Hogyan szerveződnek csoporttá az immunsejtek?

Az Európai Bizottság négymillió eurós támogatásában részesült nemzetközi INFLANET konzorcium egy biokémiai folyamat, a gyulladás komplex vizsgálatára vállalkozott. Mit keres ebben a kutatásban egy fizikus?
Rendhagyó fizikus vagyok, annak idején a Biofizikai Tanszéket az ELTE-n éppen azért kezdeményeztem, mert úgy láttam, hogy a fizika megy a biológia irányába is, és a statisztikus fizikát, ami az eredeti területem, az élővilágra is lehet alkalmazni. Később a rajban repülő madarak adták az inspirációt a drónok csoportos reptetéséhez. Mindkettő együttműködő tagokból álló egység, és az INFLANET projektben is erről van szó, csak itt a szereplők immunsejtek.

Rendszerszinten nagyon hasonló dolgok mennek végbe.

Hogyan szerveződik egy ilyen óriási projekt? Voltak előzményei?
Georges Lutfalla vezetésével még 2017-ben kezdődött el egy kutatás, az ImageInLife-ban a gerincesek fejlődését vizsgálták bioképalkotással és modellezéssel. Ez a projekt is az MSCA ITN keretében futott, és igen eredményes volt. Lutfalláék zebrahalakat használtak arra, hogy vizualizálják az embriófejlődés során lejátszódó folyamatokat, a zebrahalak átlátszóak, és ha a kutatók megfestenek bizonyos sejteket, akkor látni a változásokat.

Akkoriban én is részt vettem egy zebrahalakkal végzett nemzetközi kutatásban, azt vizsgáltam Ákos Zsuzsa doktoranduszommal közösen, hogyan mozognak a sejtek együtt az embriófejlődés során. Számítógépes szimulációról volt szó, modellezésről. Az INFLANET-et nem sokkal később, 2019 tavaszán álmodhatta meg Lutfalla, velem is akkor vette fel először a kapcsolatot. A téma egyszerre más, ahogy illik, és hasonló, ahogy praktikus. Most a gyulladással kapcsolatos jelenségeket modellezzük, és ehhez is segítségül hívjuk a zebrahalakat.

Az MSCA ITN nagy presztizsű pályázat, sokan szeretnék megkapni. Mit gondol, mivel nyertek?
Fontos problémáról van szó, amely ma különösen aktuálissá vált. A gyulladás szinte valamennyi kóros folyamatban szerepet játszik, a mostani koronavírus-fertőzésnek is kísérőjelensége. Lutfalla különleges megérzése volt 2019-ben, hogy erre vette az irányt, hiszen a pandémia csak később tette kivételesen aktuálissá a témát. A program interszektorális, a kutatóhelyek mellett ipari alkalmazók is részt vesznek benne. A külső partnerintézmények között van például a COVID-vakcinagyártásban jelentős szerepet játszó AstraZeneca brit-svéd gyógyszergyártó cég. A sokszínűséget biztosítja, hogy a programban Németországtól Nagy-Britanniáig, Szlovákiától Franciaországig számos európai ország képviselteti magát. A csapat tagjai ráadásul különböző irányokból közelítik meg a témát, és valamennyien szakterületük kiváló képviselői, akik már többször bizonyítottak.

Minden tekintetben komplex projektről van tehát szó, ami nem túl gyakori.

Mi az ELTE feladata a projektben?
Azt kéne megtudni, mi történik a sejtekben a gyulladás során. Hogy megértsük a folyamatot, feltárjuk a gyulladásos rendellenességek genetikai alapjait, és terápiás stratégiákat dolgozzunk ki, sok-sok adatot kell begyűjteni. A gyulladással kapcsolatos jelenségeket fogjuk vizualizálni, és a megfigyelések kvantitatív értelmezésében kap szerepet az ELTE. A biológusok általában azt vizsgálják, hogy a folyamatban milyen molekulák vesznek részt, és fantasztikus kísérletekkel igazolják, hogy a molekulákat a felületi feszültség tartja össze. A statisztikus fizika modellezési szintjén, amihez én értek, már olyan részleteket is le lehet a számítógéppel játszani, amilyeneket kísérletekkel nem. Akkor mondhatjuk el, hogy megértettük a gyulladásos folyamatot, ha már tudjuk, mely faktorok figyelembevétele vezet el a gyulladás számítógépben való reprodukálhatóságához.

Ennek a típusú pályázatnak fontos része az is, hogy fiatal kutatókat vonjanak be a munkába, európai szakembergárdát neveljenek ki az adott területen.
Az Innovative Training Network küldetésszerű dolog, igazi európai találmány, nemigen van ilyen máshol a világon. Ebben a keretben európai mozgásokkal, fiatal kutatók felkarolásával, ipari szereplők bevonásával valósul meg egy jelentős kutatás. Minden koordinátor választ maga mellé egy, esetleg két fiatalt, akik egészen speciális, „elit” doktori képzésben részesülnek, miközben összekötői is az igen nagy és szerteágazó komplexumnak. A kiválasztásnál nagyon fontos szempont, hogy ezek a fiatalok szociálisan aktívak, érzékenyek legyenek, tudjanak együttműködni. Hiszen tulajdonképpen rajtuk keresztül valósul meg az együttműködés! Ők mozognak majd szerte Európában, töltenek el egy vagy néhány hónapot a partnerintézményeknél.

Mennyire volt nehéz megtalálni a megfelelő embert? 
Nehéz megfelelőt találni, nekem szerencsém volt. A program keretében

az ELTE-re kerül egy tehetséges pakisztáni bioinformatikus,

akinek fantasztikus lehetőségeket biztosítunk, hogy megfelelőképpen képezhesse magát. Ezt a fiatalt én választottam ki magam mellé 18 jelentkezőből. Feltétel volt, hogy 4 évnél régebben nem végezhetett az egyetemen, ennek ellenére neki már 8 publikációja van! A Fizika Doktori Iskolába fog járni, vállalta, hogy megtanul úgy programozni, ahogy mi szoktunk, fizikusok, de felvesz még biológiai tárgyakat is, például immunológiát, erre a tudására nagy szükségünk lesz a gyulladásos folyamat megértéséhez. Én megtanulom tőle a legújabb bioinformatikai technológiák használatát, ő megtanulja tőlem, hogyan lehet az eleve igen interdiszciplináris statisztikus fizikai módszereket az immunreakció során fellépő jelenségek interpretációjára használni.

Egyébként a legkülönfélébb helyekről jelentkeztek a pályázatra. Manapság nincsen már "Isten háta mögött". Jelentkezett például egy nigériai fiú. Csináltam vele interjút, mozgott a kép, kértem, oldja meg, hogy ne mozogjon. Oké, leteszi a telefonját. Mondom, vegye elő a laptopját. Nem tudja. Miért? Lemerült. Hát dugja be a hálózatba! Nem tudja, mert ahol most ő van, ott nincs áram. Ennek a fiúnak is volt publikált cikke, a felhőben végezte a számításokat. Mindent a telefonján csinál, a kutatását is.

Kiket von még be a munkába?
Együttműködéshez vagyok szokva, a bonyolult kérdések csak az egyes részfeladatokhoz profi szinten értők bevonásával válaszolhatóak meg. Az ELTE-ről Erdei Anna immunológus professzorral volt már közös pályázat keretében végzett kutatásunk, mint ahogy a KOKI-ban működő, Dénes Ádám, és Környei Zsuzsanna nevéhez fűződő kutatócsoporttal is működtem már együtt. Ők a tervezett és már érdeklődést is mutató hazai partnerek, a külföldiek közül a sheffieldivel és a pozsonyival számítok gyümölcsöző közös kutatásokra.

Mit szeretne elérni? Mire lesz elég ez a négy év?

A belső logikát szeretném megtalálni a levideózott immunsejtek mozgásában.

Immunreakció során rengeteg minden történik. Az egyik fontos jelenség, amikor az immunsejtek kezdenek a fertőzött rész körül rajzani. Az is nagyon izgalmas lehet, amikor egy immunsejt bekebelez egy kórokozót, baktériumot, vírust, fehérjetörmeléket. Ennek a 3 dimenzióban zajló folyamatnak számos részlete nem ismert. Sokat lehet tudni a benne szerepet játszó molekulákról, de arról még nem tudunk, milyen a "geometriája": hogyan veszi körbe az egyik sejt a másikat, mi merre mozog, mi akadályozza a folyamatot, mi segíti. Erről nincs még számítógépes szimulációs adat, és ezt nagyon szeretném megérteni. Nagyon érdekel, hogyan működnek együtt az immunsejtek, hogyan szerveződnek csoporttá és lépnek fel közösen a behatolók ellen. Felfedező kutató vagyok, a felfedező kutatásokat szeretem, és ez is ilyen lesz.

Mire marad ideje az új projekt mellett?
Besegítek az egyetemen egy Lendület-kutatásba, és egy OTKA-pályázat munkáiban is van feladatom. 2018 óta professor emeritus vagyok, ami nagyon jó, ez adja a lehetőséget arra is, hogy az INFLANET-ben részt vegyek.

Forrás: elte.hu