Idén ünnepelte 11. születésnapját a méltán népszerű, minden korosztály számára ingyenesen látogatható Kutatók éjszakája. A rendezvény repertoárja országszerte ismét bőséges volt.

Idén – az eddigi hibáimból kellőképpen okulva –, időben informálódtam és előre ki szerettem volna választani azokat a témákat, amelyek a szívemhez közel állnak és akár szakmai aspektusból, akár kikapcsolódásképpen szívesen meghallgatnám. A rendkívül változatos programokat kínáló rendezvény igyekezett minden téren kielégíteni az igényeket. Elnézve a hangzatos eseményeket, kissé nehéz volt a döntés, hogy vajon idén melyik az az előadás vagy laborlátogatás, ami kellőképp magával tud ragadni. Végül a két választott előadás maradéktalanul beváltotta a hozzá fűzött reményeket.

Élet az anyaméhben

Dr. Alpár Alán ezzel a címmel nyitotta meg a közönség számára az előadását. Az alcíme pedig Lásd a láthatatlan, az első gyerekkorod. A 2016 januárja óta két létesítmény egyesülésével létrejött Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet földszinti előadóterme adott otthont a közel 90 perces előadásnak, amely számos – nem csak tudományos – oldalról közelítette meg a gyermek megszületéséig bezárólag a kapcsolódó témaköröket. Mindjárt a legelején szó esett az egyik legfontosabb kötelék, a szülő, pontosabban az Anya és a gyermek kapcsolatáról, amely a fogantatás kezdetétől fogva egy szoros, testi, lelki és szellemi összeköttetés. Egy lényeges kulcsmondat is elhangzott, amely nem csak a szakemberek számára lehet mérvadó. Csak azt értjük meg, amit látunk. Ez egy ilyen fejlődéstani folyamatnál, a speciális képalkotó eljárások nélkül bizony nehézségekbe ütközik. Régies orvosi kifejezéssel az ébrény (embrió) növekedési, fejlődési és differenciálódási folyamatait láthattuk különböző képeken. A képek időrendben voltak ábrázolva és a legfontosabb jelenségek voltak rajta feltüntetve.

Kezdetben, a megtermékenyítés után egy genetikai program indul el a sejtben, később a sejtekben. Ezek kommunikálni fognak, egymásra fognak hatni, ami azért lesz fontos, mert minél bonyolultabb rendszert fognak alkotni, annál inkább tudniuk kell egymás létéről, feladatairól. Az első pár osztódás után kialakul a szedercsíra (morula), amelyben minden sejt ugyanúgy néz ki. A működésüket tekintve már feltételezhető bennük egyfajta munkamegosztás vagy csak változatos biokémiai útvonalak kezdeti része. Ahogy tovább fejlődnek a sejtek kialakul a hólyagcsíra (blastula), amelynek fogyóban van a tápanyagraktára, így a beágyazódás (implantatio) során kivitelezhetővé válik az, hogy az anyai keringésből szerezze meg a szükséges anyagokat. Ha megtörtént a folyamat, akkor a méh nyálkahártyája 10-12 mm vastaggá növi ki magát. Ez mind a 4-7. napon következik be. A Tanár úr  a forró vasgolyó hasonlatával élt: az egészet úgy kell elképzelni, mintha ezt a vasgolyót egy forró, viaszos felületre helyeznénk  A 12-14. napon a nyálkahártya körbenövi a hólyagcsírát, majd az abban lévő enzimek egy része kiszabadulva a méhfalba a környező sejteket felemésztik. Ezután a kettő szerkezet mikrokörnyezete keveredni fog és magzati bolyhok fognak úszni az anyai vérben. Magának a megtermékenyítésnek az időablakai rendkívül szűkek, nem is beszélve az olyan eseményekről, amik megnehezítik a folyamatot vagy éppen a nem-normális állapotba helyezik. Erre jó példa az, hogy a petesejt kilökődése a hasüregbe történik. Alacsonyabbrendű gerinces állatokban végeztek olyan kísérleteket, ahol az egyik petevezetéket (tuba uterina) elkötötték. A petefészekben (ovarium) megérett petesejt kilökődött, s egy kémiai jelet követve (kemotaxis) átvándorolt a másik oldali petevezetékhez és ott folytatta útját. A megtermékenyítés helyszíne is erre a szakaszra helyezhető. Persze adódnak olyan esetek, amikor az időben (és térben) előbbre helyezhető, ekkor magas a rizikófaktora az úgynevezett méhen kívüli (extrauterin) terhességnek. Ekkor a beágyazódási folyamatok másképp alakulnak, de akár a belek magasságában is fejlődhet az embrió. Mivel a folyamat hormonális szabályozás alatt áll és a fejlődő magzat mindenféléképpen kapcsolatot létesít az anya vérével, így a hormonok megfelelően el tudják látni a funkciójukat. Egy kisarkított példát is hallhattunk, aminek az volt a lényege, hogy a – szintén hormonális szabályozás alatt álló – pajzsmirigyet akár a bokába is lehetne ültetni, ott is képes lenne ellátni a feladatát. Vannak olyan terhességmegszakító folyamatok, amelyeknek a tökéletlensége okozhatja a további terhességek létrejöttének nehézségét vagy kivitelezhetetlenségét. Ilyen például az egészségügyi kaparás, ami hallatán az ember kissé megborzong. A továbbiakban a normális folyamatok feltüntetése mellett szó esett számos extrém esetről, jogi, illetve erkölcsi kérdésről is. Megtudhattuk azt is, hogy a heves vérzésekkel járó spontán abortusznak 40%-os prevalenciája (előfordulási aránya) van a népesség körében. Okai közt szerepelnek a kromoszómarendellenességek, az esetleges teratogénekkel, kémiai ágensekkel való kapcsolat. Ezzel ellentétben a mesterséges abortusz már egy tudományos definíció, ami kimondja, hogy nem engedjük elindulni vagy megszakítjuk az implantációt. Az aktivisták és úgy en bloc a népesség körében ennek van az egyik legnagyobb etikai, jogi és vallási visszhangja. A probléma onnan (is) ered, hogy pontosan honnan és mikor indul el az élet?

pregnancy-week-13-fingerprints_4x3

A megelőzések szempontjából számos fogamzásgátló módszerről lehetett hallani már a középiskolákban is (pl.: óvszer, spirál, esemény utáni tabletta, pesszárium, Billings-módszer etc.), amiknek ugyebár különböző a hatékonyságuk. Viszont, ha kialakul az élet, akkor már sokkal több rendelkezés is vonatkozik a védelmére. A másik jelenség, amely szintén megosztja az embereket a 2010-ben Orvos-élettani Nobel-díjjal jutalmazott Robert G. Edwards által kifejlesztett in vitro fertilisatio (IVF). Ugyanis ebben az esetben laboratóriumi körülmények között viszik véghez a megtermékenyítést. Ezzel a módszerrel rengeteg párt közelebb jutattak a gyermekáldáshoz. A felmerülő problémák közt viszont ott volt a kérdés, hogy, ha több petesejt megtermékenyül, melyiket ültetik be és mi történik a többivel? Ezekre a választ sok helyütt hét lakat alatt őrzik. Egyesek szerint lefagyasztva elraktározzák őket az örökké valóságnak, mások azt állítják, hogy kísérleteznek rajtuk. 1989. március 16-án az Európai Parlament még egy döntést hozott az ügyben, mégpedig: a praeembriónak, az IVF által létrejött megtermékenyített petesejtnek joga van az élethez. Sőt, még maga (Szent) II. János Pál pápa is állást foglalt 1995. március 25-én, amelyben ellenezte az IVF-et, mint eljárást.

UNITED KINGDOM - JULY 13: Robert Edwards, The Historic Father Of The In Vivo Impregnation And Patrick Steptoe In London In 1978. (Photo by Keystone-France/Gamma-Keystone via Getty Images)

UNITED KINGDOM – JULY 13: Robert Edwards, The Historic Father Of The In Vivo Impregnation And Patrick Steptoe In London In 1978. (Photo by Keystone-France/Gamma-Keystone via Getty Images)

Az előadás vége felé visszakanyarodtunk a mennyiségi és a minőségi változásokhoz. Az embrionális időszak alatt mennek végben a morfológiai (alaktani) változások. A terhesség három harmada (trimeszter) alatt Magyarországon háromszor is kötelező az ultrahangos (UH) magzatvizsgálat. Az I. trimeszter végén, a 11-13. héten, a II. trimeszterben, a 18-20. héten és a III. trimeszterben, a 30-32. héten. Ez egy szintén hasznos és praktikus tanács annak, aki esetleg még nem volt tisztában ezzel az információval. Az embrionális 7. héten már kezd emberi alakja lenni a kis ébrénynek. Megjelennek az ujjak, a szívdomb, a szem, illetve végbemegy az úgynevezett első fiziológiás köldöksérv (umbilicalis hernia). Ez nem más, mint a bélfejlődés során belek növekedése a kisebb ellenállás felé, ami később, a növekedés során visszahúzódik. A 8. hétre a faroknyúlvány eltűnik. A 9-12. hét környékén elkezdődik a foetalis (magzati) periódus. Ez idő tájt a magzat eléri a 45 g-os testtömeget, ami még elképzelhetetlenül kevéske. A vérképzése eleinte a májban megy végbe, majd idővel áttevődik a lépbe és onnan a végleges helyére, a csontvelőbe. A 13-16. héten a magzat testhossza elérheti a 87-140 mm-t is. A 20. hétig a felszínét (bőrét) borító zsírokban gazdag magzatmáz és magzati szőrzet is megjelenik. A 24. héten elindul a surfactant termelés, ami a tüdő és maga a légzés szempontjából nagyon fontos. Ez az anyag egy, a tüdő alveolusok szintjén jelen lévő felületaktív anyag. Ennek az elégtelen termelése okozhatja a csrichardson_embryosecsemőben a Respirációs Distressz Szindrómát (IRDS). Ha a 24. hét előtt történik vetélés, nagy a halál bekövetkezésének az esélye, mert a tüdő nem képes működni. A 25. héten megjelennek a gyors szemmozgások (REM-szakaszok). A 34. hét a kritikus időszak. Esetlegesen az ez utáni vetélésnél biztosan életben marad a csecsemő, de koraszülöttnek lesz nyilvánítva. A túlhordás jelenségéről is hallhattunk, ahol fontos volt megjegyezni, hogy a bőrt borító magzatmáz eltűnik a felszínéről, ami a szülésnél rengeteg nehézséget okozhat. 2 túlhordott héttel később be kell indítani a szülést mesterséges úton. Szó esett még a magzati fejlődést befolyásoló tényezőkről, mint például a különböző tápanyagok, vitamintok, illetve a minőségi és a mennyiségi hiányos táplálkozásról. Itt egy nagyon jó és szélsőséges példát hozott fel a Tanár úr, ugyanis itt is kialakul a két véglet: vannak, akik csak a zöldségekre esküsznek, de vannak olyanok, akik a tokszalonnának esnek neki. A kettő helyett eszik tévképzetről is szó esett, hiszen a magzat megszerzi azt, ami kell neki a fejlődéshez. A további károsító faktorok lehetnek a dohányzás, az alkohol, a drogok. Az Egyesült Államokban egy statisztika szerint minden 5. állapotos nő aktív drogfogyasztó. Fizikai károsodást okozhat az elégtelen méhlepény keringés, illetve a genetikai eredetű placentalis elégtelenség. Szárszóként még a magzati állapot vizsgáló eszközökről, technikákról is szó esett. Ezeket két csoportba lehet osztani. Vannak olyan eljárások, amelyek beavatkozást nem kívánnak (non-invazív), ilyen például az ultrahang, a tocographia, a klinikai kémiai vizsgálatok, a hallgatózás, a magzatmozgások figyelése. A másik csoport az invazív amniocentesis, a köldökzsinórón át történő cordocentesis, a chorionbiopsia és a fetoszkópia. Emellett, speciális orvosi utasításra elvégezhetnek még sugárterheléses vizsgálatok (röntgen, CT, MRI) is, de ezek már magukban hordozzák annak a lehetőségét, hogy károsíthatják a magzatot. Összefoglalva tehát egy élvezetes beszámolót hallhattunk az emberi fejlődéstan és annak a klinikai vonatkozásait illetően.

Optogenetika az agykutatásban

Az előző előadás kissé elhúzódott, de utána már rohantam is fel a 2. emeletre, a Huzella Tivadar terembe, ahol Dr. Dávid Csaba tartott egy nagyon komplex, de annál izgalmasabb előadást az optogenetikáról, annak kifejlődéséről, gyakorlati hasznáról és esetleges jövőbeni felhasználásáról.

Knight's knowledge CT Nov 2012

Az előadás elején kicsit merítettünk a fizikai alapokból, amiket az évek során elsajátíthattunk. A fényspektrumok tartományaiból indultunk ki, s azon belül is látható fény spektrumára koncentráltunk, ami az ibolyától a sötétvörös színig tart. Itt is felfigyelt a hallgatóság egy érdekes tényre, miszerint a színek nem léteznek, ugyanis az agyunk behelyettesít a beérkező fotonok alapján. S ez egy antropocentrikus (emberközpontú) megfogalmazás. A szemünkben találhatóak az adott színre érzékeny csapsejtek, amelyek a maguknak megfelelő energiájú fotontól jönnek ingerületbe.

light_through_eye

Azért, hogy egy eljárást építsünk fel, ahhoz a foton energiáját hasznosítani kell. Gyermekkorunkban a hőenergiát a napsütésben állva, a fényt egy nagyító vagy szemüveglencsén keresztül fókuszálva egy papírra, azt ez által elégetve lehetett demonstrálni. A mostaletoltesni esetben viszont az energia felhasználása az elektronok gerjesztésére szolgál, amelyek az atommag körül keringenek. Az elektront gerjesztve az egy külsőbb pályára kerül, majd ahogy visszaáll az alapállapotába úgy szintén egy adott hullámhosszú fotont fog kibocsájtani. Minél kisebb a közvetített energia, annál nagyobb lesz a hullámhossz. Ha rövid ideig tartó fénykibocsátás történik, azt fluoreszcenciának nevezzük. Míg a hosszú ideig tartó fény kibocsátása a foszforeszcencia.  Ha a sejtbe egy gerjeszthető elektronokkal teli molekulát lehetne bejuttatni specifikusan, akkor ezen az elven alapulva az adott célpontot ki lehetne mutatni pusztán a pozitív reakció miatt. Szerencsére a természetben megtalálható pár olyan állatfaj, amelyek forradalmasították az ilyen jellegű kutatásokat. Ilyen például a Kristálymedúza Aequorea victoria, amely tartalmazza a zöld fluoreszcens fehérjét (GFP). S csak, hogy itt is hangsúlyozzam a létfontosságát a felfedezésnek, a GFP felfedezéséért 2008-ban Kémiai Nobel-díjjal jutalmazták Osamu Shimomura-t, Martin Chalfie-t és Roger Y. Tsien-t. A csalánozók törzséből kikerült még egy olyan állat, ami tartalmaz egy hasonló karakterű fehérjét. Ez a korallok közé tartozó Discosoma sp., s a benne lévő DsRed vörösen képes fluoreszkálni. A biokémiai és a molekuláris biológiai eljárásoknak köszönhetően ezeknek a fehérjéknek a génje visszafejthetővé vált, sőt. Be lehetett juttatni olyan rendszerekbe (a baktériumok extrakromoszomális elemeibe, a plazmidokba), ahol in vivo amplifikálták (felsokszorosították) a géneket. S mivel az ilyen élő rendszernek nagy a mutációs rátája, ezért kicsit módosított termékek is készültek. Mára egész színpaletta alakult ki ezeknek a fehérjéknek a derivátumaiból (származék). A nagyobb mértékű pusztítást elkerülendő, a jelölő fehérjét be kellett juttatni az adott sejtbe, ahol egy molekuláris olló (Cre-rekombináz enzim konstrukció) olyan mértékben szabdalja fel a gént, hogy a transzláció során a fluoreszcens fehérje már in vivo keletkezik.

Az előadáson még szó esett a munka oroszlánrészéről is, ugyanis a fentebb említettek egy didaktikusan összerakott hátteret alkotnak, ami elvezet a végső célhoz, magához az optogenetikához. Ehhez jött még egy kis elektrofiziológia is. A sejt a nyugalmi potenciálban extracellulárisan tartalmazza a nátriumiont, a kloridiont, és a kalciumiont. Intracellulárisan a sok negatív töltéssel rendelkező fehérjéket valamint a káliumionokat. Ezeknek az ionoknak, ha megváltozik az aránya, elindul egy tovaterjedő akciós potenciál. Egy májsejt az energiájának az 1/5-ét használja fel, míg egy idegsejt a 2/3-át, hogy fenntartsa a nyugalmi potenciált. A depolarizáció egy idegsejtben serkentést vált ki, míg egy hiperpolarizáció gátlást. Az elektrofiziológiai hátrányok a sejt életidejében, a környezeti működésváltozásokban és az egyszerre megfigyelhető kevés sejtek számában nyilvánul meg. A természetben előforduló egysejtűek között szerencsére akadnak olyanok, akinek speciális, fényérzékeny fehérjéik révén elérhetővé válik, hogy egy idegsejtben depolarizációt vagy hiperpolarizációt idézzünk elő. A Natromonas pharaonis sótűrő, sárga fényre érzékeny baktérium, amelyben található egy halorhodopsin nevű klorid uniporter (pumpa). Ezzel gátlást lehet előidézni, míg a Chlamydomonas reinhardtii nevű zöldalga szemfoltjában lévő, kék fényre érzékeny, nemspecifikus kationcstornája, a channelrodopsin képes serketeni. Ezeknek a fehérjéknek a génjeit bejuttatva, azokat in vivo expresszáltatva (kifejeztetve) az irányított fény (lézer) hatására el lehet érni, hogy akár egy-egy idegsejtben serkentést vagy gátlást lehet kiváltani.

action_potential

Mindkét előadás nagyon jó hangulatban telt, tudományos, de mégis könnyed, esti kikapcsolódás volt számomra. Mindig jó új dolgokat hallani, tanulni vagy az eddig tanultakat összegezni.