Gyurcsányi E. Róbert mta.hu

Kutatási téma

Orvosdiagnosztikai szempontból fontos vírusok, fehérjék és nukleinsavak költséghatékony meghatározását lehetővé tevő új kémiai nanoszenzorok fejlesztése

Gyurcsányi E. Róbert olyan rendszerek vizsgálatát és fejlesztését tervezzi, amelyekkel akár közvetlenül, jelölés nélkül egyetlen molekula vagy részecske azonosítható. Az érzékelés szempontjából ugyanis a nanoszerkezetek egyedülálló lehetőséget nyújtanak a detektálási folyamat molekuláris szintű kontrolljára mivel a jelátalakító mérete a meghatározandó molekula, vírus mérettartományába kerül. A kutató a Lendület támogatásával nanoszenzorokat tervez kifejleszteni például a csecsemők és kisgyermekek esetében a legelterjedtebb komoly következményekkel járható légúti fertőzést okozó RSV vírus meghatározására, illetve különböző betegségekre utaló mikroRNS és DNS szálak kimutatására.

Befogadó intézmény

Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

A kutatócsoport működési időszaka

2013–2018.

A kutatócsoport tagjai

Lautner Gergely posztdoktor, Höfler Lajos posztdoktor, Makra István PhD-hallgató, Terejánszky Péter PhD-hallgató

Interjú a kutatóval

Az interjú 2013. augusztus 9-én jelent meg az mta.hu-n.

A csecsemőket és kisgyermekeket veszélyeztető RSV vírus meghatározásához, illetve különböző betegségekre utaló mikro-RNS- és DNS-szálak kimutatásához is hozzájárulhatnak Gyurcsányi E. Róbert kémikus kutatásai, amelyeket a Lendület program támogatásával folytat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen. A kutató célja olyan új kémiai nanoszenzorok kifejlesztése, amelyek vírusok, fehérjék, nukleinsavak és ionok rendkívül érzékeny és költséghatékony diagnosztikai célú meghatározását teszik lehetővé.

"Az érzékelésről általában a szaglás, a hallás, a látás vagy a tapintás jut eszünkbe. A kémiai érzékelés tulajdonképpen úgy is felfogható, mint az előbbiek mesterséges kiterjesztése kémiai vegyületekre" – foglalta össze az mta.hu-nak a kutatásai középpontjában álló kémiai és bioérzékelés lényegét Gyurcsányi E. Róbert.

Kémia nanotartományban

A kémiai érzékeléshez egyrészt egy olyan molekulára vagy anyagra van szükség, amely – például egy kémiai reakción keresztül – szelektíven kölcsönhatásba lép a meghatározandó komponenssel, másrészt pedig egy jelátalakítóra, amely jelzi ezt a kölcsönhatást. "A nanoszenzor ennek az integrált rendszernek a nanoméretűvé való miniatürizálása, de sokan nanoszenzorokról beszélnek akkor is, amikor az érzékeléshez valamilyen nanoszerkezetet alkalmazunk" – magyarázta a kémikus. Hozzátette: azáltal, hogy az érzékelő mérete a molekulákéval azonos tartományba kerül, rendkívül kevés, sőt akár egyetlenegy molekula is képes jelet adni. Ily módon a nanoérzékelők hozzájárulnak a kémiai folyamatok, reakciók molekuláris szintű vizsgálatához, értelmezéséhez és szabályozásához. "Mi ezt a célt a Lendület pályázat keretében kémiailag módosított nanopórusok, vagyis a szilárd membránban szabályozott módon előállított, rendkívül apró lyukak alkalmazásával kívánjuk elérni – mondta a következő évek egyik legfontosabb feladatáról. – A nanopórusos érzékelés legegyszerűbb módja, hogy két elektrolitoldatot elválasztó nanopóruson átfolyó ionáramnak a pórusba bekerülő komponensek áthaladásának/tartozódásának hatására bekövetkező változását mérjük." A pórus kémiai környezetének beállításával akár a legösszetettebb mintákban is ki tudják mutatni az információhordozó komponenst, legyen az egy vírus, egy protein vagy egy nukleinsav-alapú biomarker.

Új utak a bioanalitikában

A bioanalitika jelenleg már annyira fejlett, hogy elvileg a legtöbb biomarkert meg lehet határozni. "Az azonban már nem mindegy, hogy-egy módszer gyakorlati alkalmazása mennyire bonyolult, illetve mennyi időt vesz igénybe, és mennyibe kerül – emelte ki Gyurcsányi E. Róbert. – Ezért a pályázatunkban olyan elveket és rendszereket javasoltunk, amelyek jelenlegi tudásunk szerint gyakorlati eszközök kifejlesztésének reális esélyét nyújtják. Ehhez a nanoérzékelési folyamatok megértése, majd annak alapján egyre fejlettebb rendszerek létrehozása és a célkomponensek megfelelő megválasztása szükséges." A kémikus szerint a vírusok különleges mérettartományuk miatt ideális választást jelentenek a nanopórusos detektáláshoz. Általában ugyanis sokkal nagyobbak, mint a fehérjék, ugyanakkor sokkal kisebbek, mint a sejtek. A kutatócsoport így jutott el a körülbelül 150-300 nanométer nagyságú, légúti megbetegedést okozó RSV (respiratory syncitial virus) vírushoz, amely főleg kisgyermekekre veszélyes. A vírusok szelektív „megszámlálása" a lassú tenyészetek kiváltása révén nemcsak a diagnosztikában jelenthet segítséget, hanem fontos eszközt adhat a virológusok, valamint az oltóanyaggyártók és -fejlesztők kezébe is. „Ezen a területen a Radboud Egyetem orvosi központjával működünk együtt, ahol többek között oltóanyagok kifejlesztésével foglakoznak" – mondta Gyurcsányi E. Róbert.

A kutató és csoportja az RNS- és DNS-szálak kimutatásának új módszereit is vizsgálni fogja. "Ezekben az esetekben a nagy érzékenységű detektálás elsődleges fontosságú. Ugyanakkor egyre nagyobb is az igény az olyan közvetlen módszerekre, amelyekkel megbízhatóan, de polimeráz-láncreakció nélkül detektálhatók a nukleinsavak" – mondta a kémikus. Hozzátette: fő céljuk a mikro-RNS-ek meghatározását lehetővé tevő érzékelési módok tanulmányozása. "Amióta kiderült, hogy több betegség, például egyes rákos megbetegedések és szívbetegségek esetében diagnosztikus információt hordoznak, a mikro-RNS-ek az orvosi diagnosztika »forró« területét jelentik" – érzékeltette a téma jelentőségét Gyurcsányi E. Róbert.

Fiatal csapat

A korábban az Egyesült Államokban és Svájcban is kutató kémikus a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karának Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszékén alakít önálló kutatócsoportot. Tervei szerint 2-3 posztdoktort és 3-4 doktoranduszt, illetve több egyetemi hallgatót szeretne bevonni a munkába. A csoport tagja Lautner Gergely posztdoktor, illetve Höfler Lajos, aki két év amerikai (Michigani Egyetem, Ann Arbor) és két év angliai (Oxfordi Egyetem) posztdoktori tanulmányút után, szeptemberben tér haza. A csoport tagja két doktorandusz – Makra István és Terejánszky Péter – is. Mint azt Gyurcsányi E. Róbert elmondta, a befogadó intézmény laborhelyiségekkel és jelenleg egy posztdoktor fizetésével járul hozzá a kutatásaikhoz. De további forrásokra is számíthat, hiszen vezetője annak az Elektrokémia Kutatócsoportnak, amelyet a Volkswagen konszern alapított a BME-n: „Ennek az anyagi támogatása az elkövetkezendő 5 évre a Lendület-pályázatéhoz mérhető. Bár céljaik eltérőek, mindkét kutatási irány középpontjában az elektrokémia áll." Gyurcsányi E. Róbert a kiválósági program első évében egy, a nanorészecskék méreteloszlásának és koncentrációjának meghatározására szolgáló optikai rendszer, a második esztendőben pedig egy új típusú, szintetikus receptorok nagy áteresztőképességű vizsgálatához szükséges elektrokémiai mikrocseppentő rendszer beszerzését tervezi. Tudomása szerint ilyen berendezések Magyarországon még nincsenek. Mint fogalmazott: "Azt szeretnénk, hogy szabadon és eredményesen valósíthassuk meg a legjobb ötleteinket."