Csapatsiker a Science-ben

2019. május 24.

Egy természettudós számára mind a természet (angolul nature), mind a tudomány (angolul science) akkor is nagybetűs szavaknak számítanak, ha a magyar helyesírás szabályai szerint kisbetűvel kell is írnunk őket. Azonban a helyesírás érzelmekre fittyet hányó szabályai szerint is nagybetűvel írandók a tulajdonnevekké váló köznevek, mi több, személyes levelezésben még az sem róható fel senkinek, ha, leginkább öröme kifejezéseképpen, egy szót csupa nagybetűvel ír. Épp ezért semmi kivetnivalót nem találnék abban, ha valaki, akinek munkáját ott fogadják el közlésre, mely nem egy kutatási diszciplína vagy technika, de a természettudományok egésze számára számít vezető folyóiratnak, annak nevét az illető csupa nagybetűvel írná. Ilyen folyóirat csupán kettő van. Az egyik az 1869-es alapítású Nature, a másik amerikai párja, az először 1880-ban megjelent Science.
És ha Szőnyi András, aki TDK munkáját már gimnazista korában elkezdte Dr. Nyiri Gábor mellett, és jelenleg friss PhD-val rendelkező munkatársa a Gábor irányítása alatt működő Kvantitatív Funkcionális Neuroanatómia Laboratóriumnak, csupa nagybetűvel írná azt, SCIENCE, szívből megérteném. Nem mindenkinek adatik meg, hogy elsőszerzős legyen egy ott megjelent közleményben!

- A cikknek tizenöt szerzője van, akik munka után a “dicsőségben” is osztoznak. Ugyan régen sem volt kis dolog, ha egy munkát elfogadtak a Science-ben, de a metodikák ugrásszerű fejlődése azt is magával hozta, hogy a bírálók egyre többféle kísérleti megközelítés egybehangzó eredményeit és azok magasszintű értelmezését várják el. Márpedig nem sok olyan csoport van a világon, mely mind a legújabb technikákkal, mind az azokat magas szinten használni tudó emberekkel rendelkezik, és a mindent eldöntő nehezebb feladatot, a cikk megírását is a legmagasabb elvárásoknak megfelelően képes megoldani. Hogyan, mivel kezdődött ez a hatalmas munka és mennyi ideig tartott, míg az eredmények alapján nekiállhattatok a cikk megírásának?

- Azzal egyidőben, hogy 2014-ben befejeztük a median raphe régió előagyba vetítő sejtjeiről szóló cikkünket, kiderítettük, hogy ezen a területen a sejtek nagy része GABAerg. Ezekről a GABAerg sejtekről gyakorlatilag semmit nem tudtunk (mint ahogy még ma sem), ezért el akartuk kezdeni behatóbb vizsgálatukat.
Pályajelölő vírusokat adtunk az agytörzsbe, hogy lássuk, van-e bármilyen előagyi vetítési mintázata ezeknek a sejteknek. Arra lettünk figyelmesek, hogy egyes beadásoknál axonok jelentek meg, mégpedig nagyon specifikusan a hippokampusz stratum oriens rétegében. Akkoriban ez a vetítési mintázat számunkra teljesen ismeretlen volt, és nagyon eltérő a median raphéból hippokampuszba vetítő rostok elhelyezkedésétől, amelyeket még Freund Tamás írt le. Ezért elkezdtük szisztematikusan feltérképezni az agytörzset, és a negyedik agykamra alatt megtaláltuk azt a pár száz négyzetmikrométeres agyterületet, amelynek GABAerg sejtjeiből a rostok eredtek. Az általunk használt atlaszok az egér agyáról ezt a területet különféle apró magokból álló hálózatos állománynak mutatták, és ha lehet, még a median raphe régió GABAerg sejtjeinél is kevesebb információ volt elérhető róluk.

Később kiderült, hogy más atlaszok ezt az agyterületet egységesen nucleus incertusnak, azaz „bizonytalan magnak” nevezik, és legelismertebb szakértője Andrew Gundlach. Természetesen felvettük Andrew-val a kapcsolatot, aki véletlenül pont akkoriban Budapesten is járt, így személyesen is beszélhettünk vele ezekről a sejtekről. Andrew egy nagyon fontos antitestet adott kutatásainkhoz, melyek végül 4 éven át tartottak, így 2018 áprilisában kezdhettünk el vázlatot írni a cikkhez, amit novemberben adtunk be a Science-hez.

- Négy év nem csekély idő, bizonyára volt valami, ami időről időre biztatott benneteket azzal, hogy érdemes ennyi munkát végezni!

- Először is kiderült, hogy az elmúlt két évtizedben szinte csak Andrew és csoportja foglalkoztak ezzel az agyterülettel, és mondhatni szűz terepen mozgunk. Jóformán semmit nem tudtunk arról, hogy az egerek viselkedésében milyen szerepet játszanak a nucleus incertus GABAerg sejtjei, ugyanis megfelelő technológia híján még senki nem tudta ezeket a sejteket célzottan vizsgálni. Akkoriban történt, hogy Losonczy Attiláék csoportja közölt egy cikket arról, hogy az egerek epizodikus emléknyomainak rögzítése tulajdonképpen leáll, ha a hippokampusz stratum oriens rétegében található gátlósejteket célzottan kikapcsolják. Addigra viszont mi már felfedeztük, hogy a nucleus incertus sejtjei nagyon célzottan épp ezeket az gátlósejteket idegzik be gátló szinapszisokkal, és magától értetődött, hogy esetleg a nucleus incertus sejtjeinek is hasonló hatásai lehetnének a memóriára. Ennek a kiderítése elég nagy falat volt, mert be kellett vezessük a laborunkban addig nem alkalmazott viselkedési teszteket és optogenetikai kísérleteket is. Viszont mikor egy év küzdés után azt láttuk, amire számítottunk – vagyis a nucleus incertus GABAerg sejtjeinek ingerlése ugyanúgy kikapcsolta az emléknyomok rögzítését, mint Attiláék módszere – akkor már tudtuk, hogy nagyon jó úton járunk.

- Hogyan alakult végül ki az az együttműködés, amely ilyen sikeres munkát és belőle a cikket eredményezte?

- Az előbb említett kísérletsorozat után, ami a felfedezésünk alapját adta, a többi kísérlettel meg akartuk támogatni elméletünket. Mindenekelőtt elvégeztük a nucleus incertus gátlását, amely a hippokampusz-függő emléknyomok rögzítését sokkal hatékonyabbá tette, így kiderült, hogy a nucleus incertus mindkét irányban képes hatni a hippokampusz működésére. Ezután felvettük a kapcsolatot Losonczy Attilával is, és megkértük, hogy az ő csoportjában már nagy szakértelemmel kezelt in vivo két-foton mikroszkópiával, éber állatokon is vizsgálják meg a nucleus incertus axonjainak működését a hippokampuszban. Az ő eredményeik is alátámasztották, amit mi a viselkedési tesztekkel láttunk, így már majdnem teljesen összeállt a cikk története.
Az utolsó lépés az volt, hogy behoztuk a KOKI-ba a mono-transz-szinaptikus retrográd jelölésre alkalmas rabies-technológiát. Ehhez a technikai részleteket szintén magunknak kellett kitalálni, közvetlen segítséget nem tudtunk kérni, mert az országban még nem volt más, aki előttünk ezt rutinszerűen használta volna. A rabies jelölés beállító kísérletei ugyan a többi kísérlettel párhuzamosan, de egy álló évig tartottak! Végül szerencsénkre ezeket az erőfeszítéseket is siker koronázta, és azt is meg tudtuk mutatni, hogy a nucleus incertus GABAerg sejtjei melyik más sejtektől kapnak információt.

- A nucleus incertus először emberben írták le, még 1903-ban (Streeter, Am J Anat 2:299-313) de ezt követően leginkább rágcsálókban tanulmányozták, ahogy Ti is. A vizsgált stratum oriens interneuronokat pedig a szeptum bemenetei aktiválják, ilyen agyrész azonban az emberben nincs. Mennyire és miben lehet az egérben kapott eredményeket emberre alkalmazni?

- Ha a humán agyban szeptumnak nevezett terület nincs is, de vannak a rágcsáló mediális szeptummal analóg agyterületek (PMID: 24736183), ami nem is meglepő, tekintve, hogy az epizodikus emléknyomok rögzítését végző hálózat evolúciósan igen konzervált. Nagyon valószínű, hogy a nucleus incertus emberben is hasonló módon működik, mint a rágcsálókban, ugyanis ez egy nagyon ősi, agytörzsi terület.
Az pedig, hogy rágcsálókban a nucleus incertus kiirtása patologikusan kóros félelmi emléknyomok rögzüléséhez vezetett, nekünk azt sugallja, hogy emberben ennek az agyterületnek károsodása szerepet játszhat a poszttraumás stressz, fóbiák, vagy akár a depresszió kialakulásában.

Nagyon érdekes lenne ezt az agyterületet mind rágcsálókban, mind emberben tovább vizsgálni, hogy pontosabb képet kapjunk élettani és kórtani funkcióiról!

- Ez azt jelenti, hogy folytatjátok a munkát?

- Mi az állatkísérletek oldaláról szeretnénk megközelíteni ezt a kérdést, és már el is indítottuk a következő kísérletsorozatot, amely ennek a magnak és a negatív emléknyomok rögzítésével kapcsolatos működéséről, illetve a depresszió patomechanizmusában játszott szerepét vizsgálja. Reméljük, hogy ha nem is az idei, de a jövő évi KOKI Napokon az előzetes eredményekről nektek is beszámolhatunk.

- Melyek azok a kísérletek, melyeket Te végeztél, ill. mit tartasz legjelentősebb hozzájárulásodnak az eredményekhez?

- A funkcionális anatómiai kísérleteket, a vírusbeadásokat, a rabies pályajelölést és a viselkedési kísérleteket végeztem én. Legfontosabb hozzájárulásomnak pedig azt az olvasással és ötleteléssel eltöltött számtalan órát tartom, ami alatt összeállt a végső történet. Az évek alatt ezekről az olvasmányokról és ötletekről Gáborral még legalább kétszer annyi órányi beszélgetést folytattunk. És azt hiszem végül az keltette fel a Science szerkesztőinek érdeklődését, hogy a nucleus incertus szerepére vonatkozó megalapozott mechanizmussal tudtunk szolgálni a kísérletek eredményei és a szakirodalom alapján.

- Szokványos kérdés lehet, de nem sokszor tehetem fel: milyen érzés egy Science cikk első szerzőjének lenni?

- Természetesen rendkívüli érzés, mikor azt a visszajelzést kapja az ember, hogy a munkája másokat is érdekel, és eredményei alaposak és meggyőzőek. A cikk hivatalos elfogadásakor pezsgőt bontottunk a csapattal, hiszen ez végig csapatmunka volt, ami több, mint az egyes emberek erőfeszítésének összessége. Én emellett azt gondolom, hogy bár a publikáció elfogadása egy fontos pont azon a hosszú úton, ami odáig vezetett, de igazából az úton lenni fontos, nem pedig a célra függesztett szemmel elrohanni minden egyéb mellett útközben. A munka végzése közben átélt sikerélmenyek is motiválók voltak, és kudarcainkból is sokat tanultunk.

- És most hogyan tovább?

- Megyünk tovább az utunkon! Épp egy másik, terjedelmét tekintve hasonló, 4 éves projektből származó cikket írunk a median raphe régió glutamaterg sejtjeiről. Most ennek megírása a legfontosabb feladat. Zichó Krisztiánnal, egyik fiatal diákkörösünkkel, és Gáborral már több, mint egy hónapja dolgozunk rajta.
Én azonban júniustól elhagyom /Freund/ Tamás és Gábor csoportját, és Nusser Zoltán csoportjában fogok dolgozni egy Andreas Lüthi-vel közös projekten. Egy új, izgalmas technológiát szeretnék elsajátítani és hazahozni, amihez legalább egy évig Svájcban, Baselben leszek posztdoktor. Nagy reményekkel és motivációval nézek ennek az új iránynak elébe, és bízom abban, hogy sok érdekes eredményünk születik majd belőle.

A nucleus incertus (NI) GABAerg sejtjei a hippokampális szomatosztatin (SOM)-pozitív interneuronok gátlásával közvetlenül, míg a SOM-pozitív sejtek mediális szeptumban (MS) található serkentő bemeneteinek gátlásával közvetetten is szabályozzák az epizodikus emléknyomok kialakulását. Ha enyhe averzív ingereket a NI GABAerg sejtjeinek fénnyel való ingerlésével párosítottunk, megakadályoztuk a félelmi emléknyom kialakulását, míg a kontroll egerek normális félelmi reakciót (lefagyást) mutattak az averzív ingert követő napon, ugyanabban a környezetben.