Kutatás

Genomikai egység

A huszadik század második feléig a gének funkciójának és szabályozásának tanulmányozása egyedi gének lépésről lépésre történő vizsgálatán alapult. Tekintve, hogy egyre több organizmus genomjának szekvenciája vált és válik teljesen vagy részlegesen ismerté, számos új technika fejlődött ki, melyek a génműködés szisztematikus vagy egyedi analízisét teszik lehetővé. A 2000 óta a Szegedi Biológiai Központban működő Funkcionális Genomika Laboratórium több platformon is lehetőséget kínál génexpresszió egyedi vagy szisztematikus analíziséhez, nukleinsavak (RNS, DNS, mikroRNS, vérben cirkuláló sejt mentes cfRNS), valamint DNS metiláció kvantitatív analízisére. A laboratórium részben tudományos együttműködések keretén belül saját kutatást végez, részben szolgáltatóként működik. Számos együttműködő partnerünk van mind hazai mind külföldi intézetekből.

Legfőbb fejlesztéseink: kevés biológiai mintából történő nukleinsav minta és jel sokszorozási technikák, egysejt RNS szekvenálási módszerek, digitális nukleinsav kimutatási technológiák, génkifejeződéssel kapcsolatos bioinformatikai elemzések.

Az elmúlt 3 év genomikával kapcsolatos publikációi:

1. Balogh A, Reiniger L, Hetey S, Kiraly P, Toth E, Karaszi K, Juhasz K, Gelencser Z, Zvara A, Szilagyi A, Puskas LG, Matko J, Papp Z, Kovalszky I, Juhasz C, Than NG. Decreased Expression of ZNF554 in Gliomas is Associated with the Activation of Tumor Pathways and Shorter Patient Survival. Int J Mol Sci. 2020 Aug 11;21(16):5762. doi: 10.3390/ijms21165762. PMID: 32796700; PMCID: PMC7461028.

2. Barna L, Walter FR, Harazin A, Bocsik A, Kincses A, Tubak V, Jósvay K, Zvara Á, Campos-Bedolla P, Deli MA. Simvastatin, edaravone and dexamethasone protect against kainate-induced brain endothelial cell damage. Fluids Barriers CNS. 2020 Feb 10;17(1):5. doi: 10.1186/s12987-019-0166-1. PMID: 32036791; PMCID: PMC7008534.

3. Gyukity-Sebestyén E, Harmati M, Dobra G, Németh IB, Mihály J, Zvara Á, Hunyadi-Gulyás É, Katona R, Nagy I, Horváth P, Bálind Á, Szkalisity Á, Kovács M, Pankotai T, Borsos B, Erdélyi M, Szegletes Z, Veréb ZJ, Buzás EI, Kemény L, Bíró T, Buzás K. Melanoma-Derived Exosomes Induce PD-1 Overexpression and Tumor Progression via Mesenchymal Stem Cell Oncogenic Reprogramming. Front Immunol. 2019 Oct 18;10:2459. doi: 10.3389/fimmu.2019.02459. PMID: 31681332; PMCID: PMC6813737.

4. Bencsik P, Kiss K, Ágg B, Baán JA, Ágoston G, Varga A, Gömöri K, Mendler L, Faragó N, Zvara Á, Sántha P, Puskás LG, Jancsó G, Ferdinandy P. Sensory Neuropathy Affects Cardiac miRNA Expression Network Targeting IGF-1, SLC2a-12, EIF-4e, and ULK-2 mRNAs. Int J Mol Sci. 2019 Feb 25;20(4):991. doi: 10.3390/ijms20040991. PMID: 30823517; PMCID: PMC6412859.

5. Fenteany, Gabriel* ; Gaur, Paras* ; Hegedűs, Lili ; Dudás, Kata ; Kiss, Ernő ; Wéber,Edit ; Hackler, László ; Martinek, Tamás ; Puskás, László G. ; Haracska, Lajos Multilevel structure–activity pro􀅣ling reveals multiple green tea compound familiesthat each modulate ubiquitin-activating enzyme and ubiquitination by a distinctmechanism, SCIENTIFIC REPORTS 9 : 1 Paper: 12801 , 16 p. (2019)

6. Sárközy M, Gáspár R, Zvara Á, Kiscsatári L, Varga Z, Kővári B, Kovács MG, Szűcs G, Fábián G, Diószegi P, Cserni G, Puskás LG, Thum T, Kahán Z, Csont T, Bátkai S. Selective Heart Irradiation Induces Cardiac Overexpression of the Pro- hypertrophic miR-212. Front Oncol. 2019 Jul 16;9:598. doi: 10.3389/fonc.2019.00598. PMID: 31380269; PMCID: PMC6646706.

7. Sárközy M, Gáspár R, Zvara Á, Siska A, Kővári B, Szűcs G, Márványkövi F, Kovács MG, Diószegi P, Bodai L, Zsindely N, Pipicz M, Gömöri K, Kiss K, Bencsik P, Cserni G, Puskás LG, Földesi I, Thum T, Bátkai S, Csont T. Chronic kidney disease induces left ventricular overexpression of the pro-hypertrophic microRNA-212. Sci Rep. 2019 Feb 4;9(1):1302. doi: 10.1038/s41598-018-37690-5. PMID: 30718600; PMCID: PMC6362219.

8. Csajbók ÉA, Kocsis ÁK, Faragó N, Furdan S, Kovács B, Lovas S, Molnár G, Likó I, Zvara Á, Puskás LG, Patócs A, Tamás G. Expression of GLP-1 receptors in insulin-containing interneurons of rat cerebral cortex. Diabetologia. 2019 Apr;62(4):717-725. doi: 10.1007/s00125-018-4803-z. Epub 2019 Jan 12. PMID: 30637442.

9. Hoyk Z, Tóth ME, Lénárt N, Nagy D, Dukay B, Csefová A, Zvara Á, Seprényi G, Kincses A, Walter FR, Veszelka S, Vígh J, Barabási B, Harazin A, Kittel Á, Puskás LG, Penke B, Vígh L, Deli MA, Sántha M. Cerebrovascular Pathology in Hypertriglyceridemic APOB-100 Transgenic Mice. Front Cell Neurosci. 2018 Oct 25;12:380. doi: 10.3389/fncel.2018.00380. PMID: 30410436; PMCID: PMC6209654.

10. Keller-Pinter A, Szabo K, Kocsis T, Deak F, Ocsovszki I, Zvara A, Puskas L, Szilak L, Dux L. Syndecan-4 influences mammalian myoblast proliferation by modulating myostatin signalling and G1/S transition. FEBS Lett. 2018 Sep;592(18):3139-3151. doi: 10.1002/1873-3468.13227. Epub 2018 Sep 7. PMID: 30129974; PMCID: PMC6221024.

11. Boldog, E* ; Bakken, TE* ; Hodge, RD* ; Novotny, M ; Aevermann, BD ; Baka, J ; Borde, S; Close, JL ; Diez-Fuertes, F ; Ding, SL et al.Transcriptomic and morphophysiological evidence for a specialized human corticalGABAergic cell type, NATURE NEUROSCIENCE 21 : 9 pp. 1185-1195. , 11 p. (2018)

12. Venglovecz V, Pallagi P, Kemény LV, Balázs A, Balla Z, Becskeházi E, Gál E, Tóth E, Zvara Á, Puskás LG, Borka K, Sendler M, Lerch MM, Mayerle J, Kühn JP, Rakonczay Z Jr, Hegyi P. The Importance of Aquaporin 1 in Pancreatitis and Its Relation nt he CFTR Cl^- Channel. Front Physiol. 2018 Jul 12;9:854. doi: 10.3389/fphys.2018.00854. PMID: 30050452; PMCID: PMC6052342.

13. Lipinszki, Zoltan ; Vernyik, Viktor ; Farago, Nora ; Sari, Tobias ; Puskas, Laszlo G ;Blattner, Frederick R ; Posfai, Gyorgy ; Gyorfy, Zsuzsanna, Enhancing the Translational Capacity of E. coli by Resolving the Codon Bias., ACS SYNTHETIC BIOLOGY 7 : 11 pp. 2656-2664. , 9 p. (2018)

14. Ágg B, Baranyai T, Makkos A, Vető B, Faragó N, Zvara Á, Giricz Z, Veres DV, Csermely P, Arányi T, Puskás LG, Varga ZV, Ferdinandy P. MicroRNA interactome analysis predicts post-transcriptional regulation of ADRB2 and PPP3R1 in the hypercholesterolemic myocardium. Sci Rep. 2018 Jul 4;8(1):10134. doi: 10.1038/s41598-018-27740-3. Erratum in: Sci Rep. 2018 Aug 9;8(1):12159. PMID: 29973623; PMCID: PMC6031673.

15. Brasko, C ; Smith, K ; Molnar, C ; Farago, N ; Hegedus, L ; Balind, A ; Balassa, T ;Szkalisity, A ; Sukosd, F ; Kocsis, K et al., Intelligent image-based in situ single-cell isolation, NATURE COMMUNICATIONS 9 : 1 Paper: 226 , 7 p. (2018)

Citometriás Egység

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. Jelenleg egy BC Cytoflex S (4 lézer), egy BD FACSCalibur (2 lézer) analizátorunk és egy BD Jazz (2 lézer) sejtszorterünk van. 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 tömeg citometria esetében a fém jelölők tömegének mérésén alapul, ezek tömegei nem fednek át, így nagyságrendileg több, kb. 42 marker együttes vizsgálata lehetséges egy sejtből. A tömeg citométer Magyarországon egyedülálló technika a laboratóriumunkban. Nehéz fémizotópokkal konjugált antitest koktélokkal (n=akár 42 marker/minta) n-dimenziós térben komplex fehérje alapú és egysejtszintű bioinformatikai analízist (Cytobank, Astrolabe, Maxpar PathSetter) végzünk.

Vizsgálataink középpontjában az immunrendszer aktivációjának és szabályozásának a zavarai állnak, ezért humán vér és szövetmintákon fehérjeszintű sejtes és molekuláris vizsgálatokat végzünk. Nagy felbontású egysejt tömeg citométerrel immunfenotipizáljuk a human perifériás mononukleáris vagy különböző szövetekből, pl. human primer adenokarcinómából izolált sejteket.

Biológiai mintánként (páciens vs egészséges kontroll) bioinformatikai összehasonlító elemzést követően az egyes alpopulációk összetett expressziós mintázatát kiértékeljük. Az egysejt alapú fehérje vizsgálati módszerek mellett folyadék biopsziák szolubilis mediátorai mennyiségi meghatározása érdekében Luminex (MagPix) és Legendplex (Biolegend) technológiákat állítottuk be. Molekuláris profilt írunk le, mely felfedheti az egyes patológiákra (rheumatoid arthritis, adenokarcinóma, COPD) jellemző mintázatokat, potenciális terápiás célpontokat vagy új diagnosztikai markereket. A patogenitással asszociált jelátviteli utak feltérképezése érdekében immunaktivációt jellemző funkcionális vizsgálatokat állítunk be, ahol immunmoduláló gyógyszerjelölt molekulák szűrhetők.

A laboratóriumunk szolgáltat is és széles hazai és nemzetközi kollaborációs hálózattal rendelkezik kutatócsoportokkal és biotech cégekkel.

Főbb kutatási témáink

• Szisztémás autoimmun (RA, SLE, SSC) betegségek multiparaméteres immunfenotipizálása

• Egysejt tömeg citometriás jellemzése a II- tipusú diabetes gyulladásos szövődményeinek

• A PBMC-ék és plazma fehérjék vizsgálata stabil ill. exacerbáló COPD-ben

• Az intratumor heterogenitás nagy felbontású vizsgálata humán primer adenocarcinomában

• A veleszületett immunitás vizsgálata Drosophila melanogaster mutáns hemocitákban egysejt tömeg citometrival

• Gyógyszerjelölt molekulák hatásának egysejt szintű hatásvizsgálata egysejt tömeg citometriával

A citometriás egység publikációi az elmúlt 3 évből:

1. József Á. Balog, Viktor Honti, Éva Kurucz, Beáta Kari, László G. Puskás, István Andó, Gábor J. Szebeni, Multi-Dimensional Immuno-Profiling of Drosophila Hemocytes by Single Cell Mass Cytometry, Genomics Proteomics & Bioinformatics, accepted for publication

2. Kotogány, E.; Balog, J.Á.; Nagy, L.I.; Alföldi, R.; Bertagnolo, V.; Brugnoli, F.; Demjén, A.; Kovács, A.K.; Batár, P.; Mezei, G.; Szabó, R.; Kanizsai, I.; Varga, C.; Puskás, L.G.; Szebeni, G.J. Imidazo[1,2-b]pyrazole-7-Carboxamide Derivative Induces Differentiation-Coupled Apoptosis of Immature Myeloid Cells Such as Acute Myeloid Leukemia and Myeloid-Derived Suppressor Cells. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 5135.

3. Roberta Fajka-Boja, Gábor J Szebeni, Éva Hunyadi-Gulyás, László G Puskás, Robert Katona, Polyploid adipose stem cells shift the balance of IGF1/IGFBP2 to promote the growth of breast cancer, Frontiers in Oncology, section Molecular and Cellular Oncology, 2020;10:157

4. József Á. Balog,László Hackler Jr.,Anita K. Kovács,Patrícia Neuperger,Róbert Alföldi,Lajos I. Nagy,László G. Puskás and Gábor J. Szebeni, Single Cell Mass Cytometry Revealed the Immunomodulatory Effect of Cisplatin Via Downregulation of Splenic CD44+, IL-17A+ MDSCs and Promotion of Circulating IFN-γ+ Myeloid Cells in the 4T1 Metastatic Breast Cancer Model Int. J. Mol. Sci. 2020, 21(1), 170; 

5. Alföldi R, Balog JÁ, Faragó N, Halmai M, Kotogány E, Neuperger P, Nagy LI, Fehér LZ, Szebeni GJ, Puskás LG. Single Cell Mass Cytometry of Non-Small Cell Lung Cancer Cells Reveals Complexity of In vivo And Three-Dimensional Models over the Petri-dish. Cells. 2019 Sep 16;8(9). pii: E1093. doi: 10.3390/cells8091093. Special Issue: “Single cell Analysis”

6. Gábor J. Szebeni, Lajos I. Nagy, Anikó Berkó, Alexandra Hoffmann, Liliána Z. Fehér, Mária Bagyánszki , Beáta Kari, József A. Balog, László Hackler Jr. ,Iván Kanizsai, Anikó Pósa, Csaba Varga and László G. Puskás The Anti-Inflammatory Role of Mannich Curcuminoids; Special Focus on Colitis, Molecules, Special Issue: “Anti-Inflammatory Activity of Natural Products” 2019, 24(8), 1546

7. Gábor J. Szebeni, József A. Balog, András Demjén, Róbert Alföldi, Vanessza L. Végi, Liliána Z. Fehér, Imola Mán, Edit Kotogány, Barbara Gubán, Péter Batár, László Hackler Jr.,Iván Kanizsai and László G. Puskás Imidazo[1,2-b]pyrazole-7-carboxamides Induce Apoptosis in Human Leukemia Cells at Nanomolar Concentrations, Special Issue: "Pyrazole Derivatives” Molecules 2018, 23(11), 2845,

8. Anita K. Kovács, Péter Hegyes, Gábor J. Szebeni, Krisztián Bogár, László G. Puskás, Gábor K. Tóth Synthesis of N-Peptide-6-Amino-d-Luciferin Conjugates with Optimized Fragment Condensation Strategy, International Journal of Peptide Research and Therapeutics, 2018, doi.org/10.1007/s10989-018-9768-8,

9. András Demjén, Róbert Alföldi, Márió Gyuris, Anikó Angyal, László Hackler, Gábor J. Szebeni, János Wölfling, László G. Puskás, Iván Kanizsai, Synthesis, cytotoxic characterization and SAR study of imidazo[1,2-b]pyrazole-7-carboxamides, Archive der Pharmazie, 351:(7) Paper e1800062. 21 p. (2018)

10. Anita Kármen Kovács, Péter Hegyes, Gábor János Szebeni, Lajos István Nagy, László Géza Puskás, Gábor K. Tóth Synthesis of N-peptide-6-amino-D-luciferin Conjugates, Frontiers in Chemistry, 2018 Apr 19;6:120

A csoport pályázatai az elmúlt öt évből:

GINOP-2.3.2-15-2016-00001: Molekuláris biológiai kutatóműhely az egészség- és környezetvédelem szolgálatában: Társadalmi igényt kielégítő kutatások a kiválósági centrum nemzetközi versenyképességének fokozására

GINOP-2.3.2-15-2016-00028: Kizárólag magas iontartalmú folyadékban oldódni képes, 3D nyomtatásra alkalmas, DNS kódrendszerrel ellátott polimer és az erre alapozott üzletileg hasznosítható UAV-UUV drón hibrid prototípus fejlesztése

GINOP-2.3.2-15-2016-00030: Gyulladásos és autoimmun kórképek fenotípusos és funkcionális multiparaméteres jellemzése

GINOP-2.2.1-15-2017-00054: Egyedi genomstruktúrával rendelkező ipari sejtvonal előállítása és alkalmazása

2018-1.3.1-VKE-2018-00018: Innovatív, immunrendszert támogató tejtermékek kifejlesztése és hatásvizsgálata

2018-1.3.1-VKE-2018-00024: Multiparaméteres immunfenotípus vizsgálat cukorbetegek jellemzésére

UNKP-19-4-SZTE-36, Leukocita egysejt tömeg citometriás vizsgálatok kombinálása Legendplex és Luminex plazma citokin vizsgálatokkal Alzheimer-kóros betegekből

UNKP-18-4-SZTE-73, Immunaktiváció és immunreguláció vizsgálata rágcsáló modellekben és humán vérmintákból

BO/00139/17/8, Humán krónikus gyulladásos kórképekben leukociták aktivációjának és polarizációjának vizsgálata, nagy felbontású sejtfelszíni és funkcionális immunfenotipizálása egysejt tömeg citometriával