Új alternatíva a maláriadiagnosztikában

Olcsó, hatékony, a fertőzést már korai szakaszában kimutatni képes diagnosztikai eljárásról számoltak be a PlosONE folyóiratban a BME TTK Fizikai Intézetének kutatói.

A malária Afrika, Ázsia és Dél-Amerika trópusi területeinek súlyos népbetegsége, amely évente 300-500 millió embert fertőz meg, és több millióan bele is halnak. Európában – így nálunk is – elsősorban a trópusi vidékekre utazó, egyre növekvő számú munkavállaló és turista megbetegedésével kell számolni, emellett Magyarországon a jövőben újból megjelenhet a betegség a klímaváltozás miatt. A kórt a Plasmodium nembe tartozó parazita egysejtűek okozzák, amelyek egyes szúnyogfajok csípésével kerülhetnek a vérünkbe. A betegség gyógyításának záloga a pontos diagnosztika, amely azért is létfontosságú, mert a nem megfelelő gyógyszeres kezelés a hatóanyagoknak jobban ellenálló kórokozók kifejlődését eredményezheti.

A malária kórokozói a vér vörösvértestjeinek megemésztésekor hemozoin kristályokat – más néven malária pigmentet – hagynak hátra a vérben, amelynek mennyisége növekszik a betegség előrehaladtával, tehát e pigmentek megléte egyértelműen utal a fertőzöttségre. Először egy brit kutatócsoport ismerte fel 2008-ban, hogy e vastartalmú pigmentkristályok sajátos mágneses, optikai és szerkezeti tulajdonságaik miatt – magnetooptikai úton – kimutathatók. Ennek nyomán kezdték el a BME kutatói egy alternatív diagnosztikai berendezés kifejlesztésének lehetőségeit vizsgálni (a kutatások első eredményeiről a bme.hu is beszámolt – a szerk.) Ez az eljárás olyan gyors és olcsó maláriateszt lehetőségével kecsegtet, amelynek alkalmazásakor a vizsgálatot végző személy szubjektivitása kiküszöbölhető. Olyan országokban – jellemzően a harmadik világban –, ahol kevés a képzett szakember és rossz az egészségügyi infrastruktúra, egy ilyen készülék hatalmas előrelépést jelenthet a kór elleni küzdelemben. „Távlati célunk, hogy minél kisebb, a terepen jól használható, így hordozható és olcsó maláriadiagnosztikai eszköz készüljön” – hangsúlyozta Butykai Ádám, a BME Fizikai Intézet Magneto-Optikai Spektroszkópia Csoportjának doktorandusza, az egyetemi maláriakutatások egyik „motorja”. „Egyelőre az első teszteknél tartunk, de a berendezésünk mérete már megfelelő klinikai alkalmazásokhoz.”

A diagnosztikai műszer tervezésének kezdetei évekre nyúlnak vissza. A jelenleg Augsburgban vendégprofesszor Kézsmárki István által vezetett kutatócsoport tavaly publikálta a berendezés prototípusának első teszteredményeit.

E méréseknél a maláriával fertőzött emberi vért a tanszéken szintetizált hemozoinkristályok, egérvér és víz keverékével modellezték. Az eredmények meggyőzően bizonyították, hogy a magneto-optikai elven működő berendezés képes kimutatni a kórokozók jelenlétét. „Az akkori műszer robosztusabb volt, kicsit más elven működött és az elektronikai része is más volt, mint jelenlegi utódjának” – összegezte Orbán Ágnes, a kutatócsoport másik fizikus doktorandusza, aki Ádámmal együtt a kezdetektől részt vesz a fejlesztésben. Ágnes nemrég tért vissza Portugáliából, ahol öt hónapot töltött a lisszaboni Instituto de Medicina Molecular intézetben. Már a portugál kapcsolat is a korábbi publikáció sikereként jött létre: a csoport fent említett közleményének megjelenése után az ausztrál Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research kutatói, a lisszaboni intézet és brazíliai kutatók is érdeklődtek az együttműködés lehetőségéről. Az ausztrál partner maláriával fertőzött sejtkultúrákból származó vérminták biztosításával járult hozzá a teszteléshez. „Lisszabonba eredetileg két hónapra mentem, de ezt meghosszabbítottuk, mert az ottani kollégákat komolyan érdekelte a diagnosztikai műszerünk tesztelése” – ecsetelte Ágnes. „Portugáliában nem olyan egzotikus terület a trópusi betegségek kutatása, mint itthon. Az intézetben van egy nagy maláriakutató csoport, több vezető kutatóval. Thomas Hänscheid csoportjában dolgoztam, amelynek tagjai részben diagnosztikával, részben gyógyszer-rezisztenciával foglalkoznak. Jól sikerült a készülékünk bemutatkozása a lisszaboni Santa Maria kórházban: először próbálták ki élesben és diagnosztizáltak vele – sikeresen – maláriás betegeket.”

Orvos és biológus szakértőkkel való együttműködés a kezdetektől igen gyümölcsöző volt ebben a kutatásban, amelynek első lépéseiben a Semmelweis Egyetemmel és az MTA TTK kutatóival dolgoztak együtt. „Különösen sokat segített nekünk Zelles Tivadar professzor emeritus a Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszékén” – emelte ki Ádám. „Nagyon hálásak vagyunk neki, az ő orvosi tudása nélkülözhetetlen volt, amikor a megoldandó problémák már döntően biológiai jellegűek voltak és a fizika nem adott kapaszkodót. A professzor korábban már dolgozott műegyetemi kollégákkal, e kapcsolatok révén ismerkedtünk meg vele és ma is tartjuk a szakmai kapcsolatot.”

A kutatócsoport legújabb tagja a megújult egyetemi honlapon olvasott először a projektről. Molnár András a Gyártástudomány- és technológia Tanszék doktorandusz hallgatójaként csatlakozott a csoporthoz tavaly. „Amikor pályát kellett választanom, az orvosi és a műszaki pálya is vonzott, végül műszaki területen kötöttem ki, mert úgy gondoltam, hogy az orvostudományban alkalmazható műszaki megoldásokkal is javíthatom az emberi egészség megőrzését” – mesélte András. „Amikor megkerestem a csoportot, kiderült, hogy már ők is fel akarták venni a kapcsolatot gépészmérnökkel, hogy az eszköz ne csak laborműszerként váljon be, hanem  jól használható legyen intézmények számára is, és végső soron terepen is váljon hordozható segítségévé az orvosnak. Háromdimenziós CAD programmal tervezzük meg a diagnosztikai készüléket, annak alkatrészeit, amelyek műhelyrajzi segítséggel készülnek el a tanszéki műhelyben. Csak akkor veszünk igénybe külső partnert, ha túlnőtt a feladat a lehetőségeinken. A  kifejlesztett műszerünk legújabb prototípusa már arra vár, hogy a University of Western Australia maláriakutató intézetében kipróbálják.” Az ausztrál intézményben a maláriakutatás kiemelten fontos szegmensét, a gyógyszer-rezisztenciával kapcsolatos vizsgálódásokat segítheti a berendezés. A kórokozó gyorsan alkalmazkodik az új hatóanyagokhoz, nagyon sok teszt szükséges az ellenálló törzsek meghatározásához és az új gyógyszerek kifejlesztéséhez.

A BME kutatói a közelmúltban ausztrál, holland és portugál partnerekkel karöltve konzorciális pályázatot nyújtottak be, amelynek elnyerésével további három éves kutatói-fejlesztői projekt indulhatna. Az első évben további műszerfejlesztés a laborban, a következő két évben pedig a klinikai és terepi tesztelés feladata várna a kutatókra. Ebben a programban már a korábbiaknál is nagyobb szükség lesz orvosra, a méréseket végző PhD hallgatókra, és biológus szakember is kell. „Mi azt vállaltuk ebben a pályázatban, hogy a gépeket legyártjuk, fejlesztjük, optimalizáljuk, teszteljük, illetve diákokat küldünk a partnerekhez, vagy mi magunk megyünk segíteni, ha szükséges” – hangsúlyozta Ádám, – „a fogadó fél biztosítaná a kórházakat, a betegeket és az infrastruktúrát.” Az ausztrál egyetem kapcsolatai révén a thaiföldi Mahidoli Egyetem trópusi betegségeket kutató intézetében történne a műszer érzékenységének tesztelése a kórokozó délkelet-ázsiai változatára. A portugál fél segítségével pedig a gaboni Albert Schweitzer kórházban a malária afrikai változatát próbálják majd kimutatni.

A berendezést gyártani is lehetne a fejlesztések befejezése után. „A műszer gyártását szívem szerint itthon szervezném meg, hogy ne kerüljön az olyan termékek sorába, amelyeket pénzhiány miatt vittek külföldre”– fogalmazta meg András. „Jó lenne, ha a kivitelezés és a forgalmazás is Magyarországon maradhatna. Ez azonban még nagyon távoli, egyelőre közelebbi célokra összpontosítunk.”

Kézsmárki István csoportja a külföldön szerzett tapasztalatokkal felvértezve a közeljövőben egy – hazánkban egyedülálló – maláriakutató labor létrehozását tervezi a kutatásokban korábban is aktívan együttműködő magyar orvos és biológus kollégákkal együtt (Vértessy Beáta egyetemi tanár, BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék - MTA TTK Enzimológiai Intézet és Zelles Tivadar professzor emeritus, Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszék). Mivel a projekt fő célja új maláriaellenes gyógyszerek tesztelése a kifejlesztett eszköz segítségével, a hangsúly ezen a ponton erőteljesen az orvosi és molekuláris biológiai vonal felé tolódna, így komoly sikert csak egy természettudományos diszciplinákat ötvöző kutatócsoport remélhet.

-HA-
Fotó: Philip János