Egyedül nem megy

2019. június 18.

Manapság egy tudományos munkának nem csak egy jó folyóiratban való megjelentetése, de még részleteiben való megértése is kihívást jelenthet, annyi féle eszközt és módszert vetnek be a kutatók, hogy sokoldalú kísérletekkel alátámasztott választ adhassanak egy feltett kérdésre. Nem csoda hát, hogy egy-két szerző neve alatt kísérleti munka elvétve, ha megjelenik, a kutatóhelyek közti együttműködések száma viszont egyre nő. Így történt ez a „Transfer of complex regional pain syndrome to mice via human autoantibodies is mediated by interleukin-1–induced mechanisms” címmel a PNAS-ben /Proceedings of National Academy of Sciences/ most megjelent közlemény esetében is, ahol a vezető magyar kutatók Helyes Zsuzsanna, a Pécsi Tudományegyetem ÁOK, Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézetének professzora, a Szentágothai János Kutatóközpont elnöke, és Dénes Ádám, intézetünk ERC és Lendület pályázat nyertes kutatója, a Neuroimmunológia csoport vezetője voltak.

- Gratulálok közös munkátokhoz, melynek színvonalát mindenképpen jelzi, hogy egy nagy presztízsű lapban fogadták el, ami maga nagy sikernek számít! Eredményeitek reményt nyújtanak arra, hogy talán már a közeljövőben enyhíthetők lesznek egy tartós szenvedést okozó fájdalom szindróma tünetei. A feladat fontos, egyszerűnek viszont a legjobb indulattal sem mondható. Ki volt a kezdeményezője az együttműködésnek, és beszéltetek-e akkor a megjelentetés módjáról?

Zsuzsi:
- Ádámmal az első beszélgetéseket én kezdeményeztem 2014 januárjában, miután Komoly Sámuel professzor meghívására egy lehengerlő előadást tartott Pécsett, és Ábrahám István, volt KOKI-s kollégája segítségével megismerkedtünk.
Azért kértem a találkozást, mert számos kérdésem volt az agyi gyulladásos mechanizmusokkal és a gliasejtek működésével kapcsolatban, amivel a NAP pályázatomban kezdtem foglalkozni a krónikus fájdalom állapot állatmodelljeiben. Már az első alkalommal kb. 4 órát beszélgettünk egy kávé mellett, és rögtön előjött számos közös érdeklődési pont is, sőt, 3-4 közös projektet is tervezgettünk. Mivel bennünket a stressz-fájdalom interakciók is érdekelnek, kaptunk Ádámtól IL-1 és fraktalkin receptor hiányos egereket egy krónikus stressz-okozta fájdalom modellhez, melyen jelenleg is dolgozunk.
Egy későbbi alkalommal került szóba a komplex regionális fájdalom szindróma /angolul Complex Regional Pain Syndrome: CRPS/, amelyen Andreas Goebellel már 2012 óta dolgoztunk. Megmutattam azokat az eredményeket, amelyek bizonyították, hogy a CRPS-ben szenvedő betegek IgG (immunglobulin G) frakcióinak egerekbe oltása fokozza a kis talpi sérülés kiváltott fájdalmat, és együttműködésünk első körben számos gyulladásos mediátor talpból (perifériás szövet) történő mérésére irányult Ádámék multiplex immun-esszé módszerével, amiben Ádám csoportjából Környei Zsuzsanna és Tóth Krisztina rengeteget segítettek.
Meglepő módon az eredmények mind azt mutatták, hogy ebben a modellben a fájdalomérzet növekedését nem a perifériás gyulladás fokozódása okozza. Ezt követően kezdtük el vizsgálni a fájdalommal kapcsolatba hozható agyterületeken a glia-aktiváció szerepét, ami azt mutatta, hogy a neuroinflammáció játszhat fontos szerepet a CRPS-es betegek IgG-jével kiváltott fokozott, elhúzódó fájdalom kiváltásában.
A mikroglia aktiváció mechanizmusaival kapcsolatban egyértelműen Ádám ötlete volt az IL-1 szerepének génhiányos egerekkel, ill. egy farmakológiai módszert alkalmazva, receptor blokkolóval történő tesztelése.
Mivel a projektet előre megtervezni teljes egészében nem tudtuk, hanem azt az eredmények függvényében lépésről lépésre alakítottuk, így munkánk kezdetén sem a végső cikk koncepciójáról, sem a szerzők sorendjéről nem határoztunk.

A Szentágothai Kutatóközpont Molekuláris Farmakológia Kutatócsoportja és az ÁOK Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet Neurofarmakológiai Kutatócsoportja
A PNAS-ben megjelent munkában Helyes Zsuzsanna professzor mellett Szentes Nikolett PhD hallgató, Pohóczky Krisztina egyetemi adjunktus, Botz Bálint tud. munkatárs, radiológus rezidens, Kemény Ágnes egyetemi docens és Kiss Tamás képalkotó operátor vett rész.
Nem szerepelnek a fotón:Tékus Valéria tudományos munkatárs, aki kisfiával GYES-en van, és a munkában sztintén fontos közreműködő Ábrahám Hajnalka, aki az Orvosi Biológiai Intézet és a Központi Elektronmikroszkópos Laboratórium vezetője.

- Ez volt az első közös munkátok?

- Szigorúan véve nem, mivel korábban egy kolléganő Ádáméknál tanult asztrocitát tenyészteni, és be is állította nálunk a módszert. Az IL-1 szerepének vizsgálatát krónikus stressz okozta fájdalom modellben ugyancsak korábban kezdtük el. Ezek a kísérletek azonban még nem fejeződtek be.

- Mobiltelefon, e-mail, Skype és még más lehetőségek is vannak a szinte azonnali kommunikációra, akár siker, akár sikertelenség teszi is alkalmazásukat szükségessé. Voltak olyan pillanatok, mikor pl. meglepő eredmények miatt változtatnotok kellett a megbeszélt kísérleti terven?

- Természetesen. Volt egy hipotézis, miszerint a betegek IgG-je a perifériás gyulladás fokozásán keresztül súlyosbítja a fájdalomérzetet. Ezt azonban nem igazolták a perifériás citokin mérésekkel kapott első eredményeink, így új hipotézist kellett felállítanunk, ami a központi idegrendszeri gyulladásos mechanizmusaira irányult, ami a centrális fájdalom-érzékenyítést magyarázhatja. A fő kommunikációs út a szakmai egyeztetésekre a Skype. Andreas Goebellel is így egyeztettük rendszeresen, kb. 6-8 hetente, eredményeinket, de Ádámmal személyes megbeszélések is voltak/vannak.

- A PNAS-ban megjelenni rangot ad - de emellett mit tartotok a közös munka legnagyobb hozadékának?

- Az eredmények közvetlen transzlációs jelentőséggel is bírnak, mivel egy már más indikációval forgalomban lévő gyógyszer, az IL-1 receptor blokkoló anakinra ún. repozicionálására (új területen való felhasználására) adhat lehetőséget, másrészről új gyógyszerfejlesztési irányokat is nyithat. Nagyon jó példája ez a munka a NAP kutatócsoportok közti együttműködéseknek, klinikai és elméleti felfedező kutatások eredményes kiépítésének és a nemzetközi hálózatépítésnek is.

- Volt-e olyan, amit a közös munka során ti magatok, ill. csoportotok tanulni tudtatok egymástól?

- A téma klinikai problémából indult, amellyel kapcsolatban a háttérről és a betegekről mindketten sok új információt kaptunk a liverpooli partnertől. Számomra a legnagyobb jelentősége ennek a kollaborációnak az, hogy kollégáimmal együtt (Szentes Nikolett PhD hallgató, Tékus Valéria és Pohóczky Kriszti posztdok kutatók) nagyon sokat tanultunk szemléletben és technikailag is, a neuroinflammációs mechanizmusokról.
Ádám manchesteri kollaborációja révén egy teljesen új, IL-1β fl/fl egértörzset állítottak elő, ennek segítségével a KOKI-ban Ádámék megcsinálták azt az egérvonalat, amelyben specifikusan a mikroglia sejtekben hiányzik az IL-1β. Ebben Ádám csoportjából Lénárt Nikolettnek kulcsszerepe volt. Az új egértörzsek felhasználásával készült első eredmények ebben a közleményben szerepelnek.
A közleményen egyébként csaknem 4 évet dolgoztunk, a bírálók által feltett kérdések megválaszolásához szükséges kísérletek elvégzése is több mint 1 évbe telt, de ezektől a közlemény sokkal jobb, a következtetések pedig sokkal megalapozottabbak lettek.

- Gondoltatok már az együttműködés folytatására, esetleg közös kutatási pályázatra?

- Már most dolgozunk a következő közleményen, amely erre a cikkre épül, és az IL-1 szignalizáció és más mikroglia aktivációs útvonalak feltérképezésére irányul. Reményeink szerint még idén születik belőle kézirat.
Szeptemberre egy COST pályázat beadását tervezzük, melynek témája az autoimmunitás okozta fájdalomállapotok közös mechanizmusainak feltérképezése lesz.

- Munkátok újabb bizonyítékot szolgáltatott arra, mennyire fontos megismerni az immunrendszer és a központi idegrendszer együttműködését különböző kórképek esetében is. Arról mi a véleményetek, hogy az anakinra, melynek áldásos hatását az általatok vizsgált CRPS kórképben tapasztaltátok, elég sok mellékhatással rendelkezik - ráadásul ezek közül valamelyik 10 beteg közül több mint egynél jelentkezhet? A májkárosító hatás sem épp elhanyagolható. Segíthetnek a mostani vizsgálatok abban, hogy kisebb kockázati tényezőt jelentő IL-1R antagonistát/blokkolót találjanak?

- Az immunrendszer tipikus „kétélű fegyver”, szabályozása nagyon precíz finomhangolást igényel. Sajnos, a legtöbb erre irányuló biológiai terápiás lehetőség nem szelektív egy adott útvonalra, a mellékhatások egy részétez okozza. Másrészről e gyógyszerek átalakulásuk során koncentrálódnak a májban, és ennek is lehetnek károsító hatásai.

Eredményeink az IL-1 receptor antagonista mellékhatás profiljának csökkentésével kapcsolatban ugyan nem nyújtanak jelentős segítséget, azonban az IL-1 jelátviteli útvonal egyéb tagjainak feltérképezése, és ebben új, potenciális gyógyszer célpont(ok) azonosítása, biztonságosabb terápiás lehetőség alapja lehet.

7 nappal a krónikus fájdalom kialakulását indukáló akut sérülést és humán IgG transzfert követően IL-1b immunopozitív mikroglia sejtek jelennek meg a lumbális gerincvelőben

Ádám:

- Minden hatóanyagnak, így minden gyógyszernek is, lehet nem kívánt mellékhatása, azonban az anakinra a tapasztalatok szerint a betegek többségénél biztonságosan alkalmazható. Manchesterben például stroke-on vagy szubarachnoidális vérzésen átesett betegek esetén klinikai II-es, illetve III-as fázisban van ez a szer. Bár ezek a betegek a központi idegrendszer nagyfokú érintettsége miatt erősen immunszuppresszív állapotban vannak, érdekes módon az anakinra alkalmazása nem növeli szignifikánsan a fertőzések jelenlétét, miközben csökkenti a gyulladásos mediátorok szintjét. Ennek valószínűleg az az oka, hogy az IL-1 (ahogy az IL-1β felszabadulását szabályozó inflammaszóma-mediálta folyamatok is) elsősorban az opportunista patogének elleni immunválasz során játszanak szerepet.
Azért tartom kiemelten fontosnak a betegség-mechanizmusok pontos feltárását és a celluláris célpontok azonosítását experimentális /klinikai kutatásokban, mert a gyógyszerfejlesztés csak így lehet igazán hatékony. Jelenleg több száz új gyógyszerjelöltet tesztelnek világszerte, amelyek az inflammaszómák gátlását, az IL-1 termelését, vagy hatásait próbálják gátolni. Krónikus betegségek esetén például az anakinra keringésben mért rövid felezési ideje miatt nagyobb szerep juthat az IL-1α-t vagy IL-1β-t neutralizáló/semlegesítő antitesteknek, vagy olyan kismolekuláknak, amelyek központi-idegrendszeri penetrációját vagy bomlását megfelelő hordozó anyagokkal szabályozni lehet.
Ha nem értjük meg, pontosan hol és milyen módon kell beavatkoznunk adott patológiás folyamatokba, az esetleges mellékhatások ellen sem tudunk hatékonyan fellépni.

- A mikroglia nagyon sok mindent „tud”, pl. az interleukin-1 mellett számos egyéb mediátort is termel. Gondoltatok arra, hogy érdemes lenne a CRPS kórképben is megvizsgálni egy másik citokin, az IL-12 szerepét is?

Zsuzsi

- Az IL-1 az egyik legfontosabb kulcseleme a neuroinflammációt eredményező komplex kaszkád mechanizmusoknak, de korántsem egyedüli szereplője. Természetesen érdemes egyéb útvonalakat is vizsgálni, ezt jelenleg folyó kísérleteinkben meg is tesszük, pl. a TNF, a fraktalkin receptor ill. a JAK kinázok szerepét szeretnénk felderíteni.

Ádám:

- Mint kiderült a fenti kísérletekből, a mikroglia nem az egyedüli forrása annak az IL-1-nek, amely felelős a CRPS modellben a krónikus fájdalom kialakulásáért és fennmaradásért. Ezért feltétlenül szükséges további celluláris források azonosítása is. Ilyen lehet a központi idegrendszerben az asztrocita, amely szintén képes az IL-1β termelésére. Ezen felül, az IL-1 egy nagyon potens, akár femtomólos (10-15M) koncentrációban is hatékony molekula, amely egész gyulladásos kaszkádot képes elindítani termelődésének helyén, vagy ha bekerül a szisztémás keringésbe. Ezért könnyen lehet, hogy egy további, jelenleg még nem azonosított, IL-1-indukálta mediátor az, amely felelős a krónikus fájdalom kialakulásáért. Ezt további vizsgálatokkal fel lehet tárni.
Hasonló esetben elsőként a nagy „regulátor” citokinek, mint az IL-1, a TNF, az IFNγ vagy az IL-17 termelődését, majd funkcionális szerepét érdemes megvizsgálni, amelyet az ismert downstream (az előbb felsoroltak hatására felszabaduló) mediátorok feltérképezése követhet. Ezért is használunk olyan multiplex citokin/kemokin meghatározásos módszereket, ahol egy-egy egér vagy humán mintából akár 20 mediátort is mérünk egyszerre. Ebből már kiderülhet, hol kell keresni a „bűnöst”. Aztán következhet a legfontosabb jelöltek funkcionális tesztelése specifikus gátlószerek, neutralizáló antitestek, stb. segítségével. Így végül közelebb juthatunk annak megértéséhez, mi lenne a legjobb terápiás lehetőség egy adott betegségmodell esetén. Hasonló elvek szerint vizsgáljuk például, milyen mediátorok révén hat a mikroglia az idegsejtek aktivitására, vagy, hogy depressziós betegek vérében milyen gyulladásos folyamatok hozhatók állapotukkal, vagy adott esetben az antidepresszáns kezelés hatékonyságával kapcsolatba.
Természetesen az adott mechanizmusok azonosítása általában még messze van a klinikai alkalmazástól. A CRPS esetében az IL-1 gátlása a szerencsés kivételek egyike lehet, de az optimizmus csak akkor indokolt, ha az első klinikai vizsgálatok megerősítik az anakinra állatkísérletekben látott nagyfokú hatékonyságát.

Dénes Ádám Lendület munkacsoportja a KOKI-ban
/A nevek a cikkben szereplő munkatársakat jelzik./

A közös munkáról az MTA honlapján olvasható cikk itt érhető el.