Az egyik Nature Neuroscience-cikk vezető szerzője Mátyás Ferenc, a TTK Hálózat és Viselkedés Neuro­biológia NAP Kutatócsoport vezetője, a Science-cikk egyik vezető szerzője Hillier Dániel, a TTK Összehasonlító Pszichofiziológiai NAP Kutatócsoportjának tudományos munkatársa, a 2020-as Lendület pályázat egyik nyertese. A további Nature Neuroscience- és Nature Medicine-cikkek társszerzői Fiáth Richárd és Nánási Tibor tudományos munkatársak, akik szintén a TTK Összehasonlító Pszichofiziológiai NAP Kutatócsoportjának tagjai.

A talamusznak a laterális amigdalára irányuló asszociatív és plasztikus hatása irányítja a félelmi viselkedést

Az állandóan változó környezethez való alkalmazkodásnak elengedhetetlen feltétele a korábbi tapasztalatok használata. Az ehhez szükséges kellemes és kellemetlen emléknyomok, az úgynevezett társított tanulás során keletkeznek és rögzülnek az agyban. Ennek színteréül szolgál az amigdala nevű agyterület, ahol a feltételes (hang, kép, szag) és a feltétlen inger (fájdalom, étel, jutalom) össze­kapcsolása, vagyis a társítás történik. Legalábbis eddig ezt gondoltuk. A Mátyás Ferenc vezető szerzőségével megjelent tanulmányban kimutatták, hogy ez az elképzelés nem pontos: a társítás már az ingerfeldolgozás korábbi szakaszában bekövetkezhet az amigdalát beidegző talamikus sejtek szintjén. Egyes talamikus sejtek képesek összekapcsolni a különböző agytörzsi bemenetek által szállított feltételes és feltétlen információkat, és azokat már mint társított jelet továbbítják az amigdala felé. Ez a felfedezés merőben megváltoztathatja az asszociációs tanulásról kialakított képet, valamint az amigdala funkciójáról kialakított elképzelésein­ket.

A külvilági ingerek társítása (a tanulás) már a talamuszban (TH, kék) megtörténik, mely az amigdalán (Amy, zöld) keresztül képes befolyásolni a viselkedési reakciókat (például egy veszélyes élet­helyzetben). Hivatkozás: Barsy et al. „Associative and plastic thalamic signaling to the lateral amygdala controls fear behavior” (2020) Nature Neuroscience. 23: 625–637. doi: 10.1038/s41593-020-0620-z

A kutatócsoport önálló eredményeit a világ vezető idegtudományi folyóirata, a Nature Neuroscience közölte idén áprilisban. A jövőben számos kérdés szorul tisztázásra: vajon a talamusz mindenféle jelek társítására képes; csak a talamusz képes a társításra; mi az amigdala pontos funkciója? Mátyás Ferenc és kollégái ezekre a kérdésekre keresik a válaszokat.

A fényérzékeny­ség helyre­állítása hangolható közeli infra­vörös érzékelőkkel

Világszerte sok millió embert érintenek a retina degeneratív meg­betegedései, melyek közös vonása, hogy a retinán még fényérzékeny, illetve már megvakult területek több éven át egymás mellett működnek. A terápiás megközelítésünk lényege, hogy a fényérzé­kelésre már nem képes, de még élő sejttesttel rendelkező foto­receptorokba egy gén­terápiás vírussal egy másik fény­érzékeny fehérje kódját juttatjuk be. Ilyen fehérje például az algákban 2003-ban felfedezett és azóta széles körben használt channelrhodopsin, melyet erős kék fénnyel megvilágítva a beteg ismét képessé válik fény érzékelésére. Az emberen alkalmazható terápiás megközelítés másik fontos eleme az úgy­nevezett bionikus szemüveg, amely egy kamera képét alakítja olyan fény­mintázattá, amely hatékonyan képes az új fehérjét kifejező foto­receptoro­kat gerjeszteni. Bionikus szemüveget a többi között a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Karán (PPKE ITK) is fejlesztenek.

Az erős kék fénnyel működő terápia hátulütője, hogy a még természetes módon látó foto­receptoro­kat telítésbe viszi, elvakítja. A természetben léteznek fajok, melyek képesek az emberi szem számára láthatatlan infra­vörös sugárzás, azaz hő érzékelésére (kí­gyók, denevérek). A természet megoldását ellesve hő­érzékeny fe­hér­jét termeltettünk a foto­receptorokkal, de a hatékony látás­visszaállítás­hoz szükséges volt, hogy arany nano­rudacs­kákat kap­csol­junk a fotoreceptorokba bevitt hőre érzékeny fehérjékhez, így elértük, hogy biztonságos és hatékony módon lehessen infra­vörös fénnyel újra látóvá tenni a foto­receptorokat.

Háromkomponensű génterápia a degeneratív vakság gyógyítására: a szembe juttatott injekció a retina fotoreceptorain kifejezett hőérzékeny csatornákhoz (zöld) antitestek által (lila) köti az antenna szerepét játszó arany nanorudacskákat. Hivatkozás: Nelidova et al. „Restoring light sen­sitivity using tunable near-infrared sensors” (2020) Science. 368 (6495): 1108–1113. doi: 10.1126/science.aaz5887

A Hillier Dániel (TTK–PPKE ITK) társ-levelező­szerzőségé­vel megjelent Science-cikkben publikált terápiától azt reméljük, hogy a több millió még nem teljesen vak, de már komoly látás­veszteséggel küzdő beteg számára vissza­adjuk az arcok fel­ismerésé­nek, valamint az olvasás és a környezet­ben való tájékozó­dás képességét.

Agykérgi sejtek transz­kriptomika-alapú csoportosítása

Az agyszövet, ahogyan általában a többi biológiai szövet és szerv is, többféle sejttípusból épül fel. A különféle agyi funkciók (pl. észlelés, memória, figyelem) mögött meghúzódó idegi folyamatok megértéséhez az egyik fontos lépcső az agykéregben (mely az emlősök agyának legnagyobb része) megtalálható nagyszámú sejttípus elkülönítése, majd jellemzőik és szerepük alapos megismerése. Idegsejtek esetén eddig a fő irányvonal azok alaktani (morfológiai), elektromos (elektro­fiziológiai), illetve molekuláris tulajdonságaik alapján történő elkülönítés volt. Azonban, főként a vizsgált sejtek alacsony száma, valamint az inkább kvalitatív jellegű vizsgálatok miatt, az évek során nem alakult ki egy egységes rendszertan, továbbá az agykéregben megtalálható sejt­típusok számát tekintve sincs egyetértés. Egy kvantitatív, genetikai alapú módszer, az egysejt-transz­kriptomika segítségével most lehetőségünk nyílik szisztematikus, nagy áteresztőképességű mérésekre, melyek közelebb vihetnek egy egységes és teljes agyi sejt taxonómia kialakításához.

Az idegsejtek transzkriptomika-alapú csoportosításának főbb lépései. Forrás: Allen Institute (portal.brain-map .org/atlases-and-data/rnaseq) Hivatkozás: Yuste et al. „A community-based transcriptomics classification and nomenclature of neocortical cell types” (2020) Nature Neuroscience. doi: 10.1038/s41593-020-0685-8

A Nature Neuroscience nevű tudományos szaklapban publikált tanulmányunk, melynek Fiáth Richárd az egyik társszerzője, az agykéregre fókuszáltan ezt a technológiát járja körül, beleértve a módszerrel a közelmúltban elért eredményeket. Az egysejt RNS-szekvenálás, mellyel több ezer gén kifejeződési mintázatait vagyunk képesek mérni nagyszámú sejtben, nemcsak a különböző agykérgi területeken található sejt­típusok összevetésére alkal­mas, hanem akár különböző fajok vagy egyed­fejlődési szakaszok kö­zötti össze­hasonlításra is. A közlemény bemutatja továbbá, hogy milyen új szemléletre és módszerekre lesz szükség az újfajta adatok fel­­dolgozásához, valamint egy egységes és szabványosított agy­­kérgi sejt­atlasz kialakításához és fenntartásához.

Az emberi plazma proteom profiljának hullámzó változásai az életen át

„Egy csepp a zsarnok asszony arcára fröccsent; Erzsébet letörölte, és úgy ítélte meg, hogy bőre még fehérebbé, finomabbá, ragyo­góbbá vált, mint annak előtte. Megtalálta tehát a bűbájossággal olyan régóta, olyan nagyon keresett varázsszerét a megfiatalításnak: a szűz leányok véréből készített fürdő eltünteti az öregedés romboló nyomait…” – Mednyánszky Alajos Báthory Erzsébetről

Vér – az ősi hagyományban a vitae, az élet­erő hordozója. Ugyan­akkor az oxigén és az anyagcsere­termékek országútja, mely távoli szerveket kapcsol funkcionális egységbe. Híreket is szállít – össze­fonódik az immun­rendszerrel, sejtjeink jel­átvivő molekulákat adnak le és vesznek fel a keringő kötő­­szövetből. Vajon tényleg van kapcsolat a vér állapota és a fiatalság között?
A kaliforniai Stanford Egyetemen évtizedek óta folynak kutatások az öregedés és a regeneráció témakörében. Az egyik legújabb, Nánási Tibor társ­szerzőségével megjelent tanulmányban a kutatók 373 olyan kulcs­fontosságú fehérjét azonosítottak, melyek vérplazma­szintjéből a vizsgált alanyok életkora nagy pontossággal ki­következtet­hető. Azonban ennél fontosabb megállapítást is tettek: fel­fedezték, hogy az öregedés maga, melyet eddig homogénnek és folyamatos­nak gondoltunk, valójában viszonylag stabil állapotok és gyors fázis­átmenetek sorozatából áll.

A – az alanyok életkora pontosan megbecsülhető 373 kulcsfontosságú plazmafehérje alapján, melyeket gépi tanulásos módszerekkel azonosítottunk. Az eltérések összefüggenek az alanyok mentális és fizikai állapotával, számos klinikai teszt alapján késleltetett vagy éppen felgyorsult öregedést tükröznek. B – az új típusú analízis konkrét életkortartományokhoz köthető, fázisátmenet-szerű változásokra is érzékeny. Összeszámolva az így detektált eltéréseket, kiderül, hogy a vérplazma korfüggő átrendeződése hullámokban jelentkezik, határozott csúcsokat képezve a 34., a 60. és a 78. életéveknél. Hivatkozás: Lehallier et al. „Undulating changes in human plasma proteome profiles across the lifespan” (2019) Nature Medicine. 25: 1843–1850. doi: 10.1038/s41591-019-0673-2

Az öregedéskutatás egyáltalán nem öncélú. Túlzás nélkül állíthatjuk, hogy éppen a legnagyobb társadalmi terhet jelentő betegségek azok, melyeknek az elő­fordulása igen szorosan összefügg az idősödéssel. A krónikus kardio­vaszkuláris és neuro­degeneratív kórképek együttesen több életet követelnek, mint az összes többi patológiás elváltozás (a rákot is beleértve) vagy akár baleset. Annak érdekében, hogy tisztázzák e destruktív folyamatok és az öregedés közti kapcsolatot, a kutatók az egyes betegségekre jellemző vérfehérje­profil-elváltozáso­kat az öregedés újonnan megtalált hullámaival vetették össze. Kiderült, hogy ezek az át­rendeződé­sek – klinikailag egészséges alanyokban is – hasonlítanak a betegségekhez köthető mintázatokhoz. Jelenleg nincs birtokunkban olyan gyógyító eljárás, mellyel a krónikus szív-érrendszeri elváltozásokat vagy az Alzheimer-kórt vissza­fordíthatnánk. Az új eredmények fényében azonban elképzelhető, hogy éppen a természetesnek és el­kerülhetet­len­nek tekintett biológiai öregedés – mint közös, rejtett ok – mélyebb meg­értése hordozza a kulcsot e kór­képek hatékonyabb kezeléséhez.•