A biológiaóra elején Csigér István felelevenítette a diákoknak azt a korábban már tanult folyamatot, amelynek során sejtjeinkben az örökítőanyagtól eljutnak az információk a riboszómába, a fehérjetermelés helyszínére. Ahhoz ugyanis, hogy egy sejt fehérjéket tudjon termelni, az örökítőanyag információtartalma szükséges – ezt az információt a messenger RNS (mRNS), azaz a hírvivő RNS szállítja. Feladata azért fontos, mert a fehérjék működése eredményezi az életet – ezt már közel kétszáz éve tudjuk.

Csigér István felelevenítette a gimnazistáknak az mRNS-ről tanultakat. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Hírvivő RNS létrehozása gyógyászati célokra laboratóriumi körülmények között

Sejtjeink képesek egy átíródott, nyers mRNS-t enzimekkel feldarabolni, és a kívánt fehérje aminosavsorrendje alapján újra összerakni; ezt hívják az RNS-molekulák érési folyamatának.

Innen indultak ki az mRNS-sel kapcsolatos laboratóriumi kutatások: felvetődött a kérdés, hogy ha vannak a sejtjeinkben olyan enzimek, amelyek az mRNS-molekulákat át tudják szabni, akkor miért ne lehetne ezt az átszabást laborban, kísérleti körülmények között is megcsinálni.

Csigér István itt tért ki Karikó Katalin munkásságára. Hangsúlyozta, hogy amikor 2019-ben világszerte kitört a pánik a Covid 19 vírus megjelenése miatt, akkor Karikó Katalin és Drew Weissman már közel húsz éve dolgozott az mRNS-technológián. Így könnyen jött az ötlet, hogy a vakcinába ne a legyengített vírust, hanem az örökítőanyag alapján szintetizált mRNS-t rakják. Ezzel a vakcinával az emberi sejtbe a vírus tüskefehérjéjének aminosavsorrendre vonatkozó információját visszük be; azt az információt, amellyel a vírus a gazdasejthez tud kapcsolódni. A sejtjeink az mRNS információi alapján megtermelik az idegen fehérjét, az immunrendszer pedig reagál és hatástalanítja azt.

A tanár úr ekkor feltette a kérdést a végzős diákoknak, hogy vajon jelentkezhet-e ilyenkor betegségtünet. Azonnal érkezett a válasz, hogy lehetséges, csak sokkal enyhébben, és sokkal rövidebb ideig tart a betegség.

A diákok azonnal megválaszolták a tanár úr kérdését. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

A Covid 19 oltás újdonsága

Ezután Csigér István kitért a Covid 19 védőoltáskor először alkalmazott technikára. A védőoltás azért vált lehetővé, mert Karikó Katalin az uridin nukleozidokat annak módosított változatára, pszeudouridinra cserélte, és így elkerülte a túlzott immunválaszt. Ez azért volt fontos, mert az mRNS-molekulák nagymértékben gerjesztik az immunrendszert, ez pedig azt eredményezi, hogy amint nincs szükség a hírvivő RNS-ekre, a sejtek enzimekkel gyorsan lebontják ezeket a molekulákat. A pszeudouridinnal azonban csendes mRNS jön létre, és ez került a Covid 19 vakcinába is. Csigér István kihangsúlyozta, hogy 2005-ben Karikó Katalin alkalmazta először a módosított uridint.

Az órán végül elhangzott, hogy az mRNS-kutatások folytatódnak, hiszen ezzel a technológiával előreláthatólag nem csak a Covid 19 ellen védekezhetünk. A kutatók célja, hogy gyulladások, rákos daganatok, idegrendszeri és szívelváltozások ellen is létre tudjanak hozni különböző mRNS-terápiákat.

Hírvivő RNS az oktatásban

Csigér Istvántól megtudtuk, hogy az mRNS-molekulákról és biológiai jelentőségükről a gimnazisták már 9-10. osztályban hallanak ismeretterjesztő szinten. Az emelt szintű biológiát tanuló osztályokban, illetve az érettségire felkészítő órákon pedig magasabb fokon is elsajátíthatják ezt a tudományterületet a 11-12.-esek.

A tanár úr azt is elmondta, hogy a fehérjeszintézis már az 1980-as évek második felétől benne van a tananyagokban, az új kutatási eredményeknek azonban rendszerint kell 15-20 év, míg tankönyvekbe kerülnek. Példaként felhozta Erwin Neher és Bert Sakmann idegsejtek élettani vizsgálatával kapcsolatos módszereit, amiért a két német fiziológus megosztott Nobel-díjat kapott 1991-ben, a tankönyvekben viszont csupán tíz éve vannak benne.

Csigér István 2011-2012-ben részt vett egy biológiatankönyv-sorozat létrehozásában, elmondása szerint ekkor már szó esett az mRNS-ekről, illetve az mRNS érési folyamatairól, arról viszont még nem volt hír, hogy Karikó Katalin 2005 óta együttműködik Drew Weissman-nel, akivel azóta megosztott Nobel-díjat kapott. Csigér István hozzátette, úgy gondolja, hogy a magukra valamit is adó, emelt szintű biológiát oktató tanárok megemlítik Karikó Katalin nevét az órákon, hiszen Szent-Györgyi Albertről is mindig megemlékeznek, amikor az ő munkásságával kapcsolatos témakörökről van szó.

Csigér István szerint a magukra valamit is adó, emelt szintű biológiát oktató tanárok megemlítik Karikó Katalin nevét az órákon. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

DNS-eket hasítanak a gimnáziumban, akárcsak Karikó Katalin

A Covid 19 járvány idején vált ismertté a PCR-technológia, azaz a polimer láncreakció technikája, amivel sokszorozni lehet az örökítőanyag darabkákat, illetve ehhez kapcsolódik a gélelektroforézis, amellyel ezeket az örökítőanyag-darabkákat el lehet különíteni egymástól. Ez a technológia már benne van a tankönyvekben, de a köztudatba csak mostanában került, ugyanis mRNS-molekulákat is lehet vele sokszorozni, letisztítani és elkülöníteni egymástól. Ennek eredményeképp tudnak előre szerkesztett mRNS-molekulákat bejuttatni a sejtekbe az LNP-módszerrel (a módszer lényege, hogy a nukleinsav darabkákat lipid nanorészecskékbe, vagyis zsírcseppekbe csomagolva stabilizálják).

Csigér István büszke arra, hogy az SZTE gyakorlóiskola laborja a Nemzeti Tudósképző Akadémia középiskolai képzési rendszerében részben területi központként, részben pedig országos képzési központként működik.

Az SZTE Gyakorló Gimnázium egyes diákjai a Nemzeti Tudósképző Akadémia képzése révén komoly eszközökkel kísérletezhetnek. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Ebben a képzésben olyan gyerekek vesznek részt, akik emelt szinten érdeklődnek a biológiai kutatások iránt. Ők alapszinten már el tudják sajátítani azokat a módszereket, amelyeket a jelenlegi legmagasabb szintű biológiai, molekuláris tudományok használnak. Többek között a tanulók PCR-készülékeket is használhatnak kísérleti célokra, mellyel DNS-t tudnak sokszorosítani, gélelektroforézis-készülékekkel pedig szét tudják választani a fragmentumokat, úgy, ahogyan a tudományos kutatásokban is csinálják.

– Ez nem minden gyereknek adatik meg. Itt lehetőség van arra, hogy a fiatalok magasabb szintű ismereteket szerezzenek, és jobban megismerjék a tudományos kutatási módszerek alapjait – mondta Csigér István.

Balog Helga

Fotó: Kovács-Jerney Ádám