Emlékeink programozhatják át idegsejtjeink kommunikációs gépezetét

Az idegsejtjeink közti kapcsolatot biztosító szinapszisokban működnek szervezetünk legbonyolultabb molekuláris gépezetei. Az utóbbi években kiderült róluk, hogy felépítésüket nemcsak a genetika, hanem gondolataink, emlékeink is formálják. Hogy pontosan miként, arra keresi a választ a következő öt évben Nusser Zoltán, az MTA KOKI kutatója az Európai Kutatási Tanács 2,5 millió eurós támogatásával.

Agyunk több milliárd idegsejtből álló hálózatában rengeteg kapcsolat alakul ki, melyeken keresztül a sejtek kommunikálnak egymással. E szinapszisnak nevezett kapcsolódási pontok többségében molekulák (ingerületátvivő anyagok) közvetítésével jut át a jel egyik idegsejtből a másikba. A jelek küldését és fogadását megvalósító rendszer finoman összehangolt működésű fehérjék sokaságából áll. A rendszer összetettségét jól mutatja, hogy a becslések szerint legalább minden tizedik génünk az idegsejtek szinapszisainak valamelyik fehérjét kódolja.

Az utóbbi években a kutatók számtalan különböző típusú szinapszist azonosítottak. Ahogy azonban a mérési módszerek egyre pontosabbá váltak, kiderült, hogy a szinapszisok jelátviteli “gépezetének” fehérje-összetétele olyankor is eltérő lehet, amikor azt semmilyen genetikai ok vagy sejttípus-tulajdonság nem indokolná. Úgy tűnik, hogy idegsejtek működésének története – például az, hogy milyen memórianyom kialakításában vettek részt – jelentős hatással van a köztük kialakult szinapszisok felépítésére. Hogy pontosan miben is áll ez a hatás, annak kiderítésére nyerte el Nusser Zoltán az Európai Kutatási Tanács 2,5 millió eurós Advanced Grant támogatását.

A gondolattól a fehérjékig
Nusser Zoltán az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetében működő kutatócsoportjával olyan kísérleti rendszert állított össze, mellyel szigorúan kontrollált körülmények között megvizsgálhatják, milyen hatással van az agyműködés a szinapszisok fehérje-összetételére. Rendszerükben négy alapvető szint épül egymásra, melyek megvalósításához külön-külön is az utóbbi néhány év eredményeire van szükség.
1. A kutatók pontosan meghatározott cselekvéssorozatokat végeztetnek kísérleti egerekkel, miközben mérik egyes idegsejtjeik működését. (Az itt használt módszerről két éve számolt be az mta.hu).
2. Az agy megfigyelt területéből túlélő agyszeleteket készítenek, és itt különféle biofizikai vizsgálatokat végeznek a kiszemelt idegsejteken, valamint a köztük kialakult szinapszisokon.
3. A szövetmintákban egy saját fejlesztésű jelölési módszerrel azonosítják a szinapszisok fehérjéit. A különböző típusú, megjelölt fehérjék azonosítását szupernagyfelbontású mikroszkóppal végzik (a STED névre hallgató technológia kifejlesztéséért Stefan W. Hell 2014-ben elnyerte a kémiai Nobel-díjat).
4. A szinapszisok működése (múltja) és fehérje-összetétele között a fentiekben feltárt kapcsolatok még nem jelentenek feltétlenül ok-okozati összefüggést. Az utolsó lépésben a kutatócsoport ezt vizsgálja: genetikai beavatkozással megváltoztatják az így felfedezett fehérjeegyüttesek mennyiségét, és figyelik, hogy a beavatkozásnak — azonos kísérleti körülmények között — milyen hatásai vannak a szinapszisok funkcionális jellemzőire. Itt derülhetnek ki azok az ok-okozati összefüggések, amelyekből valóban mélyreható következtetéseket lehet levonni az idegsejtek és a szinapszisok működésére vonatkozóan.

Kiválóság és új irány — az ERC Advanced Grant titka
Nusser Zoltán korábban már elnyerte egyszer az Európai Kutatási Tanács Advanced Grantjét, később pedig pályázati bírálóbizottságokban is részt vett, így sokat megtudhatott arról, mi is jellemzi a befutott kutatók ígéretes programjait. Az erre a szintre eljutott kutatóknál alapvető követelmény a korábbi sikeres tudományos karrier, ugyanakkor a benyújtott projekttel szemben elvárás, hogy valamelyest szakítson a múlt eredményeivel és új irányba induljon el. “Nincs aranyszabály — bírálóként és pályázóként is nagyon nehéz ezt kezelni” — mondta Nusser Zoltán, aki a következő években szinapszisok vizsgálata mellett a Nemzeti Agykutatási Program keretein belül is folytat idegtudományi kutatásokat.