Research projects 16b5cb1397496f2590dec6c16f05753bab2f892c1e324c7b5412a8b13a5758a4

Kutatási projekt

A transzgenikus vázizom felhasználása

Egyetemi egységek

Általános Orvostudományi Kar
Biokémiai Intézet

Hasznosíthatóság szintje

Ismeretbővítő kutatás (alap- elméleti kutatás)

Kulcsszavak

génterápia, in vivo transzfekció, fluoreszcens mikroszkópia, jelátviteli utak, izomregeneráció

Kutatási projekt leírása

Transzgenikus vázizom úgy jön létre, hogy a vázizomba mesterséges gént viszünk be (transzfektáljuk). A transzgenikus izom előnyei, hogy rövidebb idő alatt létrehozható, mint a transzgenikus állat, a fejlődés vad típusú genetikai háttérben történik, ezért nem kell számolni a mutáns genetikai háttér zavaró hatásával. Idegen gének plazmid segítségével is bevihetők a vázizomba, ahol az idegen fehérjék hatása tanulmányozható, pl. a jelátviteli folyamatokra. Ezzel a módszerrel bebizonyítottuk, hogy a lassú vázizom összehúzódásában és elernyedésében fontos fehérjék kifejeződése külön jelátviteli utakon szabályozódik. A másik felfedezés, amelyet szabadalmaztattunk is, hogy mindössze néhány rost befolyásolásával az egész regenerálódó izomban serkenthető a növekedés.  Jelenleg ennek a hatásnak a szöveti mechanizmusát és a génterápiás felhasználási lehetőségét vizsgáljuk. 

 

Kísérleti modellünk a notexin-indukált nekrózist követően regenerálódó patkány soleus vázizom, amely az izom teljes tömegét érintő regenerációs folyamatokon megy keresztül.  Ennek a kísérleti rendszernek több mint egy évtizedig tartó vizsgálatával igazoltuk, hogy az in vivo regeneráció morfológiai és molekuláris eseményei egymásra épülnek, reprodukálhatóságuk pedig vetekszik az in vitro sejtkultúráéval.  A regenerálódó vázizmot olyan plazmidokkal transzfektáljuk, amelyek módosított géneket fejeznek ki, s a róluk készülő fehérjék segítségével az izomban lejátszódó folyamatok tanulmányozhatók. Az így létrehozott transzgenikus vázizom bizonyos előnyökkel is rendelkezik a transzgenikus állattal szemben, például intakt (vad típusú) genetikai háttérben alakult ki és rövidebb idő alatt lehet létre hozni. A transzgenikus vázizom segítségével kimutattuk, hogy a calcineurin vagy a Ras jelátviteli fehérjék gátlása megszünteti a lassú típusú vázizom összehúzódásában szerepet játszó miozin nehézlánc kifejeződését, de nem befolyásolja az elernyedéshez fontos szarko/endoplazmás retikulum Ca2+ ATP-áz kifejeződését [1,2].

Ezen kísérletek közben észrevehető volt, hogy bizonyos gének transzfektálása a regenerálódó izomban több mint 20%-os növekedés-serkentést eredményezett a gén bevitelére használt üres plazmiddal transzfektált regenerálódó kontroll izomhoz képest [3,4]. Jóllehet, a vázizom mindössze néhány rostjában történt manipuláció, a növekedés serkentése mégis valamennyi izomrostra érvényesült. Ilyen hatás esetén gyanítható az autokrin-parakrin mechanizmusok szerepe. Kalcineurin inhibítor fehérje és NFAT riporter gén azonos rostokba történő ún. kotranszfekciójával és antitest alkalmazásával igazolható volt, hogy a Ras fehérje gátlásával létrehozott regeneráció-serkentés a calcineurin-NFAT-IL4 útvonalon érvényesül. Ez úgy történik, hogy amennyiben a domináns negatív Ras gátolja a Ras-t, akkor a kalcineurin nevű foszfatáz aktívitása nő, defoszforilálja és a sejtmagba jutásra készteti az NFAT nevű transzkripciós faktort. Az NFAT serkenti az interleukin-4 (IL4) citokin kifejeződését, ami a rostból történő kiválasztódása után a rostkörnyéki mioblasztok IL4 receptoraihoz kötődve elindítja a mioblasztok beolvadását az izomrostba.

Az izomrost a sejtmagszám növekedésével fejlődik, hiszen ennek segítségével nagyobb számú génkifejeződésre nyílik lehetősége. Ennek megfelelően a stimulált regenerációban vizsgált rostok a sejtmagjainak száma nagyobb, mint a nem stimulált kontrolloké. A kalcineurin-NFAT-IL4 útvonal rost növekedést-stimuláló szerepét a szarkoplazmás/endoplazmás retikulum kalcium ATP-áz neonatális formáját (SERCA1b) gátló interferáló RNS-t kifejező plazmid transzfektálása esetén is kimutattuk. Ezek az eredmények nem csupán a regeneráció serkentésének egy gyógyászati szempontból is érdekes lehetőségét mutatják meg, hanem felhívják a figyelmet az izomrostok között működő, eddig lényegében ismeretlen mechanizmusokra.

TUDOMÁNYÁGAK

Klinikai orvostudományok