Genomikai Nemzeti Technológiai Platform (GNTP) Genomikai technológiák Munkacsoport STRATÉGIAI KUTATÁSI TERV. Összeállította. Fehér Attila Nagy István

Genomikai Nemzeti Technológiai Platform (GNTP) „Genomikai technológiák” Munkacsoport

STRATÉGIAI KUTATÁSI TERV

Összeállította Fehér Attila Nagy István

2009.

1

Tartalomjegyzék

1.

Helyzetelemzés................................................................................................................... 4 1.1. A genomikai technológiák fejlődését meghatározó általános tényezők..................... 4 1.1.1. A tudomány/technika fejlődése .......................................................................... 4 1.1.2. A genomika kölcsönhatása más tudományterületekkel és a genomika egyes területeinek egymásra hatása.............................................................................................. 6 1.1.3. Társadalmi igény ................................................................................................ 6 1.1.4. A genomika alkalmazási területei ...................................................................... 7 1.1.5. A genomikai technológia hajtóerői .................................................................... 8 1.2. A genomikai technológiák fejlődési trendjei ............................................................. 8 1.2.1. Nukleinsav (DNS, RNS) analízis ....................................................................... 8 1.2.2. Proteomika – fehérjeanalízis ............................................................................ 13 1.2.3. Metabolomika................................................................................................... 14 1.2.4. Genomika és bioinformatika ............................................................................ 15 1.3. A nemzetközi helyzet ............................................................................................... 16 1.3.1. A genomikai infrastruktúra létrehozásának és működtetésének nemzetközi modelljei .......................................................................................................................... 16 1.3.2. Genomikai kezdeményezések az Európai Unióban ......................................... 21 1.4. A genomikai infrastruktúra hazai helyzete............................................................... 22 1.4.1. Általános helyzet .............................................................................................. 22 1.4.2. A főbb genomikai megközelítések hazai helyzete ........................................... 24 1.4.3. Jelenlegi kapacitások és igények...................................................................... 25 1.4.4. A hazai genomikai infrastruktúra gyengeségei és erősségei (SWOT) ............ 27 2. Jövőképek......................................................................................................................... 29 2.1.1. „Felzárkózás és kitörés”: ...................................................................................... 29 2.1.2. „Lassú víz” ........................................................................................................... 31 2.1.3. „Megszegett ígéretek” .......................................................................................... 34 2.1.4. „Sodródás” ........................................................................................................... 36 3. Stratégiai Terv ...................................................................................................................... 39 3.1. Stratégiai területek és célok........................................................................................... 39 3.2 Együttműködések ........................................................................................................... 41 3.3. Oktatás........................................................................................................................... 42 3.4. A kutatási infrastruktúra fejlesztése .............................................................................. 42 3.5. Az infrastruktúra működtetése ...................................................................................... 45 3.6. Szabályozás ................................................................................................................... 46

2

Bevezetés Nem túlzás azt állítani, hogy a genomika megjelenése az emberi technológia történetének új szakaszát nyitotta meg. A társadalmi hatások és lehetőségek, ideértve az etikai, gazdasági, egészségügyi, környezeti stb. hatásokat és potenciálokat, szinte beláthatatlanok. A lehetőségek minél jobb kiaknázása, a negatív hatások minél hatékonyabb kivédése csak alapos, hosszú távú stratégiák kidolgozásával érhető el. Ezt több országban felismerték már és a legtöbb esetben központi kezdeményezésre elvégezték azokat a jövőkutatásokat,

hatáselemzéseket,

amelyre

hazánkban

most,

alulról

jövő

kezdeményezésként, a Genomikai Nemzeti Technológiai Platform (GNTP) vállalkozott. Ehhez kapcsolódva a Genomikai Nemzeti Technológiai Platform (GNTP) „Genomikai technológiák” munkacsoportjának feladata volt: -

A genomika technológiák nemzetközi fejlődési irányvonalainak felmérése és összevetése a jelenlegi magyar genomikai technológiai kapacitásokkal, a felhasználók jelenlegi és projektált igényeivel, valamint a hozzáférhetőség jelenlegi és kívánatos szintjével.

-

A jelenleg fejlesztés alatt álló, a jövő genomikai analitikai technológiáinak feltérképezése és vizsgálata.

-

Az NKTH „NEKIFUT” programjával való szinergia megtalálása.

A munkacsoport vezetői által összeállított és a munkacsoport tagjai valamint felkért külső szakértők által kitöltött kérdőívek, ugyanezen körben elkészített SWOT-analízis, felkért szakértői előadások, két munkacsoport megbeszélés valamint szakirodalom és on-line adatok feldolgozása szolgált a feladat elvégzésének alapjául. Az alábbiakban összefoglaljuk a genomikai technológiák nemzetközi és hazai helyzetét és az erre alapozott stratégiai megfontolásainkat.

3

1.

Helyzetelemzés 1.1. A genomikai technológiák fejlődését meghatározó általános tényezők

A genomika a tudomány és a technológia szoros összefonódásán alapul. A genomika, mint tudományterület, erősen technológia központú, ezért a genomikai tudományok fejlődésének egyik fő hajtóereje a rendelkezésére álló technológiák hatékonyságának növekedése, a tudományos kérdések megközelítési lehetőségeinek bővülése. Ugyanakkor a genomikának mint tudománynak a fejlődése is serkenti a kapcsolódó technológiák fejlődését. Mindehhez jelentős mértékben hozzájárul az a fokozott társadalmi elvárás, hogy a genomika eredményei minél nagyobb mértékben beépüljenek a mindennapokba, és hozzájáruljanak az életminőség javulásához. Éppen ezért a genomikai technológiák fejlődését nem értelmezhetjük pusztán a technikai fejlődés szempontjából. A genomikához kapcsolódó technológiai fejlődés hajtóerőit négy alapvető csoportba rendezhetjük: a tudomány/technika általános fejlődésének üteme és iránya; a társadalmi elfogadottság és igény mértéke; a tudományterületek kölcsönhatásának minősége; az alkalmazási területek alakulása.

1.1.1.

A tudomány/technika fejlődése

A tudományos megismerés bizonyos mértékig öntörvényű: nehezen prediktálható, hogy mikor kerül sor olyan tudományos áttörésre, amely alapvetően változtatja meg egy adott terület fejlődését. A jelenlegi trendekből azonban kikövetkeztethető, hogy az elkövetkezendő években nagy valószínűséggel melyek lesznek a legdinamikusabban fejlődő területek. -

Egyre több organizmus genomját fogjuk teljes egészében megismerni, melyek összehasonlíthatósága önmagában új szintre emeli a genomikai információkat („komparatív genomika”).

-

A technikai fejlődés az érzékenység (egysejt szintű változások; egyetlen molekula kimutatása komplex mintákban), a pontosság és az ismételhetőség új dimenzióit nyitja meg a genomikai vizsgálatok előtt.

-

A genetikai meghatározottság mellett előtérbe kerül a gének működését meghatározó epigenetikai szabályozás jelentősége, és azok diagnosztizálása.

4

-

A megváltozott génműködés várható hatását pontosítja a fehérjék és azok módosulásainak

kimutatása (proteomika),

illetve a szervezet

anyagcsere

folyamatainak feltérképezése (metabolomika). -

Mindezek összefüggéseit rendszerbe szervezve (rendszerbiológia) azonosíthatóak lesznek azok a kulcsfolyamatok, amelyek hatékony és pontos diagnózisokat tesznek lehetővé, és feltárják a lehetséges beavatkozási pontokat.

-

A genomok megismerése növeli az ún. szintetikus biológiai megközelítések sikerességét is: ennek révén egyre komplexebb mesterséges molekulák, molekulahálózatok, illetve akár egyszerű „élőlények” hozhatóak létre.

Már napjainkban is nyilvánvaló, hogy a kutatások eredményeként rendelkezésre álló információ mennyisége rendkívül gyorsan növekszik. Ez csak fokozódni fog az egyre nagyobb teljesítményű és felbontású modern módszerek elterjedésével. Ezzel párhuzamosan áttörés várható az adatok rendszerezésében, feldolgozásában, rendszerbe szervezésében, ami az informatikai módszerek fejlődésének, adaptálásának függvénye. Mind az elsődleges adatfelhalmozó módszerek, mind az adatfeldolgozás egyre inkább elszakad a kutatólaboratóriumok szintjétől és központi genomikai szolgáltató egységekben lesznek

csak

hatékonyan

alkalmazhatóak.

Ugyanakkor

a

kutatási

feladat

helyes

megfogalmazása, a kísérleti tervezés és előkészítés, a megfelelő mintavétel biztosítása és az adatok célzott visszaellenőrzése, végső értelmezése megkövetelik a kutatólaboratóriumok megfelelő fejlettségi szintjét is. Kiemelt jelentőségű a pontos és standard mintavétel eljárások és ugyancsak standardizált genomikai vizsgálatok kidolgozása, ami a megbízható és összehasonlítható diagnosztika alapja. Fenti megfontolások alapján a genomika, mint technológia, várható fejlődési trendje többrétű, és elsősorban az alábbi területeket érinti: -

standardizált mintavételt lehetővé tevő technológiák;

-

egyre kisebb minták (pl. egy sejt, egy molekula) pontos vizsgálatát, kimutatását lehetővé tevő technikák;

-

nagy áteresztőképességű, komplex, nagy pontosságú és specifikus szakértelmet igénylő adatgyűjtő módszerek/műszerek, elsődleges adatfeldolgozással;

-

másodlagos

adatfeldolgozó

(bioinformatikai/rendszerbiológiai)

kapacitást

biztosító,

szakértemet

igénylő,

speciális informatikai

berendezések, szoftverek, adatbázisok, hálózatok;

5

-

automatizált nagy áteresztőképességű és nagypontosságú illetve automatizált rutin vizsgálati rendszerek.

1.1.2. A genomika kölcsönhatása más tudományterületekkel és a genomika egyes területeinek egymásra hatása A genomika egyre szorosabban összefonódik más szintén dinamikusan fejlődő tudományterületekkel, mint pl. az információtechnológia és a nanotechnológia. Ez az összefonódás egyrészt alapvető fontosságú az új genomikai technológiák hatékonyságának növeléséhez (rengeteg adat gyors és pontos feldolgozása; sejt/molekula szintű diagnosztika; stb.) illetve önmagukban is új fejlődési irányokat nyitott illetve nyit meg (pl. rendszerbiológia, nanobiotechnológia). A genomikai eredmények gyakorlati alkalmazásának trendjei szinte kivétel nélkül megkövetelik a minél pontosabb, célzottabb és olcsóbb „diagnosztikai” jellegű módszerek fejlesztését, melyek esetenként akár speciális genomikai szakértelem nélkül is használhatóak (pl. nemesítők, orvosok stb. által). Különösen nyilvánvaló ez a személyre szabott orvoslás, a táplálkozásbiztonság és egészséges táplálkozás („nutrigenomika”), a környezet állapotának genomikai vizsgálata („metagenomika”) valamint a nemesítés („molekuláris nemesítés”, „genetikai módosítás”) és a biztonságpolitika területén. Az egyes genomikai alterületeken kidolgozott diagnosztikai eljárások közvetlenül hatnak a többi terület fejlődésére is.

1.1.3. Társadalmi igény A genomika fejlődését és az általa alkalmazott technológiák alakulását is jelentősen befolyásolják a társadalmi körülmények. Ezek azonban olyan bizonytalansági tényezőt jelentenek, amelyeknek kis változása is alapvetően megváltoztathatja a genomikai fejlesztések irányát, ütemét. A legközvetlenebbül ható társadalmi tényező a genomika gyakorlati alkalmazásának elfogadottsága, illetve a vele szemben támasztott elvárás. Mivel a genomika alkalmazása még gyerekcipőben jár, a társadalom reakciója az új lehetőségekre nem kristályosodott ki egyértelműen. Jelentősek az etikai kérdések, amelyek megválaszolása vagy éppen megválaszolhatatlansága szintén nagymértékben kihathat egyes területek fejlődésére. Előfordulhat, hogy a társadalom etikai vagy biztonsági megfontolások alapján egyik vagy másik technológiát és/vagy alkalmazási területet előtérbe helyezi, vagy elutasítja a többivel szemben (ezt látjuk napjainkban is pl. a genetikailag módosított növények 6

termesztéséhez kapcsolódó társadalmi vita kapcsán). Ez az adott terület és a kapcsolódó technológiák fejlődését törvényszerűen előmozdítja, vagy visszaveti. Ebben a tekintetben országok illetve régiók között is jelentős különbségek lehetnek (lásd szintén a genetikailag módosított növények termesztéséhez való szélsőséges hozzáállást pl. az EU és Kína tekintetében). Éppen ezért a társadalmi folyamatok hatását mind globális, mind regionális megnyilvánulásait tekintve folyamatosan figyelemmel kell követni, mivel a társadalom hozzáállásában

bekövetkező,

bármely

pozitív

vagy

negatív

változás

jelentős

áttöréshez/hangsúly eltolódáshoz vezethet a genomika fejlődésében, amire célszerű időben felkészülni az infrastruktúra szintjén is. Ilyen áttörést jelenthet a genomika elterjedése a mindennapokban (megvásárolható diagnosztikai tesztek, általánosan elfogadott genetikailag módosított organizmusokból származó termékek stb.). Nem elhanyagolható az a hajtóerő sem, amit a bioterrorizmustól való félelem jelent. Az ilyen irányú katonai kutatás-fejlesztésről, ha jelenleg keveset is tudunk róla, nagy bizonyossággal

prediktálható,

hogy

olyan

érzékeny

diagnosztikai

technológiák

kifejlesztéséhez vezet majd, amelyek a „privát” szektorba átkerülve nagy lendületet adhatnak az egészségügyi, táplálkozási és környezetbiológiai genomikai fejlesztéseknek is.

1.1.4.

A genomika alkalmazási területei

A genomika eredményeit alkalmazó négy fő terület főbb fejlődési trendjeit az alábbiakban foglalhatjuk össze: -

Egészség és életmód

A fő trendek az ún. három „p”, a predikció (előrejelzés), a prevenció (megelőzés) és a perszonalizáció (személyre szabott terápiák) irányába hatnak. Emellett előtérbe kerül a „regeneratív” medicina (őssejt- illetve génterápiák). -

Mezőgazdaság, elsődleges termelés

A napjainkban jellemző, „nagy mennyiség, alacsony ár” által jellemzett termékek helyett egyre inkább előtérbe kerülnek a „kis mennyiség, magas ár” jellegű termékek (pl. gyógyhatású, egészségjavító vagy ipari felhasználású molekulák közvetlen előállítása növényekben, állatokban). -

Ipar és környezetvédelem

Megújuló energiaforrások és környezetkímélő technológiák kidolgozása egyre nagyobb teret nyer (bio-üzemanyagok, lebomló műanyagok stb.). 7

-

Biztonságpolitika

Bioterrorizmus megakadályozása érzékeny detekciós módszerekkel. A genomika mint technológia elengedhetetlen ezeknek a fejlődési trendeknek a realizálásához, ezért a társadalmi igény alapvetően a technológia alkalmazásának irányában hat. Azonban egyes alkalmazások esetleges kudarca jelentős mértékben megváltoztathatja a hozzáállást, legalábbis az adott alkalmazási területen (lásd fentebb).

1.1.5.

A genomikai technológia hajtóerői

Fentiek alapján a genomikai technológiák fejlődésének főbb hajtóerői: -

Az élő szervezetek működésének minél teljesebb megismerése iránti igény;

-

Az orvosi/biológiai kutatások gyakorlati alkalmazása iránti igény;

-

Általános technológiai fejlődés, nagy áteresztőképességű vizsgálati módszerek lehetősége;

-

Hatékony adatfeldolgozás, adatbázisok elérésének lehetősége;

-

Kutatás komplexitásának növekedése („rendszerbiológia”);

-

A

genomika

térhódítása

újabb

területeken

(diagnosztika,

nemesítés,

környezetvédelem stb.), -

Érzékenység, precizitás, megbízhatóság növekedése iránti igény a biológiai kutatásban;

-

Tudományos kiválóság iránti igény;

-

Kompetíció a gyártók között,

-

Interdiszciplináris megközelítések iránti igény;

-

Technológia koncentráció (nagy nemzeti vagy nemzetközi centrumok).

1.2. A genomikai technológiák fejlődési trendjei 1.2.1.

Nukleinsav (DNS, RNS) analízis

A DNS/RNS szintű génexpressziós és genetikai variabilitási vizsgálatokra jelenleg is különböző megközelítések állnak rendelkezésre: a három legjelentősebb ilyen módszer a mikroarray („chip”), a PCR-kártya illetve az új generációs szekvenálás (Next Generation Sequencing, NGS) technológia használatán alapszik.

8

A mikroarray módszer speciális jellegzetességei nagyságrendekkel emelik az egyidejűleg vizsgálható gének számát, ezáltal szerkezeti (nukleotidsorrend) és funkcionális (gén- és mikroRNS-kifejeződés)

információk

tömegét

képes

nyújtani.

A

technológiával

génexpressziót, fehérje–DNS kölcsönhatásokat és genetikai variációkat pl. veleszületett génhibákat („single nucleotide polymorphism”; SNP) vagy kópiaszám-variációkat lehet vizsgálni. A módszer lényeges hiányossága azonban, hogy nukleinsav-hibridizálásra épül, amely a kísérletek tervezésénél jelentős limitáló tényező: az egymással nagyfokú hasonlóságot mutató szekvenciák vizsgálata a nem-specifikus kötődés – kereszt-hibridizálás – miatt szinte lehetetlen. A PCR-kártya azáltal, hogy a TaqMan technológia használatára épül, megbízhatóbb eredményeket produkál a génkifejeződés mérésénél, azonban az egyidejűleg vizsgált gének száma legfeljebb 384. Mind a mikroarray, mind a PCR-kártya jelentős hiányossága továbbá, hogy csak a már előzőleg azonosított génszakaszokat, mRNS-eket, mikroRNS-eket valamint SNP-ket képes detektálni: új SNP-k vagy mikroRNS-ek azonosítása technikailag nem lehetséges. Az NGS technológia néhány éve a fent említett módszerek alternatívájaként jelent meg, és éppen az ultramagas áteresztőképességének köszönhetően – vagyis annak, hogy egyetlen kísérlet milliónyi szekvenciát eredményez – gyors a térnyerése. A technológia napjainkra a vezető genomikai eljárás lett: teljes genom-szintű vizsgálatok, az ún. ultramagas áteresztőképességű szekvenálás technikai megvalósítását teszik lehetővé. Ezen műszerek segítségével szerteágazó biológiai minták vizsgálatára nyílik lehetőség, kezdve a mikrobák filogenetikai törzsfáinak vizsgálatával, a kromatin immunprecipitációt követő szekvenáláson keresztül (ChIP-Seq) a gének kópiaszámának vizsgálatáig (alant részletezve). Az NGS technológia az elkövetkező években robbanásszerűen növekvő jelentősége miatt külön tárgyalást igényel. Az NGS ultramagas áteresztőképességének köszönhetően – vagyis annak, hogy egyetlen kísérlet milliónyi szekvenciát eredményez – egyre gyorsabban szorítja ki a mikroarray technológiát. Az NGS technológia további előnyei között említhetjük, hogy a) a vizsgálni kívánt szekvenciákat nem feltétlenül kell ismerni; b) a paralóg szekvenciák könnyedén megkülönböztethetőek egymástól, valamint c) a kvantitálás valóban mennyiségi alapokon történik. Éppen ez utóbbi paraméter miatt az NGS szekvenálásokat, ellentétben a mikroarray vizsgálatokkal, nem szükséges három biológiai replikátummal elvégezni, ezáltal a kísérlet költségei jelentősen csökkennek. NGS technológiát elsősorban akkor előnyös alkalmazni, amikor a nagyobb lefedettség megbízhatóbb eredménnyel párosul, mint pl. a génexpresszió mérése, a genotipizálás, a DNS-metilációs mintázat feltárása vagy a 9

transzkripciós faktor-kötőhely azonosítás. Ezen applikációkon túl az NGS technológia alkalmazása új SNP-k és mikroRNS-ek tömeges azonosítását is lehetővé teszi, de alkalmas pl. új, eddig nem ismert fajok azonosítására is (alant részletezve). Az utóbbi három alkalmazást egyetlen más technológia sem képes biztosítani. Pillanatnyilag mindössze öt gyártó készít NGS típusú készüléket világszerte: Life Technologies (korábban Applied Biosystems), Roche, Illumina, Helicos és Complete Genomics; utóbbi azonban készüléket nem, csak szolgáltatást értékesít. Megdöbbentő, hogy az NGS rendszerek piacra kerülésétől eltelt rövid idő alatt, alig több, mint 2 év, mégis: világszerte máris több mint 500 db NGS rendszert értékesítettek (fontos megjegyezni, hogy csak az USA-ban – amely uralja a biotechnológia piacát is – megközelítőleg 300 db NGS készülék működik); a cégek közötti hatalmas verseny nagyon gyorsan fejlődő és változó piaci szegmenst teremtett, amely következtében maguk a készülékek is megújultak, és immáron mindhárom cég a második generációs készülékeit értékesíti; a nagy kereslet és verseny miatt szinte negyedévente emelkedik a készülékek áteresztőképessége: a Life Technologies SOLiD készülékének áteresztőképessége a 2009 márciusi 20Gigabázisról immáron 100Gbázisra emelkedett (előrejelzések szerint őszre elérheti a 300Gbázist). Az áteresztőképesség növekedése magának az alkalmazott technológiának köszönhető, amely lehetőséget ad gyöngyökhöz kötött, klonálisan amplifikált DNS-fragmentumok tömeges párhuzamos szekvenálására. A szekvenálási módszer festékkel jelölt oligonukleotidok egymást követő ligálásán alapul. Tekintettel arra, hogy az ultramagas áteresztőképességű készülékek ára igen drága, a gyártók ún. „zseb-szekvenálókkal" is megcélozták a piacot. Pl. a Roche márciusban dobja piacra a 454 GS Junior nevű készülékét, amely az alapkészülék áteresztőképességének kb. tizedére lesz képes, azonban ára akár kisebb intézetek számára is elérhető lesz. Az NGS technológia legnagyobb előnye, hogy a különböző alkalmazások során a bázisok minősége egyenként leolvashatóvá válik, és ezzel a leolvasás pontossága jelentősen fokozódik. További előnye, hogy a reakciók kis végtérfogatban zajlanak, és így lényegesen kevesebb reagenst kell felhasználni. Ezáltal kevesebb anyagi ráfordítással jóval rövidebb idő alatt pontosabb adatok nyerhetőek a genetikai információról. Amíg a Human Genom Project kb. tíz év alatt és hozzávetőlegesen 300 millió dollár felhasználásával valósult meg, addig az NGS technológiával egy emberi genom jelenleg kevesebb, mint 30 ezer dollárból (2010 végére várhatóan 3–4000 dollárból) hozzávetőlegesen 2 hónap alatt összeállítható. Az ultramagas áteresztőképességüknek köszönhetően az új generációs szekvenálók széles körű analízisre használhatók: 10

-

de

novo

szekvenálás

(ismeretlen

genomú

faj

szekvenálása,

majd

nukleotidsorrendjének (genomjának) meghatározása), -

újraszekvenálás (ismert referenciagenomú fajok szekvenálása, pl. baktériumok filogenetikai rendszerezése, szekvenciavariációk és SNP-k azonosítása),

-

összehasonlító-, meta-, populációgenomika,

-

gén-kifejeződés (RNA-Seq; Digital Gene Expression Profiling, DGEP),

-

mélyszekvenálás,

-

haplotípus meghatározás,

-

mikroRNS-kifejeződés, -azonosítás,

-

kromatin immunprecipitációt követő szekvenálás (ChIP-Seq; transzkripciós faktorok kötőhelyeinek azonosítása; aktív vagy passzív kromatin feltérképezése),

-

DNS-metilációs analízis (Meth-Seq).

A felsorolt technikák valamelyikét szinte mindegyik kutató-, diagnosztikus illetve igazságügyi labor alkalmazza, ezáltal a lehetséges felhasználók illetve megrendelők száma szinte felbecsülhetetlen. Éppen ezért az NGS technológiának a jövőben meghatározó szerepe lehet az orvostudomány, a tudományos kutatások, a bűnüldözés, az archeológia és minden olyan tudományterület továbbfejlődésében, amely az örökítőanyag vizsgálatának gyakorlatát alkalmazza. Mondani sem kell, hogy a teljes DNS-szekvencia pontos ismerete felbecsülhetetlen jelentőségű, és felhasználható például: -

genetikai betegségekre való hajlam kimutatására,

-

terápiás lehetőségek felfedezésére (személyre szabott gyógyászat),

-

fertőzések diagnosztikájára, prognosztikájára,

-

kórokozók azonosítására,

-

két egyed közötti rokonsági fok meghatározására (pl. apasági vizsgálatok, filogenetika),

-

személyazonosításra (pl. bűnüldözés),

-

oltóanyag fejlesztésre,

-

nemesítésre,

-

génváltozatok összehasonlítására.

11

Személyre szabott gyógyászat Az emberi genomok 99,8%-ban megegyeznek; a rendkívüli változatosságért mindössze 0,2%nyi DNS-szekvencia eltérés a felelős. Éppen ezért rendkívül fontos a 100%-os lefedettség, mert csak ebben az esetben remélhetjük, hogy pl. a betegségekre való hajlamosító vagy a gyógyszer rezisztenciáért felelős tényezőket egyedenként azonosítani tudjuk. Figyelembe véve, hogy a teljes humán örökítőanyag mintegy 3 milliárd bázispárból áll, melynek szekvenálása a hagyományos technológiákkal éveket és több százmillió forintot igényelne egyénenként, joggal remélhető, hogy az NGS technológia ezen a területen is áttörést hozhat. Ennek legfőképpen klinikai szempontból van nagy jelentősége, hiszen az egyes genommintázatok, betegséghajlamok, valamint a gyógyszerek hatékonysága közötti összefüggések megértése nagyban hozzájárulhat a személyre szabott gyógyászat fejlődéséhez. A várhatóan ugrásszerű fejlődés előtt álló farmakogenomika célja pedig éppen a személyre szabott gyógyszeres kezelések/terápiák kidolgozása és alkalmazása. Ismétlődő szekvenciák leolvasása Az eukarióta élőlények DNS-e ismétlődő szekvenciákat tartalmaz. A DNS-molekulán ezek az ismétlődő szekvenciák egymás mellé, de egymástól távol is eshetnek. Az ismétlődő szekvenciák mérete és száma fajonként igen nagy eltérést mutat, és esetenként a genom jelentős hányadát kitehetik. Közös bennük, hogy fehérjét nem kódolnak, eredetük nem tisztázott, sőt az azonosításuk sem fejeződött be. A hosszú ismétlődések bázissorendjének leolvasása mindeddig nagyon nehézkesen működött, mert a fentebb ismertetett, napjainkban használatos módszerek egyike sem teszi lehetővé egy hosszan ismétlődő szakasz pontos leolvasását és összeillesztését. Az NGS technológia egyik sajátossága azonban az egyedi szekvencia-elválasztó technika: a bázisok leolvasása után az egymástól távol – akár 10 kilobázis – eső szekvencia-szakaszok is pontosan elhelyezhetőek a lineáris genomba. Ez gyakorlatilag annyit jelent, hogy egy aránylag kis – 3-4 megabázis – genomú prokarióta genomját néhány, akár egyetlen egybefüggő DNS-szekvenciába, ún. kontigba össze lehet állítani. Tumoros elváltozások kialakulására való hajlam prognosztizálása Függetlenül attól, hogy számos tumor kialakulásának pontos mechanizmusa a mai napig ismeretlen – ezzel együtt a terápiás eljárások is kiforratlanok – mégis nagyszámú génhibát ismerünk, amelyek ok-okozati összefüggésben állnak a daganatok kialakulásával. Az NGS rendszerek segítségével és a megfelelő DNS-szakaszok analizálásával ezek a génhibák gyorsan feltérképezhetőek; ehhez nincs szükség a teljes genom szekvenálására. Ezáltal 12

számos tumor kialakulása megelőzhető/késleltethető, ugyanakkor a meglévő tumorokra kialakított terápiás lehetőségek is egyszerűbben, személyre szabottan állíthatóak fel.

1.2.2.

Proteomika – fehérjeanalízis

A proteomika a fehérjéket és sejten belüli kölcsönhatásaikat vizsgálja. Tevékenységi köre három fő területre osztható: -

Strukturális proteomika: a proteom fehérjéinek kvalitatív analízise (3D szerkezetének meghatározása);

-

Expressziós proteomika: külső v. belső tényezők hatására bekövetkező fehérjeexpresszió változásainak minőségi és mennyiségi meghatározása;

-

Funkcionális proteomika: a fehérjék sejtbeni lokalizációjának, poszt-transzlációs módosításainak, fehérje–fehérje kölcsönhatásoknak és funkcióinak meghatározása.

Tekintetbe véve, hogy a gyógyszerek túlnyomó többségének a célmolekulája fehérje, és hogy a génaktivitás gyakran nincs összhangban a fehérjemennyiséggel, illetve a fehérjék funkciója mennyiségük

mellett

harmadlagos/negyedleges

szerkezetüktől

és

poszt-transzlációs

módosulásoktól is függ, a proteomika jelentősége vitathatatlan; és a jövőben ennek a területnek is a dinamikus fejlődése várható (Gstaiger M., Aebersold R. 2009 Applying mass spectrometry-based proteomics to genetics, genomics and network biology. Nat Rev Genet. 10:617-27.). A gyógyászatban a betegségek molekuláris szintű pathomechanizmusának és az egyéni fehérjeprofilnak ismerete alapján pontosabb molekuláris szintű diagnózis állítható fel, racionális és személyre szabott terápia tervezhető. Általánosságban véve a proteomika a biológiai útvonalak, hálózatok, jelátviteli mechanizmusok mélyebb felderítését teszi lehetővé. A fehérjeanalízis azonban a nukleinsav analízisnél sokkal nehezebb. Ennek egyik oka a fehérjék nagy száma: 100–500 000 organizmusokban, 10–30 000 egyes sejtekben, 50–100 000 a plazmában. Ehhez társul a nagy mérettartomány, 50–100 000 aminosav, és a széles határok között mozgó relatív előfordulási gyakoriság ~10–1 000 000 molekula/sejt. Mindez óriási kihívás az elválasztás-technika és a mennyiségi meghatározás előtt. A bonyolult összetételű biológiai minták fehérje-összetételének meghatározása a nagy koncentráció-dinamikatartomány (10-2–10-9) miatt jelenleg csak korlátozott mélységig valósítható meg. Ennek leküzdésére újabb és újabb fehérjefrakcionálási eljárások kívánatosak, s állnak fejlesztés alatt. Ugyanez igaz a tömegspektrométerek fejlesztésére, minden

13

tömegspektrométer-gyártó cég évente új készüléket hoz a piacra, melyek érzékenyebbek, specifikusabbak, gyorsabbak, s nagyobb tudásúak a korábbiaknál. Sajnálatosan csökkent a cégektől független készülékfejlesztő helyek (egyetemek, kutatóintézetek) száma, de a cégek fejlesztései generálják az újabb és újabb módszereket. A különböző célú proteomikai vizsgálatokhoz eltérő működési elvű készülékek készülnek, ezért egy-egy laboratóriumot, ill. proteomikai központot célszerűen több típusú műszerrel kell(ene) felszerelni. A fejlesztések célja az egyre nagyobb felbontás (cél akár sejtenként egyetlen molekula kimutatása) és az egyre pontosabb tömeg meghatározás, ami az azonosítás pontosságát nagyon megnöveli (Cho WC. 2007 Proteomics technologies and challenges. Genomics Proteomics Bioinformatics 5:77-85).

1.2.3.

Metabolomika

A metabolomika tárgya a sejtben/szövetben/organizmusban található metabolitok, kis molekulatömegű anyagok összessége. Ezek összetétele, aránya függ a fiziológiai, a fejlődési és természetszerűleg a patológiai állapottól (Goodacre R. Metabolomics of a superorganism. 2007 Journal of Nutrition 137(Suppl): 259S-266S.). A metabolomika ma elsősorban a különböző kezelt és nem kezelt egyedek, szervek, szövetek metabolit képének (lenyomatának) összehasonlítását jelenti, és a feladat bonyolultsága miatt nem az összes komponens kvalitatív és kvantitatív meghatározását. A metabolitok komplexitása még a fehérjékét is meghaladja, de a két technológia alapjában véve hasonló kihívásoknak néz elébe. Itt is az egyre nagyobb felbontást eredményező elválasztás és az egyre pontosabb tömeget eredményező mérést biztosító készülékek fejlesztése van az előtérben, mivel a pontos tömeg megkönnyíti az azonosítást. A metabolomika vizsgálati módszerei két irányba fejlődnek (M. Bedair, LW. Sumner, 2008 Current and emerging mass-spectrometry technologies for metabolomics. TrAC Trends in Analytical Chemistry 27: 238-250). Az egyik irány az elválasztás-technikai módszerek összekapcsolása a tömegspektrometriával az ún. kapcsolt technikákat eredményezi, a másik irány pedig nem alkalmaz elválasztás-technikai módszereket, mint pl. az „imaging mass spectrometry” és az ún. in vivo NMR. Mindkét irány jelentősen fejlődik. Az utóbbi két eljárás soha nem lesz kvantitatív módszer az elválasztás-technika hiánya nélkül, viszont relatíve gyorsan képes egy teljes metabolom mintázatot adni a vizsgált szövetről, sőt az előbbi akár a vizsgált sejtekről is!

14

A metabolom tömegspektrum könyvtárakat folyamatosan fejlesztik, és fejleszteni is kell, mivel a Fiehn-féle GC/MS metabolom könyvtár „csak” mintegy 1 500–2 000 szerves vegyület tömegspektrumait tartalmazza, miközben ma körülbelül 50 000 metabolitot ismernek, de ez a szám a becslések szerint hamarosan kb. 200 000-re fog növekedni.

1.2.4. Genomika és bioinformatika Az utóbbi három évben több radikális innováció segítségével sikerült évente egy-egy nagyságrenddel csökkenteni a biológiai szekvencia meghatározások költségét. Ennek következtében a genomikai információ mennyisége robbanásszerűen megnőtt, és a kutatások szűk keresztmetszetévé az informatika és adatkiértékelés vált. A problémát jól illusztrálja John D. McPherson kommentárja a Nature Methods folyóirat 2009. októberi számában: „Egyre nagyobb a szakadék a nagyátvitelű párhuzamos szekvenátorok adatgenerálási kapacitása és az adatok feldolgozásának és értékelésének képessége között… Ennek a szakadéknak az áthidalása alapvető fontosságú, egyébként az áhított ezerdolláros genomot egy húszezer dolláros analízis számla kíséretében fogjuk elérni.” (J. D. McPherson, S2 | VOL.6 NO.11s | NOVEMBER 2009 | Nature Methods SUPPLEMENT. Eredeti angol szöveg: There is a growing gap between the generation of massively parallel sequencing output and the ability to process and analyze the resulting data… Bridging this gap is essential, or the coveted $1,000 genome will come with a $20,000 analysis price tag.) Clifford Reid, a Complete Genomics vezérigazgatója pedig egyenesen azt a kijelentést teszi, hogy a genomika egyik domináns költsége hamarosan a számítógépközpont elektromos áramfelhasználása lesz. (Clifford Reid, The Journal of Life Sciences, Fall 2009. „It will turn out one of our major cost will be electricity for running our data center. The reagent cost is on its way to zero and the major cost will be electricity.”) Ha ehhez hozzávesszük a proteomika és metabolomika várható fejlődését és azt a kihívást, amit a génműködés, a fehérje-összetétel és módosulás, valamint anyagcsere-változás integrálása jelent, akkor egyértelmű, hogy a genomika és a bioinformatika fejlődése elválaszthatatlan és egymás nélkül elképzelhetetlen (Bioinformatics Moves to Center Stage in the

Genetic

Revolution,

Science.

2009

ISSN

1095-9203

(online),

www.sciencemag.org/products/biojune.dtl#The).

15

1.3. A nemzetközi helyzet 1.3.1. A

genomikai

infrastruktúra

létrehozásának

és

működtetésének

nemzetközi modelljei A fentiek alapján nyilvánvaló, hogy egyrészt a társadalom alapvetően pozitív várakozással tekint a genomika gyakorlati alkalmazása felé, másrészt viszont a genomika komplex és költséges megközelítéseket igényel. Nem véletlen, hogy szinte minden olyan országban, amely felismerte a genomika jövőbeni gazdasági és társadalmi jelentőségét, elsőként a genomikai infrastruktúrát fejlesztették oly módon, hogy biztosítsák az erőforrások és a tudás koncentrálását. A genomika hatékony működtetése ugyanis megköveteli a szerteágazó megközelítések együttes alkalmazását, amihez változatos berendezések és szakértelem szükségesek. Jó példa ez erőforrások és a tudás koncentrálására a francia Genopole (www.genopole.fr). A Genopole „biopark”-ot 1998-ban hozták létre célzottan genetikai, genomikai, posztgenomikai és biotechnológiai kutatás-fejlesztési céllal, elsősorban humán terápiás módszerek kifejlesztésére. Az Evryben található park jelenleg 21 állami illetve magán, alapkutatással foglalkozó laboratóriumot és 63 biotechnológiai céget foglal magában, ami 2000 állást jelent a régiónak. Nem meglepő tehát, hogy a költségvetés (a 2002–2006 közötti időszakban mintegy 70,62 millió euró) 64%-a regionális önkormányzatoktól származott, amit egyéb pályázati források és a bioparkhoz tartozó, de állami támogatású laboratóriumok költségvetése egészített ki. Az evryi központ mellett hasonló parkok alakultak több francia városban (Lille, Marseille, Montpellier, Rhone-Alpeas, Strasbourg, Toulouse Midi-Pyrennes, West), létrehozva a Genopole hálózatot. Ezek a parkok sikeresen kombinálják az alap- és alkalmazott kutatásokat, segítik az interdiszciplináris kutatásokat, az akadémiai kutatók és fejlesztőmérnökök együttműködését.

A kutatási infrastruktúra egyrészt tíz technológiai platformban áll

rendelkezésre, az ezekben elhelyezett nagy értékű berendezéseket szakértők működtetik, és regionális, illetve országos hozzáférést biztosítanak ezekhez a technológiákhoz, másrészt négy technikai

platformban

közös,

szabadon

hozzáférhető

és

használható

készülékeket

biztosítanak. Mintegy 90 000 m2 áll a kutatók rendelkezésére megfelelően felszerelt épületekben (a francia biotechnológiai infrastruktúra negyede található itt egy helyen). A park 65 innovatív vállalkozás elindulásához járult hozzá, melyek mintegy 180 millió eurót

16

generáltak. Jelenleg 22 gyógyszerjelölt molekulát kutatnak, melyek közül az elsők két éven belül kerülhetnek piacra. A látszólag sikeres működés mellett azonban a problémák is említést érdemelnek. A vállalkozások többsége tőkehiányos, ami fejlődésüket jelentősen gátolja. Míg a regionális támogatás jelentős (indoka elsősorban a munkahelyteremtés, vállalkozások létrehozása), addig az állami hozzájárulás csekély, ami csökkenti a nemzetközi versenyképességet (pl. az állami támogatás szerepe Szingapúr genomikai kutatásaiban egy nagyságrenddel nagyobb, mint a Genopole esetében, 120 millió euró/tíz év. A biopark versenyképességét többek között a tudományos trendeknek megfelelő laboratóriumok, projektek létrehozásával próbálja megőrizni. Így került sor a közelmúltban az őssejt-kutatások elindítására a regeneratív medicina ígéretével. 2008-ban pedig létrehozták azt a platformot, amely bio-molekuláris hatóanyagok előállítására alkalmas. A gyakorlathoz való szorosabb kötődést teszi lehetővé a közelben épülő kórház és klinikai kutatókomplexum. Ezenkívül a Genopole az állam és a regionális önkormányzat által létrehozott „Medicen Paris Region” klaszter tagjaként széles együttműködési hálózattal rendelkezik a régióban az egészségügyi fejlesztések területén. Nagyobb kormányzati szerepvállaláson alapul a Kanadában alkalmazott rendszer, a Genome Canada (www.genomecanada.ca), ami egy 2000-ben a kanadai kormány által létrehozott „non-profit” szervezet. Feladata egy nemzeti genomikai stratégia megvalósítása a nagyléptékű genomikai és proteomikai kutatások támogatásával. Az ország természeti adottságainak megfelelően ez a stratégia az emberi egészség megőrzése és a gyógyítás mellett nagy hangsúlyt helyez az erdészet, a halászat, a mezőgazdaság és a környezetvédelem témakörére is. 2000 óta a kanadai kormány 840 millió dollárt fektetett be a projektekbe, amihez mintegy 1 milliárd dollár társfinanszírozás társult kanadai és külföldi magán- és állami intézmények révén. Ez a támogatás nagyon erős és jól szervezett genomikai infrastruktúra kiépítését tette lehetővé. A Genome Canada elsősorban stratégiai, innovatív, multidiszciplináris, nemzetközi szakértők által bírált projekteket finanszíroz, és biztosítja ezeknek a legfejlettebb technológiai platformokhoz való hozzáférést. Fontos részét képezik a szervezetnek a regionális „fókuszpontok”, amelyek elérhetővé teszik a genomikai szakértelmet és technológiát az egész országban. A regionális, szintén „nonprofit” Genomikai Központok, melyek szerződéses viszonyban állnak a Genome Canadával, biztosítják a támogatott projektek sikeres menedzselését és monitoringját is.

17

A technológiai (mikroarray technológia, DNS szekvenálás, proteomika, genotipizálás, genetikai térképezés, bioinformatika, stb.) hozzáférést, hat tudományos-technológiai platform teszi lehetővé, amelyek az ország különböző régióiban helyezkednek el. Ezek elsősorban a Genome Canada által támogatott projekteket szolgálják ki, de 20%-ban kötelesek ezen kívüli szervezetekkel, projektekkel is együttműködni. Feladatuk továbbá a technológiai fejlesztés is. A platformokhoz való hozzáférést és a szolgáltatások finanszírozását pontosan szabályozzák. Lényeges szempont, hogy a Genome Canada által támogatott projektekben a platform szolgáltatások közvetlen költsége (fogyóeszköz, munkaerő) benne foglaltatik, a működési költségeket (készülékek vásárlása, fenntartása, működtetése, képzett személyzet) viszont a Genome Canada 100%-ban állja. Külső illetve ipari felhasználók a közvetlen költségek mellett fejlesztési hozzájárulást is fizetnek. A technológiák fejlesztését célzó projektek támogatására a platformok pályázhatnak a Genome Canadánál, de ehhez külső forrásokat is be kell vonniuk. Genome Canada fontos szerepet vállal a genomika társadalmi elfogadottságának növelésében is, az etikai, jogi keretek megteremtésének elősegítésével, kommunikációval, képzéssel. A Genome Canada modellt látja követendőnek Ausztrália, ahol a kutatók kezdeményezésére (Australian Genome Alliance; www.genomealliance.org.au) indulhatott el az első teljes egészében ausztrál genom program. A korallzátonyt építő Acropora millepora genomjának feltárása nyilvánvalóan nemzeti indíttatású (a nagy korallzátony Ausztrália egyik jelképe és a 6 milliárdos turisztikai ágazat egyik sarokköve). Ausztráliában az Australian Genome Research Facility Ltd. (AGRF; www.agrf.org.au) az egyik genomikai infrastruktúra-szolgáltató, amely ebben a projektben is részt vesz. A cégnek négy nagyvárosban vannak laboratóriumai, és így hozza létre azt a nemzeti genomikai infrastruktúra-hálózatot, amely a csúcstechnológiákhoz való hozzáférést biztosítja az ausztrál kutatók számára, amellett hogy önálló, illetve kollaborációs projekteket is futtat. Ugyanakkor 2007-ben megalakult a Bioplatforms Australia (www.bioplatforms.com.au) nonprofit szervezet, amely a Genome Canadához hasonlóan szerveződő, forráselosztó szerepet tölt be. Ehhez az irányelveket a Nemzeti Kollaborációs Kutatási Infrastruktúra Stratégiában (National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS); ncris.innovation.gov.au) fektették le, amelyhez az ausztrál kormány 2005–2011 között 504 millió dollárt ad. A Bioplatform Australia ebből, valamint az egyes államok, egyetemek és kutatóintézetek által adott kiegészítő támogatásból 158 millió dollárt költhet négy technológiai platform (Genomics

Australia,

Proteomics

Australia,

Metabolomics

Australia,

Australian

Bioinformatics Facilities) fejlesztésére. 18

Tanulságos lehet Magyarország számára a technikailag legfejlettebb országok mellett a fejlődő országok hozzáállása a genomikához. Egy tanulmány szerint a genomikai infrastruktúra fejlesztése a kevésbé fejlett országokban is elengedhetetlen feltétele az országok technológiai fejlődésének (RAND Corporation, National Security Research Division 2006. Global Technology Revolution 2020. Technology Trends and Cross-Country Variation; tanulmány. www.rand.org). Számos ország vezetése felismerte ezt, és már évekkel ezelőtt elindította a megfelelő fejlesztéseket. Nagyon jó példa a nemzeti genomikai stratégia kidolgozására Új-Zéland. Új-Zélandon szakértői kezdeményezést követően a Tudományos és Technológiai Minisztérium (MoRST) vált a genomikai fejlesztések motorjává. A fejlesztések megalapozását többek között egy jövőkutatást összefoglaló tanulmány („Biotechnologies to 2025”; teljes szövege elérhető: http://www.morst.govt.nz/business/biotech-to-2025/) jelentette, amelyet egyéb tanulmányok, workshopok és szakértői csoportok véleménye egészített ki, és ami elvezetett 2007-ben egy stratégiai

terv

(„Roadmaps

for

Science”;

http://www.morst.govt.nz/current-

work/roadmaps/biotech/) kidolgozásához. A terv összefoglalja a biotechnológia (ami már ma is, de a jövőben még szorosabban összefonódik az általános értelemben vett genomikával, így szinte annak szinonimájává válik) általános trendjeit, Új-Zéland helyzetét, lehetőségeit, és meghatározza a stratégiai fejlesztési irányokat és módokat. Az első lépés a genomikai infrastruktúra megerősítése, amire az új-zélandi kormány kilenc éven keresztül évi 40 millió dollárt költ (http://www.beehive.govt.nz/release/govt+boosts+genomics+infrastructure+40m). A támogatást az új-zélandi egyetemek és állami intézmények által alapított „New Zealand Genomics Limited” konzorcium a minisztériummal és egy szakmai tanácsadó testülettel („Research Infrastructure Advisory Group”, RIAG) egyeztetve a legmodernebb genomikai eszközök beszerzésére, nagy adatfeldolgozó kapacitás kiépítésére és a személyi feltételek biztosítására használja fel. A bioinformatikai fejlesztések központi részét képezik a programnak. Az infrastruktúra-fejlesztés mellett a kormány négy éven keresztül 205,4 millió dollárral támogatja magukat a kutatásokat is. A hosszú távú genomikai fejlesztési stratégiát más fejlődő országokban is elsősorban meglévő intézetek

átalakítására,

támogatására,

de

esetenként

új

genomikai

kutatóintézetek

létrehozására is alapozták (Genomic Medicine in Developing Countries, Nature Rewiews / Genetics, October 2008; www.nature.com/nrg/journal/v9/n10_supp/). Indiában

2007-ben

fogadták

el

a

Nemzeti

Biotechnológiai

Fejlesztési

Stratégiát

(http://dbtindia.nic.in/biotechstrategy/National Biotechnology Development Strategy.pdf),

19

amelynek fontos eleme a modern genomikai infrastruktúra megteremtése új intézetekben és meglévő intézményekben létrehozott új genomikai egységekben. Brazília a különböző intézetekben folyó kutatások támogatása révén kezdetektől a genomikai kutatások frontvonalában van, itt szekvenálták meg az első (növényi) kórokozó mikroorganizmust, és jelentős részt vállaltak a rákos megbetegedésekhez kapcsolódó gének térképezésében is. Kínában, Szingapúrban, Koreában, Mexikóban, Thaiföldön, Izlandon, Észtországban, Dél-Afrikában is prioritást kaptak a genomikai kutatások, aminek feltételeként megteremtették

a

megfelelő

infrastruktúrát

(www.licr.org/C_news/archive.php/2003/01/29/bridging-the-genomics-divide/;

további

információk: www.ssilink.org; www.who.org/genomics). Ezekben az országokban felismerték, hogy a genomika az a terület, amelyet a fejlett országok nem tudnak, és nem is akarnak teljesen kisajátítani (Séguin et al. 2008, Genomic medicine and developing countries: creating a room of their own. Nature Reviews / Genetics, 9:487). Az ember genetikai variabilitásában rejlő lehetőségeket minden ország a saját népessége szempontjából értékelheti és használhatja fel, ideértve a populáció gyógyszerérzékenységét, betegségekre való hajlamát stb. (Séguin et al. 2008. Genomic medicine and developing countries: creating a room of their own. Nature Reviews / Genetics, 9: 487), ami fontos nemzeti érdek. Ezt felismerve számos fent említett fejlődő országban indultak el nemzeti genotipizálási programok, úgymint Mexikóban (Mexican National Genomic Medicine Institute), Indiában (Indian Genome Variation Database Consortium) és Thaiföldön (Thalaind SNP Discovery Project illetve Thailand Centre for Excellence in Life Sciences), amelyek hosszú távon nagyban hozzájárulhatnak a népesség egészségi állapotának javításához, és az ehhez kapcsolódó költségek mérsékléséhez. Hasonló kezdeményezések folynak Kínában (100 kínai egyed teljes genomjának megszekvenálása, Beijing Genomics Institute) és DélAfrikában (Africa Genome Education Institute). Összességében megállapítható, hogy egyes fejlődő országok is jelentős mértékben fektettek be a genomikai infrastruktúra fejlesztésébe, és sikeresen indítottak el olyan genomikai programokat, amelyek speciálisan az ország népességét, gazdaságát szolgálják. Ide tartozik a humán

populáció

genetikai

variabilitásának

feltárása

mellett

a

gazdasági

vagy

természetvédelmi szempontból jelentős organizmusok genomjának feltárása is (pl. Kína: rizs, óriás panda; Ausztrália: korall; Brazília: cukornád, kávé; stb.).

20

1.3.2.

Genomikai kezdeményezések az Európai Unióban

Az Európai Unióban néhány éve felmerült az igény, hogy a tagországok eltérő tudományos infrastruktúra-beruházási politikája, ezzel együtt pályáztatási rendszere miatt fel kell mérni a meglévő kapacitásokat, és – amennyire lehet – egységesíteni a műszerekhez való hozzáférést és beruházási politikát. Az ERA-Instruments projekt 2008-as indulásakor éppen azt a célt tűzte ki maga elé, hogy az érintett nemzeti minisztériumok, alapítványok, hivatalok és tudományos társaságok (pl. akadémiák) infrastruktúra-finanszírozási politikáját felmérje és egységesítse. A platform elsődleges célja azoknak az irányvonalaknak a meghatározása, amelyek alapján mind uniós, mind nemzeti szinten egységes infrastruktúra-beruházási illetve hozzáférési követelmények támaszthatók. Fontos megjegyezni, hogy az ERA-Instruments projekt elsősorban a bio-analitikai műszerekre helyezi a hangsúlyt, beleértve a genomikai technológiákat is (pl. új generációs szekvenálás, mikroarray, tömegspektometria). A projekt másik célja, hogy az infrastruktúrák „katalogizálása” után optimalizálja a műszerek kihasználtságát azáltal, hogy egységes felhasználói igényeket/jogokat alakítanak ki. 2009 áprilisáig 12 tagországban mérték fel a kapacitásokat, valamint további 5 tagországban kezdték el a felméréseket. A projekt magyar megfelelője a NEKIFUT, amely – kisebb lemaradással ugyan, de – 2009 végére elkészült az első felméréssel (lásd 2.3. szakasz). A NEKIFUT sikeres befejezésével pedig valószínűleg megnyílik a lehetőség az ERAInstrumentshez való csatlakozásra. Az

„European

Strategy

Forum

on

Research

Infrastructures”

(http://cordis.europa.eu/esfri/roadmap.htm) biztosítja azt a fórumot, amelyen keresztül a nemzeti kezdeményezések/érdekek közös európai stratégiává kovácsolhatók össze. Jelenleg az alábbi projektek vannak előkészítési fázisban: Biomedical and Life Sciences EATRIS (The European Advanced Translational Research Infrastructure in Medicine) – http://www.eatris.eu; BBMRI (European Biobanking and Biomolecular Resources) – www.biobanks.eu; INFRAFRONTIER (The European infrastructure for phenotyping and archiving of model mammalian genomes) – http://www.infrafrontier.eu/; ECRIN-PPI (Infrastructures for Clinical Trials and Biotherapy) – www.ecrin.org; INSTRUCT (Integrated Structural Biology Infrastructure) – http://www.instruct-fp7.eu/; ELIXIR (Upgrade of European Bioinformatics Infrastructure) – http://www.elixireurope.org/page.php?page=home.

21

Infrastruktúra alatt természetesen nemcsak a műszerek értendőek, hanem pl. olyan adat- és mintagyűjtemények is, amelyek megléte jelentősen előremozdíthatja az alap- és alkalmazott kutatásokat. Fontos megjegyezni, hogy a cél elérése érdekében az uniós források mellett nemzeti szinten is jelentős összegeket fordítanak a projektekre: Svédország, az Egyesült Királyság, Dánia és immáron Finnország is euró-milliókkal járul hozzá, hogy saját kutatói részt vehessenek az ELIXIR projektben. Hasonló módon Hollandia 22,5 millió euróval járul hozzá a BBMRI projekthez. Habár a fenti példák jól jellemzik a „top-down” szerveződéseket – amelyek jellemzően uniós indítványok –, számos példa mutatja, hogy feltétlenül szükség van „bottom-up” kezdeményezésekre is. Ezeknél nemzeti szinten fordítanak jelentős összegeket arra, hogy az ország kutatói versenyképesek maradjanak, és részt tudjanak venni uniós kollaborációkban. A hozzánk hasonló kapacitásokkal bíró Finnország alig egy hónapja döntött arról, hogy 1,9 millió eurót szán arra, hogy biztosítsa kutatói részvételét páneurópai indítványokban. Az említett projektek egyértelmű üzenete, hogy a kisebb országok, mint amilyen Magyarország is, csak akkor tudnak jelentős szereplői maradni egy-egy kutatási területnek, ha nemzeti szinten önmaguk is jelentős összegeket fordítanak az adott területen folyó kutatásokra, valamint infrastrukturális beruházásokra. 1.4. A genomikai infrastruktúra hazai helyzete 1.4.1.

Általános helyzet

Dacára a genomika rohamos tudományos és technológiai térhódításának szerte a világban, Magyarország nem rendelkezik stratégiával a genomikai kutatások támogatására, gyakorlati alkalmazásának előmozdítására. Ebből következően a genomika infrastruktúra kialakulása, szerveződése és fejlődése koordinálatlan volt, és az ma is. Magyarország nemzetközileg is elismert tudományos kultúrával, hagyományosan erős szellemi és kutatói erőforrásokkal rendelkezik. Nem véletlen tehát, hogy a kutatói társadalom időben felismerte a genomikai kutatásokban rejlő potenciált, és amennyire lehetett, megpróbált és megpróbál a technológiai fejlődéssel lépést tartani. Mivel a magyar kutatáspolitika nem kezelte, és ma sem kezeli a genomikát prioritásként, a nagy költségigényű genomikai beruházások és projektek esetlegesek, ehhez egyes kutatócsoportok, intézetek pályázatokon szerzik meg a külföldi vagy hazai forrásokat. Így az infrastruktúra működtetése természetszerűleg a támogatást elnyerő adott csoport/intézet hatáskörében

marad,

22

hozzáférhetőségük sokszor korlátozott. A technológia nem minden esetben vált széles körben ismertté, így a rá alapozott együttműködések kialakulása sokszor személyes ismeretségeknek köszönhető. Az újabb források sikeres előteremtésének bizonytalansága miatt gondot okoz a műszerpark működőképességének fenntartása, szükséges modernizálása. Mindennek ellenére Magyarországon a legfontosabb genomikai technológiák elérhetőek, néhány nemzetközileg is elismert szakértővel és genomikai kutatást is végző laboratóriummal rendelkezünk. Ez nem utolsósorban a hazai genomikai kutatói társadalom önszerveződésének köszönhető. 2002 decemberében a vezető magyar egyetemek és kutatóintézetek képviselői elhatározták a „Genomikai Konzorcium az Emberi Egészségért” szervezet megalakítását, amelyre végül 2003. március 1-jén került hivatalosan sor. A konzorcium célja a magyar genomikai kutatások szervezett képviselete és megjelenítése, és a tevékenységek összehangolása volt. A célok elérését nagyban elősegítette, hogy a konzorcium a 2004–2006 közötti időszakra európai uniós (FP6, HUMan GEnomic Research Integration project – HUMGERI) támogatást nyert el, amely egyben lehetővé tette a genomika magyarországi helyzetének, benne a rendelkezésre álló infrastruktúrának a felmérését is. A 2006-os adatok lényegében ma is helytállóak, azonban a technológiák modernizálódtak. A következő felmérésre 2008-ban került sor. A Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal (NKTH) elindította a Nemzeti Kutatási Infrastruktúra Felmérés és Útiterv (NEKIFUT) projektet, amelyet az NKTH koordinál, de a szakmai tartalmat a kutatók széles körének a részvétele határozza meg (a felmérés első köre önkéntes jelentkezésen alapult). A NEKIFUT célja, hogy: a) lehetőséget teremtsen a hazai kutatási infrastruktúrák felmérésére és b) egységes adatbázisba foglalására. A felmérés első körében a kutatók 1614 kutatási infrastruktúrát jelentettek be, amely alapján a felkért szakértők összesen 93 potenciális stratégiai kutatási infrastruktúrát hívtak meg a felmérés második fordulójába. Meg kell jegyeznünk, hogy véleményünk szerint a genomikai infrastruktúrák felmérése a NEKIFUT projektben ugyan részleges, de reprezentatív. Az NKTH szándékai szerint az így létrejött kutatási infrastruktúrák adatai nyilvánosan hozzáférhetőek lesznek. Ez önmagában is segíti a berendezések/műszerek nagyobb kihasználását, az egyes kutatói csoportok közötti partnerkeresést. Ugyanakkor a projekt másik célja egy hosszabb távú kutatási infrastruktúrafejlesztési stratégia kialakítása, amely megalapozza a tervezett kutatási infrastruktúrafejlesztéseket.

23

1.4.2.

A főbb genomikai megközelítések hazai helyzete

DNS szekvenálás, genetikai variabilitás, génexpresszió: A „hagyományos” és relatíve alacsony áteresztőképességű DNS szekvenátorok elérhetőek a főbb genomikai kutatási központokban. Ezek kapacitása nem volt elegendő ahhoz, hogy hazánk bekapcsolódhasson genom szekvenálási projektekbe. Mivel a hazai szekvenálási szolgáltatások ára és minősége nem tud versenyezni nagy külföldi szolgáltató cégek által biztosított szolgáltatásokkal, a kutatók gyakran külföldön szekvenáltatják meg fontosabb vagy nagyobb mennyiségű mintáikat. Az új generációs szekvenáló készülékek elterjedése lehetőséget nyújt hazánknak, hogy felzárkózzon ezen a területen, sőt ha időben lépünk, mi magunk válhatunk elsődleges szolgáltatóvá a régióban. Eddig két helyen installáltak NGS készüléket Magyarországon (Szeged, Budapest), de több is várható. Ez a technológia a közeljövőben elengedhetetlenné fog válni a genomikai kutatásokban (lásd előbb). A mikroarray technológia bevezetésére fokozatosan került sor az országban, de ma már ez a megközelítés is elérhető több genomikai kutatással foglalkozó intézményben, amelyek ezzel kapcsolatban szolgáltatásokat is nyújtanak. Több mikroarray platform is elérhető hazánkban, azonban aki meg tudja fizetni, külföldön nagyobb tapasztalatot és nagyobb kapacitást tud igénybe venni. A valós idejű PCR technika rutinszerűvé vált és már laboratóriumi szinten is sok helyen elérhető. A modern TaqMa alapú detekciós technikákon alapuló genotipizálás (Szeged, Debrecen, Budapest), TaqMan génexpressziós vizsgálatok (Debrecen, Szeged, Budapest) is több helyen rendelkezésre állnak. Proteomika: Bár öt éve három vidéki egyetem, illetve az MTA KKI kapott lehetőséget proteomikai célú tömegspektrométerek beszerzésére, a különböző laboratóriumok változó sikerrel alkalmazzák azokat. A legnagyobb probléma a szakemberhiány. Úgy gondolom, hogy Szegeden mind infrastrukturális, mind humán erőforrások tekintetében meglenne az alapja egy nagy, országos tömegspektrometriás proteomikai centrum létrehozásának, amely szolgáltató központként szolgálhatna a hozzá forduló egyetemi, kutatóintézetbeli kutatók és az ipar (gyógyszeripar, biotechnológiai ipar) számára. Új tömegspektrométerek beszerzése mellett feltétlenül létre kellene hozni e drága műszerek folyamatos karbantartásának lehetőségét, mert jelenleg egy ilyen központ üzleti alapon nem tud működni. Metabolomika:

24

Magyarországon a GC/MS és HPLC/MS műszeres háttér számos kutatóhelyen rendelkezésre áll, azonban megfelelő, a metabolomikai mérésekhez nélkülözhetetlen gyakorlat és számítógépes háttér nélkül. Az említett Fiehn-féle GC/MS metabolom könyvtár nem található még meg Magyarországon, a FumoPrep Kft. tervezi most egy pályázat keretében megvenni. Elmondhatjuk, hogy hazánkban metabolomikai jellegű méréseket csak a Gabonakutató Kft.nál, a FumoPrep Kft.-nál és a Pécsi Egyetemen végeznek. Imaging MS és in vivo NMR-es műszeres háttér nincs még Magyarországon. Az imaging MS-hez az MS ionforrását tekintve speciális készülék kell, ami jelenleg nincs még az országban, és az in vivo NMR-hez is speciális szilárd feltét szükséges, ami csak elvétve található (főleg gyógyszergyárakban).

1.4.3. Jelenlegi kapacitások és igények A munkacsoport által kiküldött kérdőívekre adott válaszok és a NEKIFUT felmérése alapján a hazánkban jelenleg üzemeltetett főbb genomikai infrastruktúrákat az alábbiakban foglalhatjuk össze: DNS szekvenáló

SZBK, DEOEC, BIOMI,

Új generációs szekvenáló

BAYGEN, KPS,

Mikroarray

SZBK, DEOEC, SOTE, MGKI, MBK,

TaqMan SNP genotipizálás

SZBK, DEOEC, SOTE

TaqMan génexpressziós vizsgálatok SZBK, SZTE ÁOK, DEOEC, SOTE Proteomika

SZBK, SZBKE, SZTE ÁOK, ELTE, Richter, PTE, DEOEC

Metabolomika

GKI, FUMOPREP, PTE,

Konfokális mikroszkóp

SZBK, SOTE, DEOEC, ELTE, PTE

Lézer mikrodisszekciós mikroszkóp BAYGEN, KPS Time-lapse mikroszkóp

SZBK, SOTE

FACS (sejt analizáló)

SZBK, SZTE ÁOK, SOTE

(SZBK – Szegedi Biológiai Központ; SZBKE – SZBK Enzimológiai Intézet, Budapest; SOTE – Semmelweis Egyetem, Budapest; SZTE ÁOK – Szegedi Tudományegyetem Általános

Orvostudományi

Kar;

DEOEC

–

Debreceni

Egyetem

Orvos-

és

Egészségtudományi Centrum; PTE – Pécsi Tudományegyetem; MBK – Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutató Intézet, Gödöllő; BIOMI – BIOMI Kft, Gödöllő; KPS – KPS Kft,

25

Budapest; BAYGEN – BZAKA Növénygenomikai, Humán Biotechnológiai és Bioenergiai Intézet, Szeged; GKI – Gabonakutató Kft, Szeged; MGKI – Mezőgazdasági Kutatóintézet, Martonvásár; FUMOPREP – FUMOPREP Kft., Mórahalom; ELTE – Eötvös Lóránd Tudományegyetem, Budapest). Az adatokból jól látható, hogy a genomikai infrastruktúra a nagy egyetemi/akadémiai kutatóközpontokhoz, Budapest, Debrecen, Szeged, Pécs, Gödöllő kapcsolódik. Emellett elkezdődött a genomikai kutatás a Mezőgazdasági Kutatóintézetben (Martonvásár) is. Meg kell továbbá jegyezni, hogy jelentős beruházások vannak folyamatban Pécsett, ahol az Új Magyarország

Fejlesztési

Terv

keretében

épül

a

„Science

Building”

(http://www.pte.hu/menu/145/26), amiben helyet kapnak a legmodernebb genomikai infrastruktúrák (Biotudományi Központ), ideértve a DNS technikákat, proteomikát, metabolomikát, mikroszkópiát, spektroszkópiát. Szegeden két beruházási kezdeményezés is elindult állami illetve magán források bevonásával, az ún. Genomikai Innovációs Központ illetve a Szegedi Bioinnovációs Park, melyekhez várhatóan genomikai infrastruktúrafejlesztések is kapcsolódnak majd, bár ennek részletei jelenleg nem ismertek. A modern orvosbiológiai alapkutatásban a genomikai megközelítés már elengedhetetlen, és az alkalmazott jellegű kutatásokban (gyógyszeripar, nemesítés stb.) is egyre inkább teret hódít. Ezért a genomikai infrastruktúrák rendelkezésre állása iránt hazánkban is jelentős az igény, és ennek a fokozott erősödése biztosra vehető. A rendelkezésre álló hazai kapacitás jelenleg elfogadható, de az igények dinamikusan változnak, mindig a legújabb és legjobb, és egyben legkevésbé rendelkezésre álló technológia iránt jelentkezik a legnagyobb igény, míg a „kifutó” technológiák rutinszerűen alkalmazottá válnak, vagy megszűnik irántuk az igény. A legnagyobb igény természetszerűleg a drága beruházást és nagy szakértelmet igénylő genomikai szolgáltatások iránt van. Jelenleg elsősorban a mikroarray technológia, a DNS szekvenálás (ideértve az új generációs technológiát) és a proteomikai vizsgálatok azok, amelyeket a kutatók hazai vagy külföldi szolgáltatás/együttműködés keretében vesznek igénybe. Ezek mellett fokozott igény várható a fehérjeszerkezet-vizsgálatokra, a nagy áteresztőképességű epigenetikai megközelítésekre. Jelenleg nincsenek a középpontban, de a jövőben várhatóan nőni fog a metabolimikai vizsgálatok jelentősége.

26

1.4.4.

A hazai genomikai infrastruktúra gyengeségei és erősségei (SWOT)

ERŐSSÉGEK Valamilyen

GYENGESÉGEK szinten

minden

genomikai Nincs fejlesztési stratégia.

technológia jelen van az országban. Közép-

és

kelet-európai

legfejlettebb

Elszórt infrastruktúra, szétaprózottság.

régióban

genomikai

laborok kapacitás).

Magyarországon vannak. A

Logisztikai hiányosságok. érdekelt Szolgáltató tevékenységben kevés gyakorlat.

genomikában

kutatók/szakértők/cégek

a Rossz kihasználtság (túl sok vagy túl kis

önszerveződése Forráshiány az infrastruktúra fejlesztésére és a

elindult.

szolgáltatások igénybevételére egyaránt. Átláthatatlan a támogatási rendszer. A karbantartás és a fejlesztés támogatási forrása hiányzik. Szakemberhiány, elégtelen szakképzés. Sok cég nem képviselteti magát pl. Affymetrix szinte teljesen hiányzik.

LEHETŐSÉGEK

VESZÉLYEK

Kapcsolatrendszer bővítése.

Nem használjuk ki a jelenlévő technológiai

Gördülékenyen működő hálózat kialakítása kapacitásokat. mind a logisztika, mind a munkamegosztás Érdekcsoportok terén.

kialakulása

ellentétes

célokkal.

A jelenleg körvonalazódó technológiaváltás Nem kompatibilis szervezeti egységek. esélyt ad a felzárkózásra, ha időben lépünk.

A

módszerek,

Speciális alkalmazásokkal, fejlesztésekkel van elavulnak, esélyünk a világ élvonalába kerülni. Egyre

több

fiatal

mélyül

berendezések

nincs

forrás

a

gyorsan javításra,

modernizálásra. el

bioinformatikában.

aA

genomikai

technológiák

túl

gyorsan

fejlődnek, és az új technológiák nagyon

Nemzetközi kooperációkban való részvétel, drágák, nincs forrás a beszerzésükre. mellyel versenyhátrányunkat csökkenthetjük. Az Csatlakozás az EU kezdeményezésekhez.

olcsóbb

genomikai

és

színvonalasabb

szolgáltató

külföldi

elsorvaszthatja

a

Hazai és környező országokbeli igényeket magyar technológiaszolgáltatókat. kielégítő

genomikai

szolgáltatások A már működő infrastruktúra eredményessége,

27

rentábilisak lehetnek.

költséghatékonysága megváltozik. Korlátozott marad az igény a genomikai kutatásokkal kapcsolatban mind a magyar gyógyszergyárak, mind a klinikai diagnosztika területéről.

28

2.

Jövőképek

2.1.1. „Felzárkózás és kitörés”: Alapfeltevés: Megfelelő a társadalmi elfogadottság és a támogatottság, és megvalósul egy jól megalapozott stratégia. Feltételek alakulása Magyarországon: -

társadalmi és gazdasági igény a technológia alkalmazására: széles körben jelentkező igények, a genomika eredményei iránti érdeklődés és a várakozás nagy;

-

társadalmi elfogadottság: általános, a társadalom tájékozott és nyitott a genomikai technológiák vívmányainak alkalmazása felé;

-

szabályozás: támogató, K+F prioritásként kezelt genomika, hosszú távú stratégia,

-

források rendelkezésre állása a technológia fejlesztésére: hosszú távon biztosított;

-

adatfeldolgozási kapacitás: kiemelt bioinformatikai fejlesztések;

-

nemzetközi kapcsolatok: sikeres integráció, húzóerőként hat;

-

működtetés feltételei: képzett szakemberek, elégséges működtetési források.

A jövőkép összefoglalása: a.) Irányítás: A kellőképpen megalapozott és gondosan kidolgozott hosszú távú fejlesztési stratégia része a genomika infrastruktúra fejlesztése, fenntartása és üzemeltetése. Az ezzel kapcsolatos feladatokat egy szakértői testület koordinálja, amely ajánlásokat tesz az illetékes hatóságoknak a támogatások mértékével, csoportosításával kapcsolatban. Egy irányító testület összehangolja a felmerült igényeket, és optimalizálja a források felhasználását. Biztosítja a technológiai fejlesztések nemzetközi trendekhez való illeszkedését, figyelembe véve a nemzeti sajátosságokat és a hosszú távú stratégiai célokat.

b) Fejlesztési források: A hosszú távú stratégia biztosítja a szükséges központi források elkülönítését és rendelkezésre állását. A szükséges beruházások tervezett módon, időben megvalósulnak. Célzott, a genomikai infrastruktúra fejlesztését szolgáló pályázatok rendszeresen kiírásra kerülnek a szakértői testület által jóváhagyott módon, és átláthatóan, hatékonyan zajlanak le. A források 29

elégségesek arra, hogy az ország genomikai kutatásai és fejlesztései a nemzetközi trendekkel lépést tudjanak tartani, illetve egyes, a nemzeti stratégia által jól meghatározott területeken a nemzetközi fejlődés élvonalában legyenek. A genomikai kutatásokban érdekelt vállalkozások technológiai fejlesztéseiket a nemzeti stratégiai fejlesztésekkel összhangban végzik; nagy technológia beruházások közösen valósulnak meg, és kerülnek üzemeltetésre. A külföldi befektetőket is vonzza a magyar genomikai infrastruktúrára alapozott K+F. A genomikai infrastruktúra karbantartására és a folyamatos technikai fejlődést követő továbbfejlesztésre megfelelő források állnak rendelkezésre, így a meghibásodások száma és az üzemkiesések ideje elhanyagolható. Források

állnak

rendelkezésre

az

intézmények

alapfelszereltségének

folyamatos

modernizálására és a szakemberek képzésére. c) Szervezettség, technikai színvonal: A genomikai infrastruktúra nemzetközi színvonalú, egyes stratégiailag fontos területeken kiemelkedő. A nagyberendezéseket és speciális tapasztalatokat igénylő genomikai infrastruktúra a genomikai stratégiai program alapját képező országos műszerközpontokba szerveződött: az infrastruktúra és a szakértelem centralizált, ugyanakkor széles körben elérhető és hatékony. Az infrastruktúra kihasználtsága magas szintű. A kisebb, rutinszerűen alkalmazott, de még nagy költségigényű technológiák a vidéki kutatási bázisok mellé települt regionális központokban érhetők el. A genomikai kutatásokkal foglalkozó intézmények alapfelszereltsége modern, alkalmas a megfelelő mintavételre, a rutin genomikai vizsgálatok elvégzésére. Az országos illetve regionális infrastrukturális genomikai szolgáltatások igénybe vehetőek mind alap-, mind alkalmazott kutatási célokra, ésszerű időkeretek és költségtérítés mellett. d) Szellemi/bioinformatikai kapacitások A genomikai technológiák fejlődésével lépést tartó, kiváló szakember gárda üzemelteti az infrastruktúrát. A genomikai technológiák állandó és rohamos fejlődése, átalakulása nem éri váratlanul az oktatást, a megfelelő szakemberek képzése rugalmas. Az infrastrukturális genomikai szolgáltatások felhasználói képesek a kapott adatokat feldolgozni illetve értelmezni, ehhez megfelelő tanfolyamok állnak rendelkezésükre, illetve képzett szakemberekkel konzultálhatnak. 30

Az ország nemzetközi mércével is jelentős bioinformatikai kapacitásokkal rendelkezik, amelyet jól képzett, tapasztalt informatikus-biológus teamek működtetnek, szoros kapcsolatban a genomikai infrastruktúrák üzemeltetőivel és végfelhasználóival. e) Nemzetközi kapcsolatok A fejlesztések nemzetközi szinten is integráltak, bizonyos infrastruktúrák nemzetközi regionális központtá válnak, a hazai szinten le nem kötött kapacitásokat határon túli megrendelők

hasznosítják.

Egyes

területeken

európai

jelentőségű

infrastrukturális/szellemi/bioinformatikai központok alakulnak ki az országban. A páneurópai infrastruktúra-fejlesztési projektekben való részvételünket az állam anyagilag is támogatja, ehhez a szakember gárda is rendelkezésre áll. f) Gazdasági hatások A kutatási infrastruktúra létrehozása, karbantartása, üzemeltetése forgalmat és munkahelyeket generál, ami közvetlenül növeli az adóbevételeket. A vonzó kutatási/fejlesztési infrastrukturális környezet serkenti a külföldi K+F vállalkozások, leányvállalatok letelepedését. Az innovatív kutatások fellendülése és a színvonalas infrastruktúra életképes hazai kisvállalkozások megalapítását eredményezi. Ezek megfelelő forrásokhoz jutva nincsenek kiszolgáltatva a nagyobb hazai és nemzetközi biotech cégeknek, de azokkal hatékonyan együtt tudnak működni. A hazai gyógyszeripar nagymértékben támaszkodik a hazai genomikai K+F infrastruktúrára. A genomikai kutatások eredménye magas hozzáadott értékű termékekben is megjelenik.

2.1.2.

„Lassú víz”

Alapfeltevés: elkészül egy jól kidolgozott stratégia, azonban annak megvalósítását a társadalom aktívan nem támogatja, sőt egyes csoportok ellenzik. Feltételek alakulása Magyarországon: -

társadalmi és gazdasági igény a technológia alkalmazására: az állam és a vállalkozások felismerik a gazdasági igényt, és készen állnak a fejlesztésekre, de a társadalom oldaláról közömbösséget illetve ellenállást tapasztalnak;

31

-

társadalmi elfogadottság: alacsony szintű, a közvélemény tájékozottsága alacsony, a hozzáállás érdektelen vagy ellenző;

-

szabályozás: támogató, hosszú távú stratégia, aminek megvalósítása azonban nehézségekbe, ellenállásba ütközik;

-

források

rendelkezésre

állása

a

technológia

fejlesztésére:

a

társadalom

reakciójának eredményeként a kezdeti magas szintről fokozatosan csökken; -

adatfeldolgozási kapacitás: a fejlesztés elindul, majd megtorpan;

-

nemzetközi

kapcsolatok:

részben/teljesen

meghiúsult

integrációs

kezdeményezések; -

működtetés feltételei: kevés szakember, szinten tartott működés.

a.) Irányítás: A genomika infrastruktúra fejlesztésére, fenntartására és üzemeltetésére hosszú távú stratégiai terv áll rendelkezésre, ennek megvalósítása azonban nehézségekbe ütközik. A stratégia megvalósítását irányító szakértői testület által hozott ajánlások csak lassan vagy csak részben kerülnek megvalósításra, mert a társadalmi elfogadtatás nehézkes. A stratégiai elképzelésektől fokozatos az eltávolodás, de az alapok lefektetésre kerültek, és bár jelentős időveszteséggel, de megmarad az esély a visszazárkózásra, amennyibe a társadalom hozzáállása megváltozik. b) Fejlesztési források: A hosszú távú stratégia biztosítja a szükséges központi források elkülönítését és rendelkezésre állását, azonban idővel a források átcsoportosításra kerülnek a társadalom által jobban támogatott területekre. A tervezett beruházások csak részben valósulnak meg. A genomikai infrastruktúra fejlesztését szolgáló pályázatok rendszeresen kiírásra kerülnek, azonban a kiírásokban és döntésekben a szakértői vélemények mellett jelentős szerepet játszik a társadalom hozzáállása is. A pályázható keret fokozatosan csökken, elosztása egyenetlen, a valós társadalmi igények helyett az elfogadottság mértékét tükrözi. A források elégségesek lennének arra, hogy az ország genomikai kutatásai és fejlesztései a nemzetközi trendekkel lépést tudjanak tartani, azonban ez csak néhány szűk területen valósul meg. A genomikai kutatásokban érdekelt vállalkozások és a központi fejlesztések összhangja a társadalmi támogatottság függvénye. A külföldi befektetőket a magyar társadalom elutasító magatartása elriasztja a hosszú távú infrastrukturális befektetésektől. 32

A genomikai infrastruktúra fejlesztése a kezdeti lendület után forráshiányos lesz, és folyamatosan lassul. c) Szervezettség, technikai színvonal: Az állam megkísérli a stratégia mentén a genomikai infrastruktúra fejlesztését, azonban a létrehozott genomikai infrastruktúra színvonala vegyes, a társadalom által valamelyest elfogadott, illetve kevésbé ellenzett területek fejlődése gyorsabb, a kevésbé elfogadottaké lelassul, vagy el is marad. A műszerközpontok részben létrejönnek, de kihasználtságuk az egyenetlen fejlődés miatt nem maximális, a kevésbé elfogadott területekről kevesebb a hozzáférési igény és a felhasználási potenciál. A beruházások alacsony hatékonysága a további fejlesztéseket lassítja. A vállalkozások kezdetben részt vesznek a stratégia megvalósításában, de a társadalom ellenállása később visszatartja őket a nagy infrastrukturális beruházásokban való részvételtől, legalábbis a konfliktusokkal terhelt területeken. Amennyiben nemzetközi igények kielégítésére fejlesztenek, vagy külföldre mennek, vagy saját infrastruktúrát alakítanak ki, mert nincsen megfelelő infrastruktúrával rendelkező, együttműködésre alkalmas hazai partnerük. A kisebb regionális műszerközpontok kialakulása esetleges, a helyi lobbik és a lokális támogatottság

függvénye.

A

genomikai

kutatásokkal

foglalkozó

intézmények

alapfelszereltsége vegyes színvonalú, tudományterület függő. Az infrastrukturális genomikai szolgáltatások igénybe vétele az alap és alkalmazott kutatások támogatásintenzitásától függ, a mérsékeltebb kihasználtság és a rendelkezésre álló K+F források miatt a hozzáférés drága, a kevésbé jól finanszírozott kutatóhelyek illetve kisvállalkozások számára nem elérhető. d) Szellemi/bioinformatikai kapacitások A genomikai technológiák állandó és rohamos fejlődésével az oktatás ugyan próbál lépést tartani, de a képzésre jelentkezők száma kevés.

A bioinformatika a stratégiai tervnek

megfelelően fejlesztésnek indul, de megreked, a kapacitások egy bizonyos szinten beállnak, vagy külföldi megrendeléseket kiszolgálva fejlődnek tovább. e) Nemzetközi kapcsolatok A hazai fejlesztések hiányosságait a K+F szektor külföldi együttműködésekkel pótolja. A nemzetközi regionális központok olyan országokban jönnek létre, ahol a támogatottság és az 33

elfogadottság maximális. Az európai szintű infrastruktúra-fejlesztési projektekben való részvételünket az állam korlátozott mértékben támogatja, a szükséges szakember gárda sem áll kellőképpen rendelkezésre. f) Gazdasági hatások A kutatási infrastruktúra létrehozása, karbantartása, üzemeltetése kezdetben forgalmat és munkahelyeket generál, ami fokozatosan csökken. A társadalom elutasítása nem kedvez vállalkozások letelepedésének, és az új genomikai vállalkozások száma is alacsony. Ezek is ki vannak

szolgáltatva

a

technológia

infrastruktúrát

biztosító

cégeknek,

külföldi

intézményeknek. A hazai gyógyszeripar nagyrészt saját vagy külföldi genomikai infrastruktúrára támaszkodik. A hazai genomikai kutatások eredménye nem jelenik meg hazai szellemi vagy anyagi termékekben, az ilyen potenciállal rendelkező kutatások külföldön hasznosulnak.

2.1.3.

„Megszegett ígéretek”

Alapfeltevés: a társadalom igényli a genomika eredményeinek alkalmazását, azonban ezeknek az igényeknek a hatékony kielégítésére a K+F környezet nem alkalmas. Feltételek alakulása Magyarországon: -

társadalmi és gazdasági igény a technológia alkalmazására: a társadalom igényli a genomika vívmányainak széles körű alkalmazását, és a gazdasági szereplők felismerik ezt az igényt, és készen állnak annak kielégítésére;

-

társadalmi elfogadottság: magas szintű, várakozásokkal teli;

-

szabályozás: hiányos, esetleges, nincs hosszú távú koncepció;

-

források rendelkezésre állása a technológia fejlesztésére: bizonytalan, esetleges

-

adatfeldolgozási kapacitás: mérsékelt, elmaradnak a fejlesztések;

-

nemzetközi kapcsolatok: egyoldalúak, a hazai genomika kutatás kiszolgáltatott;

-

működtetés feltételei: kevés a szakember, nem hatékony a működés.

34

a.) Irányítás: Nincs nemzeti stratégia, a genomikai infrastruktúra fejlesztése nem prioritás. Lobbi érdekek döntenek a fejlesztési irányokról és helyszínekről. b) Fejlesztési források: Nincsenek dedikált fejlesztési források. A genomikai infrastruktúra fejlesztését szolgáló pályázatok kiírása esetleges, nem átgondolt, hosszú távú stratégiai tervezésre alkalmatlan. A források nem elégségesek arra, hogy az ország genomikai infrastruktúrájának fejlesztése a nemzetközi trendekkel lépést tudjon tartani, a technológiai lemaradás fokozatosan nő. A vállalkozások lehetőségeikhez mérten hoznak létre saját, illetve használnak külföldön rendelkezésre álló infrastruktúrát, hogy a társadalmi igényt kielégítsék. c) Szervezettség, technikai színvonal: Az állami és vállalati fejlesztések aránytalanok, nincsenek összhangban. A genomikai fejlesztésekben érdekelt vállalkozások saját fejlesztéseket hajtanak végre, nincsenek mindenki által hozzáférhető nemzeti vagy regionális műszerközpontok. A fejlesztések aránytalanok és esetlegesek. Sok az átfedő beruházás, az infrastruktúra kihasználtsága rossz, az üzemeltetés drága. A műszerek karbantartására, szinten tartására illetve fejlesztésére nincs forrás, a műszerek hamar elavulnak, cseréjükre csak korlátozottan van lehetőség. A technikai színvonal fokozatosan romlik. d) Szellemi/bioinformatikai kapacitások A genomikai technológiák állandó és rohamos fejlődésével az oktatás ugyan próbál lépést tartani, de a képzések támogatása nem átgondolt, a jól képzett szakember kevés, azok közül is sok külföldre távozik, ahol hozzáfér a megfelelő infrastruktúrához. A genomikai infrastruktúrát fejleszteni szándékozó vállakózások sem találnak elegendő magasan kvalifikált szakembert. A bioinformatikai beruházások/képzések sem elégségesek, és nincsenek összhangban a genomikai infrastruktúra kínálta lehetőségekkel, fejlesztésekkel. e) Nemzetközi kapcsolatok A hazai fejlesztések hiányosságait a genomikai K+F szektor külföldi együttműködésekkel pótolja. A nemzetközi intézmények/vállalkozások felismerik és készek kielégíteni a magyar 35

társadalom igényeit, a hazai genomikai kutatás eredményei csak ezeken keresztül, közvetve juthatnak el a hazai alkalmazásig. A nemzetközi regionális központok olyan országokban jönnek létre, ahol a támogatottság megfelelő, és van hosszú távú fejlesztési stratégia. Az európai szintű infrastrukturális fejlesztési projektekben való részvételünk nem átgondolt, esetleges. Az állami hozzájárulás bizonytalan.

f) Gazdasági hatások A kutatási infrastruktúra létrehozása, karbantartása, üzemeltetése gazdasági szempontból elhanyagolható hatású. A társadalmi igényt külföldi cégek próbálják kielégíteni, akik fejlett infrastruktúrájuk következtében előnyös helyzetben vannak. A hazai gyógyszeripar nagyrészt drága, saját vagy külföldi K+F infrastruktúrára támaszkodik, ha az egyáltalán elérhető, ezért versenyhelyzete romlik. Azok az innovatív genomikai kisvállalkozások, amelyek függenek a modern genomikai infrastruktúrák meglététől és elérhetőségétől, vagy nem jönnek létre, vagy ki vannak szolgáltatva

az

infrastruktúrákat

üzemeltető

külföldi

vállalkozásoknak,

ezért

versenyképességük alacsony. A hazai genomikai kutatások eredménye nem jelenik meg hazai szellemi vagy anyagi termékekben, jelentős részük külföldön hasznosul, és közvetve jelenik meg a hazai piacon.

2.1.4.

„Sodródás”

Alapfeltevés: a társadalom nem igényli a genomika eredményeinek széles körű alkalmazását, és a K+F környezet sem alkalmas ilyen eredmények gyakorlati alkalmazására. Feltételek alakulása Magyarországon: -

társadalmi és gazdasági igény a technológia alkalmazására: nincs, illetve nem felismert;

-

társadalmi elfogadottság: közömbös vagy elutasító;

-

szabályozás: hiányos, esetleges,

36

-

források rendelkezésre állása a technológia fejlesztésére: bizonytalan;

-

adatfeldolgozási kapacitás: mérsékelt;

-

nemzetközi kapcsolatok: egyoldalúak;

-

működtetés feltételei: kevés a szakember, nem hatékony a működés.

a.) Irányítás: Nincs központi koncepció vagy stratégia, a fejlesztések, ha történnek, teljesen esetlegesek, lokálisak, hosszú távú fenntartásuk nem biztosított. b) Fejlesztési források: Nincs dedikált állami forrás. A genomikai infrastruktúra fejlesztését szolgáló pályázatok kiírása esetleges és elégtelen mértékű. A vállalkozások sem hoznak létre saját infrastruktúrát, vagy ha igen, akkor azt csak a külföldi igényeket célzó fejlesztéseik miatt, így ezek a magyar társadalom számára nem elérhetőek. c) Szervezettség, technikai színvonal: Nincs nemzeti genomikai infrastruktúra. Egyedi, esetleges fejlesztések zajlanak, a fenntarthatóság esélye nélkül. A műszerek karbantartására, szinten tartására sincs forrás, a műszerek hamar elavulnak, cseréjükre csak korlátozottan van lehetőség. A technológiai lemaradás egyre jobban elmélyül. d) Szellemi/bioinformatikai kapacitások: Az elméleti képzés próbál lépést tartani a genomikai technológiák állandó és rohamos fejlődésével, de a szakemberek itthon nem tudnak gyakorlatot szerezni, ezért külföldre mennek, és nagy részük ott is marad. A bioinformatikai fejlesztések, ha megvalósulnak, akkor is csak külföldi megbízásoknak tesznek eleget, és elszakadnak a hazai genomikai kutatásoktól. A genomikai alapkutatások színvonala romlik, kivéve, ha valamely sikeres kutató nemzetközi pályázathoz kapcsolódik. Az alkalmazott genomikai kutatások száma alacsony.

37

e) Nemzetközi kapcsolatok: Mind az alap, mind az alkalmazott genomikai kutatások alapvetően függenek nemzetközi kapcsolatoktól. Elsősorban követő jellegűek, az eredeti eredmények száma kevés. Az európai szintű infrastrukturális projektekben való részvételünk az állami támogatás hiányában gátolt.

f) Gazdasági hatások A hazai genomikai K+F nem gazdasági tényező. A társadalom ki van szolgáltatva a nemzetközi genomikai szolgáltatóknak, akik mindent elkövetnek azért, hogy a társadalmi igényeket üzletpolitikájuknak megfelelő irányokban mesterségesen gerjesszék.

38

3. Stratégiai Terv 3.1. Stratégiai területek és célok A genomikai infrastruktúra alapvetően nem függ az alkalmazási területtől: az alapvető genomikai vizsgáló módszerek ugyanúgy használhatóak orvosi, agrár, környezetvédelmi kutatási, diagnosztikai célokra. Ezért a hazai genomikai infrastruktúra fejlesztését leginkább a genomika egészének technológiai prioritásként való kezelése, vagy ennek elmaradása, határozza meg A genomikai infrastruktúra nem önmagában való fejlesztést igényel, hanem szorosan kell kapcsolódnia a genomikával kapcsolatos társadalmi célokhoz, elvárásokhoz. Ezek meghatározása a nemzeti genomikai stratégia elsőrendű feladata. A közép-, hosszú távú stratégiai célok kijelölését kell, hogy kövesse a szükséges infrastrukturális kapacitások stratégiai célokhoz való hozzárendelése, az infrastruktúra fejlesztési tervének kidolgozása. Ugyanakkor az első lépés a stratégiai sikeres gyakorlati megvalósításához az infrastruktúra kiépítése. A genomikával szemben a legnagyobb elvárások világszerte és hazánkban is az egészségmegőrzés/gyógyítás területén vannak. Ezzel kapcsolatban az alábbi megfontolásokat tartjuk fontosnak: -

ez a legkompetitívebb terület, ahol a gazdaságilag fejlett országok hatalmas genomikai kutatási kapacitásaival nem fogunk tudni versenyezni;

-

a hazai gyógyszeripar jelenleg a leginkább alkalmas gazdasági szereplő a genomikai eredmények gyakorlati alkalmazására;

-

a hazai genomikai kutatás jelenleg ezen a területen a legerősebb;

-

megfelelő infrastruktúrával nemzetközi együttműködések révén bekerülhetünk egyes fontos specifikus projektekbe;

-

a genomika alkalmas az ország népességének felmérésére a genetikai egészségügyi kockázatok tekintetében, ami alapvetően nemzeti feladat;

-

közép-kelet-európai összefogásra is lehetőség lenne a térség specifikus humán genomikai kérdéseinek kutatásában.

39

Hazánk földrajzi fekvése, éghajlata Európában az egyik legalkalmasabb mezőgazdasági termelésre. Sajnos az elmúlt évtizedekben a magyar mezőgazdaság sokat veszített presztízséből, de hosszú távon megvan a lehetőség, hogy megfelelő gazdaságpolitikával az ország visszanyerje ezt. Ebben a genomika fontos szerepet játszhat. Megjegyzések: -

tőkeerős vállalkozások hiányában az agrogenomika támogatásában jelenleg elengedhetetlen az állami szerepvállalás;

-

az élelmiszerbiztonság egyre nagyobb szerepet kap, ebben a genomikai diagnosztikai módszerek egyre inkább teret nyerhetnek;

-

a molekuláris markerek használata a növénynemesítést lényegesen felgyorsítja, a betegség és szárazságtűrő fajták iránt fokozott az igény;

-

a hungarikumnak számító növény illetve állatfajok esetében elindítandó genom programok hozzájárulhatnak a versenyképességünk fokozásához, a hungarikumok (szegedi paprika, makói hagyma, tokaji bor, szőregi rózsatő, mangalica, szürkemarha, bánkúti búza stb.) minőségének megőrzéséhez (jó példa a közelmúltban elindult mangalica szekvenálási program, ami többek között lehetővé

teszi

majd

húskészítményekben),

a az

mangalica

alapanyag

egyediségükhöz

egyértelmű

hozzájáruló

kimutatását

értékes

gének

azonosításához; -

jelentős potenciállal bír a gyógynövények genomikai vizsgálata, a hatóanyagok illetve az előállításukért felelős gének, fehérjék azonosításán keresztül;

-

a genetikailag módosított szervezetek termesztésével szembeni hazai moratórium az EU határozataival szemben csak ideig-óráig tartható fenn. Hosszútávon ezen a területen áttörés várható.

A környezetvédelmi genomika helyi érdek. A szennyeződések felmérésében, a remediációban a metagenomika és a metabolomika jelentős segítséget nyújthat. A természetvédelmet segítheti a természetes populációk genetikai állományának felmérése, a veszélyeztetett fajok veszélyeztettségi mértékének meghatározása. Magyarország nemzetközileg is elismert tudományos kultúrával, hagyományosan erős szellemi és kutatói erőforrásokkal rendelkezik. A nemzetközi tudományos piacon – még mindig – összehasonlíthatatlanul versenyképesebbek vagyunk, mint az agrár-, az ipari és egyéb piacon. Következésképpen a tudomány hazánk legütőképesebb világpiaci ágazata. A 40

K+F beruházások csökkenése következtében azonban a kutatóhelyek jelentős veszteségeket szenvedtek el az átalakulási folyamatban, a műszerpark állapota leromlott, a műszerellátottság és a technikai infrastruktúra jelenleg alacsony szintű. A felsőoktatási intézmények és a kutatóintézetek technikai infrastruktúrája, berendezései és eszközei nem teszik lehetővé, hogy egyenlő eséllyel vehessenek részt az EU együttműködési struktúrákban, és megfeleljenek a pályázati versenyfeltételeknek. Ezért a genomikai infrastruktúra-fejlesztés a hazai alapkutatás szempontjából is alapvető jelentőségű. A viszonylag jó színvonalú hazai DNS/RNS szintű megközelítések mellett fokozott erőfeszítéseket kellene tenni az elkövetkezendő években valószínűleg jelentőségében áttörést hozó proteomikai és metabolomikai területeken is. Ezek rendkívül költséges, de nemzetközi szinten is fokozottan versenyképes technológiák, amelyek jelentősen növelnék a hazai alap- és alkalmazott kutatás nemzetközi versenyképességét. 3.2 Együttműködések A genomika alapjában véve interdiszciplináris tudomány, így alapvetően igényli az együttműködést. A genomikai infrastruktúra hatékony működtetéséhez elengedhetetlen az összes szereplő együttműködése. Célszerű a fejlesztéseket a kezdetektől fogva összehangolni az összes potenciális felhasználó (egyetem, kutatóintézet, ipar) bevonásával. Különösen fontos a hozzáférhetőség biztosítása. A hozzáférés jellegében, térítésében eltérés lehet állami illetve magán kutatóintézetek valamint az ipar között, illetve annak a függvényében, hogy ki miből hozta létre, és miből üzemelteti az infrastruktúrát. Jelenleg az infrastruktúrák egyedi laboratóriumok, intézetek „kezében” vannak, a hozzáférés sokszor nem vagy nem egységesen szabályozott. A szolgáltató és a felhasználók közötti együttműködés két alapvető módja ezen a területen hagyományosan a szolgáltatás vagy a kutatási együttműködés. Ez a jövőben sem fog változni. Az együttműködés jellegét közvetlenül befolyásolja az infrastruktúra működési módja, amit a 2.5. pontban tárgyalunk. Az együttműködések között ki kell térnünk az infrastruktúra üzemeltetői, felhasználói és a bioinfromatikai szolgáltatók közötti együttműködésre. A modern genomikai módszerek olyan méretű adathalmazt generálnak, amivel sem az infrastruktúra közvetlen működtetője, sem a felhasználó nem tud mit kezdeni, még ha lenne is szakértelme hozzá, kapacitása aligha. Éppen ezért nagyon fontos a megfelelő bioinformatikai infrastruktúra kiépítése, és a primer szolgáltatók, az elemző bioinformatikusok és a megbízó/felhasználó közötti együttműködés hatékony biztosítása. Optimális esetben ezek a szereplők már a projekt tervezésében közösen

41

vesznek részt. Ehhez a megfelelő információáramlási infrastruktúrát (on-line hálózat) is ki kell építeni, és biztosítani kell. 3.3. Oktatás A genomikai technológiákat üzemeltető intézmények, laboratóriumok szakemberhiánnyal küzdenek. Jelenleg a képzés nem elégséges, nem célirányos. Egy hosszú távú nemzeti stratégia keretében először is vonzóvá kell tenni a genomikát, hogy tehetséges szakemberek számára is megfelelő karrierlehetőséget nyújtson a genomikai infrastruktúra működtetése. Ez egyrészt lehet anyagi elismerés, másrészt annak a biztosítása (célirányos pályázatok), hogy az infrastruktúra működtetői maguk is végezhessenek a technológiafejlesztéshez kapcsolódó kutatásokat. A genomikai szolgáltató laboratórium vezető kutatói mellett az infrastruktúra tényleges működtetése jól képzett technológusokkal és bioinformatikusokkal megoldható. Ki kell dolgozni azt a rendszert, ami biztosítja a BSc vagy MSc képzés után a szakosodást, amire a legmegfelelőbb helyet maguk az infrastruktúrát működtető laboratóriumok biztosíthatnák, együttműködésben a képző intézményekkel. A folyamatosan fejlődő, változó technológia megköveteli a folyamatos utánképzést, erre külföldi tanulmányutak, hazai tanfolyamok szolgálhatnak.

3.4. A kutatási infrastruktúra fejlesztése Magyarország nemzetközileg is elismert tudományos kultúrával, hagyományosan erős szellemi és kutatói erőforrásokkal rendelkezik. A nemzetközi tudományos piacon – még mindig – összehasonlíthatatlanul versenyképesebbek vagyunk, mint az agrár-, az ipari és egyéb piacon. Következésképpen a tudomány hazánk legütőképesebb világpiaci ágazata. A K+F beruházások csökkenése következtében azonban a kutatóhelyek jelentős veszteségeket szenvedtek el az átalakulási folyamatban, a műszerpark állapota leromlott, a műszerellátottság és a technikai infrastruktúra jelenleg alacsony szintű. A felsőoktatási intézmények és a kutatóintézetek technikai infrastruktúrája, berendezéseik és eszközeik nem teszik lehetővé, hogy egyenlő eséllyel vehessenek részt az EU együttműködési struktúrákban, és megfeleljenek a pályázati versenyfeltételeknek. A nagy áteresztőképességű genomikai és proteomikai rendszerek megjelenése alapjaiban változtatta meg a biológiai és klinikai kérdések megközelítését. Jelenleg Magyarországon mindössze 2 helyen működik NGS labor, valamint 4 helyen proteomikai és 2 helyen 42

metabolomikai labor. Sajnos azonban még ezen laborok is nagyon nehezen tudják a követni a világpiaci trendeket, hiszen minden egyes fejlesztés több tíz millió forintot igényel. Ennek következtében Magyarországon a proteomikai és genomikai szolgáltatások jelenleg fragmentáltan érhetőek el. Amennyiben lehetőség nyílna a legújabb technológiák világpiaci bevezetésével egy időben a magyarországi üzembe helyezésre is, a hazai laborok versenyelőnybe kerülnének a térségben működő versenytársakkal szemben. Ezek a fejlesztések egyrészt óriási szakmai lehetőségekhez juttatnák a teljes hazai kutatótársadalmat, másrészt viszont teljesen új, jelentős bevétellel kecsegtető piaci szegmenst teremtenének a szolgáltató laborok számára. Ez utóbbira, vagyis genomikai és proteomikai szolgáltatásra, elsősorban kutatóintézetek valamint farmakológiai cégek részéről, jelenleg is jelentős igény van, melyet egyelőre hozzánk legközelebb csak Nyugat-Európában tudnak kielégíteni: jellemzően németországi és svájci szolgáltató-központokban végeznek bérszekvenálásokat magyar laborok részére (München, Bielefeld, Konstanz, Genf). Előzetes piacfelmérések azt mutatják, hogy az olcsóbb munkaerő- és rezsi-költségek miatt Magyarországon lényegesen olcsóbban végezhetők bérszekvenálások, ezáltal nemcsak térségbeli, hanem nyugat-európai szekvenálási igényeket is meg tudnánk szerezni. Magyarország jó tíz évvel lekésett arról, hogy „tiszta” lapról indulva új genomikai intézet hálózatot, infrastruktúrát hozzon létre. Ugyanakkor egyes intézményekhez kötődve, elsősorban kutatói kezdeményezésekre alapulva, kialakultak a genomikai technológiákkal rendelkező, azokat működtető laboratóriumok. Az elkövetkező évek genomikai stratégiáját elsősorban ezek fejlesztésére, hálózatba szervezésére célszerű fókuszálni, amint azt a 2.5. szakaszban részletesen kifejtjük. Amellett, hogy a legmodernebb technológiák bevezetése sem halogatható, a meglévő genomikai infrastruktúra karbantartása és modernizálása elengedhetetlen. Erre hosszú évek óta hiányoznak a megfelelő források, így az igény meglehetősen nagy. Ez a befektetés költséghatékony lehet azokban az esetekben, ahol a technológiafejlődés még nem szakadt el teljesen a hazai valóságtól, és még évekre lehetővé teszi az adott technológiák hatékony működtetését. Mivel a technológiai fejlődés folyamatos, a műszerek pontossága, áteresztőképessége fokozatosan javul, biztosítani kell a folyamatos modernizáció lehetőségét. Az igények növekedése hosszú távon biztosra vehető, ezért célszerű olyan infrastruktúrákat meghonosítani, amelyek moduláris felépítésűek, és az igények változásának megfelelően rugalmasan és gazdaságosan bővíthetőek. A beruházáskor figyelmet kell fordítani a hosszú távú szervízelési lehetőségre.

43

Magyarország méreténél fogva nem alkalmas hatalmas infrastruktúra beruházások finanszírozására,

működtetésére.

Ezekben

az

esetekben

célszerű

nemzetközi

kezdeményezésekhez csatlakozni. Ezek természetesen elsősorban az EU infrastrukturális projektjei lehetnek (lásd. 1.3.2.).

Jó példa lehet az ELI (Extreme Light Infrastructure)

Magyarországra vonzása, bár lehet, hogy éppen ez a projekt a további hazai lehetőségeket egy időre behatárolja. Érdemes megvizsgálni annak a lehetőségét, hogy a régióban (Visegrádi Országok) van-e lehetőség és igény közös infrastruktúra-fejlesztésre a genomika területén. A régió gazdasági, tudományos és politikai súlya lehet, hogy nagyobb mértékű fejlesztéseket is lehetővé tesz, egyben a törekvések összehangolásával a hatékonyság is fokozható. Magyarországon a genomikai kutatásokban érdekelt ipar nem rendelkezik akkora kapacitásokkal, hogy vezető szerepet töltsön be az infrastruktúra fejlesztésében. Bár törekedni kell az ipari/magán befektetők bevonására, az állam kezdeményező és kezdeti szerepe elkerülhetetlennek látszik. Figyelembe véve ugyanakkor a magyar gazdaság jelenlegi helyzetét, elsősorban európai uniós források bevonására lehet mód. Mindenképpen elkerülendő az egyszeri befektetés és azután az infrastruktúra sorsára hagyása. Hosszú távon biztosítani kell az infrastruktúra működtetését, fenntartását. Ennek együtt kell járnia a genomikai kutatások párhuzamos támogatásával, ami igényt teremt az infrastruktúra hatékony kihasználására, és végső soron a befektetés megtérülését eredményezi. Ugyanakkor erősíteni kell lehetőség szerint az infrastruktúrák szolgáltatási jellegét. El kell érni, hogy a magyar genomikai szolgáltatók felesleges kapacitásaikat a környező országok felé értékesítsék, és lehetőség szerint a régió vezető genomikai szolgáltató cégeivé válhassanak, ami fenntartásuk, modernizálásuk terheit hosszú távon le tudná venni az állam válláról. Az infrastruktúra fejlesztésének összehangoltnak kell lennie. Célszerű az infrastruktúrák hálózatba szervezése (lásd alább, 2.5.). A hálózatot irányító, felügyelő szervezet, testület, amely megfelelő szakértőkből áll, vagy szakértők véleményére alapozva hozza meg döntését, ír ki és bírál el pályázatokat, határoz el, illetve hangol össze fontos beruházásokat, fejlesztéseket. A szakértői testület összeállításában, az infrastruktúrák működésének értékelésében a Genomikai Nemzeti Technológiai Platform vagy hasonló szervezet fontos szerepet játszhat. Amennyiben az infrastruktúrát nem sikerül egységes hálózatba tömöríteni, a GNTP egyeztető fórumként szolgálhat a fejlesztéseket, a hozzáférést érintő kérdésekben.

44

3.5. Az infrastruktúra működtetése Alapvető fontosságú lenne az infrastruktúrák hálózatba szervezése és egységes kezelése, amely biztosítaná a költség-, illetve működésbeli hatékonyságot. A NEKIFUT is rávilágított arra az igényre, hogy Magyarországon is létre kell hozni ún. Stratégiai Kutatási Infrastruktúra (SKI) hálózatokat. Félő ugyanis, hogy az „elaprózódás” következtében egyes kutatóhelyek ugyan meg tudnak vásárolni egy-egy modern készüléket, azonban a „know-how” és szélesebb infrastruktúra hiányában ezek a műszerek kapacitása nem lesz kihasználva. Sokkal inkább kézenfekvőnek látszik az a megoldás, mely szerint a már működő, ezáltal mind a „knowhow”-val, mind a megfelelő háttér infrastruktúrával rendelkező hálózatokat kell újabb rendszerekkel bővíteni. A NEKIFUT projekt jelenleg 17 infrastruktúra hálózat megalakítását javasolja. Ezek között van többek között néhány, a genomikához szorosan kapcsolódó hálózat is, mint pl. az „Agrár növényi génbank” (11 résztvevő), az „Orvosi génbank” (20 résztvevő) és a „Genomika” (9 résztvevő) hálózat. Ezeknek a hálózatoknak a felmérés második – meghívásos – fordulójára fel kell állniuk, és immáron egy entitásként megfogalmazni együttműködési, fejlesztési javaslataikat. Az NKTH szándékai szerint az így létrejött kutatási infrastruktúrák adatai nyilvánosan hozzáférhetőek lesznek. Ez önmagában is segíti a berendezések/műszerek nagyobb kihasználását, az egyes kutatói csoportok közötti partnerkeresést. Ugyanakkor a projekt másik célja egy hosszabb távú kutatási infrastruktúrafejlesztési stratégia kialakítása, amely megalapozza a tervezett kutatási infrastruktúrafejlesztéseket. Nem elég azonban a meglevő infrastruktúra „virtuális” hálózatokba szervezése. Ez feltehetőleg nem változtatna a jelenleg kialakult helyzeten, bár az információáramlás feltehetőleg javulna. Az optimális megoldás az lenne, ha a jelenleg különböző helyeken levő infrastruktúrák egységes kezelésbe kerülhetnének. Erre számos nemzetközi példa van, melyek közül a kanadai, az ausztrál és az új-zélandi megoldások (lásd. 1.3.1) nagyon hasonlóak. Ezek alapján a genomikai infrastruktúrával rendelkező intézetek közös non-profit cégeket hoznak létre, amelyek szerződéses kapcsolatban állnak az állam által a genomikai stratégia megvalósítására megbízott, és ehhez megfelelő tőkével ellátott, állami (és ipari?) tulajdonú céggel. A működtetést, fejlesztést az állami cég biztosítja, míg a szolgáltatások állami megrendelői az elvégzett vizsgálatok önköltségét térítik, a megrendelő (nem tulajdonos) cégek hozzájárulnak az üzemeltetéshez és a fejlesztéshez is.

45

3.6. Szabályozás A genomika etikai szabályozása elengedhetetlen. Az ott megfogalmazottak érvényesek a szolgáltató laboratóriumok tevékenységére is. Optimális esetben a nemzeti genomikai infrastruktúra hálózatba szerveződve működik. Akár sor kerül erre, akár nem, az infrastruktúra esetében szükség van a működés feltételeinek, a hozzáférés mértékének, módjának részletes belső szabályozására. Ennek összhangban kell lennie a működtetés módjával (lásd 2.5. szakasz). Fontos kérdés a minőségbiztosítás kérdése. Elsősorban az ipari felhasználók számára alapvető fontosságú, hogy az egyes szolgáltatók azonos minőségi sztenderdek alapján dolgozzanak, az elvégzett vizsgálatok nemzetközi szinten is elfogadható minőséggel, megbízhatósággal történjenek meg. Ennek előírása és ellenőrzése a működés módja által meghatározott felsőbb felügyeleti szerv (hálózat, cég, szervezet) feladata.

46