Jelátviteli Kutatócsoport

Kutatócsoportunk az Anatómia Intézet egyik legnagyobb múlttal és létszámmal rendelkező munkacsoportja. A sejt- és szövettenyésztő laboratóriumot ¬– amelyet a mai napig használunk – Prof. Dr. Huzella Tivadar alapította az 1920-as években, létrehozva ezzel a közép-európai régió egyik legelső in vitro sejttenyésztő kutatólaboratóriumát.
Napjainkban kutatócsoportunk két nagy érdeklődési területtel rendelkezik: az egyik – ami egyben a laboratórium eredeti kutatási profiljának folytatása – a kötőszövet-biológia, ezen belül elsősorban a porc- és csontdifferenciáció molekuláris és jelátviteli folyamatainak tanulmányozása, a másik – jóval fiatalabb – terület pedig a daganatbiológiai (elsősorban melanoma) kutatások. Legyen az normál (egészséges), vagy rendellenes (tumoros) sejtdifferenciáció, kutatócsoportunk célja annak felderítése, hogy milyen molekuláris és sejtélettani változások kísérik a sejtek átalakulását.

1. A porcszövet biológiájával kapcsolatos kutatások
(Dr. Juhász Tamás, Dr. Matta Csaba, Szűcs-Somogyi Csilla, Takács Roland, Vágó Judit, Pappné Karanyicz Edina, Dr. Zákány Róza)
Az ízületi fájdalmak és a porckopás korunk népbetegségének számítanak. Az ízületi gyulladás (oszteoarthritisz, OA) az ízületek valamennyi komponensét érintő, idővel degeneratív elváltozásokat okozó komplex szindróma, amelyet a maradó elváltozások kialakulását követően a tüneti kezelésen túl jelenleg nem tudunk meggyógyítani. Az ízületi gyulladást és következményes degenerációt számos tényező előidézheti, köztük a mozgásszegény életmód, a túlsúly, az ízületek túlzott megerőltetése és traumás sérülések gyakran szerepelnek a fájdalmas ízületi elváltozásokkal küszködő betegek előéletében. A degeneratív ízületi elváltozások gyógyíthatóságának egyik legfontosabb korlátozó tényezője az ízületi porc korlátozott spontán regenerációs képessége. A degenerálódott, elvékonyodott és funkciójában elégtelenné vált ízületi porc pótlására irányuló erőfeszítéseket egyelőre nem koronázzák átütő sikerek.
A csoportunk által végzett kísérleteink eredményeitől azt várjuk, hogy jobban megismerjük azokat a molekuláris biológiai, sejtbiológiai, sejtélettani és sejtbiokémiai (jelátviteli) folyamatokat, amelyek a porcszövet kialakulását irányítják. A kutatás során szerzett új ismeretek hosszú távon elősegíthetik a sérült/beteg porc esetleges újjáépülését serkentő terápiák kidolgozását ízületi gyulladás, illetve porckopás esetén.
Kutatásaink jelenleg a következő szűkebb témakörökre fókuszálnak:

a)    Ízületi porcszövet-specifikus őssejtek karakterizálása. Napjainkban egyre szélesebb körben válik elfogadottá, hogy az ízületi porcszövetben is megtalálható egy szövet-specifikus őssejtpopuláció, amely szerepet játszhat az ízületi porc degenerációjának lassításában és/vagy a szöveti regenerációban. Előrehaladott OA esetén az ízületi porc szöveti őssejtjeinek száma ugyan megnő, a repair-folyamatok azonban nem megfelelőek, ami az ízületi porc visszafordíthatatlan károsodásához vezet. Laboratóriumi körülmények között ugyan lehetőség van pluripotens mesenchymalis őssejtekből létrehozott porcgraftok előállítására, azonban ezek a graftok nem rendelkeznek az ízületi porcra jellemző jellegzetes szöveti rendezettséggel és molekuláris összetétellel. Kísérleteink fő célkitűzése, hogy jobban megismerjük a porcregenerációért felelős őssejtekben zajló azon molekuláris szintű változásokat, amelyek normál esetben segítenek megőrizni a porcszövet épségét, artritisz esetén azonban nem működnek megfelelően, ami a porcszövet folyamatos kopásában nyilvánul meg.

Válogatott közlemények:
1.    Matta C, Khademhosseini A & Mobasheri A (2015) Mesenchymal stem cells and their potential for microengineering the chondrocyte niche. EBioMedicine 2, 1560–1561.
2.    Richardson SM, Kalamegam G, Pushparaj PN, Matta C, Memic A, Khademhosseini A, Mobasheri R, Poletti FL, Hoyland JA & Mobasheri A (2015) Mesenchymal stem cells in regenerative medicine: Focus on articular cartilage and intervertebral disc regeneration. Methods S1046-2023(15)30091-8.
3.    Fellows CR, Matta C, Zakany R, Khan IM, Mobasheri A (2016) Adipose, Bone Marrow and Synovial Joint-derived Mesenchymal Stem Cells for Cartilage Repair. Front. Genet. 7:213

b)    Ioncsatornák és az intracelluláris kalciumkoncentráció változásainak vizsgálata porcdifferenciációs modellekben. A porcszövet legfontosabb jellemzője a speciális összetétellel jellemezhető sejtközötti állomány (extracelluláris matrix, ECM), amelynek legfontosabb összetevői között kollagének, proteoglikánok, erős negatív töltéssel rendelkező glükózaminoglikánok (pl. hialuronsav), egyéb porcspecifikus fehérjék és nagymennyiségű kötött víz említhetők. A porcdifferenciáció (kondrogenezis) során a kondroprogenitor mezenchimális sejtek (porcelőfutársejtek) bonyolult, több lépésből álló folyamat révén porcsejtekké differenciálódnak, és elkezdik létrehozni a porcállományt. Kutatócsoportunk kimutatta, hogy a differenciálódó porcsejtek kalcium-homeosztázisa jelentős változásokon esik át, amiről in vitro körülmények között bizonyítottuk, hogy e változások hiánya a porcdifferenciáció folyamatának gátlását okozza. Mivel a porcállomány megjelenésével a kialakuló porcsejtek egy jelentősen eltérő összetételű miliővel veszik körül magukat, így joggal feltételezhető, hogy ezzel párhuzamosan a külvilággal kapcsolatot létesítő sejtfelszíni receptoraik és az ionok transzportjáért felelős ioncsatornák és transzporterek is jelentős változásokon esnek keresztül.
A degeneratív porc-betegségek (pl. OA) során a tünetek (fájdalom, makroszkópos porcelváltozások) megjelenése előtt már kimutathatóak bizonyos, a matrix molekuláris összetételében jelentkező elváltozások. A fenti gondolatmenetet folytatva, a gyulladásos porcállománnyal körülvett porcsejteknek a külvilággal kapcsolatot létesítő sejtfelszíni receptorai és az ionok transzportjáért felelős ioncsatornái és transzporterei ugyancsak jelentősen megváltozhatnak mind összetételüket, mind működésüket tekintve.
Az ioncsatornák, transzporterek és sejtfelszíni markerek változásait követve alaposabban megismerhetjük a porcszövet kialakulásának folyamatait, és betekintést nyerhetünk a porcsejtek degenerációját irányító molekuláris jelátviteli útvonalak működésébe is.

Válogatott közlemények:
1.    Matta C, Fodor J, Szíjgyártó Zs, Juhász T, Gergely P, Csernoch L & Zákány R (2008) Cytosolic free Ca2+ concentration exhibits a characteristic temporal pattern during in vitro cartilage differentiation: a possible regulatory role of calcineurin in Ca-signalling of chondrogenic cells. Cell Calcium 44, 310-323.
2.    Fodor J, Matta C, Juhász T, Oláh T, Gönczi M, Szíjgyártó Z, Gergely P, Csernoch L & Zákány R (2009) Ionotropic Purinergic Receptor P2X4 is Involved in the Regulation of Chondrogenesis in Chicken Micromass Cell Cultures. Cell Calcium 45, 421-430.
3.    Varga Z, Juhász T, Matta C, Fodor J, Katona É, Bartok A, Oláh T, Sebe A, Csernoch L, Panyi G & Zákány R (2011) Switch of Voltage-Gated K+ Channel Expression in the Plasma Membrane of Chondrogenic Cells Affects Cytosolic Ca2+-Oscillations and Cartilage Formation. PLoS One 6, e27957.
4.    Matta C, Fodor J, Csernoch L & Zákány R (2016) Purinergic signalling-evoked intracellular Ca2+ concentration changes in the regulation of chondrogenesis and skeletal muscle formation. Cell Calcium, 59:108-116.

c) A molekuláris óra szerepe az in vitro porcdifferenciációban. Az élőlények napi ritmusát (cirkadián ritmus) a hipotalamuszban megtalálható központi óra, valamint a periférián, valamennyi szövetünkben és sejtünkben (így a porcsejtekben is) jelen lévő molekuláris órák szabályozzák. Egy friss közlemény nemrégiben bizonyította, hogy a molekuláris óra egyik kulcsfontosságú génjének (BMAL1) mesterséges elvesztése és az OA súlyossága között kapcsolat mutatható ki. A pontos mechanizmus azonban egyelőre nem ismert.
A molekuláris óra működését a porcfejlődés során eddig még nem vizsgálták. Ahhoz, hogy megértsük a porcsejtek belső cirkadián ritmusának szabályozását és azt, hogy az óra ritmicitásának felbomlása hogyan segíti elő az OA kialakulását, először a molekuláris órának a porcszövet kialakulása során játszott szerepét kell feltérképezni. Ehhez a molekuláris óra komponenseinek (CLOCK, BMAL1, PER és CRY) jelenlétét és expressziójának cirkadián ritmusát vizsgáljuk 4 napos csirkeembriók végtagtelepeiből előállított porcosodó sejtkultúrákban, RT-qPCR segítségével. A sejtkultúrák előállításához a mellső és a hátsó végtag kezdeményeit külön fogjuk kezelni, mert bizonyos adatok arra utalnak, hogy különböző ízületek (pl. a térd- és a csípőízület) eltérő módon reagálnak a molekuláris óra manipulációjára. Új eredményeink nagy jelentőséggel bírhatnak az ízületi porc kóros denegeratív elváltozásaival járó betegségek pathomechanizmusának pontosabb megértésében, illetve hozzájárulhatnak a terápiás beavatkozások megfelelő, a porcsejtek belső ritmusához igazított időzítésének megállapításához.

d) Septinek és primer ciliumok kapcsolatának vizsgálata porcosodó kultúrákon
A ciliumok pálcaszerű membránkitüremkedések, melyek szinte minden sejttípuson megtalálhatóak a gerinces élőlényekben. A nem mozgékony típusú ciliumok közül kutatócsoportunk a kevésbé ismert primer vagy elsődleges ciliumok működését szeretné mélyrehatóbban megismerni. Az elsődleges cilium az interfázisos sejteken megjelenő szoliter sejtnyúlvány, melynek specifikus ciliáris membránjában Ca-ionokra permeábilis ioncsatornák is találhatóak. Az elsődleges ciliumok többek között a sejteket érő mechanikai, kémiai és fényhatások érzékelésében vesznek részt, emellett számos jelátviteli út szabályozásában is fontos szerepet kapnak (pl: Sonic Hedgehog).  
A septinek olyan GTP-kötő fehérjék, melyek magasabb rendű struktúrák, például gyűrűk létrehozásával a ciliumokban úgynevezett diffúziós barriereket alakíthatnak ki. Ezzel a plazmamembránt és a ciliumot körülvevő ciliáris membránt választják el. Így a ciliumokban történő makromolekuláris mozgások egyik kontrolláló tényezőjeként viselkednek. Az elsődleges ciliumok porcsejteken is megtalálhatóak. Korábbi tanulmányok bebizonyították, hogy a primer ciliumok fehérjéinek, intraflagelláris transzportjának mutációja többek között vázrendszeri defektusokhoz vezet. Emellett korábbi kutatások arra is rávilágítottak, hogy egyes septinek (septin 2, 4 és 5) szerepet játszanak a sejtek Ca-homeosztázisának, azon belül is a raktárvezérelt kalciumbelépés folyamatának szabályozásában is. A raktárvezérelt kalciumbelépés (SOCE – store-operated calcium entry) elengedhetetlen a porcsejtek normál fejlődéséhez.
Ezen információk tudatában szeretnénk vizsgálni a primer ciliumok és septinek morfológiai és funkcionális kapcsolatát különböző, porcosodás irányába differenciáltatott kísérleti modelleken. Reméljük, hogy így számos új ismeretet szerezhetünk a porcosodás folyamatában, illetve a porcszövet degeneratív elváltozásaiban részt vevő molekuláris komponensekről.

e) Porcosodás és epigenetikai faktorok kapcsolatának vizsgálata
Sejtjeink működését az őseinktől örökölt genetikai információk mellett számos környezeti faktor is befolyásolja. Ezen faktorok hatását epigenetikai vizsgálatokkal követhetjük nyomon. Ezáltal olyan öröklődő és reverzibilis változásokat figyelhetünk meg a génaktivitásban, amelyek során nem történik változás a DNS nukleotid szekvenciájában. Az epigenetikai szabályozó faktorok a chondrogenesis normális folyamatában, illetve az ízületi porc degenerációjával járó megbetegedésekben is kritikus szereppel bírnak. Kutatásaink a porcszövet fejlődésében szerepet játszó epigenetikai mechanizmusok megismerésére irányulnak.
Az epigenetikai szabályozás számos tényezője közül kísérleteinkben a DNS és a hiszton metilációt vizsgáljuk. Két gátlószert alkalmazunk: az 5-azacitidint, mely a DNS-be beépülve gátolja annak metilációját; illetve a GSK126-ot, amely az EZH2 enzim hiszton metiltranszferáz aktivitását gátolja. E két gátlószer hatását Hamburger-Hamilton 22-24-es fejlődési stádiumú csirke embriók végtagtelepeiből származó nagy sejtsűrűségű (high density, HD) kultúrákon vizsgáljuk. Különböző időpontokban indított kezelésekkel tanulmányozzuk a két szer hatását a porcosodás irányába történő differenciáció eltérő stádiumainál. A kezelési idők lejártával metakromáziás festéssel követjük nyomon a porcspecifikus extracelluláris mátrix mennyiségét. Emellett qPCR reakciókkal elemezzük porcspecifikus marker gének (Sox9, Col2a1, Aggrecan) expressziós változásait. Proliferációs assay alkalmazásával a sejtek osztódási képességében bekövetkező változásokat figyeljük meg.
Micromass kultúrákból kinyert mintákon végzett RNS chip-assay eredményei alapján kísérleteinkhez több olyan gén is kiválasztásra került, melyek érintettek a chondrogenezisben, emellett géntermékeik epigenetikai szabályozó szereppel bírnak. Ezen gének jelenlétét in situ hibridizációval vizsgáljuk egérembriókból kriosztáttal készített metszeteken.

Ajánlott irodalom:
1.    Singla V., Reiter J.F. (2006): The primary cilium as the cell's antenna: signaling at a sensory organelle.
2.    Ruhlen R., Marberry K. (2014): The chondrocyte primary cilium. Osteoarthritis Cartilage
3.    Kenji Hata (2015): Epigenetic regulation of chondrocyte differentiation. Japanese Dental Science Review
4.    Glant T.T., Mikecz K., Rauch T.A. (2014): Epigenetics in the pathogenesis of rheumatoid arthritis. BMC Med
5.    Deren M.E., Yang X., Guan Y., Chen Q. (2016): Biological and Chemical Removal of Primary Cilia Affects Mechanical Activation of Chondrogenesis Markers in Chondroprogenitors and Hypertrophic Chondrocytes. Int J Mol Sci

2. A PACAP szerepének tanulmányozása
(Dr. Juhász Tamás, Dr. Szegeczki Vince, Dr. Zákány Róza)

a) A PACAP szerepe a vázrendszer fejlődésében és patológiás elváltozásaiban. A felnőtt ízületi porc regenerációs képessége igen csekély, ezért az olyan kezelési stratégiák kidolgozása nagy jelentőségű lehet azon betegek gyógyításában, akik életminősége és társadalmi helyzete nagymértékben romlik a kórkép kialakulásának következtében. A porcszövet egyik legfontosabb anatómiai és szövettani jellemzője, hogy idegek és erek nem futnak az alapállományában. Ez a tulajdonság a felnőtt porcsejtek posztmitotikus jellegével együtt áll annak hátterében, hogy az ízületi porc nagyon csekély regenerációra képes. Jelen pillanatban olyan degeneratív porcbetegségek esetén, mint pl. az oszteoarthritisz a klinikai gyakorlat nem rendelkezik hatásos kezelési eljárással, a legtöbb esetben pusztán tüneti kezelésről lehet szó, vagyis a fájdalom és a gyulladás csökkentése jelenthet megoldást, mely során különböző non-szteroid, szteroid és opioid készítményeket használnak. Éppen ezért viszonylag nagy a társadalmi és gazdasági nyomás olyan új és innovatív terápiás lehetőségek foganatosítására, melyek az ízületi porc természetes regenerációs képességének javítását teszik lehetővé.
A pituitary adenylate cyclase activating polypeptide (PACAP) a központi idegrendszer egyik olyan neurohormonjaként ismert, mely jelenlétét számos más perifériás szervben is azonosították. A neurohormon anti-inflammatórikus, antiapoptotikus és trofikus hatásairól ismert, így képes kivédeni pl. ischemiás hatásokat, illetve eltérő embrionális eredetű szövetek differenciációs folyamataiban is fontos szerepet játszik. Csirke embrionális eredetű primer sejtkultúrákban kísérleteink során kimutattuk, hogy a kondrogenikus sejtek expresszálják a PACAP szignalizációs útvonal elemeit. Vannak adataink arra nézve is, hogy a PACAP neurohormonok hozzáadása a kultúrákhoz pozitívan befolyásolja az in vitro porcképződés folyamatát. Oxidatív stressz hatására az in vitro adagolt szintetikus peptid jelenléte kivédte a hidrogén-peroxid porcképződést csökkentő hatását. Kísérletes adataink vannak arra nézve is, hogy a csontsejt kultúrák tápfolyadékába adagolt PACAP serkenti a szervetlen és szerves extracelluláris matrix komponensek termelését.
Kísérleteinkben szeretnénk kimutatni a PACAP jelátviteli útvonal szerepét az ízületi porc fejlődése során egér térdízületekben, egészséges és osteoarthritiszes humán térdízületekben. A PACAP porcdegenerációs folyamatokban betöltött védelmi funkcióját is bizonyítani szeretnénk laboratóriumi körülmények között, mechanikai ingert követően, osteoarthritiszes ízületi porcból származó „őssejt-tenyészetben”, valamint osteoarthritiszes állatmodelleken. Eredményeink hozzájárulhatnak olyan PACAP-alapú gyógyszerek fejlesztéséhez, melyek elősegítik a porcregenerációt vagy akut porcsérülés esetén protektív hatásúak lehetnek.

Válogatott közlemények:
1.    Juhász T, Szentléleky E, Szűcs Somogyi Cs, Takács R, Dobrosi N, Engler M, Tamás A, Reglődi D and Zákány R (2015) Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide (PACAP) Pathway is Induced by Mechanical Load and Reduces the Activity of Hedgehog Signaling in Chondrogenic Micromass Cell Cultures Int. J. Mol. Sci. 16(8):17344-67
2.    Juhász T, Helgadottir SL, Tamás A, Reglődi D, Zákány R. (2015) PACAP and VIP signaling in chondrogenesis and osteogenesis. Peptides. 2015 Feb 19;66:51-57
3.    Juhasz T, Matta C, Katona E, Somogyi C, Takacs R, Gergely P, Csernoch L, Panyi G, Toth G, Reglodi D, Tamas A, Zakany R. (2014) Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide (PACAP) Signalling Exerts Chondrogenesis Promoting and Protecting Effects: Implication of Calcineurin as a Downstream Target. PLOS ONE 9:(3)

b) A PACAP szerepe az endometriózisban. Laboratóriumunkban korábban foglalkoztunk a PACAP jelátviteli útvonal pontos feltérképezésével eltérő szövetekben, viszonylag részletesen feltártuk a funkcióját porcdifferenciáció során, valamint vannak adataink a csontképződés során betöltött szerepéről UMR-106 sejtvonalon.
A PACAP-ról az ovariumban ismert, hogy a gonádtelepek kialakulásában és a sejtek osztódásának szabályozásában fontos is szerepet játszhat. Arról is rendelkezünk adatokkal, hogy az érett ovariumban a cumulus oophorus, valamint a granulosa sejtek expresszálnak PACAP mRNS-t, valamint a theca lutein interna sejtjei és az egyes idegvégződések is PACAP immunpozitivitást mutatnak. Hypophysis eredetű neurohomonként nem meglepő, hogy az FSH és LH jelenléte fokozza termelődését és a terhesség alatt a corpus luteumban is fokozódik az expressziója.  
        A női belső nemi szerveket tovább vizsgálva a cervix uteri esetében kimutatták, hogy a PACAP fontos szerepet tölt be a terhesség során, mint ösztrogén expressziót befolyásoló neuropeptid. A vagina estében a PACAP-pozitív idegvégződések ismertek és adatokkal rendelkezünk a PACAP általános relaxáns hatásáról a női genitális traktust illetően. Az adatok a PACAP fontos szerepét körvonalazzák a női ivarsejtek és ivarszervek biológiai folyamataiban különböző állatmodellekben, azonban a humán relevanciák még elég hiányosak. A PACAP endometriózisban és a polycystás ovárium kialakulásában betöltött szerepét humán endometriózisos és ovarium szövetmintákon szeretnénk vizsgálni, mégpedig oly módon, hogy a műtétileg eltávolított szövetmintákat in vitro körülmények között továbbtenyésztjük, majd a szövet továbbélése után a tenyészetekhez megfelelő koncentrációban PAC1 receptor agonista PACAP1-38 adagolást alkalmazunk.
    Kutatásunk több pontra is fényt deríthet, elsődlegesen arra, hogy a PACAP pontosan milyen szerepet tölt be az endometriózis kialakulása során és olyan jelátviteli kapcsolatokat térképezhetünk fel, amely segítségével olyan gyógyszeres terápiák alapjait fektethetjük le, mellyel sikeresen kezelhetővé válhat ezen patológiás elváltozás.

3. Tumorbiológiai kutatások – Pigmentsejtek molekuláris onkológiája
(Dr. Hajdú Tibor, Dr. Juhász Tamás, Katona Éva, Dr. Zákány Róza)

Megközelítőleg tíz éves múltra tekint vissza laboratóriumunk daganatkutató profilja, melynek elsődleges célja a pigmentsejtek (melanocyták) rosszindulatú daganatos elváltozásának (melanoma malignum) molekuláris onkológiai illetve sejtbiokémiai (jelátviteli) aspektusú tanulmányozása.
A melanocyták nyúlványos sejtek, melyek elsősorban a bőr hámjának legalsó rétegéből (stratum basale) ismertek, de előfordulnak még bizonyos nyálkahártyákon illetve a szemgolyó érhártyájában is. Pigmentszemcséket (melanin tartalmú granulumokat) termelnek, melyek meghatározzák bőrünk színét és az epidermis keratinocytáinak sejt magja körül felhalmozódnak. Ily módon a melanin segítséget nyújt a sejtmag DNS tartalmának a napfény UV sugárzása által kiváltott mutációk elkerülésében. A kültakaró pigmentsejtjeiből kiinduló rosszindulatú daganatos elváltozások (melanoma malignum cutis) tehát a Nap sugárzó hatásával, pontosabban a napégés okozta gyulladással mutatnak leggyakrabban összefüggést, azonban a kialakulásukat elősegítő egyéb rizikófaktorok lajstroma így is meglehetősen hosszú (világos bőr, szőke vagy vörös haj, napégésre való hajlam, szeplők stb.). A melanoma gyakorisága az elmúlt 50 évben folyamatos növekedést mutatott a világos bőrű populációkban. Megdöbbentő adat, hogy a betegség csupán 4%-át teszi ki az összes bőr eredetű daganatnak, mégis az ezekből kifolyó halálozások 80%-áért felel. A melanoma magas halálozási rátájának főbb okait a daganat problematikus diagnosztikája, gyors áttétképző (metasztatizáló) képessége és nagyfokú apoptózis-rezisztenciája jelenti.
Azonban számos példa úgy, mint bizonyos onkohematológiai kórképek sikertörténetei bizonyítják, hogy a tumorbiológiai kutatások jövője, egyben a célzott (kemoterápiás) kezelés kulcsa, olyan molekuláris célpontok megismerése, melyek tumorspecifikusak és a daganat fejlődése szempontjából nélkülözhetetlenek. Hasonló célkitűzések érvényesek a melanoma esetében is, azaz a sejtosztódást serkentő, áttétképzést és daganatprogressziót elősegítő jelátviteli folyamatok feltérképezése kulcsfontosságú lehet a klinikai gyakorlat számára.
A daganatkísérletekhez elengedhetetlen egy olyan kép biztosítása is, mely szembeállítja az egészséges (normál) és patológiás állapotokat. Éppen ezért összevetésként kontroll körülményeket is vizsgálunk és normál pigment sejteket is használunk melanoma kísérleteinkhez. Ebből kifolyólag jelenleg kísérleteket tervezünk melanocyta sejtkultúrák előállítására emberi bőrmintából a DE Gyermekklinika Gyermeksebészeti Osztályának segítségével.
Pigmentsejtes kutatásaink mellett érintőlegesen más daganattípusok is érdeklődési körünkbe tartoznak, ugyanis adenocarcinoma sejtvonalakon (többek között emlő-, vastagbélrák) is végzünk különféle in vitro vizsgálatokat.
Kísérleteink széles spektrumú laboratóriumi eszköztárat igényelnek, elsősorban sejt- és molekuláris biológiai vonatkozásúak, de részüket képezik szövettani vizsgálatok és mikroszkópos technikák is.

A melanoma-melanocyta kutatások keretében jelenleg az alábbi projektek futnak:
a)    Glutamát és glicin mediált jelátviteli folyamatok szerepe melanocytákban és melanoma sejtekben. Metabotróp glutamát receptorok (például mGluR5) a melanoma kialakulásában nyújtott szerepével számos publikáció foglalkozott már. Laboratóriumunk az ionotróp glutamát receptorok közül a központi idegrendszerből jól ismert, NMDA receptorról igazolta, hogy szokatlan alegység összetételben megtalálható a melanoma sejtekben. Ez az alegység összetétel azért különleges, mert glutamát kötőhellyel nem, ellenben glicin kötőhellyel rendelkezik. Megfigyeléseink szerint, a glutamát és glicin jelátvitelnek, valamint ezek átfedésének komoly szerepe van a sejtek életképességének és osztódó képességének befolyásolásában. Célunk, hogy a témában még mélyebbre ásva feltárjuk a glutamát és glicin jelátvitel sajátosságait melanoma sejtekben és melanocytákban.

b)    PACAP szerepe melanocytákon és melanoma sejteken. Az agyalapi mirigy eredetű adenilát cikláz aktiváló polipeptid (pituitary adenylate cyclase activating polypeptide, PACAP) egy neurohormon, melyet sokféle szövetben/szervben leírtak és vizsgáltak. Laboratóriumunk kutatási területeinek átfedhetőségeire és potenciáljára kiváló példa, hogy a PACAP melanoma sejtekre kifejtett hatásainak vizsgálata ígéretes eredményeket hozott és a közeljövőben publikációra kerül. A PACAP-melanoma/melanocyta témakör további lehetőségeket tartogat magában, melyeket a jövőben tervezünk kibontani és feltérképezni.

c)    A septinek és a raktár által vezérelt kalciumbelépés kapcsolatának vizsgálata pigmentsejtekben. A septinek GTP-áz aktivitással rendelkező citoszkeletális fehérjék, melyek oligomereket alkothatnak és dinamikus újrarendeződési képességük révén számos sejtfolyamatban részt vesznek. A septin 2-es család tagjairól (septin 1, 2, 4, 5) kimutatták, hogy elengedhetetlenek a raktár vezérelt kalciumbelépés (SOCE) folyamatához. A SOCE számos sejttípus Ca2+ függő folyamatait szabályozza a migráció és invázió során, illetve melanocyták esetében a melaninszintézis kontrolljábanis részt vesz. Célunk ennek az érdekes molekuláris kapcsolatrendszernek a vizsgálata illetve tanulmányozása humán bőr mintákból izolált melanocytákon is.

d)    Molekuláris óra változásai a tumorsejtekben. A sejtfunkciók nagy része cirkadián ritmust mutat, melyet endogén órarendszer vezérel. Ezt az óra rendszert egy agyi, központi óra és a sejtekben, szövetekben található perifériás órák alkotják és működtetik a gének ritmikus expressziói révén. A napjainkban egyre magasabb számban előforduló daganatos megbetegedésekről úgy gondolják, hogy kialakulásuk összefüggést mutat a cirkadián homeosztázis felborulásával. Ezen alapokról elindulva különböző tumor (WM35, A2058, MCF-7) és melanocyta sejtekben vizsgáljuk a molekuláris óra komponenseinek expressziós mintázatát, illetve a molekuláris óra szinkronizációja révén bekövetkező változásokat.

e)    PP2A és PP2B protein foszfatázok szerepe a melanomasejtek migrációjának és proliferációjának szabályozásában. A protein foszfatázok, a protein kinázokkal karöltve a fehérjék foszforilációs állapotainak szabályzásáért felelős enzimek, melyek bizonyos tagjairól (PP2A, PP2B) ismert, hogy szerepet játszhatnak a melanoma kialakulásában. A hialuronsav egy extracelluláris mátrix-alkotó glükózaminoglikán, melyről hosszú ideje ismert, hogy befolyással van a tumor sejtek metasztázisképzésére és a szaporodásuk szabályzására. Jelen kísérleteink során a PP2B és PP2A protein foszfatázok szerepét azok farmakológiai gátlásán keresztül vizsgáljuk, fókuszálva a termelt hialuronsav mennyiségi változásaira, a termelésért felelős szintázok, receptorok, és hialuronidázok expressziós szintjeinek változásaira, továbbá a migrációs és proliferációs képességre eltérő malignitású humán melanoma sejtekben.

Válogatott közlemények:
1.    Hajdú T, Juhász T, Szűcs-Somogyi C, Rácz K, Zákány R. NR1 and NR3B Composed Intranuclear N-methyl-d-aspartate Receptor Complexes in Human Melanoma Cells. Int J Mol Sci. 2018 Jun 30;19(7). pii: E1929. doi: 10.3390/ijms19071929.
2.    Katona É, Juhász T, Szűcs Somogyi C, Hajdú T, Szász C, Rácz K, Kókai E, Gergely P, Zákány R (2016)  PP2B and ERK1/2 regulate hyaluronan synthesis of HT168 and WM35 human melanoma cell lines Int J Onc. 48(3):983-97
3.    Juhász T, Matta C, Veress G, Nagy G, Szíjgyártó Z, Molnár Z, Fodor J, Zákány R & Gergely P (2009) Inhibition of calcineurin by cyclosporine A exerts multiple effects on human melanoma cell lines HT168 and WM35. Int J Onc 34, 995-1003.