Hámsejtből idegsejt

2018.05.25.
Hámsejtből idegsejt
Az ELTE Élettani és Neurobiológiai Tanszékének tudományos főmunkatársa, Szűcs Attila is közreműködött abban a nagyszabású kutatási programban, amelyben genetikai módszerekkel programozták át egerek embrionális hámsejtjeit idegsejtekké (ún. iN sejtek). A kutatás károsodott agyterületek regenerálását lehetővé tevő gyógyászati technológiák kifejlesztéséhez is hozzájárulhat a jövőben.

A 12 tagú nemzetközi kutatócsoport a génkifejeződést szabályozó fehérjék, a transzkripciós faktorok bHLH és POU családjába tartozó tagjainak páronkénti alkalmazásával vizsgálta a fibroblasztok genetikai átprogramozását idegsejtekké.  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 Élettani és Neurobiológiai Tanszék tudományos főmunkatársa végezte el patch clamp elektrofiziológiai módszerek alkalmazásával a La Jolla-i Scripps Kutatóintézettel folytatott kooperációban. Az átprogramozott idegsejtekből származó, egysejt-RNS szekvenálásból származó génexpressziós adatok bionformatikai módszerekkel történő elemzése azt is megmutatta, hogy a transzkripciós faktorok adott kombinációja egymáshoz hasonló idegsejttípusok kialakulását segíti elő.

Indukált neuron feszültségválaszai növekvő amplitudójú áramstimuláció alatt, a sejt akciós potenciálokat hoz létre, amint a stimuláló áram eléri annak kisülési küszöbét

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 agyterületeket emberi hámsejtek újraprogramozásával regenerálhatják.

A kutatásról szóló, a Nature folyóiratban 2018 májusában közölt cikk ebben a vonatkozásban is biztató, új adatokat mutatott be. Emellett a folyóirat külön ismertetőben is méltatta a munka fontosságát.

Az Élettani és Neurobiológiai Tanszék Idegi Sejtbiológiai Munkacsoportjának patch clamp elektrofiziológiai laboratóriuma

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 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.