenzív patkány-modellt használtunk; vizsgátuk a PARP gátló vegyületek hatását a szívfunkcióra valamint a regeneráció folyamatára.
A személyre szabott medicína (P4 medicine) már jelen lévő előfutáraként a farmakogenetikailag releváns gének kutatása, az elért eredmények implementálása a gyakorlat számára, a genetikai variabilitáson alapuló gyógyszerválasz kérdéskör egyik legfontosabb eleme. A SB projectben farmakológiai, gyógyszerkutatási, és gyógyszerfejlesztési project kiegészítéseként a munkacsoport hátteret kíván biztosítani ezen fejlesztések számára, de ugyanakkor saját kutatási arculattal is meg kíván jelenni. A farmakogenomikai csoport munkája nem csak a metabolizmusban szerepet játszó enzimek, karrierek kutatására szorítkozik, de foglalkozni kíván a gyógyszer mellékhatások, gyógyszerhatás optimalizálás genetikájának minden lehetséges aspektusával is. A gyógyszerhatásban tapasztalható etnikai különbségek jól ismertek, az optimális gyógyszerdózis változó az adott populáció eredetétől függően. Magyarországon számos etnikai kisebbség szintén megtalálható, melyek közül a romák képviseltetik magukat a legnagyobb számban. Jól tudott, hogy roma közösségek a világ számos pontján élnek, de genetikai profiljuk valójában kevésbé vizsgált. A romák eltérő eredetük miatt különböznek azoktól a populációktól, amelyek között élnek. Számos evidencia bizonyítja, hogy a romák Indiából származnak, így a kaukázusi eredetű populációktól eltérő genetikai struktúrával rendelkeznek. A vizsgálatok jelen pillanatban többségében az SNP alapú eltérésekre koncentrál, azonban feltételezhető, hogy ezen a téren is több copy number variation témakörbe tartozó eltérés farmakogenetikai relevanciájával kell számolni, ez is része lesz távlati terveinknek.
Ritka, genetikailag erősen determinált betegségek molekuláris genetikai hátterének kutatása, új molekuláris genetikai technológiák bevonásával (next gen seqeuncing, array CGH). Intézetünk vezető szerepet játszik a hazai Ritka Betegségek kutatásában. Ezen kutatások során keressük azokat az új mutációkat, genotípus-fenotípus variánsokat, amelyek adott betegséget okozzák és amelyek ismeretében egyértelmű diagnózis állítható fel; ez remélhetőleg a SB projectben komolyabb kiterjesztést nyer a gén-mutáció-fenotípus tengely irányában. Része a csomagnak a mitokondriális-DNS eredetű betegségek kutatása is. Ezek a betegségek a leggyakoribb öröklött metabolikus betegségek csoportjába sorolhatók, amelyek a vázizomzat, a szívizom és a központi idegrendszer érintettségével járnak leggyakrabban. A mitokondriális DNS eltéréseinek vizsgálatával nagyban hozzájárulhatunk a betegség okainak feltárásához.
Mint a Nemzeti Biobank Hálózat koordináló intézete, komoly biobank gyűjteményünk van nagyobb populációkat érintő betegségekből is. Jelen kontexusban azon ritka megjelenésű betegség formák, melyek gyakori betegségnek felelnek meg ugyan (stroke, infarctus, metabolikus szinróma, stb), azonban egy adott családban Mendel szerinti öröklést mutatnak, komoly kutatási potenciált jelenítenek meg: ezek segítségével lehetséges új gének keresése, ami komoly hozzájárulást adhat a betegség megértéséhez.
A jelen hosszú távú program célja az ún. nem-invazív, betegágy melletti, miniatürizált klinikai diagnosztikus eszközök népszerűsítése és kifejlesztése, valamint ezek alkalmazása mennyiségi és minőségi biomarkerek meghatározásában. A betegágy melletti meghatározások (az ún. point-of-care PoCT technikák) különösen nagy érdeklődésre tarthatnak számot a sejt-biológiában, tekintettel a potenciális alkalmazási lehetőségükre az ún. személyre szabott gyógyításban. Kutatásaink jelenleg az alábbi területeken folynak:
Kutatásaink érintik az in vitro fertilizált embriók életképességének molekuláris markereinek nem-invazív vizsgálatát a sejtkultúrás médium felhasználásával. A jelenleg alkalmazott képi indikátorok alapján történő érékelés mellett egyéb paraméterek bevonása is szükséges, mivel a képi értékelés alapján megfelelőnek minősített embriók beültetése túl alacsony százalékban vezet sikeres terhességhez. A szabadalmaztatott módszer elméleti háttere egy fehérje marker azonosítása volt, melynek mennyiségi vizsgálata alapján lehetővé válik a morfológiailag megfelelő, de nem-életképes embriók szelekciója. Távlati célunk a technológiát miniatürizált, PoCT eszközzé fejleszteni. Hasonlóan nem-invazív módon, kizárólag a tápoldat felhasználásával már néhány sejtes állapotban sikeresen mutattunk ki kromoszómális aberrációkat (pl. aneuploidia), illetve az „Y” kromoszómához kötött DYS14 gén jelenlétét.
Súlyos, életet veszélyeztető szisztémás gyulladásos folyamatokban (szepszis) az egyénre szabott orvoslás tükrében fontos a betegség súlyosságának gyors és megbízható megítélése, biomarkerek segítségével. A keringésbe kerülő aktin és gelszolin, a vizeletben az extrém mennyiségű orosomucoid megjelenése valamint a szérum szabad és összkortizol szintjének meghatározása jó korrelációt mutat a betegség súlyosságával és egyben prediktív értékű is.
A daganatos betegségekben a vérben keringő és izolálható tumorsejtek száma és in vitro invazivitása korrelációt mutat a betegség súlyosságával, a tumor metasztatikus potenciáljával. A betegágy melletti (PoCT) eszközök kifejlesztése a keringő tumorsejtek kimutatására, azok kvantifikálására igen fontos segítséget nyújt a klinikusok számára a terápia tervezésében és a betegség követésében.
A 3D sejttenyésztési technika az élőben lejátszódó sejt-sejt és sejt-molekula kölcsönhatások modellezésére az eddig legjobban bevált módszer. A 3D eljárás lehetővé teszi daganatsejtek és egészséges sejtek tenyésztését egyazon mátrixban, modellezve az in vivo viszonyokat. Ez a módszer alkalmas a daganatsejtek viselkedésének (invazivitás, metasztázis képzés) és kemoterápiás érzékenységének vizsgálatát az emberi szervezethez hasonló körülmények közt.
Az a nézet, miszerint a mikroorganizmusok jók vagy rosszak igen közkedvelt nézet, jóllehet a valóságban a mikrobák ezen tulajdonságai közel sem ilyen egyértelműek és azok hátterében nagyon összetett jelenségek állnak. Túlzás nélkül kijelenthető, hogy a gazda-mikroba-környezet hármas interakciójának koplex megértése a biológiai egyik legnagyobb kihívását jelenti. Napjainkban a genomikai, proteomikai, a nagy áteresztő képességű chip és következő-generációs szekvenálási (NGS) technológiáknak köszönhetően minden eddiginél pontosabb képet nyerhetünk az interakciók hátterében meghúzódó molekuláris folyamatok természetéről.
A kórokozók egyre gyakrabban előforduló antibiotikumokkal szembeni rezisztenciája amellett, hogy növekvő aggodalmat váltott ki a gyógyításban közvetlenül résztvevő szakemberek körében, elindította a gyógyszerkutatók és a rugalmasan alkalmazkodó mikrobák közötti versenyfutást. Ezen erőfeszítések részeként az NGS-technológia alkalmazása a mikrobák könnyen megfigyelhető tulajdonságain kívül, lehetővé tette azok genetikai (bioszintetikus) képességeire alapozott osztályozást.
Figyelembe véve a klinikai igényeket, a folyamatban lévő mikrobiális genom szekvenálási programunk keretében olyan stratégiát és munkalépéseket dolgoztunk ki, melyek révén lehetővé vált a bioaktív metabolitokat termelő szervezetek azonosítása és a természetes antimikrobiális hatóanyagok izolálása. Fontos megjegyezni, hogy a nem modelszervezetek esetén gyakran hiányzó genom szekvenálási adatok gyakorta gátját jelentik bizonyos anyagcsere utak módosítását célzó további munkáknak. Így genomszerkezeti kutatásaink eredményei megteremtették az alapját bizonyos hatóanyagok célzott módosításának és hozzájárulhatnak eddig ismeretlen új patogenitási faktorok, valamint célmolekulák azonosításához.
A korszerű genomikai megközelítés forradalmi eszköztárának köszönhetően, a biológia számos területén új típusú kérdésfelvetés vált lehetővé, jóllehet a genomban kódolt információk és azok dinamikus megnyilvánulásának transzkriptomikai és proteomikai megfeleltetése napjainkban is komoly kihívást jelent. Ráadásul az is nyilvánvalóvá vált, hogy a különböző genomikai megközelítések önmagukban alkalmatlanok a biológiai rendszerek komplex folyamatainak leírására. Ezért, a drog, toxikus anyag, illetve molekuláris betegség markerek kifejlesztéséhez transzkriptomikai (RNS-sekvenálás microarray) és proteomikai (2D PAGE) módszerek együttes alkalmazása révén kívánunk eljutni.
A Mikrobiális Biotechnológiai Kutatócsoport számos modellrendszert alkalmazva kiterjedt kutatási tapasztalattal bír a hagyományos- és a molekuláris-mikrobiológia területein.
Egészségügyi- ipari- és mezőgazdasági-biotechnológia. Szerkezeti-funkcionális- és összehasonlító-genomika.
Gabor Hild, Beata Bugyi and Miklos Nyitrai. Conformational Dynamics of Actin: Effectors and Implications for Biological Function. Invited review. 2010. Cytoskeleton, 67(10), 609-29.
Szilvia Barkó, Beáta Bugyi, Marie-France Carlier, Rita Gombos, Tamás Matusek, József Mihály and Miklós Nyitrai. Characterization of the Biochemical Properties and Biological Function of the Formin Homology Domains of Drosophila DAAM. 2010. J. Biol. Chem., 285(17),13154-69.
A munkacsoport egyik legfontosabb célja olyan infrastruktúra, kutatási környezet kialakítása, amelyben a közvetlenül bevont munkacsoportok, illetve a kapcsolódó területeken vizsgálatokat folytató más kutatók optimális feltételeket találhatnak biológiai minták és vizsgálati objektumok megtervezésére és létrehozására. A munkacsoport kiépítése, műszerezettsége és egyéb felszereltsége miatt alkalmas több szerveződési szinten is ilyen jellegű minta előkészítő feladatok ellátására. Kialakításával lehetővé vált fehérjék izolálása szövetekből, fehérjék expresszálása és tisztítása molekuláris biológiai eszközökkel, illetve ezen makromolekulák további módosítása, fluoreszcens vagy egyéb molekuláris próbákkal való jelölése, festése is. Ugyancsak biztosítottak számos olyan eljáráshoz, módszerhez és biológiai tárgyú kithez az alkalmazás feltételei, amelyek sejtek, sejt tenyészetek létrehozását, előkészítését, módosításait és egyszerű vizsgálatát teszik lehetővé. Megfelelő előkészítés után az Osztály jó alapokat biztosíthat ennél is összetettebb, szöveti szintű vizsgálatok magas szintű kiszolgálásához is.
A működés modellje szerint a Kutatócsoport a Szentágothai Kutatóközpont nagyműszereinek használatára építve, a vonatkozó műszeres laboratóriumokkal szoros együttműködésben látja el hatékonyan feladatát. Ezek közül a laboratóriumok közül a korszerű mikroszkópiai alkalmazásokat lehetővé tevő Bio-Imaging Center, és a Spektroszkópia Laboratórium kiemelt jelentőségűek, tekintve hogy a munkacsoport fehérje, sejtes és szöveti minta előkészítő szerepe ezekkel a laboratóriumokkal karöltve használható ki optimálisan.
A munkacsoport keretei között működő Biofizikai Kutatócsoport a fenti lehetőségek kihasználásával olyan biológiai rendszereket tanulmányoz, amelyek a sejtek működésében, szabályozásában és reprodukciós folyamataiban meghatározó szerepet töltenek be. Ezek a biológiai rendszerek a sejtek vázát alkotó citoszkeleton alrendszerei. A citoszkeleton alapvetően három nagy filamentális hálózatra osztható; a mikrotubulusok, a mikrofilamentumok és az intermedier filamentumok hálózataira. Ezek közül behatóbban munkacsoportunk az aktin alapú mikrofilamentumokkal, illetve az ezekhez a filamentumokhoz kapcsolódó további fehérjékkel foglalkozik. Munkánk során a több mint 60 aktin-kötő fehérje család azon tagjait tanulmányozzuk, amelyek az aktin filamentumok felépítéséért, szerkezetének szabályozásáért, illetve lebomlásáért felelősek. Célunk a vonatkozó molekuláris szintű folyamatok, kölcsönhatások, fehérje szerkezeti és sejt morfológiai átalakulások minél pontosabb leírása és megértése.
Vizsgálataink tárgyát képezi továbbá a baktériumok citoszkeletális alkotórészeinek molekuláris szintű megismerése is. Kísérleteinkben elsősorban az aktin ortológ MreB szerkezetének, sejten belüli szerveződésének és szerepének megértését tűztük ki célul. A baktériumok nemrégiben felfedezett citoszkeletális rendszere létfontosságú építőeleme és meghatározója szaporodásuknak és túlélésüknek. Éppen emiatt részletes ismeretük alapvető a bakteriális fertőzések, illetve az egyre fokozódó antibiotikum-rezisztens baktériumtörzsek elleni küzdelemben.
Fluoreszcencia spektroszkópiai és mikroszkópiai mérésekhez szükséges minták előkészítése és a vizsgálatok kivitelezése
A kutatócsoport steady state és időfelbontásos fluoreszcencia spektroszkópiai méréseket végez az igénylők számára. Az ehhez alkalmazott készülék egy Jobin Yvon Nanolog nevű készülék, amely az UV és látható tartományon kívül a közeli infrában is képes a fluoreszcenciát detektálni. Az élettartam mérések során néhény száz pikoszekundumos időfelbontással tudunk mérni (hullámhossztól függően). A külső felhasználók igényei szerint segítséget tudunk nyújtani a mérésekhez használt fluorofórok és módszerek kiválasztásához.
A spektroszkópiai mérések mellett konfokális és szuperfelbontású mikroszkópiai méréseket végzünk egy Zeiss LSM 710 és Zeiss Elyra S1 SIM készülékkel. A konfokális mikroszkóp esetében hat lézervonallal tudunk gerjeszteni, és közel 200 nm-es felbontást tudunk elérni. A SIM alapon működő szuperfelbontású mikroszkóp esetében a felbontás közel 100 nm. Itt egy lézervonallal (488 nm) tudunk gerjeszteni.
A fenti vizsgálatok kapcsán a külső felhasználók igényei szerint segítséget tudunk nyújtani a minta előkészítés (élő és fixált sejtek preparálása, citoszkeletonhoz asszociált fehérjék tisztítása, előállítása), valamint a mérésekhez használt fluorofórok és módszerek kiválasztásához.
Műszerek:
Hasonló szervezetek:
Kapcsolattartó: Dr. Lukács András, andras.lukacs@aok.pte.hu
Kutatócsoportunk rendelkezik egy BSL-4 minősítésű, biológiai biztonság laboratóriummal.
Kutatóegységeink felszereltsége a kor tudományos, technológiai színvonalának maximálisan megfelelnek. A hagyományos virológiai, mikrobiológiai (pl.: szövettenyésztés, vírusok izolálása) és molekuláris biológiai eljárásokhoz (pl.: rekombináns DNS technikák, fehérje expresszió) szükséges laboratóriumi eszközök mellett, immunreakciók (pl.: ELISA, IF festés) elvégzéséhez szükséges eszközpark is a rendelkezésre áll.
Smart City Energy – energia design
Dr. habil. Bachmann Bálint DLA, egyetemi docens
ifj. Dr. habil Kistelegdi István DLA, egyetemi docens
Dr. Reith András PhD, adjunktus
Baumann Mihály, adjunktus
Csatlakozva az EU Smart Cities kezdeményezéséhez azt kívánjuk vizsgálni, hogy az EU konvergencia régióinak középvárosai milyen technológiai megoldásokkal képesek hatékonyan teljesíteni az EU klímaváltozási és CO2 kibocsátási céljait. A kutatás célterületei:
Smart City ICT – infó-kommunikációs technológiák
Dr. habil Iványi Péter PhD, egyetemi docens
Prof. Dr. Barry Topping PhD, professzor
Dr. Frederick Magoules PhD, professzor
Dr. Várady Géza PhD, egyetemi docens
A Smart City energiahatékonyság kutatási területünk informatikai vetületeit kívánjuk vizsgálni. A kutatás célterületei: intelligens épületvezérlési megoldások, közműhálózat menedzsment, forgalomirányítás, tervezés.
Smart City LCA – Életciklus elemzés
Dolgosné Dr. Kovács Anita PhD, egyetemi docens
Leitol Csaba, PhD hallgató, tudományos segédmunkatárs
Vér Csaba, PhD hallgató, tudományos segédmunkatárs
Smart City EBA –Erőforráshatékony alkalmazkodás
Dr. Kiss Tibor PhD, tudományos főmunkatárs
Dr. habil Lindenbach Ágnes PhD, egyetemi tanár
Dittrich Ernő, egyetemi adjunktus
Dr. Bajnai László PhD, adjunktus
Kutatási területünk a városok klímaváltozáshoz történő alkalmazkodásának elősegítése, globális modellek lokális alkalmazhatóságának vizsgálata, a zöldinfrastruktúra gazdálkodás elveinek integrálása a városfejlesztésbe (vízgazdálkodás, zöldfelület gazdálkodás, árvízvédelem), klímamodellek futtatása szuper-számítógépes környezetben, szimulációs eredmények összevetése empirikus adatokkal.
Építészet, energetika, informatika, közszolgáltatások, fenntartható termelés
Szabadalmak
A kutatócsoport fő kutatási területe a Wnt jelátvitel szerepe az öregedés folyamatában a tüdő és a tímusz esetében. A Wnt jelátvitel fontos szerepet játszik nem csak a fiziológiás öregedés során, hanem az öregedéssel asszociált betegségek – daganatok, gyulladások – kialakulásában is.
Laborok
Kiemelt műszerek
Kutatócsoportunk elsősorban a biotechnológia területén és a gyógyszeripar részére nyújthat szolgáltatásokat. Az alkalmazott módszertan: 3D szövenyomtatás oktatási és kutatási céllal, rekombináns vírusok, transzgén sejtek és szövetek, teljes és módosított szekvenciák klónozása, indukálható vektorok készítése, komplex szöveti modellek (tímusz, tüdő, máj stb) készítése.
Gyógyszeripar, egészségipar, élelmiszeripar, környezetipar, vegyipar, bányászat
Nemlineáris terahertzes spektroszkópiát is lehetővé tevő, nagy energiájú és extrém nagy térerősségű ultrarövid terahertzes impulzusok előállítása és alkalmazása, új alkalmazási lehetőségek felkutatása az anyag-, az élet- és az orvostudományok területén.
Elektromos töltéssel rendelkező részecskék (elektronok, protonok valamint ionok) manipulálása, gyorsítása, fókuszálása, impulzusaik időbeli formázása az extrém térerősségű terahertzes sugárzás felhasználásával. A hadronterápia céljából kis bemenő protonenergiával megvalósítható laboratóriumi méretű protongyorsító elméletének kidolgozása. Egyciklusú extrém ultraibolya és röntgen tartományba eső sugárzás keltése Thomson szórással.
Az ELI (Extreme Light Infrastructure) program keretében az attoszekundumos fényimpulzusok létrehozása a terahertzes sugárzással segített magasharmonikus keltés módszerével.
Eddigi eredményeink: Optimális tervezési paramétereket adtunk meg a leképezést használó döntött impulzusfrontú THz gerjesztő elrendezésre. Kimutattuk, hogy a szokásos 800 nm-nél hosszabb pumpáló hullámhosszakat, valamint döntött impulzusfrontot használva félvezető anyagok (pl. ZnTe, GaP) alkalmasak a LiNbO3-hoz hasonló, vagy azt meghaladó THz keltési hatásfok elérésére. Kimutattuk, hogy LiNbO3 esetén az elérhető THz térerősség több, mint tízszeresre növelhető ~500 fs-os pumpáló impulzushossz alkalmazásával és a kristály alacsony hőmérsékletre való hűtésével. Ezzel a technikával az 1 THz körüli frekvenciatartományon lehetővé válik 10 mJ-t meghaladó energiájú, 100 MV/cm-t elérő térerősségű egyciklusú THz impulzusok előállítása.
További információ: Nagy térerősségű terahertzes tudomány
A laboratórium hozzáférhető tudományos és ipari kutatások elvégzésére az alábbi főbb területeken:
Kapcsolat: Dr. Fülöp József (e-mail: fulop@fizika.ttk.pte.hu, tel.: +36 72 503 645)
További részletek: http://fluorescence.ttk.pte.hu/
Széles biológiai és biomedikális területen alkalmazható fluoreszcenciás anyagok teljeskörű spektrofluorometriás jellemzése, intenzív fluoreszcenciát adó nagy stabilitású nanopróbák kísérleti fejlesztése.
Gazda-Vendég komplex képzésre alkalmas kavitandok vizsgálata.
Lumineszcens kvantum dot-ok (QD), amelyek általában 2-20 nm méretű félvezető szemcsék. Lumineszcencia tulajdonságaik a méretüktől, a méret-eloszlástól, az oldatuk komponenseitől, stb. függnek erősen.
Szén-nanocsövek (Single Wall Carbon Nanotube, SWCN), amelyek általában a látható tartományú gerjesztést követően a 800-1600 nm tartományban emittálnak.
Különféle lanthanida komplexek, amelyek UV-VIS vizsgálatában már évtizedes tapasztalatot szereztünk. A lanthanidák a NIR-FL mellett kétfotonos NIR-VIS konverzióra is alkalmasak (Er3+, Yb3+ stb), amely tehát az anti-Stokes-i oldalon jelentkező emissziót jelent, és mentes az egyfotonos lumineszcencia zavaró jelenlététől.
Lanthanidák hosszú élettartamú, intra- és intermolekuláris energiaátadáson alapuló lumineszcenciája;
Fehérjék és fehérjejelölők szub- ns és ns-időtartományú vizsgálata;
Kis molekulák dielektromos relaxációjának kísérleti vizsgálata a fs – ps időtartományon;
Összetett minták numerikus színképi analízise, adatbányászat.
Fluoreszcencia spektroszkópia: 200 – 1600 nm (UV-VIS-NIR) tartományon különböző minták spektrális elemzése. Időbontásos mérésekben gyors anyagszerkezeti változások nyomon követése.
Integráló gömbök: Alacsony koncentrációjú és/vagy szóró oldatokban valódi (torzítatlan) színképek és oldott anyag koncentrációjának meghatározása.
Műszaki tudományok, Természettudományok
Előzmények
A dendrimerek a nanoméretű építőkövek egyik legfontosabb csoportját képezik. A dendrimerek és dendritikus polimerek technológiai, gyakorlati alkalmazása is számottevő. Az ipari felhasználások mellett a dendrimerek egyre szélesebb körben terjednek el a gyógyászatban is. Ugyancsak megindultak a kutatások olyan dendrimerek kifejlesztésére is – jelen kutatásaink is részben ezt a célt szolgálják –, amelyek a hatóanyagok ’becsomagolása’ után azok jobb célba juttatását eredményezik.
A kezdeti poli(amido)amidoamin (’PAMAM’) típusú dendrimerek után megjelentek a további heteroatomokat, valamint keresztkötéseket tartalmazó és grafitszerű dendrimerek. Célvegyületeink olyan befogadó (’gazda’) dendrimerek, amelyek részben az analitikai kutatások, részben a farmakológiai kutatások terén nyerhetnek alkalmazást.
A vizsgált részterületek
Vegyipar, gyógyszeripar.
Kooperációk külső intézetekkel:
dr. Gábriel Róber, PTE TTK, Biológiai Intézet, Kísérletes Állattani és Neurobiológiai Tanszék, ill. SZKK, Neurobiológia Kutatócsoport: Különféle rágcsáló fajokból származó, és alkalmanként humán retina funkcionális morfológiai, immunfluoreszcens vizsgálata lézer pásztázó, konfokális mikroszkópiával
dr. Atlasz Tamás, PTE TTK, Sportbiológia Tanszék, Testnevelés- és Sporttudományi Intézet, ill. SZKK, Neurobiológia Kutatócsoport: Urokortin jelátviteli hatásának vizsgálata patkány feokromocitóma (PC12) sejtekben
dr. Tóth Márton, PTE ÁOK, Neurológiai Klinika: Antiepileptikumok jelátvitelre kifejtett hatásának vizsgálata humán cortexben (jelenleg a mintagyűjtés fázisában)
dr. Ács Péter PTE ÁOK, Neurológiai Klinika: Cuprizone lehetséges idegrendszeri terápiás hatásainak vizsgálata modell rendszerekben.
Onkolítikus virus indukált génexpressziós változások
Az onkolítikus vírusok szelektív citotoxicitást mutatnak tumorsejtekkel szemben, így a daganatok elleni küzdelem ígéretes eszközei. Egyik részletesen tanulmányozott típusuk a madarakban patogén, de emberre ártalmatlan Newcastle betegség vírusa (NBV). Kutatócsoportunk egy attenuált NBV-törzs (MTH-68/H) citotoxikus hatásának mechanizmusát tanulmányozza. Az MTH-68/H minden általunk vizsgált humán és rágcsáló tumor sejtvonalra citotoxikus hatású, míg normális fibroblasztok rezisztensek a vírussal szemben. PC12 patkány phaeochromocytoma sejteket használva modellrendszerként megállapítottuk, hogy az MTH-68/H (I) replikálódik ezekben a sejtekben, ezáltal (II) apoptotikus pusztulásukat okozza; (III) a vírusindukált sejthalál nem igényli a p53 fehérje részvételét; (IV) a folyamat során a stresszkináz utak (JNK és p38 MAPK) elnyújtott aktivációja figyelhető meg; (V) a vírus-indukált sejthalálban az endoplazmatikus retikulum stressz valószínűleg fontos szerepet játszik. Mivel a vizsgált tumor-sejtvonalak MTH-68/H-érzékenysége nagyon különböző, az onkolítikus vírus-terápia hatékonyságának „megjósolásához” fontos lenne azonosítani azokat a jelátviteli fehérjéket, melyek meghatározzák a tumorsejtek NBV-érzékenységét. Erre a célra PC12 sejtek mutagenizálásával olyan szubklónokat izoláltunk, melyek teljes rezisztenciát mutatnak MTH-68/H vírussal szemben. Ezekben az NBV-rezisztens sejtvonalakban vizsgáljuk a vírus-fertőzés különböző fázisait (vírus-adszorpció és –internalizáció, a MAPK-utak aktiválása, interferon-szekréció, endoplazmatikus retikulum stressz, apoptózis). Az NBV-érzékenységet meghatározó fehérjék azonosítását megkönnyíti az NBV-fertőzött PC12 sejtekben elvégzett génexpressziós profil vizsgálat. A fertőzést követően többszáz gén indukálódott, míg sok más gén expressziója csökkent. Ezek jelentőségének vizsgálata folyamatban van.
2. A differenciáció jelátvitelének tanulmányozása
Munkacsoportunkkal mitogén-aktivált protein kináz kaszkádok enzimeinek aktivációját és lokalizációját vizsgáljuk idegsejt prekurzor (patkány feokromocitóma / PC12) tenyészetekben, hagyományos (idegi növekedési faktor / NGF-fel) kiváltott, illetve alternatív (pl. proteaszóma gátló, vagy urokortin) kezelést követő stimuláció / differenciáció során. Vad típusú és mutáns sejtvonalak segítségével keressük az egyes szerek által kiváltott differenciációhoz szükséges, illetve elégséges enzim aktivációs és sejten belüli eloszlási mintázatokat. Alkalmazott módszereink közt meghatározó a Western-immunoblot, immunprecipitáció és konfokális lézer pásztázó fluoreszcencia mikroszkópia.
3. Endoplazmatikus stressz vizsgálata glioblastoma multiforme sejtekben
A glioblastoma multiforme (GBM) a központi idegrendszer leggyakoribb agydaganata, igen agresszív növekedése miatt klinikai prognózisa rossz. A GBM genetikai háttere meglehetősen heterogén a tumor képződésben szerepet játszó számos jelátviteli út miatt, ami jelentősen megnehezíti általános kezelések alkalmazását gyógyításában. Az ubikviter módon expresszálódó endoplazmatikus retikulum (ER) stressz indukálta GRP78/BiP fehérje gátlása potenciális célpontként szolgálhat a glioblastoma kezelésében, mivel ez a fehérje az esetek nagy részében overexpresszálódik és ezzel hozzájárul a tumorsejtek fokozott túléléséhez, a metasztázis kialakulásához, az angiogenezishez és a drog rezisztencia kialakulásához. Célkitűzésünk, hogy a GRP78/BiP fehérje shRNS-el történő gátlásának hatását vizsgáljuk az ER stresszt indukáló tunikamicin és a hagyományos kemoterápiában alkalmazott temozolomiddal kombinációban. Kísérleteinkhez különböző glioblastoma sejtvonalakat és primer tumor sejtkultúrákat használunk fel, amelyeket monolayerként, egy síkban vagy többsejtes tumor szferoidként fogunk tenyészteni. Meghatározzuk és összehasonlítjuk a kombinációs kezelések hatásait a sejtek proliferációjára és túlélésére, génexpressziós profiljára, különböző jelátviteli utak aktivitására és a drog érzékenységre. Ezen kívül, miRNS-eket izolálunk a primer sejtkultúrákból és a betegek vér exoszómáiból és megpróbálunk korrelációt találni a kezelés kimenetele és a GBM betegek miRNS profilja között. A kutatás várható eredményei lehetőséget nyújtanak egy új terápiás stratégia kidolgozására és prognosztikus biomarkerek felderítésére ebben a meglehetősen rosszindulatú és gyógyíthatatlan betegségben.
A priming szerepe az indukált rezisztenciában és molekuláris háttere
A növényekben kifinomult védelmi mechanizmusok alakultak ki az evolúció során, ezáltal védekezésre képesek a különböző kórokozók támadásai ellen. Az állandó védelmi rendszerek mellett képesek érzékelni egy kórokozó jelenlétét és erre különböző védelmi mechanizmusok aktiválásával válaszolni. Ezen aktivált védelmi mechanizmusok sikere nagyban függ a felismerés sebességétől és a válasz intenzitásától. Az alaprezisztencia hatékonysága azonban tovább fokozható a fertőzést megelőző különböző biotikus és abiotikus stimulusokkal. Ezt a jelenséget nevezik indukált rezisztenciának. A nem fehérjealkotó aminosav, ß-aminovajsav (BABA) indukálta rezisztencia mechanizmusát vizsgáljuk a modell növény Arabidopsisban. A legújabb eredmények azt mutatják, hogy ez a széles spektrumú védelem nem az indukáló kezelést követő közvetlen aktiváláson alapul, hanem inkább egy gyorsabb és erősebb reakciója az alapvető védelmi mechanizmusoknak a patogén támadásakor. Ezt a megnövekedett válaszkapacitást, az emberi és állati hasonló jelenségekkel való analógia miatt, szenzitizációnak vagy primingnak nevezték el. Laboratóriumunkban a priming molekuláris hátterének meghatározása folyik forward és reverse genetikai módszerekkel.
A géncsendesítés (gene silencing) alkalmazása a növényélettani kutatásokban
A növényi kis RNS-ek szerkezetének és funkciójának vizsgálata során először magasabbrendű, majd alacsonyabbrendű növényekben megmutattuk az állatok és a növények splicing mechanizmusának hasonlóságait és különbségeit. Jellemeztük a növényi sejtmagi kis RNS promoterek szerkezetét és működését. Az izolált sejtmagi kis RNS promoterek alkalmazása géncsendesítési konstrukciókban. A géncsendesítési technikák alkalmazása a növényi rezisztencia kutatásokban.
Mezőgazdaság, növényvédelem.
Növényi molekuláris biológiai labor - A labor felszerelése lehetővé teszi növényi DNS, RNS kivonását, agaróz és poliakrilamid gélelektroforézist, hagyományos és valósidejű PCR, RAPD és egyéb PCR alapú analíziseket, transzgénikus növények létrehozását.
Immunológia, fejlődésbiológia
Perifériás nyirokszövetek fejlődése
Vizsgálatainkban a lép és a bél szerkezeti összetevőit és fejlődéstani szabályzóit vizsgáljuk, melyek részt vehetnek krónikus gyulladásos folyamatokhoz társuló nyirokszöveti átrendeződésben, illetve rosszindulatú nyirokszöveti daganatok progressziójában.
B-sejt homeosztázis vizsgálata
Az immunglobulinok termeléséért felelős B-sejtek több típusra oszthatók, melyek eltérő szerepet játszanak az egyén immunológiai védelmében. Ezen kutatásaink célja azoknak a szöveti szabályzóknak a megismerése, melyek irányítják a különböző B-sejtek nyirokszöveti megoszlását és túlélését.
Biotechnológia
PIBF as a diagnostic marker (1997/2000 CI. A61K)
A PIBF szerepe a sejtinvázió szabályozásában (Balassa Tímea)
A Progeszteron-Indukálta Blokkoló Faktor (PIBF) invázióban betöltött regulátor szerepét reproduktív szerveket érintő tumoros elváltozásokban vizsgáljuk. A PIBF terhesség során és malignus daganatokban termelődő fehérje, mely immunmoduláló hatásai révén hozzájárul a terhesség fenntartásához, valamint a tumor növekedését elősegítő folyamatokhoz. Előzetes vizsgálataink alapján megállapítható, hogy a PIBF terhességben a trophoblast sejtek inváziójában negatív szabályozó molekulaként vesz részt, míg a daganat növekedését serkenti. Kísérleteink során a tumor növekedés és terjedés regulációjában betöltött szerepét figyeljük meg egyrészt choriocarcinoma sejtvonalakon modellezve, másrészt ovarium eredetű tumor mintákból izolált primer sejteken. A PIBF termelődését RNS interferenciával csökkentjük a sejtekben, majd a kezelés után in vitro vizsgáljuk az adhézió, a migráció, az invázió és az angiogenesis szabályozódását.
A PIBF pozitív NK sejtek szerepe a terhességben (Bogdán Ágnes)
A normál terhesség immunológiai fenntartása számos tényező függvénye. Ezek közül kulcsfontosságú szerepet játszik a progeszteronfüggyő immunmoduláció, mely a progeszteron indukálta blokkoló faktor (PIBF) közvetítésével valósul meg. A PIBF védi a magzatot az anya immunrendszerével szemben, többek között az NK sejtekre kifejtett direkt illetve indirekt gátlás révén. A terhesség során az NK sejtek speciális csoportját képviselik a deciduális NK sejtek, melyeknek fontos szerepük van a deciduális sejtek differenciációjában, valamint az endometriumban lezajló angiogenesisben. Célunk, hogy egér modell segítségével jobban megismerjük a PIBF deciduális NK sejtek működésére gyakorolt hatását, valamint megvizsgáljuk, hogy hogyan alakul a PIBF pozitív NK sejtek mennyisége a terhesség különböző szakaszaiban.
Mesterséges megtermékenyítés sikerességének növelése non-invazív módszerekkel (Dr. Bognár Zoltán, Csabai Tímea)
Az in vitro tenyésztett embriók közvetlen környezetét jelentő tápfolyadékokban microvesiculumok mutathatók ki. Felvetődik a kérdés hogy a.) milyen szerepet játszanak a microvesiculumok az embrió-endometriális párbeszédben. b) Vannak-e különbségek mennyiségi és minőségi szempontból az egyébként megfelelő anyai környezetben implantálódó, és a beágyazódni képtelen embriók tápoldat összetétele között. Tervezett vizsgálatok: 1) Poolozott tenyésztőfolyadékokban FACS-al Annexin V festett microvesiculumok kimutatása. A microvesiculumok jelenlétének igazolása detergens kezeléssel; 2) A microvesiculumok jelenlétének igazolása transzmissziós elektronmikroszkópiával; 3) Microvesiculumok számának meghatározása human IVF mintákban; 4) A beültetett human embryo morfológiájának és a tenyésztőfolyadékában kimutatott microvesiculumok számának összevetése a beültetés sikerességével.
A PIBF szerepe a haematológiai daganatok túlélésének szabályozásában (Dr. Polgár Beáta)
Kutatócsoportunk a Progeszteron-Indukálta Blokkoló Faktort (PIBF) eredetileg egy a terhesség során progeszteron hatására termelődő 34kDa molekulatömegű mediátor molekulaként azonosította, mely immunreguláló hatása révén szerepet játszik az anyai aktív immuntolerancia kialakításában és a lokális tumor-ellenes immunválasz gátlásában. A sejten belül a teljes láncú (90kDa) PIBF a centrosomához asszociált, míg a kisebb molekulatömegű formák a sejt aktivációját követően szekretálódhatak. Korábbi kutatásaink során ismertté vált, hogy a PIBF jelenléte nem csak a várandóság során, hanem számos differenciálatlan, gyorsan osztódó vagy malignusan transzformálódott sejtben is kimutatható. További vizsgálataink igazolták, hogy tumoros állapotokat a PIBF génexpresszió szabályozási zavara, aberráns alternatív splicing és kóros intracelluláris PIBF felszaporodás jellemez, mely a kromoszóma szegregáció, az apoptózis vagy a sejtciklus szabályozásának zavarát okozhatja. Tekintve, hogy egyes malignus haematológiai kórképekben a PIBF expressziója mennyiségileg és minőségileg eltér az egészségesektől, korrelál a genetikai instabilitás mértékével és a kórkép súlyosságával, így feltételezhető hogy a PIBF expressziójának minőségi vagy mennyiségi változása oki szerepet játszhat ezen kórképek kialakulásában és a betegség progressziójában. Bár a PIBF lokális immunregulációban betöltött szerepe ma már jól jellemzett, az a mai napig nem tisztázott, hogy a PIBF vajon szerepet játszik-e a tumor-proliferáció, a pro/anti-apoptotikus folyamatok és túlélést elősegítő jelátviteli utak szabályozásában? Kutatásunk célja a PIBF ezen új, celluláris szabályozó mechanizmusainak vizsgálata haematológiai tumorokban. Ennek során egyrészt jellemezzük a PIBF gén expressziójában szerepet játszó celluláris folyamatokat, különös tekintettel a DIS3-hoz kapcsolt antisense transzkripció-szabályozásra, az alternatív splicingra (PIBFa, b, c, d, e, f, g, h i, j, k l-u, m, n-u variánsok megjelenése), valamint a post-transzlációs modifikációk (pl. glikozilácó, ubiquitináció) jelentőségére. Mindezek mellett antisense RNS interferencia módszerrel tranziens és stabil „PIBF knock-down” sejtvonalakat hozunk létre, melyek segítségével megvizsgáljuk, hogy a géncsendesítés hogyan befolyásolja a tumorsejtek túlélési mechanizmusait: így proliferációt, a sejtciklus szabályozását és a programozott sejthalált.
A Galectinek szerepe az endometriosis pathomechanizmusában (Dr. Polgár Beáta)
Az endometriosis egy olyan ösztrogén-függő, komplex, neuro-immuno-endokrín betegség, melyet az endometrium méhüregen kívüli jelenléte, krónikus peritonealis gyulladás, fájdalom és infertilitás jellemez. Bár az endometriózis több mint 100 éve ismert kórkép, kialakulásának oka a mai napig nem ismert. Mivel az ectopiás endometrium-léziók szoros kölcsönhatásban vannak a mikrokörnyezetükkel, így mindazon faktorok, melyek ezen sejtek túlélését, növekedését, invázióját és a lokális immunválaszt szabályozzák, szerepet játszhatnak az endometriosis kialakulásában. Ezen multifunkciós molekulák közé tartoznak a növekedési faktorok, integrinek, cadherinek és a szénhidrát-kötő Galectinek. Számos irodalmi adat igazolja, hogy a Galectinek jelentős szerepet töltenek be a gyulladás és az immunválasz szabályozásában, befolyásolják a tumorok kialakulását, az inváziót és az angiogenesist, azonban az endometriosis pathogenezisében betöltött szerepük mindmáig nem ismert. Korábban humán GenBank adatbázisok tanulmányozása során megfigyeltük, hogy egyes galectin-homológ cDNA szekvenciák számos endometrium-eredetű szövetben kimutathatóak, előzetes transzkriptomikai vizsgálataink pedig a galectinek mRNS-expressziós mintázatának mennyiségi/minőségi eltérését mutatták ki ectopiás és eutopiás endometrium mintákban. Mindezek mellett a szérum Galectin-9 koncentrációjának szignifikáns emelkedését is megfigyeltük endometriosisos betegekben. Kutatómunkánk célja a cukorkötő lectinek szerepének vizsgálata az endometriosis pathogenezisében és a betegséghez társuló immunológiai abnormalitások kialakulásában. Ennek igazolásához átfogó molekuláris biológiai, proteomikai és immunológiai vizsgálatokat szeretnénk végezni humán műtéti minták, valamint in vitro primer eutopiás és ectopiás szövetkultúrák segítségével. Mindezek mellett jellemezzük a szérum Galectin-9 ELISA klinikai alkalmazhatóságát az endometriosis diagnosztikájában, prognózisának predikciójában és terápiás hatékonyság monitorozásában. Végül egér endometriosis-modellkísérletekben (vad típusú és Galectin-9 K.O. törzsek alkalmazásával) szeretnénk részletesebb információt nyerni az endometriosis in vivopathomechanizmusáról, fluoreszcens transzgén állatok vagy jelölt endometrialis sejtek alkalmazásával pedig az ectopiás léziók kialakulásának és a kórkép progessziójának időbeli és térbeli monitorozását is elvégezhetjük (kollaborációs munka az SZKK Molekuláris Farmakológiai Kutatócsoporttal).
Galectin-9/TIM-3 útvonal szerepe a terhességi immuntolerancia kialakításában és patológiás terhességekben (Dr. Szereday László, Meggyes Mátyás, Lajkó Adrienn)
A pre-eclampsia vagy immunológiai eredetű vetélés gyakoriak és mind az anyára, mind a magzatra nézve súlyos következményekkel járhatnak. Az elmúlt évek intenzív kutatásai ellenére nem sok előrelépés mutatkozik e betegségek korai felismerésének és megelőzésének területén. Számos publikáció hívja fel a figyelmet a TIM-3 és Galektin-9 molekulák immunológiai toleranciában betöltött szerepére és előzetes kísérleti adataink is arra utalnak, hogy a Gal-9/TIM-3 szabályozó útvonal fontos szerepet játszik az egészséges terhesség fenntartásában. Kimutattuk a Gal-9 molekula jelenlétét humán trophoblast sejteken és a TIM-3 receptor expresszióját detektáltuk deciduális limfociták felszínén. Feltételezzük, hogy jelenlétükkel fontos szerepet játszhatnak a fetomaternális határon kimutatott anyai immuntolerancia kialakításában és a lokálisan megváltozott Gal-9 és TIM-3 molekulák expressziója a Th1 lymphocyták aktiválásával egy fokozott gyulladásos válasz kialakításával hozzájárulhat az első trimeszterben jelentkező immunológiai eredetű vetélés, illetve a harmadik trimeszterben jelentkező pre-eclampsia kifejlődéséhez. Állatkísérletes modellek és humán vizsgálatok felhasználásával tervezett kísérleteink jelentősen hozzájárulhatnak a reproduktív immunológiai kutatásokhoz és olyan új molekulák szerepét azonosíthatjuk, melyek akár terápiás potenciállal is rendelkezhetnek.
A CD160 receptor szerepe terhesség során (Dr. Barakonyi Alíz)
Vizsgálataink középpontjában olyan anyai gamma/delta T és NK sejtek állnak, melyek működését a CD160 NK sejt receptor regulálja. A CD160 receptor egy, a közelmúltban felfedezett, a különböző sejttípusokon egymástól eltérő funkciókat is közvetítő receptor, amely megjelenik a gamma/delta T és NK sejteken, CD8+ T sejteken és a CD4+ T limfociták egy kis populációján. A receptor működése feltételezhetően annak szöveti lokalizációjától is függ, így lehetséges, hogy a CD160 receptor az eddig feltárt ismeretektől eltérő, új folyamatokat közvetít terhesség alatt. Célunk, hogy egészséges terhesség során tisztázzuk a természetes immunitás sejtjein kifejeződő CD160 receptor mediálta folyamatokat, illetve azok hibás működését patológiás terhesség toxémiás eseteiben. Kísérleteink során lehetővé válik olyan új perifériás fenotípus markerek leírása, melyek képesek lehetnek meggyorsítani a terhességi toxémia diagnosztikáját. Eredményeink így hozzájárulhatnak egészséges és patogenézisükben immunológiai komponenseket is hordozó patológiás terhességek immunológiai folyamatainak megértéséhez és a klinikai esetek korai felismeréséhez.
A pre-eclampsia immunológiája: az inflammatórikus szakasz jellemzése és terápiás lehetőségei (Dr. Mikó Éva)
A pre-eclampsia hátterében beágyazódási rendellenesség igazolható, amelynek következtében korlátozott kapacitású méhlepény alakul ki ám a klinikai tünetek (magas vérnyomás, proteinuria, ödéma) csak később, a terhesség előrehaladtával párhuzamosan dekompenzálódó méhlepény következtében jelentkeznek. Az oxidatív stressz következtében a placentából olyan endogén anyagok szabadulnak fel és kerülnek az anyai vérkeringésbe, amelyek szisztémás gyulladásos reakciót és endotheliális működési zavart váltanak ki, ez utóbbi felelős közvetlenül a klinikai tünetekért. Kutatócsoportunk korábban igazolta a betegség klinikai szakaszában a természetes immunitás részvételét az anyai szisztémás gyulladásban. Jelen kutatási tervben folytatni kívánjuk vizsgálatainkat. Továbbra is elsősorban a természetes immunrendszerre fókuszálva olyan jelentős pathológiás immunfolyamatok feltárásában bízunk, amelyekben lehetőség adódik a gyulladás mértékének terápiás csökkentésére. Immunszuppreszív vizsgálatokat tervezünk humán in vitro és állatmodelles rendszerekben, hogy vizsgálni tudjuk a gyulladás csökkentésének hatását a betegség klinikai szakaszára, a kialakult tünetekre.
Real-time quantitativ PCR
Génexpressziós vizsgálatok bármilyen típusú és eredetű sejtből, szövetből, komplett munkafolyamat (RNS-izolálás, cDNS-szintézis, real-time pcr reakció futtatása, statisztikai analízis)
Flow cytometriás mérés és sejtszeparálás flow cytometriás sorteren
A Szentágothai János Kutatóközpontban lévő BD FACS CANTO II típusú flow cytométeren való mérés, illetve sejtszeparálás a BD FACS ARIA III típusú sorteren.
A világban elérhető (digitális) adatmennyiség – a felhasználók által generált, valamint az egyre terjedő legkülönfélébb eszközök és szenzorok által előállított adatoknak köszönhetően - korábban elképzelhetetlen mértékben bővül. A mennyiségi változás egyértelműen minőségi változást eredményez. Az új adatbányászati módszerek és általában az információfeldolgozással kapcsolatos alapvető hozzáállás megváltozása forradalmi változásokat eredményezhet. A Big Data jelenség kiaknázása legalább a 60-as 70-es években indult információs forradalom újabb jelentős hullámának (az információs társadalom beteljesedésének) tekinthető, de akár új információs forradalomnak is tekinthető.
A Big Data jelenség központi kérdése, hogy miként oldható meg a hatalmas mennyiségű, igen sokféle (strukturált és strukturálatlan), és gyorsuló ütemben bővülő és megbízhatóságát tekintve is igen heterogén adatmennyiség gyors (valósidejű) és megbízható elemzése. A Big Data jelenséget ezért leggyakrabban a volume, velocity, variety, veracity jellemzőkkel írják le, kiegészítve újabban a „value” követelményével, ami arra utal, hogy az adatelemzés célja valamilyen új érték teremtése. Az új adatbányászati és szövegbányászati módszerek – különösen együttesen alkalmazva – korábban fel nem tárt összefüggéseket, mintákat hozhat felszínre, amelyek a legkülönfélébb módon hasznosíthatók.
A munkacsoport célja, hogy interdiszciplináris megközelítésben, a mérnöki, természettudományi és a társadalomtudományi ismeretek és módszertanok együttes alkalmazásával szélesítse a Big Data jelenség vizsgálatához rendelkezésre álló erőforrásokat. Az Egyetemen rendelkezésre áll a jelenség vizsgálatához szükséges általános módszertani tudás és tapasztalat, számos tudományterületen megjelentek már speciális kutatási irányok és igények, sőt az Egyetemen és annak kapcsolatrendszerén keresztül olyan adatállományok is hozzáférhetők, amelyek alkalmasak a Big Data módszerekkel való vizsgálatokra. Az SZKK keretében megvalósuló együttműködés az Egyetem különböző karain elérhető tudások alkalmazhatóságát jelentősen kiterjeszti, új kutatási-fejlesztési irányokat alapoz meg, és új pályázati forrásokat nyithat meg. A rendkívüli szerteágazó jelenséggel kapcsolatban a kutatócsoport az alábbi kutatási irányokat határozta meg:
