Miért foglalkoznak a Járványügyi Központban mikrogravitációval? Mi köze lehet a fertőző és nem fertőző betegségek epidemiológiájának a súlytalansághoz?
A kérdésekre az orvostudomány legfiatalabb ága, az űrélettan ad választ: egyrészt mikrogravitációs körülmények között az egyes vírusok működését szabályozó rendszerek intenzívebben működnek, ilyen pl. az általunk vizsgált Epstein-Barr vírus (EBV), másrészt saját eredményeink is igazolták, hogy a súlytalanság nagyban befolyásolja az immunrendszer működését. Ezt a tényt a világon először laboratóriumunk bizonyította, két ténylegesen az űrben végzett kísérlettel.
Kutatócsoportunk, az Országos Epidemiológiai Központ Mikrobiológiai Kutatócsoportja komoly tudományos múlttal rendelkezik mind az EBV, mind a szimulált mikrogravitációs immunológiai kutatások terén. Az EBV (humán herpesvírus 4) fertőzésen a népesség 90%-a átesik, és ezt követően egy életre szóló immunitást szerez. A gyermekkori fertőzések többsége tünetmentes, míg a serdülő- és felnőttkori fertőzések gyakran mononucleosis infectiosa (Pfeiffer-féle mirigyláz) képében jelentkeznek. A vírus ezen kívül még számtalan kórképpel hozható összefüggésbe, így szerepet játszik pl. a Burkitt-lymphoma, a Hodgkin-kór, valamint az orr-garatüreg rosszindulatú daganatainak kialakulásában. Laboratóriumunkban Epstein-Barr vírussal fertőzött humán sejteket tenyésztünk szimulált súlytalanságban. Kutatócsoportunk évtizedek óta végez kísérleteket a NASA Rotary Cell Culture System (RCCS) készülékével: az emberi immunrendszert stimuláló, serkentő molekulák (citokinek) termelődését vizsgáltuk. Az RCCS berendezés nem más, mint egy szabályozhatóan forgó sejttenyésztő edény, amelyben a sejtek egyhelyben, súlytalanságot szimulálva lebegnek a tápoldatban. A sejtekre ható nyíróerő gyakorlatilag nulla, a gravitáció okozta ülepedés és a megfelelő centrifugális erő irányvektorának eredője zéró. Az edény speciális fala lehetővé teszi az intenzív gázcserét, az elhasznált tápfolyadék cseréje megoldott. Kellő gondossággal és szakértelemmel a rendszer sterilen tartható hosszú heteken át, így minden feltétel adott a mikrogravitációs biológiai kísérletekhez.
Eddigi eredményeink szerint a citokinek termelődése akár egy nagyságrenddel is megnövekedhet mikrogravitációs körülmények között. Úgy tűnik, hogy szervezetünk védekező mechanizmusa sokkal intenzívebben működik súlytalanságban, mint földi körülmények között. Ez igen nagy jelentőségű felfedezés, amelynek molekuláris genetikai hátterét az EBV segítségével szeretnénk tisztázni. A biológiai folyamatok szabályozásában, ezen belül is elsősorban a gén expresszióban, a szöveti differenciálódásban, az öregedési folyamatokban és a humán karcinogenezisben a DNS-metilációnak (metilcsoportok kötődése a DNS lánc bizonyos (CpG) helyeihez) alapvető szerepe van. Feltevésünk szerint immunrendszerünk súlytalanság körülményei közötti fokozott működésének is magyarázata lehet a DNS metilációs mintázatának megváltozása mikrogravitáció hatására. Ennek vizsgálatára kiváló modellek a látens EBV genomokat hordozó humán sejtek, amelyeket szimulált mikrogravitációs, és kontrollként normál gravitációs körülmények között tenyésztünk. A sejtekből izoláljuk a DNS-t, majd biszulfit modifikálással „semlegesítjük” a nem metilált DNS szakaszokat, így DNS-szekvenáló készüléken megfelelő tisztítás után kimutathatóvá válik a metilált részek (Me-CpG) elhelyezkedése nukleotid pontossággal. Kísérleteinkkel újabb információkat kaphatunk az űrkutatásban fontos szerepet játszó mikrogravitáció molekuláris hatásmechanizmusáról, eredményeink felhívhatják majd a figyelmet az űrhajósok immunrendszerének zavaraira az űrutazások alkalmával.
Reméljük, hogy jelenlegi munkánkkal a 2006. évben benyújtott ESA-SURE projektünknek megfelelően, előkészíthetjük a Nemzetközi Űrállomáson való űrkísérletünket.
Várkonyi Andrea Kapcsolódó cikkek:
Országos Epidemiológiai Központ
Mikrobiológiai Kutatócsoport
Űrélettani Laboratórium
Magyar élettani pályázat a Nemzetközi Űrállomásra
Új távlatok az orvostudományban: a súlytalanság (1. rész)
Új távlatok az orvostudományban: a súlytalanság (2. rész)
Új távlatok az orvostudományban: a súlytalanság (3. rész)
A távoli bolygókról űrszondákkal kapott képek feldolgozására használt számítógépes algoritmusok legújabb alkalmazása a nyaki artériák elmeszesedésének mértékét megmérő orvosi műszer.
