Miért nem hatnak minden esetben az antibiotikumok és mi köze ennek a tartósítószerekhez? Hogyan juthat be a gyógyszerek nagymolekulájú hatóanyaga a gondosan védett sejtbe? Mennyivel gyorsítja a mesterséges intelligencia a gyógyszerfejlesztések hosszadalmas tesztelési folyamatait? A válaszokat három magyar kutatónő munkáiból ismerhetjük meg. Ők kapták meg az idén 20 éves „L’Oréal - UNESCO A Nőkért és a Tudományért” díjat kiemelkedő kutatási eredményeikért.

Idén 20. alkalommal adta kivételes tehetségű hazai kutatónőknek az akadémikusokból álló zsűri a „L’Oréal - UNESCO A Nőkért és a Tudományért” 6 000 000 Ft összdíjazású elismerését. Az évforduló alkalmából az anyag-, és élettudományok mellett új kategóriaként jelent meg a formális tudományok területe, így háromra bővült a 2022-es díjazottak száma. A díjjal azt szeretnék elérni, hogy minél több tehetséges, sikeres nő legyen ismert és elismert, segítve ezzel is pályafutásukat, kutatásaikat.

Kórházi bakteriális fertőzéseknél gyakran előfordul, de ma már hétköznapi bakteriális eredetű megbetegedéseknél is egyre gyakoribb, hogy az orvos által felírt antibiotikum nem hat, mégpedig azért, mert a fertőzést okozó baktériumban rezisztencia alakul ki. Dr. Spohn Réka biológus, az ELKH Szegedi Biológiai Kutatóközpont munkatársa azt kutatja, hogyan vállnak a baktériumok ellenállóvá az antibiotikumokkal szemben. A baktériumok bármilyen környezeti változáshoz nagyon gyorsan tudnak alkalmazkodni, nem jelentenek kivételt ez alól az antibiotikum kezelések sem. Réka jelenleg a mindennapi életben főleg tartósítószerként előforduló biocidek és antibiotikumok kapcsolatát vizsgálja a rezisztencia kialakulásában és átadásában. Feltételezések szerint a szervezetünkbe kerülő biocidek segítik a baktériumokat abban, hogy ellenállóvá váljanak akár az antibiotikumokkal szemben is. Réka célja, hogy kutatási eredményeivel olyan készítmények fejlesztését tudja segíteni, amelyek gyorsabban és hatékonyabban gyógyítják a bakteriális fertőzéseket.

A gyógyszerek fejlesztésének első szakaszában, a lehetséges hatóanyag molekulákat számos tesztnek vetik alá. Amellett, hogy a kutatók megvizsgálják, tényleg gyógyító hatással vannak-e ezek a szervezetünkben található terápiás célpont működésére, azt is vizsgálják, milyen esetleges mellékhatásokkal járnak, mennyi idő alatt bomlanak le, mennyi idő alatt szívódnak fel. Ez egy rendkívül időigényes és költséges folyamat. Hosszú évek telhetnek el aközött, hogy egy hatóanyag molekulát alkalmasnak gondolnak a kutatók egy betegség kezelésére, és hogy forgalomba kerüljön egy gyógyszer. Dr. Bajusz-Rácz Anita, a Természettudományi Kutatóközpont tudományos munkatársaként számítógépes modellezéssel képes rövid idő alatt több százezer vagy akár több millió hatóanyag-jelölt gyógyszerbiztonsági tulajdonságait előre jelezni, és így kizárni azokat, amelyek biztosan nem lesznek használhatóak a gyógyszerfejlesztés során. Amíg egy molekula hagyományos laboratóriumi körülmények közötti vizsgálata napokig is eltarthat, Anita mesterséges intelligencián alapuló számításos modelljeivel akár perceken belül érkezhetnek eredmények. Ezek az új, gépi tanulásos algoritmusok képesek lehetnek a mellékhatások, valamint a szervezettel való kölcsönhatás főbb lépéseinek előrejelzésére egy gyógyszer bevételétől egészen a szervezetből való teljes kiürülésig, segítségükkel meghatározható, hogy a vizsgált hatóanyag alkalmas-e arra, hogy később a gyógyításban alkalmazzák.

Az emlősök sejtmembránjai olyanok, mint egy több ajtóval rendelkező fal, amelyen a klasszikus gyógyszermolekulák (például fájdalomcsillapítók, érzéstelenítők) könnyen áthaladhatnak, de az újabban kifejlesztett nagyméretű gyógyszermolekulák nem férnek át rajtuk. Ezek a hatóanyagok több olyan gyógyíthatatlan betegség esetén jelentettek már megoldást (pl. bizonyos rák típusok és autoimmun betegségek), ahol sejteken kívül van a célpont. A sejten belüli folyamatok befolyásolására ezek a molekulák nem képesek, mert vagy nem jutnak át az ajtón, vagy az átjutási folyamat során széttöredeznek. Dr. Hetényi Anasztázia, a Szegedi Tudományegyetem Szent-Györgyi Albert Orvostudományi Kar Orvosi Vegytani Intézet egyetemi docense és munkatársai olyan útvonalat, módszert keresett, ami a nagy molekulákat az ajtók egyikén a sejt belső biztonságos rendszerébe viszi, így ezek ott fejtik ki hatásukat. A kutatócsoport egy olyan speciális hordozó anyagot fejlesztett ki, ami a bejáratnál leolvass egy cukor kódot, és trójai falóként a sejtbe juttatja a hatóanyagot. Folytatva a munkát, Anasztázia és munkatársai a kifejlesztett módszert olyan biológiai hatóanyagokkal szeretnék kipróbálni, amelyekkel az élő sejteken belül képesek betegséget okozó folyamatokat azonosítani, illetve befolyásolni.

Az elmúlt 20 évben 54 magyar kutatónő részesült az ösztöndíjban, a vállalat eddig több mint 74 millió forintot osztott szét a magyar tudós nők között. A két évtized alatt díjazottak tanítványai közül is többen kapták meg az elismerést, „A Nőkért és a Tudományért” díj kutatónőket és kutatócsoportokat hozott össze, akik később közös projekteken dolgoztak együtt. A díjazottak pályájának egyik fontos állomása volt az ösztöndíj, amelyet számos más hazai és nemzetközi siker követett. A „L’Oréal–UNESCO A Nőkért és a Tudományért magyar ösztöndíj” egyedülálló a hazai közéletben: csak nőknek szól, magyar kutatónőket támogat és az ország bármely pontjáról lehet pályázni rá. A program védnöke a Magyar Tudományos Akadémia.

A díj 20 éves évfordulójára külön podcast indult, ahol a hallgatók az elmúlt két évtized 5 díjazottjával és történetükkel ismerkedhetnek meg.

Dr. Bajusz-Rácz Anita

A mesterséges intelligencia segítségével gyorsabb a gyógyszerfejlesztés

A gyógyszerek tervezésének első szakaszában a lehetséges hatóanyag-jelölt molekulákat számos tesztnek vetik alá. Amellett, hogy a kutatók megvizsgálják, hogy tényleg gyógyító hatással vannak-e ezek a jelöltek a szervezetünkben található terápiás célpont működésére, azt is tanulmányozzák, milyen esetleges mellékhatásokkal járnak, mennyi idő alatt bomlanak le, mennyi idő alatt szívódnak fel. A gyógyszerbiztonsági paraméterek ellenőrzése rendkívül időigényes folyamat, és nagyon magas költségekkel jár. Hosszú évek telhetnek el aközött, hogy egy molekulát alkalmasnak találnak a kutatók egy betegség kezelésére, és hogy az végül piaci forgalomba kerül egy gyógyszer hatóanyagaként. Bajusz-Rácz Anita, a Természettudományi Kutatóközpont tudományos munkatársaként számítógépes modellezéssel képes rövid idő alatt több százezer vagy akár több millió hatóanyag-jelölt gyógyszerbiztonsági tulajdonságait előre jelezni, és így kizárni azokat, amelyek biztosan nem lesznek használhatóak a gyógyszerfejlesztés során. A keminformatika területének fókuszában a nagy, akár milliós nagyságrendű molekula-adatbázisok állnak, ahol a cél a molekulák szerkezetéről kapott információk összegyűjtése és ennek segítségével a hatóanyag-jelöltek szűrése. A kinyert adatok felgyorsítják és költséghatékonnyá teszik a gyógyszerfejlesztést. Amíg egy molekula hagyományos laboratóriumi körülmények közötti előállítása hetekig vagy akár hónapokig, vizsgálata pedig jellemzően napokig is eltarthat, Anita mesterséges intelligencián alapuló számításos modelljeivel akár perceken belül érkezhetnek eredmények. Ezek az új, gépi tanulásos algoritmusok képesek lehetnek a mellékhatások, valamint a szervezettel való kölcsönhatás főbb lépéseinek előrejelzésére egy gyógyszer bevételétől egészen a szervezetből való teljes kiürülésig, segítségükkel meghatározható, hogy a vizsgált molekulák alkalmasak-e arra, hogy később a gyógyításban alkalmazzák őket. Kutatásának célja, hogy a gyógyszertervezés első szakaszában az általa optimalizált algoritmusok segítségével lerövidítse a hatóanyagok vizsgálatát és tesztelését.

Dr. Spohn Réka

A jövő antibiotikumának nem tud „ellenállni” egy baktérium sem

Kórházi bakteriális fertőzéseknél gyakran előfordul, de ma már hétköznapi bakteriális eredetű megbetegedéseknél is egyre gyakoribb, hogy az orvos által felírt antibiotikum nem hat, mégpedig azért, mert a fertőzést okozó baktériumban rezisztencia alakul ki. Ilyenkor jön egy újabb adag hatóanyag vagy éppen több kombinációja a teljes gyógyulás érdekében.

Dr. Spohn Réka biológus, az ELKH Szegedi Biológiai Kutatóközpont munkatársa azt kutatja, hogyan vállnak a baktériumok ellenállóvá az antibiotikumokkal szemben. A baktériumok bármilyen környezeti változáshoz nagyon gyorsan tudnak alkalmazkodni, nem jelentenek kivételt ez alól az antibiotikum kezelések sem. Folyamatosan antibiotikumokkal terhelt környezetben (például a kórházakban) ráadásul lehetőség nyílik olyan szuperbaktériumok megjelenésére és elterjedésére, melyekkel szemben már kevés vagy akár egyetlen alkalmazható antibiotikum sem hatékony. Azonban minden alkalmazkodásnak ára van: miközben a baktérium ellenállóbbá válik egy vagy több antibiotikummal szemben, más környezeti hatásokra (például akár más hatású antibiotikumokra) érzékenyebb lesz. Ezt az érzékeny pontot vizsgálva lehetőségünk nyílik olyan új antibiotikumok vagy kombinált antibiotikum terápiák fejlesztésére, melyekkel a szuperbaktériumok legyőzhetőek és/vagy kialakulásuk megelőzhető.

Réka jelenleg a biocidek és antibiotikumok kapcsolatát vizsgálja a rezisztencia kialakulásában és átadásában. A biocidek a mindennapi életünkben leginkább tartósítószerként vagy fertőtlenítőszerként vannak jelen. Feltételezések szerint a szervezetünkbe kerülő biocidek segítik a baktériumokat abban, hogy ellenállóvá váljanak akár az antibiotikumokkal szemben is. A legfontosabb, hogy a vizsgálatokkal megismerje, hogy vajon kialakul-e rezisztencia a biocidek hatására az antibiotikumok ellen is. Réka célja, hogy kutatási eredményeivel olyan készítmények fejlesztését tudja segíteni, amelyek gyorsabban és hatékonyabban gyógyítják a bakteriális fertőzéseket. Munkája során két lehetséges megoldást vizsgál: lehetséges-e az antibiotikumok mellé olyan gyógyszereket, akár más antibiotikumokat társítani, melyek segítségével újra érzékennyé válnak a baktériumok a gyógyszeres kezelésre. A másik út pedig az olyan antibiotikumok fejlesztését takarja, amelyek esetében a baktériumok képtelenek rezisztenssé válni a hatóanyag ellen.

A kutatónő munkája jelentősen hozzájárul ahhoz, hogy új, rezisztenciamentes antibiotikumokat fejlesszenek ki, illetve a biocidek mindennapi felhasználását még inkább hatékonnyá és logikusabbá tegyék.

Dr. Hetényi Anasztázia

„Trójai falovat találtunk, ami nagyméretű biológiai hatóanyagokat visz a sejtekbe”

Dr. Hetényi Anasztázia és munkatársai a kutatási témáikat a kémiai biológia jelenleg legfontosabb kihívásai közül merítik. Az egyik legnagyobb kihívás az, hogy hogyan lehet a modern molekulákat a sejtek belsejébe szállítani, amelyek gyógyszerként működhetnek. Az emlősök sejtmembránjai olyanok, mint egy több ajtóval rendelkező fal, amelyen a klasszikus gyógyszermolekulák (például fájdalomcsillapítók,

érzéstelenítők) könnyen áthaladhatnak, de az újabban kifejlesztett nagyméretű gyógyszermolekulák nem férnek át rajtuk. Ezek a hatóanyagok több olyan gyógyíthatatlan betegség esetén jelentettek már megoldást (pl. bizonyos rák típusok és autoimmun betegségek), ahol sejteken kívül van a célpont. A sejten belüli folyamatok befolyásolására ezek a molekulák nem képesek, mert vagy nem jutnak át az ajtón, vagy az átjutási folyamat során széttöredeznek. Olyan útvonalat, módszert kerestek, ami a nagy molekulákat az ajtók egyikén a sejt belső biztonságos rendszerébe viszi és ott fejtik ki hatásukat. A sejtek bejáratain egyedi „zárak” vannak: meghatározott összetételű cukrokból és zsírsavakból álló molekulák kódolják az átjárhatóságot.

Anasztázia kutatócsoportja egy olyan speciális hordozó anyagot fejlesztett ki, ami leolvassa ezt a cukor kódot a bejáratnál, és trójai falóként képes a hatóanyagot a sejtbe juttatni.

A Szegedi Tudományegyetem Szent-Györgyi Albert Orvostudományi Kar Orvosi Vegytani Intézet egyetemi docensének biofizikai és szerkezeti mérései lényegi hozzájárulást tettek egy olyan molekula kifejlesztéséhez, amely a hatóanyagot bejuttatja a sejtbe, ezzel hatékonyabbá téve a betegségek gyógyítását. Folytatva a munkát, Anasztázia és munkatársai a kifejlesztett módszert szeretné kipróbálni olyan biológiai hatóanyagokkal, amelyekkel az élő sejteken belül képesek betegséget okozó folyamatokat azonosítani, illetve befolyásolni. Terveik között szerepel a sejtbe jutási folyamat részletesebb megértése, és minél több sejt-típuson történő bizonyítása.

Ezeket a kutatásokat az ELKH Szegedi Biológiai Központ és a Természettudományi Kutatóközpont több kutatócsoportjával együttműködésben végzik. Anasztázia és az együttműködő partnerek kutatásának eredménye a jövőben jelentős változásokat hozhat a biológiai hatóanyagok alkalmazásának területén, ezzel lehetővé téve az eddig a sejten belül lejátszódó betegséget okozó folyamatok gyógyítását.