2014. március: jegyzet, portré, agykutatás, tudomány, nanotechnológia, megújuló energia, atomenergia, innováció, közlekedés, biztonságtechnika, egyetem, ipari automatizálás, paragrafus, zöldkörnyezet, it
2014. március 5.

Szerző:
Szegedi Imre

Fotó:
Reviczky Zsolt

A kiütött tégla mögötti titokzatos világ

„Az agy és az idegrendszer az evolúció eredményeként jött létre: abban segítette az adott élőlényt, hogy az adott földi környezetben túlélhesse a rá leselkedő veszélyeket. Bonyolult, mégis korlátozott képességekkel rendelkezik” – vallja Katona István agykutató, az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (KOKI) csoportvezetője. A „lendületes” kutató szerint rengeteg az olyan jelenség, amit soha nem fogunk megérteni a természet működéséből, de törekednünk kell rá.


A neurobiológiában, elsősorban az endokannabinoid rendszer (azaz az idegsejtek által termelt kémiai vegyületek, illetve azokkal reakcióra lépő receptorok összessége) feltárásában a világ élvonalát jelentő kutatásokat folytat – e szavakkal ajánlotta önt figyelmünkbe előző interjúalanyunk, Demetrovics Zsolt. De honnan indult? Családi hagyományokat folytatva lett agykutató, vagy új utat keresett?
– Családom közgazdász família, ezt a hagyományt a húgom vitte tovább, rám ellenben sokkal nagyobb hatással voltak David Attenborough és Gerard Durrell filmjei, illetve könyvei. Meg­fogott a természet hihetetlen sokfélesége, ami az ő munkásságuknak köszönhetően jutott el hozzám. Ezek hatására döntöttem el, hogy magam is biológus leszek, hogy valami hasonlót szeretnék én is csinálni az életemben: az egyik hónapban a sivatagban, a másikban a dzsungelben figyelni az élővilág titkait, hogy a következő expedícióm az Antarktiszra vezessen. Ezért nagyon örültem, amikor be­jutottam a fővárosi Trefort Gimnázium nem sokkal korábban megszervezett biológia tagozatára. A Trefort ugyanazt a célt tűzte ki, mint bő ötven évvel ezelőtt az ugyancsak budapesti Fazekas Mihály Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium a matematika terén: olyan hely legyen, ahol az ország legjobb „biológus palántáit” gyűjtik össze. A Lénárd Gábor tanár úr által létrehozott tagozaton mi voltunk a második évfolyam. Fantasztikus közösségek születtek ezekben az évfolyamokban. A mi osztályunkból legalább tízen szerepelünk önálló felfedezéssel az amerikai orvostudományi adatbázisban. Nemigen találni a világon másik, hasonló eredménnyel büszkélkedő középiskolát. Ugyanakkor osztálytársam volt napjaink egyik meghatározó költője Peer Krisztián, illetve ugyanoda járt Réthelyi János, akit ma az egyik legjobb pszichiáterként tartanak számon.
A fantasztikus eredmények ellenére néhány évvel ezelőtt megszüntették a biológia tagozatot azzal az indokkal, hogy több energiát kell fordítani a humán tudományok oktatására. Nem értek ezzel egyet, hiszen Lénárd Gábor tanár úr már az első héten a következőt mondta nekünk: „maguk úgyis nagyon szeretik a biológiát, ezt maguktól is tanulni fogják. Mi azonban nem szódásszemüveget viselő szak­barbárokat akarunk nevelni, akik csak a légyszárny erezetének vizsgálatára képesek, hanem nyelveket beszélő 21. századi értelmiségieket, akik a gazdaság és a kultúra világában is tájékozottak. Ezért a többi tárgyat is nagyon komolyan vesszük.” Mi hőbörögtünk, utólag azonban rájöttünk, hogy milyen igaza volt.

A középiskola után az ELTE biológia szakára jelentkezett, de már a másodév elején az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintéze­tében találta magát. Hogy került oda?
– Az első évben nem sokat voltam az egyetemen, minden szabad és tudatosan szabaddá tett időmben a természetet jártam, madarásztam. Hihetetlen boldogsággal töltött el, hogy kollégák között dolgozhatok, ugyanakkor fájó szívvel tapasztaltam, hogy egy év alatt nem találtam olyan témát, nem találtam olyan mentort, ami és aki megfogott volna. Az első évet követő nyáron a Bükki Nemzeti Parkban egy ökológus táborban botanikai mintákat gyűjtöttünk. Az egyik kolléga férje, Gulyás Attila az esti zuhanyozás közben elmesélte, hogy ő mivel foglalkozik: tanulás, memória, szinapszisok, ilyen idegsejt, olyan idegsejt. Én meg döbbenten hallgattam, hogy Magyarországon ilyen téma is kutatható? A tábor többi napján folyamatosan kérdeztem, amit azzal zártunk le, hogy azt mondta: ha ennyire érdekel, gyere el, és nézd meg magad. Elmentem, és ott találtam magam az akkor 34 éves Freund Tamás laboratóriumában, körülötte azokkal a húszas éveik közepén járó fiatalokkal, akik ma valamennyien világhírű kutatók. Kérdeztem és kérdeztek, leültünk a mikroszkóp elé, és nyomban éreztem, hogy megtaláltam az eddig hiányzó témát és mentort. Eldőlt a sorsom. Energikus, nyitott, világszínvonalra törekvő, állandóan kérdező, türelmetlen egyéniségek vettek körül, akik olykor hangos vitákba bonyolódtak egy metszet láttán, majd öt perc múlva vadul fociztak az intézet folyosóján. Nem jelentett gondot, hogy esténként nem bulizni mentem, hanem visszatértem kísérletezni. Nem stréberségből, hanem azért, mert ott jobban éreztem magam. Freund Tamás ívet adott az ott folyó munkának, ő volt az a karizmatikus tanítómester, aki nagyon tehetséges fiatalokat gyűjtött maga köré. A magyar agykutatást a tudományos világban elfoglalt rangja alapján a magyar vízilabdához szoktam hasonlítani. A vízilabdában a kimagasló képességű játékosokból kiváló edzők lettek, gondoljunk csak Gyarmati Dezsőre vagy éppen Benedek Tiborra. Az idegtudományban a legjobb kísérletezők nagyszerű tanítómesterekké váltak. Ez a folyamat Szentágothai Jánossal indult el, folytatódott Somogyi Péterrel, Buzsáki Györggyel, Freund Tamással, és folytatódik napjainkban is az ugyancsak sikeres, legifjabb agykutató generációval. Egy ország tudománypolitikájának talán legfontosabb feladata, hogy megtalálja az ilyen iskolateremtő embereket, és biztosítsa számukra a kutatási feltételeket. Hozzájuk biztosan eljutnak a tehetséges fiatalok.

Már évek óta hasonló cipőben jár, mint annak idején Freund Tamás. Most már önnek is egyik feladata az új tehetségek meg­találása. Van honnan meríteni?
– Hihetetlenül okos fiatalok élnek ebben az országban! Én az internet előtti korszak gyermekeként egyszerre legfeljebb egy-két dologra tudok figyelni, ők ellenben párhuzamosan kísérleteznek, zenét hallgatnak, a Facebookon keresztül a programjaikat szervezik. Jelenlegi életpályaszakaszom kimagaslóan legnagyobb élménye, hogy velük – a mostani huszonöt, harmincévesekkel – dolgozhatok, folyamatosan tanulhatok tőlük. Cikkeinkben komolyan ott van az ő intellektuális hozzájárulásuk. Olyan dolgokat vesznek észre, amire én már nem lennék képes a húsz év alatt kialakult sztereotip gondolkodásom miatt. Húszéves tapasztalatommal, szakmai hátteremmel ugyanakkor én próbálom belehelyezni a nagy egészbe az ötleteket, meglátásokat. A különbség annyi a jelen és a pályakezdésem között, hogy annak idején a természettudományos pálya kitörési pontot, intellektuális szabadságot jelentett, ami a legtöbb szakmában nem adatott meg. A rendszerváltással ez az előny eltűnt, más pályák lettek vonzóak a fiatalok számára. Pár éve azt tapasztalom, hogy ismét népszerűbb a természettudományos pálya, véget ért az az időszak, amikor mindenki közgazdász és jogász akart lenni.

A tudomány nemzetközi. Ez a nemzetköziség a KOKI-ban is tetten érhető?
– Abszolút. Csoportomban jelenleg is négy külföldi dolgozik, akik legalább három évet maradnak, de egyikük már ötödik évét tölti Budapesten. Nagyon jól érzik magukat. Csoportom összetétele a következőként alakul már évek óta: a legfiatalabbak, azaz a gimnazisták, egyetemi hallgatók és PhD-hallgatók mind magyarok. Utóbbiakat arra ösztönzöm, hogy a tudományos fokozat megszerzése után külföldön szerezzenek tapasztalatokat egy másként gondolkodó, dolgozó kutatótól, majd térjenek haza csoportvezetőnek. Én pedig arra törekszem, hogy a helyükre a posztdoktori kategóriában külföldiek jöjjenek, akik a saját tapasztalataikat átadják az ifjabb magyaroknak. Mosolyogva tapasztalom, hogy a nyugati kutatók körében hazánk még mindig kelet. Izgalmas kalandnak fogják fel az itteni munkát, majd rádöbbennek, hogy ugyanolyan körülmények között dolgozhatnak, mint otthon.
A külföldiek folyamatosan jönnek. Más KOKI-s csoportokban is hasonló a helyzet, mert a csoportok fele világszinten is kimagaslónak számít, és a másik fele is európai nívón dolgozik. Az intézet vezető munkatársait a legfontosabb nemzetközi konferenciák előadóinak kérik fel. Tapasztalataim szerint hasonlóan színvonalas munka folyik az MTA Szegedi Biológiai Központban és más helyeken is. A KOKI-ban az lehet a következő nagy áttörés, amikor külföldi csoportvezetője lesz az intézetnek. Meggyőződésem, hogy hamarosan erre is sor kerül.

Mi tartja ezen a pályán?
– A kutatói munka általában a szorgos hétköznapokról, kudarcos kísérletekről szól, ám időnként olyan jelenségeket érthetünk meg, olyan folyamatokra adhatunk magyarázatot, amire előttünk korábban senki sem volt képes. Hónapokon át tartó gondolkodás, kísérletezés vége a heuréka élmény. Életem végéig emlékezni fogok arra, amikor az elektronmikroszkópban először láttam meg a CB1 kannabinoid receptort egy idegvégződésen vagy a 2-AG endokannabinoidot termelő enzimet az idegsejtek dendrittüskéinek fejében. Ez különleges érzés! A mi munkához való hozzáállásunk a szenvedély és a szenvedélybetegség határán van. Környezetem ezt bizonnyal úgy éli meg, hogy a tudományhoz fűződő kapcsolatom függőségi viszony. Addig szeretném ezt a viszonyt fenntartani, amíg érzem magamban a tüzet, amíg izgatottan nézem át a legújabb eredményeket közlő tudományos folyóiratokat, amíg izgatottan várom a hétfő reggeli munkahétindító értekezletet, hogy megtudjam, csoportom tagjai mennyit haladtak munkájukban.

A KOKI egyik vezető kutatója, a Bolyai-díjas Nusser Zoltán nyilatkozta korábban, hogy a kutatók életében a legkreatívabb időszaknak a 25–35 év közötti periódus számít. Ezek szerint ön, aki idén tölti be a 41. életévét, már túl van a csúcson?
– Nem szabad a kreativitást életkorhoz kötni, és egyébként is nagyon sokféle kreativitás létezik. Másféle kreativitásra van szükség húszévesen, negyven-, majd hatvanévesen. Elképzelhető, hogy az adatbázisok kezelését már nem tudom olyan magától értetődően csinálni, mint a mai egyetemisták, de talán olyan módon közelítek egy problémához vagy integrálok egy eredményt, ahogy ők nem. Ez is kreativitást igényel.

Hosszabb időt töltött az Egyesült Államokban, Németországban és Japánban. Sohasem merült fel, hogy végleg külföldön marad?
– Ami itthon tart, az a családom és a barátaim. Fantasztikus helyeken élhettem, de ezek az emberek hiányoztak nekem, illetve hiányzott a KOKI-ban dolgozó alkotói közösség. Itt olyan légkör vesz körül, amit sehol másutt nem találtam meg. Ez az intézmény Európa egyik vezető idegtudományi kutatóközpontja. Ezt nemcsak mi mondjuk, a széles értelemben vett szakma is így gondolja. Óriási megtiszteltetés és élmény itt dolgozni. Ha valamilyen problémám van, pillanatok alatt megbeszélhetem a pár lépésre dolgozó Freund Tamással, Nusser Zoltánnal, akiknek szinte mindig zseniális ötleteik vannak. Ez a közösség különleges hozzáadott értéket jelent mindannyiunk számára. Az előbb említett okok miatt 2003-tól szinte folyamatosan itthon dolgozom.

2009-ben az Európai Tudományos Tanács (ERC) ifjú kutatókat támogató pályázatán nyert. Miért volt ez fontos önnek?
– Mert komolyan felmerült bennem, hogy ha nem nyerek, elfogadom valamelyik nyugati intézet kutató professzori állását. Nyolc ilyen ajánlatom volt abban az évben. Itthon azokban az években reménytelen lett volna kizárólag hazai forrásokból nemzetközi szintű tudományos munkát végezni a szakterületemen, és ezzel párhuzamosan sem magam, sem a munkatársaim nem tudtunk megközelítőleg sem olyan mindennapi anyagi biztonságot elérni, amire az ajánlataink alapján másutt gond nélkül lehetőségünk lett volna. 2009-ben legalább félezer igen kiváló fiatal kutató pályázott az ERC kiírására, és talán tucatnyian kaptuk meg. A támogatásról döntő brüsszeli bizottságban ülő Nobel-díjas tudósok keresztkérdéseitől izzadtam, de nagyon jó érzés, hogy támogatásra méltónak ítélték a kutatási tervünket. Ennek köszönhetően sikerült megvalósítanom egy régi álmomat: egy műszerpark idetelepítését. A nyugati intézetekben mindennapi gyakorlat, hogy a nagyon drága műszereket nem egy kutatócsoport szerzi be, hanem többen összefognak, és közösen használják azt. Amikor elkezdtem tárgyalni neves, mikroszkópokat gyártó cégekkel, kiderült, hogy a gyártók szinte megtiszteltetésnek érzik, hogy hozzánk telepíthetik legújabb fejlesztésű eszközeiket, ami regionális bázisként szolgálna nekik. Így jött létre 2010 májusában Közép-Európa első Nikon Mikroszkópos Központja a Nikon cég, az Auro-Science Kft. és az MTA KOKI együttműködésének eredményeként. Az egymillió eurós értékű Nikon–KOKI Mikroszkóp Központ (NKMK) segítségével élő sejtekben zajló folyamatokat figyelhetünk meg sosem látott részletességgel. Amelyik berendezés nem vált be, azt elvitték, amire azt mondtuk, hogy zseniális eszköz, azt másutt is örömmel mutatták be. Alapítása óta a központot több mint tízezer munkaórában használtuk, ami több mint száz kutató és diák közreműködését jelentette mintegy nyolcvan tudományos programban. És ami a legfontosabb: már huszonöt felfedezés kötődik ezekhez a műszerekhez.

Az ERC pályázat idén befejeződik, de mégis nyugodtan dolgozhat, mert tavaly a Lendület pályázaton is nyert. Mit jelent önnek ez a program?
– Az egyik legfontosabb, hogy nem aprózzuk el az energiáinkat kis feladatokra csak azért, hogy legyen cikkünk, hogy valamit felmutassunk. Nyugodtan dolgozhatunk, a legösszetettebb problémákra összpontosíthatunk. Ráadásul a folyamatosan érkező külföldi állásajánlatokon sem kell komolyan elgondolkodnom. A program nyerteseként úgy vélem, hogy több embernek kellene adni, mert a nyertesek mellett legalább kétszer-háromszor ennyi, ugyancsak világszínvonalon dolgozó ember is megérdemelné ezt az anyagi és szellemi biztonságot. Optimistaként azt hiszem, hogy tíz éven belül mindenki, aki értéket teremt, megnyugtató anyagi körülmények között dolgozhat ebben az országban. Nagyon fontos lenne, hogy ezek a pályázatok ne csak öt évre szóljanak, hanem ha megfelelően dolgozik valaki, akkor hosszabbítsák meg a támogatás idejét. Európában az adott időre szóló támogatási rendszer épült ki, az Egyesült Államokban ezzel szemben, ha valaki öt éven át kiválóan teljesít, akkor nagy eséllyel újabb öt évre fog kapni támogatást. Ami tehát hiányzik, az egy hosszabb távú perspektíva. De nem elégedetlenkedem, mert sokkal jobb a helyzet, mint amilyen a Lendület Program meghirdetése előtt volt. Nem mellesleg, mire ez a program véget ér, megpályázhatom az ERC szenior kutatók számára kiírt pályázatát.

Agykutatóknak szokás feltenni azt az elcsépelt kérdést, hogy megismerhető-e az agy?
– Az agy a legbonyolultabb szervünk. A több száz sejttípusba tartozó 86 milliárd idegsejt összehangolt működését számtalan jelpálya irányítja. Én az úgynevezett endokannabinoid jelpályát tanulmányozom. Munkatársaimmal kimutattuk, hogy epilepsziás betegeknél ez a szabályozási rendszer sokszor nem működik megfelelően. A működési zavar hátterében álló molekuláris folyamatok feltárása a Lendület Program keretében folyó kutatás egyik célja. Az egyik fő célkitűzés olyan új eljárás kidolgozása, amely egy adott jelpályában szerepet játszó fehérjék helyének nanométer pontosságú meghatározását és mennyiségi mérését is lehetővé teszi. Az agy megismerhetőségét egyébként mi kutatók úgy éljük meg, hogy amikor egy pici rész működésére rájövünk, sokkal nagyobb dolgok tárulnak fel. Mint amikor egy téglát kiütsz a falból, megjelenik a mögötte lévő titokzatosnak hitt világ. Minél több téglát ütünk ki, annál többet ismerünk meg az ismeretlenből. Nekem nem lehet az a célom, hogy megismerjem az agy működését, mert olyan komplex dologról beszélünk, aminek a megismerése nem egy emberen múlik. Az a célom, hogy a látó­körömben lévő konkrét kérdéseket megoldjam, azon keresztül minél általánosabb következtetéseket vonjak le.

Mit tart a legfontosabb eredményének?
– Kollégáimmal elsőként bizonyítottuk, hogy az úgynevezett endokannabinoidok, valamint a kannabisz hatóanyaga az idegrostok végződésein található CB1 receptorokon keresztül szabályozza az ingerületátvivő anyagok felszabadulását a kémiai szinapszisokban. Megfigyeléseinkre alapozva elsőként jósoltuk meg, hogy az endokannabinoidok a hagyományos anterográd (előreirányuló) jelpályákkal ellentétben retrográd szinaptikus kommunikációban vesznek részt. Ez a tanulmányunk több mint hétszáz idézettséggel az egyik legtöbbet citált magyar biológiai felfedezés lett. További kísérleteinkben nanométeres pontossággal sikerült meghatároznunk, hogy hol keletkezik az idegsejtekben a legnagyobb mennyiségben termelődő endokannabinoid molekula, a 2-arachidonil-glicerin (2-AG). Szakterületem az idegtudományok egyik legdinamikusabban fejlődő része. Tizenöt éve, amikor e területet vizsgálni kezdtük, mintegy 500 tudományos publikáció foglalkozott az endokannabinoid rendszerrel, jelenleg pedig 24 ezer cikket tartalmaz e témában az amerikai orvostudományi adatbázis. A következő évtized feladata, hogy ennek a jelpályának milyen szerepe lehet a fájdalom, illetve a látás szabályozásában, hogy a különböző neurológiai betegségekben hogyan mennek tönkre ennek a folyamatnak a különböző molekuláris alkotóelemei.

Katona István 1973-ban született Budapesten. A Trefort Gimnáziumban érettségizett, az ELTE biológus szakán 1997-ben szerzett diplomát. Két évig a Heidelbergi Egyetemen folytatta tanulmányait, majd vendégkutatóként dolgozott a tokiói RIKEN Agykutató Intézetben. Talentum akadémiai díjas. Jelenleg az MTA KOKI-ban a Molekuláris Neurobiológiai Kutatócsoport vezetője, az endokannabinoid felépítését és idegrendszeri szerepét vizsgálja. Ötletgazdája és egyik megteremtője a KOKI új szolgáltatóegységének, a Nikon–KOKI Mikroszkóp Központnak. A Web of Science alapján az elmúlt évtizedben a biológusok és idegtudósok kategóriájában a legidézettebb 1 százalék közé tartozik. A 2013-as Lendület Program egyik nyertese.

Folytatható ez a munka?
– Tíz évre előre körülbelül látszik, hogy milyen problémák várnak megoldásra. A kannabinoid rendszerről már nagyon sokat tudunk, vannak azonban olyan rokon jelpályák, amelyek biztosan léteznek, de fogalmunk sincs arról, hogy miként működnek egészséges és beteg emberekben. Erre szeretnénk választ kapni, ami meglehetősen nehéz lesz, hiszen ismeretlen területre merészkedünk. Várhatóan nagyon sok kudarc ér bennünket, mire az alapokat le tudjuk rakni.

Csoportvezetőként jut még ideje a labormunkára, vagy minden idejét a pályázatok és cikkek írása viszi el?
– Most is nagyon fontos a labormunka, ám az is igaz, hogy a vezetői feladatokat is teljesítenem kell. Az utóbbi években is figyeltem arra, hogy néhány hónapot kísérletezéssel töltsek, a többiben pedig az eredmények analízisét segítettem. Különleges eredmény esetén megismételtem a kísérletet. Nagy megtiszteltetésnek érzem a sorstól, hogy miközben olyan munkát végezhetek, amely a hobbim is, tudom, hogy az eredményeink közvetve vagy közvetlenül, de nagyon sok ember számára hasznosak lesznek a jövőben.

Kutatásai során felmerült-e önben, hogy az agy, ez a hihetetlenül bonyolultan szervezett rendszer nem a véletlen műve?
– Az agy és az idegrendszer az evolúció eredményeként jött létre: abban segítette az adott élőlényt, hogy az adott földi környezetben túlélhesse a rá leselkedő veszélyeket. Agyunk arra evolválódott, hogy képes legyen felfogni a részecske jellegű „megfogható” dolgokat, hogy melyik gyümölcsöt ehetjük meg, és hogy az oroszlán elől el kell futnunk. Ugyanakkor én még nem találkoztam olyan atomfizikussal, aki felvállalta volna, hogy egyszerre el tudja képzelni az anyag részecske és hullám természetét is. Ebből számomra az következik, hogy rengeteg az olyan jelenség, amit soha nem fogunk megérteni a természet működéséből. A tudományban rengeteg olyan dolog van, amit nem tudunk elképzelni. Ezért nem tudunk róla beszélni, és ezért nem zárhatunk ki semmit. Néhányat esetleg a matematika nyelvén bebizonyíthatunk, de soha nem tudhatjuk meg, hogy maradt-e olyan természeti törvény, amit még nem ismerünk. Ugyanakkor, ha arra gondolunk, hogy csupán húsz évvel ezelőtt mit tudtunk az emberi agyról, és most mit tudunk, ég és föld a különbség. Ha ilyen ütemben folytatódik a fejlődés, akár még az én életemben választ adhatunk például az emberi viselkedés sokféleségére, hogy miért vagyunk egyéniségek, mi a tehetség idegrendszeri alapja.

Az ön esetében hogyan néz ki a kutatáson túli világ?
– Feleségemnek és nekem is sok örömet és persze kihívást is jelent két apró gyermekünk nevelése. Szerencsésnek tartom magam, mert a megannyi kötelezettségen túl időnként hódolhatok gyerekkori szenvedélyemnek, a madarászásnak. Tavaly az oroszországi Irkutszkban tartottam előadást, s ha már ott voltam – itthoni barátaimat rászervezve az útra – két héten át sátoroztunk, gyalogoltunk, patak vizét ittuk, minden másnap bőrig áztunk, megettek bennünket a szúnyogok. Mi voltunk a harmadik nyugati expedíció, amelyik engedélyt kapott a terület bejárására. Életem egyik különleges élményét élhettem meg.

Kihez menjünk legközelebb?
Kacskovics Imrét szeretném javasolni. Immunológusként különleges transzgenikus egereket és nyulakat hozott létre, valamint egy vállalkozást, amelynek keretében olyan monoklonális antitesteket készítenek, mint senki más a világon. Ezek az antitestek az emberi gyógyászatban a monoklonális antitest terápia alkotóelemeiként nagyon hasznosak lesznek a közeljövőben.•

 
Innotéka