Sajtónyilvános eseményen, az újságírókkal közösen várta a fiziológiai és orvostudományi Nobel-díj bejelentését a Szegedi Tudományegyetem vezetősége 2023. október 2-án, az egyetem központi épületében. Az SZTE kutatóprofesszorát, Karikó Katalint évek óta az esélyesek között tartották számon, és idén meg is kapta a tudományos világ legjelentősebb elismerését. A Szegedi Tudományegyetem élőben kapcsolta az SZTE történetének második Nobel-díjasát, Amerikából.
Bővült az SZTE-t körülvevő tudományos infrastruktúra, az ELI ALPS Lézeres Kutatóintézetben megnyílt a Center for Molecular Fingerprinting (CMF, Molekuláris Ujjlenyomat Kutató Központ) laboratóriuma. A központ a betegségek korai felismerésének új módszerének a kidolgozását tűzteki célul. A CMF a Szegedi Tudományegyetemmel is szoros együttműködésben dolgozik. Az innovatív CMF laboravatón a Nobel-díjas fizikus, Krausz Ferenc meghívására részt vett Karikó Katalin és Gérard Mourou, az SZTE két Nobel-díjas professzora is.
A lézeres technológián alapul a Nobel-díjas fizikus, Krausz Ferenc által vezetett Molekuláris Ujjlenyomat Kutató Központ tevékenysége. A Center for Molecular Fingerprinting (CMF) magyarországi lézer laboratóriuma a Szegedi Tudományegyetem által fenntartott ELI ALPS területén kapott helyet.
A „SMF Summit 2024 – A betegségprofilozás élvonalában” című tudományos konferenciával kezdte meg munkáját a Molekuláris Ujjlenyomat Kutató Központ (Center for Molecular Fingerprinting – CMF) szegedi lézeres laboratóriuma. Az avatóünnepségén, 2024. június 17-én az ELI ALPS konferenciatermében megjelentek a magyar kormány innovációért felelős korábbi miniszterei is. Csák János távozó kulturális és innovációs miniszter köszöntőjében kiemelte a Neumann János Program jelentőségét, mert hozzájárul a felsőoktatás, a kutatóintézetek és a vállalkozások ökoszisztémájának a létrehozásához. A tudományos eredmények társadalmi jelentőségét ecsetelve példaként említette a megnyitón megjelent Karikó Katalin mRNS-sel kapcsolatos kutatásait, mert a felfedezéssel megalapozott technológiai fejlesztés eredményei emberi életek sokaságát mentik meg. A tudományos konferencián részt vett az SZTE rektora, Rovó László, valamint kancellárja, Fendler Judit is.
Az előtérben: Dr. Takács Péter egészségügyi államtitkár, Prof. Dr. Szabó Gábor, a Szegedei Tudományegyetemért Alapítvány kuratóriumának elnöke, Dr. Hankó Balázs felsőoktatásért felelős helyettes államtitkár, Csák János kultúráért és innovációért felelős miniszter, Bódis László innovációért felelős helyettes államtitkár, Krausz Ferenc Nobel-díjas fizikus. Fotó: Sahin-Tóth István
A konferencia közvetítése itt megtekinthető:
A lézerkutatásnak a Molekuláris Ujjlenyomat Kutató Központig vezető útját a Nobel-díjas fizikus, Krausz Ferenc ismertette. A látványos prezentációja fölidézte a nagy, Nobel-díjjal is jutalmazott elődöket. Részletezte a CMF tudományos koncepciója kidolgozásának mérföldköveit 2018-tól a jelenig, miközben bemutatta a CMF Budapestre álmodott épületének látványterveit, illetve a kutatóközpont jövőbeli céljait.
A betegségek korai felismerése érdekében a CMF költséghatékony vizsgálati módszer kidolgozására törekszik. Már elkezdődött az önkéntesektől a vérminták gyűjtése. Eddig tízezer, többségében magyar önkéntes ad rendszeresen vérmintát a program számára. Ezzel elindult Magyarország történetének leghosszabb orvosi kutatási programja. Az eddigi 47 ezer minta megfelelő tárolásában a CMF egyedülálló együttműködő partnere a Szegedi Tudományegyetem Biobankja – hangsúlyozta a Nobel-díjas fizikus, a CMF ügyvezetője.
Krausz Ferenc Nobel-díjas fizikus. Fotó: Sahin-Tóth István
A CMF új, szegedi lézerlaboratóriuma Magyarországon az első, a világon a második ilyen létesítmény. A különleges lézerberendezéshez szükséges infrastruktúrát egyedül az európai lézerkutató konzorcium (ELI ERIC) és a Szegedi Tudományegyetem által fenntartott ELI ALPS képes biztosítani.
A Molekuláris Ujjlenyomat Kutató Központban alkalmazott eljárást részletesen ismertette Krausz Ferenc. A Nobel-díjas fizikus magyarázatában elmondta: az évtizedek óta használt infravörös spektroszkópia érzékenysége javítható a „zaj” kiküszöbölésével, ezért a minták elemzéséhez lézerfényt használnak. E folyamat ahhoz hasonló, mint amikor a megütött hangvilla rezgései elcsendesednek. A molekuláris rezgések rögzítéséhez szükséges speciális lézerberendezést helyezték el az ELI ALPS területén. Az említett rezgések összessége az úgynevezett molekuláris ujjlenyomat, ami megmutatja a legkisebb változásokat a vérminta összetételében.
Példájában tüdőrákos betegek molekuláris ujjlenyomatait és a kontrollcsoportban szereplő páciensek adatait vetette össze. Láthatóvá vált, hogy az eltérés a betegség előrehaladtával növekszik. Az elemzésben a mesterséges intelligenciát használják a CMF munkatársai. Krausz Ferenc szerint a biomarkeres tesztekhez képest a CMF-módszerrel jóval kisebb a téves mérési eredmények aránya. Az eljárás pontossága az egészséges emberektől rendszeresen gyűjtött minták vizsgálatával növelhető.
Karikó Katalin kérdez Krausz Ferenctől. Fotó: Sahin-Tóth István
Két Nobel-díjas kutató, a Szegedi Tudományegyetem több professzora is figyelmesen hallgatta Krausz Ferenc előadását. A prezentáció végén elsők között kérdezett a Nobel-díjas Karikó Katalin. Az SZTE alumnája és professzora arra volt kíváncsi, hogy mi történik a vizsgálati eredményeket követően, különösen akkor, ha a felismert betegségre nincsen gyógymód. Ugyanakkor jól ismert, hogy bizonyos kezelhető betegségekre van „hajlam”, amit már jól bevált genetikai módszerekkel azonnal és könnyen meg lehet állapítani, és ennek alapján be lehet avatkozni. Válaszában Krausz Ferenc az együttműködésekre helyezte a hangsúlyt, mert a tudomány művelői együtt tehetnek a betegségek korai felismeréséért, majd az életmódváltáshoz vezető programok kidolgozásáért, a gyógyításért, a boldogabb és egészségesebb életért.
A Szegedi Tudományegyetem orvosi genetika professzora, stratégiai rektorhelyettese, Széll Márta arra kérdezett rá, hogy az infravörös lézerimpulzusok hatására a molekulák által keltett jelek sokaságából kitűnik-e, hogy melyeket eredményeznek kóros folyamatok.
– A lézerimpulzus hatására a vérben végbemenő molekuláris változásoknak az összességét lehet mérni. A kísérletes kutatásban úgy nevezzük, „bulk”-ban ( vagyis a molekulák összeségének tekintetében), és nem molekula specifikusan észleljük a rezgéseket. Ez a jel az egészséges állapottól a daganatmegelőző állapotig, majd a kialakuló malignus állapotokig egyre jobban emelkedik, ami lehet attól is, hogy néhány fajta kórosan megjelenő molekulától származik, és az azokban keletkező változások összességét detektálják, de lehet nagyon sok molekula változása is. A kérdés arra vonatkozott, hogy vajon a CMF-nek van-e információja arról, hogy a detektált „bulk” változás mögött milyen mértékben van egyedi molekulák változása a háttérben. Krausz Ferenc válaszából kiderült, hogy végeztek tömegspektrometriai méréseket is ennek a kimutatására, 12 jelentős fehérje változását ki tudták mutatni, és ezt párhuzamba tudták hozni a „bulk”-ban látható változásokkal. Úgy gondolják, hogy közel állnak annak pontos azonosításához, hogy melyik molekuláknak a mennyiségi és/vagy minőségi változása okozza az infravörös spektrumváltozást – magyarázta kérdésünkre Széll Márta.
A csodálatos molekula, a hírvivő RNS és saját élettörténete összekapcsolódásáról, az mRNS terápiás alkalmazási módjairól beszélt a 2023. évi élettudományi és orvosi Nobel-díjjal elismert Karikó Katalin, a Szegedi Tudományegyetem professzora.
Az RNS 1961-es felfedezésétől több mint 60 évre volt szükség az első vakcinák megalkotásáig. Karikó Katalin 1973 és 1978 között tanult a szegedi egyetemen, ahová azért érkezett, mert az újonnan megnyílt Szegedi Biológiai Kutatóközpontban szeretett volna elhelyezkedni; arról álmodott, hogy „valamit majd ott felfedez”. Megemlékezett első publikációjáról, amelyet 1981 júniusában közölt Farkas Tibor vezetésével egy halbiológiai témában. Amikor megkapta diplomáját, az mRNS leírása és izolálása már megtörtént, és 1978-ban az első emlős sejten végzett fehérje transzlációval kapcsolatos eredményt is közölték. Karikó Katalin szeretettel emlékezett arra, amikor az SZBK lipid laborjába került, ahol mentoraival, Duda Ernő virológussal és Kondorosi Éva biológussal közölt publikációkat. Doktori munkáját Tomasz Jenő szerveskémikus nukleotidkémiai csoportjában készítette el, ahol az RNS építőköveiből fejlesztettek antivirális anyagokat. Megemlékezett Ludwig János szerveskémikussal, egyetemi hallgatótársával folytatott közös munkájáról is. Őt még az egyetem előtti mezőgazdasági munkákon ismerte meg, majd együtt dolgoztak az SZBK RNS-laborjában, és 2004-ben ő segített Karikó Katalinnak az első mRNS-szintéziséhez „építőköveket” vásárolni; „máig hozzá fordulok minden szerveskemiai kérdéseimmel”, fűzte hozzá a Nobel-díjas kutató.
Karikó Katalin, Nobel-díjas biokémikus, az SZTE egyetemi tanára. Fotó: Sahin-Tóth István
Karikó Katalin összefoglalta, hogy a hírvivő RNS-nek az a szerepe a természetben, hogy a DNS-ben tárolt információt a sejtek fehérjeszintézis-gyárába vigye, ahol ennek alapján készül a sejtműködéshez szükséges kódolt fehérje; ezután pedig az mRNS gyorsan lebomlik. A vakcinában a szintetikus mRNS egy védőburokban van jelen, ami be tud jutni sejtjeinkbe. Ezzel arra utasítja a sejtet, hogy hozza létre a tüskefehérjét, ugyanazt a fehérjét, amit a SARS-CoV-2 vírus külső része tartalmaz. A szervezet azután megtanulja felismerni e fehérjét és az immunrendszer meg tud küzdeni a valódi vírussal.
Karikó Katalin elmondta, hogy a Temple University-beli állása után 1989-től a Pennsylvania Egyetemen kezdett dolgozni, itt történt nevezetes találkozása későbbi Nobel-díjas kutatótársával, Drew Weissman-nel egy Xerox-gépnél, ahol fénymásolás közben Weissman beszélt neki arról, hogy vakcinafejlesztéssel szeretne foglalkozni, amire Karikó Katalin, aki ekkor már majd 10 éve mRNS-sekkel foglalkozott, felajánlotta, hogy ő elkészíti a szükséges vírus fehérjét kódoló mRNS-t a projekthez.
A kutatás elején azonban kiderült, hogy az elkészült mRNS-nek erős gyulladáskeltő, immunogén hatása van. Ekkor kezdett Karikó Katalin új mRNS formulák kutatásába, amelyek a jövőbeli terápiás felhasználás érdekében csökkentenék e stimulációs hatást. Munkája eredményeként sikerült olyan mRNS-t szintetizálnia, amely nem volt gyulladáskeltő és mivel stabilabb is volt, így hosszabb időn át több fehérje termelődött róla a sejtekben.
2005-re készen álltak az új típusú mRNS-ek elkészítésére. Uğur Şahin, a BioNTech vezetője előbb egy szeminárium tartására hívta meg Németországba, majd 2013-ban csatlakozott a BioNTech céghez, és itt folytatták az mRNS-kísérleteket. Amikor az új koronavírus megjelent, az influenzavírus elleni mRNS vakcina készen állt tesztelésre. A gyártók gyorsan átálltak az influenzavírus teszteléséről a koronavírus elleni vakcina kifejlesztésére. Karikó Katalin 2020. november 8-án, éppen lánya születésnapján kapta meg a hírt a 3. fazisú klinikai tesztek sikeréről.
Jelenleg több mint 250 különböző fehérjéket kódoló mRNS van klinikai kipróbálás alatt. Karikó Katalin szerint folyamatos a haladás, ma már minden nagyobb gyógyszergyártó cégnek van mRNS-részlege, és számos helyen dolgoznak ilyen vakcinákon. Az vírus elleni mRNS-vakcinák ugyanis csak a kezdetét jelentették az mRNS-alapú orvosi technológiáknak, amelyek a daganatos betegségek, genetikai rendellenességek, baktériumok (például malária) és paraziták elleni fertőző betegségek, valamint allergiák elleni tolerancia kifejlesztésére szolgálnak.
Karikó Katalint érkezésekor Szabó Gábor üdvözli az ELI ALPS-ban. Fotó: Sahin-Tóth István
Karikó Katalin 2022-ben Drew Weissmannal, valamint Özlem Türecivel és Uğur Şahinnal közösen vette át a Novo Nordisk-díjat. A díjjal együtt a Novo Nordisk garantálta, hogy az egyik jutalmazott munkahelyen mRNS-konferenciát rendez, melynek költségeit fedezi. A választás Karikó Katalin munkahelyére, a Szegedi Tudományegyetemre esett, amivel a többi jutalmazott is egyetértett. Hétfői előadása után – kérdésre válaszolva – azt is elmondta, hogy az mRNS-alkalmazásokról szóló, 2024. november 7-8-ra tervezett tudományos szimpóziumon Karikó Katalinon kívül, Nobel-díjas társa, Drew Weissman, valamint a BioNTech céget alapító és vezető Uğur Şahin is jelen lesz és előadást tart. Rajtuk kívül neves, az mRNS-kutatásban élenjáró kutatók is tartanak majd előadást az SZTE TIK épületében.
A „CMF Summit 2024 – At the forefont of disease profiling” című, a CMF YouTube oldalán elérhető összeállítás tartalmazza a Krausz Ferenc (1:31 és 2:18 között), illetve a Karikó Katalin (2:18 és 2:31 között) kutatómunkáját bemutató, ismeretterjesztő rövidfilmeket.
Karikó Katalin motiváló gondolatai után egy másik nagy inspiráló, Gérard Mourou Nobel-díjas francia fizikus, a Szegedi Tudományegyetem kutatóprofesszora előadása következett. Mourou professzor 2024 tavaszán annak nyomán csatlakozott a szegedi egyetemhez, hogy tudományos karrierjének egyik jelentős víziójára itt épült kutatási projekt; a nukleáris hulladékok lézeres forrású transzmutációjához a Szegedi Tudományegyetem Lézeres Transzmutációs Nemzeti Laboratóriumában folynak neutronelőállítási kísérletek. Gérard Mourou doktoranduszával, a kanadai Donna Stricklanddel közösen 2018-ban kapta meg a fizikai Nobel-díjat a csörpölt impulzuserősítésért (Chirped Pulse Amplification, CPA), mely megnyitotta az utat a femtoszekundumos, ultranagy csúcsintenzitású lézerimpulzusok létrehozása előtt.
Gérard Mourou Nobel-díjas francia fizikus, a Szegedi Tudományegyetem kutatóprofesszora. Fotó: Sahin-Tóth István
A francia fizikus volt az, aki 2005-ben először javasolta az ELI lézerkutató infrastruktúra felépítését; eredeti javaslata szerint Franciaországban az École Polytechnique-en vagy a Paris-Saclay egyetemen valósult volna meg az ELI, erre azonban az Európai Unió úgy adott támogatást, ha három feltörekvő ország egy-egy helyszínén épül fel a kutatóközpont. Szegedre többek között a Szegedi Tudományegyetem Optikai és Kvantumelektronikai Tanszékének korábbi lézeres kutatásai eredményeképpen esett a választás.
Gérard Mourou előadásában áttekintette az ultranagy csúcsintenzitású lézerek felhasználási lehetőségeit, kezdve azzal, hogy a Stricklanddel közösen felfedezett erősítési mód tette lehetővé a 2023-as Nobel-díjjal jutalmazott attoszekundumos fényimpulzusok megvalósítását és mérését. E felfedezés Nobel-díjának tiszteletére avatott mérföldkőnél néhány nappal korábban Anne L’Huillier svéd-francia fizikus és Krausz Ferenc is beszédet mondott az ELI ALPS sétányán.
Gérard Mourou emlékeztetett, hogy a nagy intenzitású, egyetlen ciklusból álló lézerimpulzusokkal keltett gyors protonokat daganatok célzott kezelésre lehet felhasználni.
Egy másik alkalmazásban a lézerrel keltett plazmatükörben lévő elektronok rezgései a fény sebességét közelítő relativisztikus mozgást végeznek. Az így keletkező impulzusok összenyomásával feltételezhető, hogy elérhető a 1023 W/cm-es intenzitás és az attoszekundum alatti, zeptoszekundumos (10-21 s) időtartomány.
Krausz Ferenc, Karikó Katalin és Gérard Mourou. Fotó: Sahin-Tóth István
Gérard Mourou szerint 1 J energia 1 zeptoszekundumra koncentrálása 1 zetawatt csúcsteljesítményt eredményez, ami azt vetíti előre, hogy elméletileg lehetséges egy koherens gamma sugárnak megfelelő lézert előállítani. A 1029 W/cm-es intenzitástartomány Mourou szerint már az, amelyben a fény materializációja is bekövetkezik, vagyis a fény anyaggá alakul.
A közelibb célok között Mourou professzor beszélt a Szegedi Tudományegyetemen is folyó lézeres neutronelőállítási kísérletekről is, amelyek egy későbbi megvalósulási fázisban a transzmutációt, vagyis a nukleáris hulladékban nagy felezési idejű elemek lebomlását segíthetik elő.
Újszászi Ilona – Panek Sándor
A borítóképen: Krausz Ferenc, Karikó Katalin és Gérard Mourou, a három Nobel-díjas kutató a Molekuláris Ujjlenyomat Kutató Központ szegedi lézerlaborjának megnyitóján. Fotók: Sahin-Tóth István
