Különleges műszerek, amelyek az oktatást, a kutatást és a gyógyítást segítik az SZTE-n

Testfolyadékok vagy akár szövetminták felhasználásával vizsgálható velük például, hogy egy adott betegség során, hogyan változik meg a minták fehérje összetétele az egészséges állapothoz képest, a rákkutatásban alapvető képalkotó eljárások használatával pedig akár több napon keresztül követhető a sejtburjánzás, a sejtek mozgása vagy különböző gyógyszerekre adott válasza.

Az egyedi műszerparkról Dr. Ferhan Ayaydint, az SZTE Funkcionális Sejtbiológiai és Immunológiai Műszerközpont vezetőjét és Dr. Darula Zsuzsannát, az SZBK Egysejtes Omikák Műszerközpont vezetőjét kérdeztük.

- Mi intézményeik tevékenységének lényege?

D.ZS. - A HCEMM - Hungarian Centre of Excellence for Molecular Medicine, azaz a Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ - Műszerközpont hálózata jelenleg három egységből áll, melyek az SZTE-n, az SZBK-ban és a Semmelweis Egyetemen jöttek létre 2020-ban, egy EU Horizon 2020 Teaming pályázat keretein belül. Az SZTE-n működő Funkcionális Sejtbiológiai és Immunológiai Műszerközpont vezetője Dr. Ferhan Ayaydin. Biológus diplomáját Törökországban szerezte, majd a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban végzett kutatásai alapozták meg PhD fokozatát, amelyet az SZTE-n szerzett meg. Posztdoktori tanulmányait az amerikai NIH-ben folytatta, majd hazatért és az SZBK-ban 15 éven keresztül vezette a Mikroszkópos Sejtanalízis Központi Laboratóriumot. 2020 júniusa óta a HCEMM-SZTE Műszerközpontjának vezetője, amely a legmodernebb képalkotási és áramlásos citometriai alkalmazásokkal segíti a kutatói közösséget. A Funkcionális Sejtbiológiai és Immunológiai Műszerközpont műszerparkja konfokális lézer mikroszkópokból, egy szuperfelbontású mikroszkópból, egy pásztázó elektronmikroszkópból és egy utolsó generációs sejt szorterből áll. A műszereket dedikált szakasszisztensek üzemeltetik, jelenleg összesen négy fő képezi a műszerközpont személyi állományát.

F.A. - Az SZBK-ban működő Egysejtes Omikák Műszerközpont vezetője Dr. Darula Zsuzsanna. Vegyész diplomáját és PhD fokozatát egyaránt az SZTE-n szerezte. A biológiai tömegspektrometria területén 20 éves tapasztalattal rendelkezik. Elsősorban fehérjék minőségi és mennyiségi jellemzésével, valamint fehérje poszt-transzlációs módosítások analízisével foglalkozik. A Magyarországon 2001-ben elsőként teljesen proteomikai jellegű tömegspektrometriás mérésekre dedikált SZBK Proteomikai Kutatócsoportjának alapító tagja, 2020 óta pedig a vezetője. Szakmai tapasztalatait az USA rangos egyetemein (UCSF, UC Anschutz) bővítette. 2020 júniusa óta vezeti a HCEMM-SZBK Műszerközpontot, melynek elsődlegesen proteomikai, lipidomikai és egysejt transzkriptomikai alkalmazásokkal segíti a kutatói közösséget. Az Egysejtes Omikák Műszerközpont két nagy felbontású és érzékenységű tömegspektrométerből, több nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiás rendszerből és automata mintaadagolókból áll. A tömegspektrométereket proteomikára, illetve lipidomikára szakosodott bioanalitikusok működtetik, jelenleg összesen három fő képezi a műszerközpont személyi állományát. Terveink szerint hamarosan egy molekuláris biológussal bővül a csapat, aki az egysejt transzkriptomikai területen fog dolgozni.

- A Műszerközpontokban folytatott tevékenységüket „Kiváló kutatási infrastruktúra” címmel díjazták. Miben merül ki ez a munka, amely ilyen rangos elismerést érdemelt?

D.ZS. - A műszerközpontok stratégiai jelentőségének és egyediségének elismeréseként mindhárom HCEMM Műszerközpontot beválasztották 2021-ben az NKFIH „top50 kutatási infrastruktúra” hálózatába. Ebben a tudományos kiválóságon és az EMBL-hez való nemzetközi kapcsolódásunkon túl szerepet játszott az is, hogy nemcsak a HCEMM és anyaintézményei (SZTE, SZBK, Semmelweis Egyetem) számára biztosítunk hozzáférést a műszerközpontokban elérhető mérési eljárásokhoz, hanem a szabad kapacitás függvényében technológiai fejlesztéséket lehetővé tevő szolgáltatásokat is nyújtunk.

- Mitől különlegesek, egyediek ezek a műszerek egyetemi viszonylatban?

F.A. - A HCEMM, azaz a Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ az NKFIH támogatásból 2021-ben korszerűsítette műszerparkjait. Az SZTE-n egy csúcstechnológiás lézer pásztázó mikroszkóp (Leica Stellaris), míg az SZBK-ban egy speciális mikrofluidikai eszköz (Chromium Controller, 10xGenomics) került beszerzésre, amely egysejt transzkriptomikai és immunprofilozási alkalmazásokat tesz lehetővé. A műszerközpontok és a bennük található műszerek egyrészt azért különlegesek, mert aktívan részt vesznek az orvosi és kutatói utánpótlás képzésében. A „Fehérje hálózatok és proteomika” címen futó kurzusunk az SZTE-n elsősorban elméleti betekintést ad a biológiai rendszerek tömegspektrometriás elemzési lehetőségebe, a képalkotó műszerek használatára irányuló képzés pedig a gyakorlatot segíti. Másrészt egyedülálló lehetőséget biztosítanak az orvosi kutatásokban, amelyek között példaként említhetjük a tömegspektrometriás biomarker kutatási területet, ahol könnyen hozzáférhető testfolyadékok vagy szövetminták felhasználásával vizsgálhatjuk, hogy egy adott betegség során, hogyan változik meg a minták fehérje összetétele az egészséges állapothoz képest, vagyis kideríthetjük, hogy: van-e, vannak-e olyan fehérjék, amelyek egyértelmű változást mutatnak egy adott kórképben. Az eredmények alapján pedig összeállíthatunk olyan fehérje paneleket, amelyek prognosztikusak vagy diagnosztikusak lehetnek egy-egy betegségre. Szintén jó példa lehet a képalkotás szerepe a rákkutatásban, amely során a rákos betegségek alapvető jellemzőit vizsgáljuk. Avagy a sejtburjánzást, a sejtek mozgását, osztódását, különféle gyógyszerekre adott válaszát, ezeket akár napokon keresztül is követhetjük a műszerek segítségével. Emellett a mikroszkópia remekül összeköthető az áramlásos citometriával, melynek során a mintákban található sejteket valamilyen speciális tulajdonságuk (pl. fluoreszcencia) alapján csoportokra tudjuk bontani, a különböző csoportokhoz tartozó sejtek számát pedig pontosan megtudjuk határozni, és így nagyobb mintamennyiségen, megbízhatóbb kísérleti eredményeket kaphatunk. A legjobb példa minderre talán az, hogy meglévő műszereink segítségével részt veszünk a COVID-19-cel kapcsolatos kutatásokban, ahol a vírus elektron mikroszkópos detektálási lehetőségét vizsgáljuk, emellett pedig idővel szeretnénk egy újszerű eljárást is kidolgozni a vakcinák emberi sejtekbe juttatásával kapcsolatban. Nem utolsó sorban pedig nyitottak vagyunk a szakdolgozók és PhD hallgatók szakvezetésére egyaránt.

- A gyakorlati oktatásban, a gyógyításban és a kutatásokban milyen szerepe van ezeknek a műszereknek?

D. ZS. - Mára világszerte teljesen elterjedt, hogy az egyetemek, kutatóintézetek műszerállományukat úgynevezett „core facility”-ben, azaz műszerközpontokban üzemeltessék, ahol a belső felhasználók egyenlő eséllyel, általában a beérkező igények ésszerű sorrendjében férnek hozzá a különböző mérőműszerekhez. A HCEMM célja egy hasonló műszerközpont megteremtése volt, amely elsősorban a transzlációs medicina területének lehetséges alkalmazásaira specializálódik. Az SZTE-n korábban nem volt ilyen központi egység, az SZBK-ban a már jól működő tömegspektrometriás központi laboratórium tapasztalataira alapozva jött létre. Azóta arra törekszünk, hogy a legmodernebb mérési technikákat biztosítsuk a felhasználóknak, szem előtt tartva azt, hogy mindeközben ne legyenek jelentős átfedések magyarországi vagy régiós szinten. Műszereink jelentős része olyan drága, hogy célszerűtlen lenne egy-egy kutatócsoportnak saját használatra beszereznie, hiszen nem tudnák optimálisan kihasználni. Ám, ami ennél is fontosabb, hogy műszereink üzemeltetése speciális szaktudást igényel, ezért sokszor célszerű, néha pedig elkerülhetetlen, hogy a méréseket ne közvetlenül a felhasználó, hanem a megfelelő szaktudás birtokában levő szakember végezze. Az egyszerűbb és „strapabíróbb” műszerekhez pedig megfelelő képzés után közvetlen hozzáférést biztosítunk, természetesen a kísérletek tervezésében, esetleg kiértékelésében ilyenkor is támogatjuk a felhasználókat szakmai tapasztalatainkkal.

SZTEinfo - Pósa Tamara