HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont 
2024. jan. 18. | Hírek
1. Mit takar az Algae4IBD ötlet?
Az Algae4IBD projektben 11 ország 21 kutatóintézete és vállalata fogott össze, hogy különböző szakterületeken szerzett tudásukat ötvözve segítséget nyújtsanak a krónikus bélgyulladásban szenvedő betegeknek. Az emésztőrendszer krónikus gyulladása egy nagyon összetett betegség, melyre általánosan alkalmazható kezelés nem áll rendelkezésre. Mivel az algákról tudott, hogy speciális bioaktív molekulák termelésére képesek, ezért ígéretes forrást jelentenek, amikor új gyógyászati szereket keresünk.
A cianobaktériumok, mikro- és makroalgák olyan molekulákat tartalmazhatnak, amelyek csillapíthatják a fájdalmat, enyhíthetik a gyulladást, vagy jótékonyan hathatnak a mikrobiomra. A legtöbb alga azonban még csak feltáratlan tárháza ezeknek a hatóanyagoknak, jelenleg egészségügyi potenciáljuk kiaknázatlan. Ezért, az EU által finanszírozott (European Union‘s Horizon 2020 Research and Innovation programme under grant agreement N° 101000501), Algae4IBD kutatási projektben négy éven keresztül vizsgáljuk az ismert, és kevésbé ismert újonnan izolált algákat, és fájdalomcsillapító, gyulladáscsökkentő, prebiotikus vagy antibiotikus hatású vegyületeket keresünk.
Az ábra azt mutatja, hogy hogyan segíthetik az algavegyületek az IBD tüneteinek enyhítését (kép forrása: Algae4IBD és ESCI)
2. Mesélnél kicsit arról, hogy a növénybiológia hogyan hozható összefüggésbe ezzel a projekttel és a gyulladásos bélbetegséggel (IBD)? Milyen algákkal dolgoztok (mikro és/vagy makro) és miért merült fel használatuk a betegség kezelésében?
Csoportunk évek óta foglalkozik mikroalgákhoz kapcsolódó kutatásokkal, melyek jó modelljei a növényi fotoszintézisnek, de alkalmasak más metabolikus és sejtosztódásos folyamatok tanulmányozására is. Ezek az apró, oxigén termelő, fotoszintetizáló organizmusok szinte mindenhol előfordulnak a Földön. Híresek arról, hogy kiválóan tudnak a változó környezethez vagy az extrém körülményekhez alkalmazkodni. Talán ennek is köszönhető, hogy rengeteg fontos bioaktív hatóanyag található bennük, mivel speciális, másodlagos metabolitokat képesek szintetizálni. Napjainkban egyre több ilyen molekulát azonosítanak, melyeknek szerepét és felhasználhatóságát is intenzíven kutatják, mint ahogy tesszük ezt mi is. Egyre nagyobb figyelem irányul ezekre a természetes bioaktív anyagokra, mert mind az állati takarmányozásban, de még inkább az emberi étkeztetésben egyre nagyobb igény van fontos táplálékkiegészítőkre, melyek pozitívan hatnak az egészségre, erősítik az immunrendszert, így segítve a betegségek kialakulásának megelőzését. Nagyon nagy szükség van új hatóanyagokra is, amelyek megoldást adhatnak a krónikus betegeknek. Csoportunk hazai, természetes vizekből gyűjtött mikroalga kultúra gyűjteménnyel rendelkezik. Mindig is érdekelt bennünket, hogy milyen hatóanyagok rejlenek ezekben az organizmusokban, beleértve növényi biostimulánsokat, vagy olyan anyagokat, melyek állati takarmányozásban immunostimulátorként, vagy emberi gyógyászatban pl. gyulladáscsökkentőként alkalmazhatóak. Korábban egy GINOP projekt (Ginop-2.3.2-15-2016-00058) keretein belül halgazdaságok számára kerestünk olyan algákat, melyek táplálékiegészítőként adva növelik az állatok ellenállóképességét. E projekt kapcsán kerültünk az Algae4IBD kutatói csapatába.
A kutatási projektben részt vevő kutatók az egyik alganevelőben (balról jobbra: Nagyapáti Sarolta, Dr Ughy Bettina, Deeb Dima)
3. Úgy láttam az Algae4IBD oldalán, hogy két fő célt szeretnétek elérni a projekt során. Mesélnél ezekről a célkitűzésekről? Mindkettő egyformán megvalósítható vagy valamelyik nagyobb eséllyel kerül majd forgalomba?
A projekt során egyrészt olyan hatóanyagok keresünk, melyek gyulladáscsökkentő és/ vagy fájdalomcsillapító hatással rendelkeznek, másrészt olyanokat is, melyek szerepet játszanak a betegségek megelőzésében. Céljaink között szerepel olyan táplálék kiegészítők, funkcionális élelmiszerek és gyógyszeralapanyagok fejlesztése, amelyek segíthetnek megelőzni/kezelni egyes betegségeket, például az IBD kialakulását. Mindegyiket egyformán fontosnak tartjuk és eddigi eredményeink megalapozták reményünket, hogy mind a két területen sikereket tudunk majd felmutatni. Ugyanakkor tudni kell, hogy ahhoz, hogy egy gyógyszer forgalomba kerülhessen sok idő kell, mivel az adott hatóanyagnak és a gyógyszer formulázásának is meg kell felelnie szabályozott eljárásoknak, engedélyeztetéseknek, ezért egy gyógyszer forgalomba kerülése általában hosszadalmas folyamat. A táplálékiegészítőknek is szigorú előírásokat kell teljesíteniük, ugyanakkor mivel nem kell bizonyos esetekben tisztítani a hatóanyagokat ezért álltában gyorsabban kerülhetnek forgalomba. A konzorcium tagjai azon vannak, hogy mindegyik kutatási irány eredményei minél előbb az emberek hasznát szolgálják és széles körben hozzáférhetőek legyenek.
4. Van valami különbség, mire kell ügyelni az algák növesztésénél abból a szempontból, hogy milyen célra lesznek végül szánva? Milyen kihívások vannak ezen a területen?
Vannak bizonyos szigorú előírások, amiknek meg kell felelnie a táplálékiegészítő alapanyagoknak és még inkább a gyógyszer hatóanyagoknak, ahogy említettem. Mindezeket figyelembe kell venni az algák tenyésztésénél, feldolgozásánál a projekt során.
Az egyik legfontosabb dolog, hogy megfelelő mennyiségű biomasszát tudjunk az algákból előállítani, továbbá fontos a hatóanyag termelésük növelése. A csoportunkban ezért kiemelten tanulmányozzuk a mikroalgák szaporodását befolyásoló tényezőket, valamint vizsgáljuk, hogy hogyan tudjuk fokozni a hatóanyag termelést.
Mikroalga kultúrák tenyésztése laboratóriumi körülmények között
Jelentős eredményeket kaptunk a cianobaktériumok szaporodásának vizsgálata során, ezek felhasználásával hatékony biomassza termelést értünk el. Ami viszont igazán kiemeli a vizsgálataink jelentőségét, az az, hogy a megállapításaink egyetemes érvényűek, így igazak a baktériumok szaporodására is, ezért felfedezéseink kihatnak a baktérium konzorciumok megértésére, így a mikrobiom vizsgálatokra, sőt választ adhatunk a kialakuló antibiotikum rezisztenciára is. Bebizonyítottuk ugyanis, hogy a baktériumpopuláció növekedése során elkerülhetetlenül bekövetkezik az úgynevezett stacioner vagy állandósult fázis kialakulása, és ez nem tápanyaghiány, felhalmozódott toxinok vagy sejthalál miatt történik, hanem egy speciális bakteriális differenciáció miatt. Ebben a fázisban megváltozik a baktériumok metabolizmusa, ilyenkor intenzíven termelhetnek speciális metabolitokat. A bakteriális sejtek populációja összetett közösségekként képzelhető el, amely mondhatni virtuális szövetként viselkedik. A baktérium populáció generációs ideje úgy tűnik, nem állandó érték, hanem az induló tenyészetek koncentrációjától is függ. Azonosítottunk egy úgynevezett minimális stacionárius sejtkoncentráció (MSCC az angol “minimal stationary cell concentration” kifejezés rövidítése) pontot, ameddig a stacioner populáció sejtkoncentrációja a folyamatos hígítás mellett állandó marad, vagyis a populáció nem kezd el osztódni a hígítást követően. Ez a pont úgy tűnik meghatározható minden egysejtű szervezetre. Tehát miközben a mikroalgák szaporodását próbáltuk megérteni annak érdekében, hogy a biomassza termelésre hatni tudjunk, olyan alapvetően fontos felismeréseket tettünk, amik minden baktérium vagy egysejtű organizmussal foglalkozó kutatást befolyásolhatnak.
A hatóanyagtermelés fokozását is vizsgáljuk és sikerült például Euglena sejtekben a paramilon (egy fontos cukor-polimer) mennyiségét többszörösére növelnünk, továbbá a karotinoid összetételt is változtatni. A paramilon keményítőhöz hasonló szénhidrát, ami béta-glükánból épül fel, ennek immunstimuláló és gyulladás csökkentő hatást tulajdonítanak.
5. Jelenleg milyen fázisban tartotok. Mi a következő lépés?
A mi feladataink közé tartozik az algatermelés optimalizálása, a hatóanyagtartalom fokozása. Ezeknek a feladatoknak a legjobb tudásunknak megfelelően igyekszünk megfelelni. Ez egy többrétegű munka, egyrészt be kell azonosítani a megfelelő algafajokat, majd ezután optimalizáljuk a tenyésztési körülményeket, és végül a tenyésztési körülmények megváltoztatásával (pl. fény intenzitás, sótartalom stb.) igyekszünk javítani a hatóanyagtartalmon.
Algák termeltetése ipar körülmények között: első képen a Necton cég, második képen a Yemoja Ltd. alga nevelői láthatóak. (kép forrása a Necton és a Yemoja Ltd.)
6. Hogy látod, a projekt befejezése után is fennmarad az együttműködés?
Remek kutatói közösség alakult ki, amely nagyon motiváló. Még a projekt folyamatban van, de úgy érzem a csapat legtöbb tagja ezen projekt befejezése után is fogja tartani a kapcsolatot és keresni fogjuk az együttműködési lehetőségeket hasonló, de akár más területeken is. A projekt során kiderült, hogy hatékonyan tudunk együttműködni, olyan csapat állt össze, amely keresi a megoldásokat új kihívásokra, különböző szakterületről hozott tudásunk összeadásával törekszünk arra, hogy minél több tudományos kérdésre adhassunk választ, és hogy ezek minél előbb a társadalom hasznára legyenek.
Bővebb információ: https://algae4ibd.eu/
Borítókép forrása: Algae4IBD