Molekuláris biológusként a DNS-kód alapjainak megismerésével kezdjük. Először a kód olvasása és lefordítása következik, majd áttérhetsz a saját gondos szerkesztésedre a kivágás és beillesztés, valamint a másolás és beillesztés segítségével. Ha már elsajátítottad ezeket a készségeket, manipulálhatod a géneket, genomokat és fehérjéket, hogy megvizsgáld, hogyan “működnek” a sejtek, és hogyan állíthatod be a működésüket. E technikák teljesítménye, sokoldalúsága és megfizethetősége ugrásszerűen fejlődött az elmúlt években, párhuzamosan az információs technológiák fejlődésével. Például a DNS-szekvenálás, vagyis a teljes genom “leolvasásának” képessége ma már bármely ésszerűen jól felszerelt kutatócsoport számára elérhető.
A technikák fontosak, de valójában az ragadja meg a fantáziát, amit velük teszünk. A betegségekkel összefüggő kulcsfontosságú gének felfedezése, gyakran sok évvel azután, hogy a működésük, vagy tétlenségük következményei ismertek, személyesen is inspirálóan hatott rám. Különösen arra emlékszem, hogy 1989-ben, a PhD-fokozatom megkezdésekor olvastam a cisztás fibrózis génjének azonosításáról, és 1995-ben, posztdoktorként hallottam az elhízáshoz kapcsolódó leptin gén azonosításáról. Aztán láttam, milyen hatással lehet a génfelfedezés a saját molekuláris parazitológiai közösségemre: a maláriaparazita var génjei 1995-ben, az afrikai tripanoszóma humán szérumrezisztenciával kapcsolatos génje 1998-ban, és a maláriaparazita klorokin rezisztencia transzportere 2000-ben csak néhány példa. Továbbra is kihívást jelent azonban egy adott, érdeklődésre számot tartó folyamatban részt vevő gének azonosítása. Egy új és fontos gén felfedezése szintén csak az első lépés egy olyan kutatásban, amelynek célja a funkció és a terápiás célpontként vagy például vakcinázási jelöltként való teljes megértése. A fennálló kihívások azonban pontosan azok, amelyek továbbra is hajtják a technológiai innovációt az élettudományokban.
Hogyan áll a helyzet az egysejtű trypanosomatid parazitákkal, amelyekkel Dundee-ban dolgozunk? Ezek a rendkívül mozgékony, körülbelül 1/50 milliméter hosszúságú sejtek vérszívó rovarok révén terjednek az emlősök között. Pusztító hatással vannak a világ szegényeire, mivel az “elhanyagolt trópusi betegségeket”, az afrikai trypanosomiasist, a Chagas-kórt és a leishmaniás betegségeket okozzák. Az emberi és állati betegségek e sorának következményei évente több százezer haláleset és évente körülbelül egymillió esetben a bőr leishmaniasishoz társuló torzító elváltozások. A tripanoszómák súlyosan korlátozzák a fogékony lovak, szarvasmarhák, juhok és kecskék behozatalát is Afrika-szerte.
Kiemelten az afrikai tripanoszómákra összpontosítottunk, és azt látjuk, hogy a gazdaszervezet parazitaellenes alkalmazkodását és a parazitaellenes gyógyszereket folyamatosan az elavulás fenyegeti a köztünk és a paraziták közötti “fegyverkezési versenyben”. Abban a reményben, hogy segíthetünk ebben a versenyben fölénybe kerülni, adaptáltunk egy genetikai szűrési megközelítést, amely lehetővé teszi számunkra, hogy minden parazita génjét megvizsgáljuk a gyógyszerhatásban és a gyógyszerrezisztenciában betöltött szerepe szempontjából. Ez >50 új gént tárt fel, amelyek a klinikai használatban lévő gyógyszerekhez kapcsolódnak. A nifurtimox és az eflornitin nevű gyógyszereket például széles körben alkalmazzák kombinált terápiaként. Megerősítettük, hogy a nifurtimoxot egy parazita enzim alakítja át egy erősebb gyógyszerré, és – amint arról más csoportok egymástól függetlenül is beszámoltak – megállapítottuk, hogy az eflornitint egy parazita aminosavtranszporter veszi fel.
Egy sokkal régebbi gyógyszerről, a suraminról kiderült, hogy egy parazita felszíni fehérjén keresztül jut be a sejtbe. Ez azért volt különösen kielégítő felfedezés, mert Paul Ehrlich, “a kemoterápia atyja”, aki több mint 100 évvel ezelőtt mind a “csodafegyver” hipotézisét, mind a szuramin előfutárait kidolgozta, kijelentette: “Ha egyszer megismerjük egy adott parazitafajta kemoreceptorainak többségét… messzemenő lehetőségeink lesznek a különböző szerek egyidejű támadására” (Ehrlich, 1913). Megtaláltuk tehát Ehrlich egyik “kemoreceptorát”, és ez valóban új lehetőségeket jelent a terápiás fejlesztés számára.
Egy másik felfedezés két másik régi gyógyszerrel kapcsolatos, amelyekkel kapcsolatban már több mint 60 évvel ezelőtt keresztrezisztenciát jelentettek. Ez a melarsoprol és pentamidin keresztrezisztencia egy másik parazita membrán transzporter, az aquagliceroporin hibájához kapcsolódott. A melarsoprol, egy meglehetősen mérgező, de egyébként hatékony arzéntartalmú gyógyszerrel szembeni rezisztenciát egyes területeken a betegek akár 50%-ánál is megfigyelték. Az Afrikából származó rezisztens parazitákat összegyűjtő és tároló csoportok képesek voltak gyorsan azonosítani e transzporter hibáit, és az 1970-es évek közepéig visszavezetni őket. Így most már ismertek azok a genetikai változások, amelyek lehetővé tették, hogy a trypanoszómák ellenálljanak ennek a bizonyos terápiának, ezeknek a változásoknak a hatása részletesen vizsgálható, és a rezisztens paraziták terjedése és elterjedése hatékonyan nyomon követhető.
Ez elég figyelemre méltó, hogy a biológiai folyamatok gyakran váratlan módon válnak kísérletileg hozzáférhetővé, valószínűleg azért, mert sokukról még mindig oly sokat kell tanulnunk. Ez volt az én személyes tapasztalatom is. Saját eredményeink esetében a DNS-javítással kapcsolatos munkánk volt az, ami lehetővé tette számunkra a fent leírt genetikai szűrési módszer kidolgozását. Ráadásul a megközelítés kifejlesztésének kezdeti motivációja az volt, hogy egy teljesen más génexpressziós kérdéssel akartunk foglalkozni; szerencsére olyan kollégákkal tudtunk együttműködést kezdeményezni, akik már elismert szakértői voltak a gyógyszerrezisztenciának.
Az egyértelmű, hogy annak ismerete, hogy a gyógyszerek hogyan hatnak és hogyan szűnnek meg hatni, segít javítani a hatékonyabb és tartósabb terápiák kidolgozásának kilátásait, és javítja a rezisztencia megjelenésekor annak nyomon követésének és kezelésének kilátásait is. Elsősorban “alapkutatóként”, a Dundee-i Gyógyszerkutató Egység partnereivel együttműködve folytatjuk erőfeszítéseinket a trypanosomatidák gyógyszerelhető biológiájának felfedezésére és boncolgatására. Valóban, ma már rendelkezésre állnak olyan eszközök és technológiák, amelyekkel ezeket a kémiai-biológiai kölcsönhatásokat minden eddiginél nagyobb áteresztőképességgel vizsgálhatjuk.
Mivel munkánk folyamatosan számos kolléga munkájára és felfedezésére támaszkodik – sajnos túl sok, hogy megemlítsem -, azzal fejezem be, hogy megismétlem, ami valószínűleg elég nyilvánvaló: az ilyen és más emberi és állati kórokozók elleni hatáshoz kutatói közösségre, kritikus tömegre, nyílt kölcsönhatásra, együttműködésre és a hatékony technológiához való hozzáférésre van szükség, mind alap-, mind transzlációs szinten. Az is világos, hogy a kórokozókkal végzett kísérletek továbbra is az élettudományok számára és azon túl is sokkal szélesebb körben releváns felismeréseket fognak eredményezni.
- PowerPoint dia
- nagyobb kép
- eredeti kép
https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1005430.g001