Magyar kutatók vizsgálják az öngyógyítás csodáját

A zebrahal farkának több mint húsz élete van, ugyanis legalább ennyiszer képes visszanőni levágás után. Az Eötvös Loránd Tudományegyetem genetikusai rájöttek, hogy a megújuláshoz először egyes sejtek belső alkotóinak szervezett lebontására van szükség.

A dekoratív küllemű zebradánió már régóta nem csak az akvaristákat gyönyörködteti: a trópusi édesvízi hal könnyű tarthatósága, gyors egyedfejlődése és - különösen ivadék korában - közel átlátszó teste okán a fejlődésbiológusok egyik kedvenc modellállatává vált.

Megtermékenyített petesejtből kifejlett hallá alakulásának lépéseit mára behatóan ismeri a tudomány; a folyamat számos mozzanatát molekuláris részletekbe menően leírták. Ám a zebrahal még rengeteg titkot tartogat, különösen ami lenyűgöző regenerációs képességét illeti. A farkos kétéltűekről - szalamandrákról, gőtékről - talán többen tudják, hogy levágott végtagjukat pár hét alatt hiánytalanul visszanövesztik. Az viszont kevésbé közismert, hogy a zebradánió még szíve egy jelentős darabjának elvesztését is túléli, és a hiányzó szívizomszövetet maradéktalanul pótolja. A halak irigylésre méltó öngyógyító képessége talán azzal lehet kapcsolatban, hogy - ellentétben a legtöbb magasabb rendű gerincessel - fejlődésük sosem zárul le teljesen, egészen haláluk pillanatáig növekszenek. Aligha szorul magyarázatra, miért érdekli a balesetektől és degeneratív betegségektől sújtott emberiséget a zebrahalak örökifjúságának titka.

Zebrahal Forrás: Wikimedia Commons

A szívcsúcs lecsippentésénél sokkal kevésbé drasztikus, ugyanakkor a szövetregeneráció szempontjából legalább annyira tanulságos kísérleti beavatkozás a zebrahal farokúszójának részleges eltávolítása. Maga a művelet egy ollónyisszantással elvégezhető, s miközben a levágott rész szinte hajszálpontosan visszanyeri eredeti alakját, méretét és mintázatát, a fejlődésbiológusok egy szövettanilag igen összetett - egyebek mellett csontsejteket, pigmentsejteket, hámszövetet tartalmazó - szerv újraépülését tanulmányozhatják. A művelet ráadásul több mint hússzor ismételhető egyazon állaton: a hal mindannyiszor fáradhatatlanul - és csak kevéssé csorbuló pontossággal - pótolja a hiányt.

A zebrahalra mint modellállatra alapozott egyéb projektjei mellett ezt a kísérleti rendszert is Varga Máté fejlődésgenetikus honosította meg hazánkban, aki külföldi tanulmányai és posztdoktori munkája után az ELTE Természettudományi Karán, a Vellai Tibor vezette Genetika Tanszéken alapított laboratóriumot. A néhány éve hazatért fiatal kutató az április elején megrendezett Molekuláris Élettudományi Konferencián a farokúszó-regeneráció sejtszintű mechanizmusának egy általuk újonnan feltárt, eddig nem tanulmányozott aspektusáról tartott izgalmas előadást.

Röviddel az úszó részleges eltávolítását követően a vágás vonalában egy gyorsan burjánzó sarjszövet, az úgynevezett blasztéma jelenik meg, s e sarjszövet specializálatlan sejtjei alakulnak aztán a megfelelő térbeli mintázatban csonttá, hámmá és egyebekké. A folyamat tisztázásra váró kérdéseinek egyike, hogy a blasztéma sejtjei vajon honnan teremnek egyszeriben ott, ahol szükség van rájuk. Az egyik lehetséges válasz szerint az állat testének minden táján eleve ott szunnyadnak azok a szöveti őssejtek, amelyek sérülés hatására aktiválódva a sarjszövetet létrehozzák. Korábbi kutatások alapján azonban inkább az a hipotézis vált elfogadottá, hogy a blasztéma területén az egyszer már specializálódott - a fejlődésbiológia szavával élve: differenciált - sejtalakok, például a csontképző sejtek alakulnak vissza osztódóképes sejtekké.

A regeneráció fázisai Forrás: Varga Máté/ELTE

Ennek az átalakulásnak a mikéntje nem magától értetődő, hiszen a differenciált sejtalakok - mint egy csontképző sejt vagy egy izomsejt - a sajátos feladatukra oly mértékben szakosodottak, és olyan kimunkált belső struktúrával rendelkeznek, hogy az megakadályozza őket a további osztódásban. Vargáék az Állatszervezettani Tanszékkel együttműködésben bebizonyították, hogy az osztódóképesség visszanyerésének kulcsmozzanata a specializált belső sejtstruktúra lebontása egy autofágiának (önemésztés) nevezett folyamat révén.

Az autofágia során a sejt a saját belső alkotórészeit bontja le nagyjából ugyanazon eszköztárral, amellyel a kívülről bekebelezett anyagokat is megemészti. A kutatók megmutatták, hogy ha az autofágia folyamatát a levágott farokúszóban kismolekulájú gátló vegyületekkel, illetve úgynevezett morpholinókkal - egy-egy fehérje szintézisét célzottan gátló, nukleinsav-szerű molekulákkal - akadályozzák, a regeneráció lényegében elmarad. Ezzel igazolták, hogy a sejtek belső önemésztése elengedhetetlen a blasztéma kialakulásához, vagyis az autofágia a regeneráció jelenségének egyik kiemelkedő sejtszintű összetevője. Felfedezésük egy lépéssel közelebb vitte a tudományt a hal-örökifjúság rejtélyének megfejtéséhez.

"Az utóbbi években számos tanulmány született, amelyek az autofágia őssejt-alapú regenerációban, pontosabban az őssejtek működésében betöltött igen fontos szerepét bizonyították. A mi kutatásunk ilyen szempotból egy kicsit kilóg a fősodroból, hiszen mi azt vizsgáltuk, hogy egy olyan rendszerben, ahol korábban specifikálódott sejteknek kell újból osztódni, lehet-e szerepe a citoplazma átalakításában az autofágiának. Ugyanakkor, ha sikerül igazolnunk, hogy megfigyelésünk általánosabb érvényű, és nem csak a zebradánió farokúszójának regenerációját magyarázza, elképzelhető, hogy egy olyan mechanizmust ismertünk fel, ami sok más kontextusban hasznos lehet érett sejtek dedifferenciációjának vizsgálatához" - mondta Varga Máté az [origo]-nak.

Kibővült résztvevői körrel, immár Molekuláris Élettudományi Konferencia néven rendezték meg Siófokon a magyar biológus szakma kétévente tartott tavaszi seregszemléjét, amely itthoni berkekben talán a legnagyobb ilyen jellegű összejövetel. Az elhangzott csaknem 90 előadás és az ezek mellett kiállított 150 poszter bárhol a világon megállta volna a helyét az élettudományi kutatás élmezőnyében. Minden nehézség ellenére rangos kutatói műhelyek működnek ma Magyarországon, amelyek világszinten is jelentős eredményeket tudnak felmutatni.