A Sakmann-féle patch-clamp technikát a Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézete laboratóriumában Varró András professzor is munkatársaival együtt használja a szívritmuszavarral foglalkozó kutatásai során. Fotó: Karnok Csaba

Az elektrofiziológiát alkalmazó kutatók széles köre alkalmazza azt az úgynevezett patch-clamp technikát, amiért Bert Sakmann Erwin Neherrel megosztva Nobel-díjat kapott.

E tudományterületen a legtöbb előrelépés mögött ez a technika áll – mondja Varró András. A szegedi professzort kértük: jellemezze a Tisza-parti városban most először ellátogató Sakmann munkásságát. Sorozatunkban bemutatjuk a Szegedi Tudományegyetemen március 22-25. között Szent-Györgyi Albert 1937-es Nobel-díja átadásának 75. évfordulója alkalmából rendezett nemzetközi konferenciasorozat jeles résztvevőit.

Bert Sakmann orvosi végzettségű német fiziológus. 1942-ben született. 1991-ben kapta Nobel-díját az egyedi ioncsatorna működésnek a vizsgálatáért. Ez a felfedezés elektrofiziológiai vizsgálómódszer. Az elektrofiziológia olyan jellegű élettani terület, amely hátterében bioelektromos tevékenység, vagyis a sejtmembránon keresztül folyó ionmozgás áll.

- Bioelektromos tevékenységet. vagyis elektromos áramot már a II. világháború előtt is lehetett mérni az élőlényekben: ilyen például az EKG, a szívizom-összehúzódásakor keletkező elektromos feszültséget regisztráló, vagyis a szív elektromos jelenségeit vizsgáló berendezés, amelyet a XX. század elején fedezett fel Einthoven, aki ezért 1924-ben fiziológiai és orvostudományi Nobel-díjat kapott. Ám az EKG, vagy az agy vizsgálatára használt EEG – minden hasznossága mellett – a mechanizmusról korlátozott információkat szolgáltat. Sakmann felfedezése az egyedi ioncsatornák vizsgálatát teszi lehetővé. Így például a kálium-csatornák, illetve annak különféle típusai érzékelésére is lehetőséget biztosított – magyarázza Varró András, az SZTE Általános Orvostudományi Kara Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézete tanszékvezető professzora. – Kiszélesítette a horizontját a „miért?” kérdések elemzésének azáltal, hogy az elektromosan aktív sejtek sejtmebránja működésének vizsgálatát tette lehetővé.

Németországi kutatómunkájáért nyerte el a Nobel-díjat: Göttingenben tevékenykedett. Jelenleg a floridai Max Planck Intézetben dolgozik. Munkásságára – saját bevallása szerint – hatott egyrészt Bernard Katz, akinek londoni laboratóriumában dolgozott. Illetve a főnökének is számító Otto Creutzfeldt neurológus.

- Forradalmasította az elektrofiziológiát a Sakmann-féle vizsgálati módszer – jelenti ki Varró András. - Átírta a tankönyvek és kézikönyvek elektrofiziológiai fejezeteit, amit a Sakmann-féle technikával a felfedezők összegyűjtöttek. Szinapszisokat vizsgáltak idegszöveten. Ez a technika kevés kivétellel az összes ingerlékeny szövetre átültethető. A felfedezés nagyságát jelzi, hogy e nélkül a technika nélkül már nem nagyon lehet igényes módon a megfelelő tudományos kérdéseket vizsgálni. Szegeden is több laboratóriumban használják a patch-clamp technikát, az erre alkalmas berendezéseket, hogy megértsük az ioncsatornák részvételét bármilyen elektromos folyamatban.

A mérnöktudományokhoz is vonzódott Sakmann – írja gyerekkoráról, amikor motoros gépeket modellezett, távirányítós szerkezetekkel foglalkozott. Talán ez a vonzalomból következik, hogy kutatóorvosként vizsgálata tárgyaként biofizikai jellegű témaköröket választott.

- Nobel-díjhoz vezető kísérletei idején jómagam Szegeden tudományos diákkörösként elektrofizikai témát választva a mebránpotenciált mértük: az 50-es években elterjedt, Silvio Weidmann svájci professzor módszere segítségével. Egy tizedmikronos csúcsátmérőjű mikroelektróddal egy sejtet megszúrtunk és abban a feszültséget lehetett regisztrálni. Ez ugyan az élenjáró, bár Nobel-díjat nem eredményező technika volt, ami alkalmas volt arra is, hogy ne csak a feszültséget, hanem azt az áramot is lehessen mérni, ami a feszültségváltozást okozza. A lipidtartalmú sejtmebrán az üveg köré szorosan odatapadt, ezáltal a sejtáram nem tudott „kiszökni” az elektród és a mebrán között, mert nagyon magas ellenállású kapcsolat jött létre. Így az áram az üvegkapilláris elektródon keresztül folyt, így lehetett mérni. E régi technika azonban mai szemmel nézve igen pontatlan eredményeket hozott. Addig senkinek nem jutott eszébe az, ami Sakmann-nak, hogy tompa elektróddal dolgozzon – jellemzi az ötletet Varró professzor. – Eredeti módon közelített a problémához: ha tompa elektróddal érintik meg a sejtmebránt, ami odaragad a pipetta végéhez, és azt kitépik, akkor a mebrándarabka odatapad a tompa üveg-elektród végére, és azon keresztül már egy ioncsatorna működése is vizsgálható. E metodikai jellegű felfedezéséért nyerte el a Nobel-díjat.

A tudományterületek egymáshoz kapcsolódásának legékesebb bizonyítéka, hogy egy biofizikus is hatással van például a kardiológiai kutatásokra. Hiszen Sakmann szinapszisokon megtalálható nikotinerg acetilkolin függő káliumcsatorna kutatása indította el – sokakhoz hasonlóan – a Szegedi Tudományegyetem Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézetben a szívizomra ható gyógyszerek ioncsatorna szintű vizsgálatát.

Újszászi Ilona

Az összellítás megjelent a Délmagyarországban, Délvilágban

További Nobel-díjasok:

Szent-Györgyi Albert

Andrew V. Schally

Robert Huber

Eric Wieschaus

Peter C. Doherty

John E. Walker

Tim Hunt

Aaron Ciechanover

Ada E. Yonath