Több mint negyedszázada indult el Szegeden az a kutatási irány, amely mára új perspektívát nyitott a gyulladásos folyamatok kezelésében tekintetében. A metán, amely ősidők óta jelen van bolygónkon, és amelyet korábban egyszerűen ártalmatlan légköri gáznak tartottak, ma már gyulladáscsökkentő hatásai miatt kerülhet az orvostudomány fókuszába. A HU-rizont program támogatásával megvalósuló kutatásról Prof. Dr. Boros Mihállyal beszélgettünk.
- A pályázat fő célkitűzése egy új, technikai áttörést jelentő orvostechnikai eszköz és a csatlakozó diagnosztikai módszer kialakítása, fejlesztése, amellyel valós időben, nem invazív módon követhető a gasztrointesztinális (GI - gyomor és béltraktus) keringésben bekövetkező kóros változások folyamata, ezáltal megkönnyítve a korai diagnosztikát és egyben segítve a megfelelően célzott, időbeli terápia megkezdését – fogalmazott Dr. Boros Mihály. A Szegedi Tudományegyetem Sebészeti Műtéttani Intézet professzorától, az Interdiszciplináris Kutatásfejlesztési és Innovációs Kiválósági Központ kutatójától megtudtuk: az SZTE-n több mint 25 éve foglalkoznak a metán különleges tulajdonságaival. Ez a rendkívül ősi molekula már az oxigén megjelenése előtt is jelen volt a Földön, az összes olyan evolúciós döntés, amely az egykori sejtben lejátszódott, a metán jelenlétében történt, oxigénhiányos légkörben. A kutatók feltételezték, hogy a metán képes „féken tartani” azokat a folyamatokat, amelyek oxigén jelenlétében túlzott égési reakciókat indítanának el a sejtekben.
A HU-rizont program támogatásával megvalósuló kutatás kapcsán Boros professzor rávilágított arra, hogy a szervezetben bekövetkező gyulladásos folyamatok oxigén és metán jelenlétében zajlanak. Míg az oxigén a gyulladást serkenti, a metán a csökkentésében játszik szerepet.
Ha a gyulladást csökkenteni lehet metán bevitellel, kíváncsiak voltak arra, mit lehet tenni, ha elkezdik emelni a metán szintjét addig, amíg teljesen biztonságos. Olyan modellekben, ahol a gyulladást egyértelműen mérni lehetett, metán hozzáadásával gyulladáscsökkenést tapasztaltak. Ez a felismerés különösen olyan kórképekben lehet fontos a gyógyulás szempontjából, mint a szepszis vagy a szervtranszplantációk során fellépő steril gyulladás.
A HU-rizont projektben neves partnerintézetekkel dolgoznak együtt a szegedi egyetem kutatói. A Heidelbergi Egyetem kutatócsoportja Frank Keppler professzor vezetésével a szegediekkel párhuzamosan, de más irányból megközelítve a témát azt fedezte fel, hogy a metán, mint molekula nemcsak baktériumok működése és az oxigénhiányos, szervetlen környezeti hatások kapcsán képződik - például a vulkánok működése során - hanem az emberi, állati szervezetben és a növényekben is, oxigén jelenlétében. A szabadgyökök által képzett metán mechanizmusának részleteit magas rangú szaklapokban (Nature, Nature Communications) publikálták, a felfedezés, vagyis hogy minden élőlény termelhet metánt, teljesen átformálta a kutatási terület hátterét.
A kérdés már csak az volt, hogy mennyi metán termelődik és hogy ezt hogyan lehet mérni? Tekintve, hogy nagyon kicsi mennyiségekről van szó, a feladat nehéznek bizonyult. A megoldást az SZTE Optikai és Kvantumelektronikai Tanszékén, Bozóki Zoltán professzor és munkacsoportja által fejlesztett és működtetett fotoakusztikus lézer dióda rendszer jelentette, amely képes pontosan detektálni a metánt biológiai körülmények között is.
A tudományág fejlődésével a kutatóknak a metán biológiai termelődésének mérőrendszerét is ki kell dolgozniuk, amely lehetővé teszi a folyamat dinamikájának és kiindulópontjának pontos meghatározását. Ezen felül azt a kérdést is tisztázniuk kell a továbbiakban, hogy a metán képződése hogyan függ össze más gázok, így a nitrogén és a szén-dioxid jelenlétével.
A kutatás ugyanis szélesebb tudományos kontextusba is illeszkedik. Az utóbbi évtizedekben egyre több gázról derült ki, hogy a szervezet fontos szabályozó molekulájaként működik. A korábban „hulladéknak” tartott nitrogén-monoxid, szén-monoxid vagy kén-hidrogén esetében mára bizonyított, hogy kulcsszerepet játszanak az élő szervezet hírvivő és szabályozó folyamataiban. E kutatási irány egyik kiemelkedő képviselője Dr. Andrey Kozlov, a bécsi Ludwig Boltzmann Intézet professzora is, aki a nitrogénvegyületek képződésének és diagnosztikai vizsgálatainak úttörő kutatása révén kapcsolódott a szegedi munkához.
A közös kutatási program célja egy új koncepció és egy új eszköz kidolgozása, amely a nyálkahártya oxigénhiányos, kóros keringési eseményeinek nem invazív, betegágy melletti felismerését teszi lehetővé. A klinikai jelentőséget az adja, hogy a bél keringésének csökkenése például fertőzés vagy gyulladás következtében gyakori probléma. Ilyen esetekben a nyálkahártya átjárhatósága fokozódhat, ami lehetővé teszi, hogy a bélbaktériumok más távoli szervekbe is eljussanak, súlyos gyulladásos reakciókat okozva. Ezért a nyálkahártya keringési zavarának időbeni felismerése és védelme kiemelt diagnosztikai és terápiás feladat.
A terület vizsgálata különösen nehéz, betegágy melletti megoldások jelenleg nem állnak rendelkezésre. A szegedi kutatócsoport által alkalmazott kooperatív kutatás-fejlesztési program fő célja ezért a kilégzett levegő metán- és dinitrogén-oxid tartalmának folyamatos, nagyérzékenységű monitorozása. Ehhez stabil izotópos módszereket és egy speciális lézeres gázérzékelő műszert fejlesztenek, amely fotoakusztikus detektoregységekkel működik, és a méréseket a kísérő szén-dioxid jelekkel szinkronizálja. A műszert és az eljárást többek között sertésmodelleken tesztelik, ahol a standardizált kísérletes keringési változások következményei a bél nyálkahártyájában vizsgálhatók, és ezek összefüggései feltárhatók a kilégzett levegő gázmolekuláinak megjelenésével.
A módszer várhatóan új lehetőségeket nyit a meglévő vagy újonnan fejlesztett gyógyszerek GI keringésre gyakorolt hatásainak, mellékhatásainak és következményeinek vizsgálatában. Az eredmények egyúttal alapot adhatnak új, keringést befolyásoló hatóanyagok kifejlesztésére is, ami tudományos és piaci értéket egyaránt képvisel a kutatásban résztvevő partnerek számára.
Fotó és szöveg: Bobkó Anna
