Kutatás - Központi Laboratóriumok - Funkcionális Genomika Laboratórium

PUSKÁS László
tudományos tanácsadó

picture
ZVARA Ágnes tudományos főmunkatárs
KITAJKA Klára tudományos főmunkatárs
FARAGÓ Nóra tudományos munkatárs
SZEBENI Gábor tudományos munkatárs
BALOG József tudományos segédmunkatárs
CSAPÓNÉ TÖRÖK Rozália laboráns

FUNKCIONÁLIS GENOMIKA LABORATÓRIUM

Csoportunk a funkcionális genomikai módszereket alkalmazza olyan kérdések megválaszolására, amelyek közelebb vihetnek a különböző élőlények tulajdonságainak molekuláris szintű megismeréséhez, a betegségek jobb megértéséhez. A felhasznált módszerek a legmodernebb technikán alapulnak, mint amilyenek a DNS-chipek vagy az egysejt tömeg citometria. Ezek segítségével akár a teljes génállomány aktivitási mintázata, vagy egy biológiai minta sejtszintű fehérje-kifejeződés mintázata meghatározható, amely az adott biológiai minta állapotát tükrözi, és leírja annak változásait.


A huszadik század második feléig a gének funkcójának és szabályozásának tanulmányozása egyedi gének lépésről lépésre történő vizsgálatán alapult. Tekintve, hogy egyre több élőlény génállományának szekvenciája vált és válik teljesen vagy részlegesen ismerté, számos új technika fejlődött ki, melyek a génműködés szisztematikus analízisét teszik lehetővé. A DNS-chip technológia lehetővé teszi, hogy az egyes sejtekben egy adott időpontban jelenlévő géntermékek (az RNS molekulák összessége) egyetlen lépésben analizálható, így az adott sejt génműködési mintázata meghatározható. A DNS-chipek legfontosabb alkalmazása sejtek génműködésének párhuzamos tanulmányozása. Ezzel a technikával nyomonkövethetők a sejtek különböző hatásokra történő (pl. gyógyszeres kezelés, patológiás folyamatok) változásai, lehetővé válik új biokémiai utak felderítése, gyógyszerek hatásmechanizmusainak nyomon követése, fiziológiailag eltérő állapotokért (pl. betegség esetén) felelős gének felfedezése, ipari folyamatok optimalizálása. Terápiás kezelés során a sejtek vagy szövetek génkifejeződés-különbségei információt nyújtanak a gyógyszerek által befolyásolt enzimatikus utak szabályozásáról, a rezisztenciában szerepet játszó enzimekről, transzporterekről. 2000. óta az Szegedi Biológiai Kutatóközpontban működő Funkcionális Genomika Laboratórium sikerrel alkalmazza a DNS-chip technikát a genomikai kutatásokban. Laboratóriumunk kiválóan felszerelt, rendelkezik a módszerhez szükséges összes magas színvonalú eszközzel és az adatfeldolgozáshoz szükséges szoftveres háttérrel. Ezek a műszerek többek között a DNS-chipek készítéshez szükséges nyomtatórobot, a chipek leolvasására alkalmas nagy érzékenységű és felbontású konfokális lézeres leolvasó (Agilent Technologies), valamint az adatok validálásához szükséges valós idejű PCR gép (Corbett Research). A labor sikeresen vezette be a digitális PCR módszert, amely molekula felbontásban képes akár egyetlen sejtből is detektálni a génaktivitási változásokat.

A csoport 2017-ben alapította meg az egysejt tömeg citometriás egységét, melynek alapját egy Magyarországon egyedülálló egysejt tömeg citometriás műszer (Helios, Fluidigm) jelenti, melyet a csoport a GINOP-2.3.2-15-2016-00030 pályázat támogatásával szerezte be.

A többsejtű szervezetek működéséhez különböző funkcióval rendelkező, specializált sejtek összehangolt működése szükséges. Ennek az egyensúlynak az eltolódása vagy zavara számos betegségben megfigyelhető. A sejtek biológiai funkcióit döntő többségben fehérjék végzik, így nagyon fontos, hogy sejtszinten tudjuk vizsgálni a fehérjék kifejeződését. Erre alkalmas, a már több évtizede elérhető kutatási technika, az áramlási citofluorimetria, mely fluoreszcensen jelölt antitestek segítségével detektálja a sejtek sejtfelszíni és/vagy intracelluláris fehérjéit. Azonban az emissziós spektrumai bizonyos fluoreszcens festékeknek átfednek, így csak néhány fehérjére korlátozódik a vizsgálati lehetőség egy mintában. Ennek kiküszöbölésére született meg az egysejt tömeg citometria, mely esetében a vizsgálni kívánt fehérjét felismerő antitestek stabil és min. 96%-os tisztaságú fémizotóppal jelöltek. A detektálás az egysejt tömegcitometria esetében a fém jelölők tömegének mérésén alapul, ezek tömegei nem fednek át, így nagyságrendileg több, kb. 45 marker együttes vizsgálata lehetséges egy sejtből. Íly módon sejtpopulációk egy sejt szintű analízisét teszi lehetővé az egysejt tömeg citometria. Biológiai mintákból (vér, szilárd tumor, különböző szövetek) homogén sejtszuszpenziót készítünk, majd antitestekkel történő jelölést követően, fehérje szinten jellemezhetjük egy sejtpopuláció heterogenitását, sőt azon belül egyaránt sejtfelszíni és/vagy intracelluláris markerekre nézve egy-egy sejt funkcióját.

A laboratórium részben kiszolgáló, részben kollaboratív alapon működik. Számos kollaboratív partnerünk van mind hazai mind külföldi intézetekből, és szoros együttműködést építettünk ki kutatócsoportokkal és biotechnológiai cégekkel.

Válogatott közlemények

Kitajka, K., Puskás, L.G., Zvara, A., Hackler, L. Jr,, Barceló-Coblijn, G., Yeo, Y.K. and Farkas, T. (2002). The role of n-3 polyunsaturated fatty acids in brain: modulation of rat brain gene expression by dietary n-3 fatty acids. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99(5): 2619-2624.

Gu, R., Fonseca, S., Puskás, L.G., Hackler, L. Jr., Zvara, A., Dudits, D. and Pais, M.S. (2004). Transcript identification and profiling during salt stress and recovery of Populus euphratica. Tree Physiol. 24(3): 265-276.

Kitajka, K., Sinclair, A.J., Weisinger, R.S., Weisinger, H.S., Mathai, M., Jayasooriya, A.P., Halver, J.E. and Puskás, L.G. (2004). Effects of dietary omega-3 polyunsaturated fatty acids on brain gene expression. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101(30): 10931-10936.

Faragó N, Kocsis ÁK, Braskó C, Lovas S, Rózsa M, Baka J, Kovács B, Mikite K, Szemenyei V, Molnár G, Ozsvár A, Oláh G, Piszár I, Zvara Á, Patócs A, Barzó P, Puskás LG, Tamás G. Human neuronal changes in brain edema and increased intracranial pressure. Acta Neuropathol Commun. 2016 Aug 4;4(1):78.

Varga ZV, Giricz Z, Bencsik P, Madonna R, Gyongyosi M, Schulz R, Mayr M, Thum T, Puskas LG, Ferdinandy P. Functional Genomics of Cardioprotection by Ischemic Conditioning and the Influence of Comorbid Conditions: Implications in Target Identification. Curr Drug Targets. 2015;16(8):904-11.

Varga ZV, Zvara A, Faragó N, Kocsis GF, Pipicz M, Gáspár R, Bencsik P, Görbe A, Csonka C, Puskás LG, Thum T, Csont T, Ferdinandy P. MicroRNAs associated with ischemia-reperfusion injury and cardioprotection by ischemic pre- and postconditioning: protectomiRs. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2014 Jul 15;307(2):H216-27

Faragó N, Kocsis ÁK, Lovas S, Molnár G, Boldog E, Rózsa M, Szemenyei V, Vámos E, Nagy LI, Tamás G, Puskás LG. Digital PCR to determine the number of transcripts from single neurons after patch-clamp recording. Biotechniques. 2013 Jun;54(6):327-36.