Lendületesek: Turiák Lilla

A daganatsejtek felületén ülő membránfehérjékhez sokszor cukoroldalláncok kapcsolódnak, amelyek jelentős hatással vannak a fehérje, illetve az egész sejt működésére. Sok esetben például ezek az oldalláncok határozzák meg, hogy egy gyógyszermolekula bejut-e a sejtbe, vagy sem. Ezért e jellegzetességek vizsgálatával előre lehet jelezni, hogy a különböző terápiák mennyire lehetnek sikeresek egy adott beteg esetében. Turiák Lilla, a HUN-REN Természettudományi Kutatóközpont Szerves Kémiai Intézet tudományos főmunkatársa, az MTA–TTK Lendület Glikán Biomarker Kutatócsoport vezetője és munkatársai olyan módszereket fejlesztenek a Lendület Program támogatásával, amelyekkel a cukoroldallánccal rendelkező fehérjék rákra gyakorolt hatása vizsgálható.

2025. január 2.

Turiák Lilla gyógyszerészként végzett a Semmelweis Egyetemen, és az MTA Központi Kémiai Kutatóintézetben végzett PhD-kutatásai során kezdett el tömegspektrometriával foglalkozni. Ennek a műszeres analitikai eljárásnak akkor van kiemelkedően nagy szerepe, ha különböző összetett minták komponenseit kell nagy érzékenységgel minőségi és mennyiségi szempontból meghatározni. Ez főként a fehérjéknél fontos, hiszen a nagy áteresztőképességű tömegspektrometriai vizsgálattal akár kis mennyiségű szövet-, vér- vagy vizeletminta is elemezhető. A legújabb készülékekkel akár többezerféle fehérje is meghatározható a mintából.

Turiák Lilla

Minél részletesebb információ a daganatokról

Az azonosított fehérjék mennyiségéből a különböző betegségek lefolyásával kapcsolatos biológiai következtetések vonhatók le, de akár új gyógyszeres célpontok is azonosíthatók, és korábban nem ismert biomarkereket is felfedezhetnek. „Szerencsésnek érzem magam, hogy a gyógyszerészi végzettségemből fakadó kémiai és biológiai tudást is használhatom, hiszen analitikai eljárással foglalkozom, de az adatok értelmezéséhez a biológiai háttértudás is elengedhetetlen” – vallja a kutatócsoport-vezető.

A Bostoni Egyetemen végzett vizsgálatai során kezdett el mélyrehatóbban foglalkozni a fehérjékhez kapcsolódó cukorláncok analitikájával. A különböző sejtszintű jelátviteli folyamatokban szerepet játszó, membránba ágyazott fehérjék nagy része glikozilált, vagyis cukorláncokat tartalmaz, és fontos funkciót tölt be a sejtek közötti kommunikációban. Például ilyen sejtfelszíni, cukorláncot tartalmazó receptorok útján jutnak be a vírusok a sejtekbe. „Amerikában posztdoktor kutatóként kezdtem el nagyon kis szövetterületeket vizsgálni, és erre a célra olyan munkafolyamatokat dolgoztam ki, amelyek segítségével nemcsak egy, hanem több molekulaosztályt, például többféle cukortípust, illetve magukat a fehérjéket is tudtuk vizsgálni – folytatja Turiák Lilla. – Amikor hazaköltöztem, először prosztatarákos szövetekkel foglalkoztam, mert mindig érdekelt a rákkutatás, és hogy hogyan lehet minél részletesebb információt szerezni a daganatokról csekély mennyiségű minta alapján is.”

Kisméretű szöveti biopsziákat tartalmazó metszetekre alkalmazta az általa kidolgozott munkafolyamatot, és így vizsgálta a bennük lévő megváltozó fehérjéket és cukorláncokat.

Azt kereste, hogy a tumor progressziója során milyen változások következnek be a fehérjékben, illetve milyen módon változik meg a glikoziláció folyamata.

A prosztatarákról ezután átváltott a tüdőrákra, mert utóbbi betegség esetén rosszabbak a betegek túlélési esélyei. A tüdőráknál magasabb az incidencia, illetve a halálozás is Magyarországon. Különösen nagy problémát okoz, hogy sok esetben a daganat ellenállóvá válik az adott kezeléssel szemben.

Előre jelezni a kezelés hatékonyságát

„Sok esetben a betegek egy ideig még jól reagálnak, az idő előrehaladtával azonban valamiért rezisztenssé válnak – mondja a kutató. – Ezzel kapcsolatban először olyan tüdőrákos betegektől vett szöveteket vizsgáltam, amelyeknek különböző mutációik voltak. A retrospektív vizsgálat során arra kerestem a választ, milyen változások mennek végbe a fehérjékben és a hozzájuk kapcsolódó cukrokban, amelyek összefüggésbe hozhatók azzal, hogy a beteg reagál-e a terápiára. Ha mindezt sikerül megértenünk, akkor ezt esetleg előre lehetne jelezni.”

A témát továbbgondolva nyújtotta be Turiák Lilla a Lendület-pályázatot. Fő célja, hogy hosszú távon a vérből izolált extracelluláris vezikulák glikozilációjának jellemzésével (vagyis egyszerű vérvétellel) előre jelezhető legyen, hogy a beteg jól fog-e reagálni egy adott terápiára. A kutató már a doktori kutatásai során is foglalkozott az extracelluláris vezikulák proteomikai jellemzésével Buzás Edit kutatócsoportjával együttműködésben. E vezikulák olyan membránnal határolt képletek, amelyek lefűződnek a sejthártyáról, és a sejtközi térbe kerülnek, miközben magukkal viszik az eredeti tumorsejt különböző alkotóit, így egyes membránfehérjéit is. Az elmúlt 15 évben nagyon népszerűvé vált ez a kutatási irány, mivel kiderült, hogy e vezikulák fontos szerepet játszanak a sejtek közötti kommunikációban. Nagyon sok proteomikai, lipidomikai, transzkriptomikai vizsgálat zajlik velük kapcsolatban, de Turiák Lilla szerint a membránjukba ágyazott membránfehérjék poszttranszlációs módosulásait, például a hozzájuk kapcsolódó cukorláncokat még nagyon kevesen jellemezték.

Ennek az az oka, hogy ez a vizsgálat – részben a csekély mintamennyiség miatt is – nagy kihívás analitikai szempontból.

„A pályázat végcélja, hogy a tüdőtumoros betegek plazmájából izoláljuk a keringő, tumoreredetű vezikulumokat, és modern bioanalitikai eszközökkel, például tömegspektrometriával jellemezzük a bennük található fehérjékhez kapcsolódó cukorláncokat

– mondja Turiák Lilla. – A módszerfejlesztés során számos lépést kell majd optimálni. Jelentős probléma például, hogy a plazmában nem csak a tumor által szekretált vezikulumok vannak jelen, hiszen szinte minden sejt bocsát ki hasonló membrángömböket. Tehát a tumoreredetűeket szelektíven dúsítani kell, hogy csak azt vizsgáljuk, ami a betegséggel kapcsolatos.”

A szelektív dúsítás céljára immunaffinitáson alapuló befogási módszereket fognak optimalizálni. Egy prospektív vizsgálat részeként újonnan diagnosztizált tüdőtumoros betegektől fognak vért venni, majd ezt az immunterápia során háromhavonta megismétlik. A betegek kezelésre adott reakcióiról árulkodó klinikai paramétereket követik majd időben, és ezeket vetik össze a fehérjék cukorláncainak változásaival. Reményeik szerint találnak majd olyan jellegzetességet, amelynek alapján előre tudják majd jelezni, hogy ki fog jól reagálni az adott kezelésre, és ki nem.

A cukoroldalláncok különböző fehérjéket tudnak megkötni, és a szerkezetüktől függően más és más jelátviteli utakban játszanak szerepet. Például a Covid kórokozója esetén a koronavírus-tüskefehérje glikozilációja szabja meg, hogy éppen az angiotenzin-konvertáló enzim receptorához tud kapcsolódni és így bejutni a sejtbe. „A tumorsejtek esetén az a nagy kérdés, hogy pontosan mi a biológiai háttere a cukoroldalláncok változásainak. Biztos, hogy megváltoznak emiatt bizonyos fehérjekötések a tumor mikrokörnyezetében – folytatja a kutató. – Amikor kibocsátják e vezikulákat, például a metasztázis során, akkor a környező sejteknek információt adnak át, így serkentve a rosszindulatú sejtburjánzást. De a gyógyszer-rezisztenciában is leírták már e cukoroldalláncok szerepét: ha megváltozik a felszínen a glikoziláció, akkor a sejt már nem tudja felvenni azt a gyógyszermolekulát, amellyel támadni próbálják.”

A Turiák Lilla kutatásairól szóló összefoglaló angol nyelvű változatát itt olvashatja.