KÍSÉRLETI ORVOSTUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET 1083 Budapest, Szigony u. 43., 1450 Budapest, Pf. 67. Telefon: 210-9400, Fax: 210-9423 e-mail:
[email protected], honlap: www.koki.hu
I. A kutatóhely fı feladatai a beszámolási évben Az Intézet fı feladata az idegtudományok területén végzett alapkutatás, azal a céllal, hogy feltárva az idegmőködés törvényszerőségeit elısegítse az ember egészségnek megóvását és az eredményes gyógyítást. Feladata a mővelt tudományterületek korszerő kutatásmódjának, módszertanának fejlesztése is. Részt vesz a graduális- és posztgraduális képzésben, továbbá a tudományos ismeretterjesztésben. Hazai és külföldi együttmőködések keretében kutatási lehetıségeket teremt az idegrendszerrel foglalkozó szakemberek számára. A különbözı idegtudományi kérdéskörökre szakosodott kutatócsoportok – a legkorszerőbb módszertant és multidiszciplínáris megközelítést alkalmazva elsısorban gyógyszertani, ezen belül molekuláris és celluláris farmakológiai kutatásokkal és módszerek fejlesztésével, endokrin neurobiológiai és molekuláris neuroendokrinológiai kutatásokkal, az agykéreg és a thalamusz kutatásával, celluláris neurobiológiai kutatásokkal, molekuláris neurobiológiai és genetikai- továbbá idegi sejtbiológiai kutatásokkal és magatartás neurobiológiai kutatásokkal foglalkoznak. A fıbb területek: a neurotranszmisszió, a sejtprotekció, a hallási, a tanulási és memóriafolyamatok, a stressz, az agresszió, a szorongás, az addikció, az ischaemiás és epilepsziás agykárosodás, a hormonszekréció központi és perifériás szabályozása, a táplálkozás és az elhízás új kísérleti állatmodellek elıállítása és genetikailag módosított modellek tárolása. A stresszel, az ösztrogén szintek kóros változásaival, a pajzsmirigymőködés rendellenességeivel, valamint metabolikus betegségekkel szembeni küzdelem jegyében kutatják a neuroendokrin és autonóm szabályozás összefüggéseit. További célkitőzés a stresszhormonok és az agresszivitás közötti összefüggések, a traumatikus stresszorok következményeinek tanulmányozása, a cannabinoid rendszernek a magatartás szabályzásában játszott szerepének vizsgálata, valamint a vazopresszin krónikus stresszben betöltött szerepének tisztázása. Fejlesztı vállalkozásokkal együttmőködve mind eredményesebben törekszenek új vizsgáló eljárások és hatóanyagok kifejlesztésére. II. Az év folyamán elért kiemelkedı kutatási és más jellegő eredmények, azok gazdasági-társadalmi haszna Celluláris és hálózatneurobiológiai kutatások Agykéreg kutatások Számos jelentıs eredményt értek el a kannabionoid szignalizáció terén. Bizonyították, hogy a serkentı rendszerhez kapcsolódó cannabinoid rendszer jelentısen megváltozik epilepsziás betegek hippocampusában, aminek szerepe lehet az epilepsziás rohamok fenntartásában, és új terápiás stratégiák kifejlesztését segítheti elı. Egy nemzetközi konzorcium tagjaként igazolták, hogy születés elıtt a marijuana hatóanyaga kannabinoid receptorok aktiválása révén megváltoztatja a anyaméhben fejlıdı embrió agyában kialakuló idegsejtek kapcsolatrendszereit és kísérleteikben feltárták ennek molekuláris mechanizmusait. Ez az eredmény tudományos alapot szolgáltat arra a mindennapi életben hasznosítható szabályra, hogy terhes anyáknak miért szigorúan tilos bármilyen kannabisz-tartalmú anyag fogyasztása. Bizonyítékokat szolgáltattak arra, hogy a szintetikus kannabinoid ligandum a WIN 55,212-2 eltérı
módon szabályozza a szorongást patkányban és egérben. Ez az eltérés a viselkedésben jól magyarázható azzal, hogy a WIN 55,212-2 különbözı hatékonysággal csökkenti a serkentı és a gátló szinaptikus jelátvitelt patkányban és egérben. Tehát ezen kannabinoid ligandum szorongásra gyakorolt hatása eltérı a fajok közt, amely mögött valószínőleg a szinaptikus jelátvitelre gyakorolt eltérı hatás a felelıs. Ezek az adatok segítenek értelmezni a kannabisz származékok kettıs hatását (szorongásoldás vs. fokozás) emberben. Intraoperatív mélyelektródás elvezetéssel bizonyították, hogy epilepsziás betegek agyában a subiculum nagyon aktív régió, mely képes interiktális tüskék generálására. Dr Juhász Gáborral (ELTE TTK) kollaborációban kifejlesztették a pilocarpineindukálta temporális lebeny eredető epilepszia modellben a szabadon mozgó állatok EEG elvezetésének módszerét. Rávilágítottak arra, hogy a különbözı hippocampális gátló szinapszisokban a nitrogén monoxid szignalizációs útvonal fontos elemei megtalálhatóak, illetve a cholecystokinin pozitív terminálisok esetében erre fiziológiai bizonyítékokat is találtak. Ezen eredmények jelentısek lehetnek a fontos gyógyszer-célpontnak tartott GABAerg ingerületáttevıdés mőködésének jobb megértésében. Thalamus kutatások Igazolták, hogy a Parkinson-kórban döntı szerepet játszó törzsdúc-talamus pályán a jelátvitel egy eddig az elıagyban ismeretlen óriás gátló terminális típuson keresztül valósul meg. Minden egyes idegvégzıdés nagyszámú szinapszist létesített a talamikus sejteken, mely a kapcsolat hatékonyságára utal. A terminális típus nagyfokú hasonlóságot mutatott rágcsálókban illetve a fıemlısökben. Az eredmények új megvilágításba helyezik a Parkinson-kór patomechanizmusát. Celluláris idegélettani kutatások Két fontos elırelépést tettek a szaglórendszer mőködésének megértésében. Fény- és elektronmikroszkópos immunhisztokémiai módszerekkel meghatározták a Kv4.2-es és Kv4.3-as feszültségfüggı kálium csatorna alegységek eloszlását a szaglógumó sejtjeiben. Megállapították, hogy a csatornák inhomogén eloszlást mutatnak és egy újfajta sejtek közötti membrán specializáció fontos alkotóelemeit képezik. Ezen felül, megmutatták, hogy a régóta ismert rövid axonú sejtek három különbözı kategóriába tartoznak morfológiai és élettani tulajdonságuk alapján. Ezek közül az egyik sejttípus egy eddig ismeretlen, új kapcsolatot alakít ki a szaglógumó mély és felületes rétegei között. Ezen eredmények új alapokra helyezik a szaglógumóban történı információ feldolgozás celluláris modelljét. Hasznosíthatóság A kannabinoid kutatás területén szoros kapcsolat alakult ki az alapkutatás és gyógyszertervezés között. Az osztály eredményeit felhasználva a Richter Gedeon Gyógyszegyárral közösen a retrográd kannabinoid szignalizáció molekuláris mechanizmusaira támaszkodva új drog-targetek kidolgozása folyik. A tervezett hatóanyagok az endogén kannabinoid transzmisszió kritikus pontjain beavatkozva új típusú szorongás oldó gyógyszerekként mőködhetnek. Az osztály által az epilepszia területén végzett alapkutatások közvetlenül hozzájárulnak az epilepsziás betegek egészségügyi ellátásának és diagnosztikájának javulásához, és így csökkentik az egészségügyi/szociális kiadásokat, hiszen olyan adatokat szolgáltatnak a neurológus és idegsebész számára, amelyek lehetıvé teszik a célzottabb beavatkozásokat, és ezáltal a munkaképesség teljesebb visszanyerését. Az osztály eredményei a Parkinson-kór által érintett idegpályákkal kapcsolatban egyrészt igazolják, hogy a törzsdúc-talamusz kapcsolat tekintetében a rágcsálók megfelelı modelljei lehetnek a fıemlısöknek, ami a genetikailag módosított egér
vonalak miatt új kutatási irány kialakulásához vezethet. Másrészt, az ezt a pályát jellemzı különleges gátló terminálistípus felveti a szelektíven ezt az idegvégzıdést célzó gyógyszeres terápiák kidolgozásának lehetıségét. A celluláris és hálózatneurobiológiai kutatásokban 22 kutató, 9 PhD hallgató és 11 TDK hallgató vett részt. Az osztály 152,5 MFt költségvetési támogatásban részesült, pályázati forrásból 384,4 MFt-ot fordítottak kutatásra. Farmakológiai kutatások Két-foton képalkotás: Ca2+ dinamika és a noradrenerg hatások a kérgi piramissejtek dendritjeiben; a Na+/Ca2+ cserélı (NCX1) kompartmentalizációt segítı megoszlása Eredményeik alapján feltehetı, hogy béta-adrenerg receptorok aktivációja fokozza a dendritek serkenthetıség növekedését a prefrontális kéreg piramissejtjeiben, így erıteljes Ca2+ válaszok alakulnak ki a noradrenalin felszabadulása idején. Ugyanakkor, a felszabaduló noradrenalin alfa2-adrenoceptorok aktiválásával képes a dendritikus tüske-aktivitás (lokális regeneratív jelenség a dendritekben) küszöbértékének csökkentésére. Ezáltal kisebb ingerek is képesek kiváltani a dendritikus tüskét, aminek szerepe lehet a munkamemória kialakulásakor megfigyelt ún. késleltetett tüzelés fenntartásában. A dendritikus Ca2+ válaszok szintjén tehát a noradrenalin pozitív hatású a munkamemóriára nézve, és elısegíti a különbözı kérgi és kéregalatti bemenet integrációját a dendritekben. A dendritek kompartmentalizációs jellegzetességeit a intracelluláris Ca2+ szintjén a diffúziós barrierek és a Ca2+ eltávolító mechanizmusok aktivitása szabja meg. A különbözı Ca2+ eltávolító egységek térbeli elhelyezkedése a dendrit tüskék és a törzs vonatkozásában azonban még nem kellıen tisztázott. Quantitatív elektronmikroszkópos kutatásaik feltárták, hogy az NCX1 a dendrit törzsben megközelítıleg hétszeres mennyiségben volt jelen, összehasonlítva a dendrit tüskékkel. Ezzel összhangban a két-foton kísérletekkel igazolták, hogy az NCX1 gátlása elsısorban a dendrittörzsben befolyásolja a szinaptikus Ca2+ tranzienseket, és szabályozza a tüske-dendrit kapcsolatot. Ezzel fontos bizonyítékokat szereztek a dendritekben zajló kompartmentalizációs folyamatok mechanizmusairól, amelyek végsı soron lehetıvé teszik a plasztikus, adaptív válaszok kialakulását.
Ion fluxusok mérése: A fluoxetin NMDA receptor-gátló hatásának jelentısége Kimutatták, hogy a humán depresszió terápiájában gyakran alkalmazott antidepresszáns vegyület, a fluoxetin közvetlenül képes gátolni egy glutamát receptor agonistával, az NMDAval kiváltott membránon keresztül haladó ionáramot. A számított 50 %-os gátlási koncentrációk megfeleltek az agyban akkumuláció után kialakuló fluoxetin szinteknek. Egy másik jól ismert antidepresszánssal, a desipraminnal összehasonlítva, igazolták, hogy a kötési hely az NMDA receptoron specifikus az adott anyagra: a fluoxetin felületesebben, a desipramin mélyebben a csatornában megkötve gátolja a receptor ioncsatornáján átfolyó áramokat. Mindez arra utal, hogy a terápia során a fluoxetin az NMDA receptorok mőködését hatékonyan gátolja és feltételezhetı, hogy az antidepresszáns hatás kialakulásában is fontos szerepet játszik. Továbbá, eredményeikbıl arra is lehet következtetni, hogy a különbözı antidepresszáns vegyületek hatásának sokszínőségéért részben felelıs lehet az, hogy az NMDA receptor ioncsatornájában eltérı helyeket kötnek be ezek a vegyületek.
A glutamát felszabadulás purinerg modulációja ischemia-szerő állapotokban
Az oxigén-glukóz elvonás (OGD) egy jelentıs Ca2+-független glutamát felszabadulást váltott ki, amely tetrodotoxin- és hımérséklet függınek bizonyult. A P2, illetve a P2X7 receptor gátlása csökkentette az OGD-kiváltotta glutamát kiáramlást, ami arra utal, hogy az endogén ATP elısegíti az ischemia során kialakuló glutamát felszabadulást. Az adenozin A1 és A2A receptorok gátlása szintén csökkentette az OGD-kiváltotta glutamát kiáramlást igazolva, hogy az adenozin is részt vesz ebben a folyamatban. Összességében, ezek az adatok azt mutatják, hogy az A2A és a P2X receptorok által mediált ATP, ill. adenozin-kiváltotta glutamát
felszabadulás fokozódás megmarad még hosszabb idıtartamú OGD alatt is. Ezért a P2X/A2A receptorok gátlása ígéretes célpont lehet a glutamáterg excitotoxicitás leküzdésében.
A katekolamin-citokin egyensúly
A monoaminok biofázis koncentrációja, amelyet a felszabadulás és a visszavétel egyensúlya határoz meg, fontos szerepet játszik a depresszió kezelésében. A gyulladásos mediátoroknak ugyancsak lehet szerepük ebben a folyamatban. Kimutatták, hogy az LPS-kiváltotta TNF-α válasz közvetlen korrelációban van a noradrenalin biofázis szintjével, mivel a TNF-α szintje szignifikánsan magasabb volt a vezikuláris felszabadulás gátlása esetén, és alacsonyabb a noradrenalin transzporterre génkiütött egerekben. Eredményeik szerint a depresszió kapcsolatban van a perifériás és központi idegrendszeri gyulladásos citokinek termelésével és a mindenkori monoamin szintekkel. Mivel számos gyulladáscsökkentı gyógyszernek van antidepressziós hatása, feltételezik, hogy az antidepresszánsok ugyancsak befolyásolják a gyulladásos választ, amely hozzájárulhat az antidepressziós hatás eléréséhez. Hasznosíthatóság A nemszinaptikus transzmisszió különbözı területeinek eltérı jelfogórendszerek tekintetében számos új információt hoztak, és tovább erısítették az idegsejtek közötti kommunikációs lehetıségek jobb megismerésének az orvosi terápiában játszott szerepét, hogy t.i. a nemszinaptikus recceptorok a gyógyszerhatások elsıdleges célpontjai. Ezek az ismeretek hosszabb távon új gyógyszercélpontok felismerését eredményezhetik, illetve már piacon lévı szerek hatékony alkalmazásához vezethetnek új indikációs terüelteken. Az osztály kutatási projektjeinek megvalósításában 40 fı vett részt, ebbıl 36 fı dolgozott az intézetben, 4 külsı munkatárs volt. A kutatási témákat a 176,4 MFt költségvetési támogatásból, valamint 264 MFt pályázati forrásból valósították meg.
Endokrin neurobiológiai kutatások Endokrin neurobiológiai kutatások Kimutatták, hogy a D2 fehérje ubikvitinálását végzı WSB-1 és deubiquitinálását végzı USP-33 enzimek megtalálhatóak a D2-t termelı tanycytákban, azonban csak a WSB-1 termelıdik a D2-t termelı astrocytákban. Leírták, hogy a hipofiziotróf CRH sejtek NPY beidegzésének 40%-a az adrenerg idegsejtekbıl, 20%-a a noradrenerg idegsejtekbıl, míg a fennmaradó egyharmada az arcuatus idegmag AGRP idegsejtjeibıl ered. Igazolták, hogy NPY krónikus adagolása gátolja a CRH szintézist. Kimutatták, hogy - a rágcsálókban megfigyeltekkel ellentétben - a humán infundibulumban a CART neuropeptid nem a táplálkozást gátló α-MSH sejtekben, hanem a táplálkozást serkentı NPY/AGRP neuronokban termelıdik. Feltérképezték az egér hipotalamusz CB1 receptor tartalmú idegsejtjeinek topográfiai megoszlását és leírták, hogy CB1 receptor a hipotalamuszban hasonló arányban fordul elı gátló és serkentı szinapszisokban. Az idegrendszeri gyors és régió-specifikus pajzsmirigyhormon aktiváció molekuláris folyamatait tanulmányozva leírták az ubikvitináció sejtfunkcióra gyakorolt hatásának új mechanizmusát. Ennek során a kettes-típusú dejodáz enzim WSB-1 által mediált ubikvitinációja a D2 homodimerek gyors és tranziens konformáció változását okozza, ami a T3 szintézis gyors csökkenését vonja maga után. Feltérképezték továbbá a D2 ubikvitinációs szabályozásában kulcsszerepet játszó WSB1 és az USP33 megoszlását patkány agyban. Elektrofiziológiai mérésekkel igazolták, hogy az orexigén hatású hormonként számontartott ghrelin a hipotalamusz paraventrikuláris magjának parvocelluláris sejtjein hatva befolyásolja a serkentı szinaptikus kapcsolatokat. A kísérleti eredmények alapján, a ghrelin lecsökkentette a posztszinaptikus áramok amplitudóját és frekvenciáját is. A változást a posztszinaptikus sejt által termelt endokannabinoid preszinaptikus sejten lévı kannabinoid receptorhoz való kötıdése váltotta ki, mely feltehetıleg a szinaptikus résbe ömlı glutamát mennyiségét
csökkentette. A vizsgálatok az endokannabinoidok táplálékfelvételre kifejtett hatásának új mechanizmusát tárták fel. Az emberi reprodukció centrális szabályozásában résztvevı GnRH idegsejtek magjában béta típusú ösztrogén receptort mutattak ki. A felismerés jelezte az ösztrogének direkt hatását GnRH neuronokra ezen receptor altípuson keresztül. Az emberi agyérelzáródás kísérleti modelljében vizsgálták az extracelluláris tér glycin koncentrációját meghatározó plazmamembrántranszporter expresszióját és megoszlását különbözı posztischémiás idıpontokban. Fokozott immunreaktivitást figyeltek meg a penumbra régióban. Molekuláris neuroendokrinológiai kutatások Vizsgálatokat folytattak a stressz és a stresszel kapcsolatos megbetegedések okainak és neurobiológiai mechanizmusainak megismerésére. Ultrastrukturális bizonyítékokat találtak a depressszió „network” modelljére és leírták krónikus stressz modellben a kortikotropin-releasing hormont szintetizáló idegsejtek gátló és serkentı bemeneteinek morfológiai plaszticitását. Bizonyították, hogy a morfium addikció és megvonás a hipotalamo-hipofizismellékvese rendszerben hormonális-, aktivációs- és transzkripciós változásokkal jár, felderítették a változásokban résztvevı felszálló és leszálló pályarendszereket és kimutatták a morfium megvonás által elıidézett anyagcsere-változásokban szerepet játszó centrális és perifériás hatásokat. Morfológiai és funkcionális neurokémiai módszerekkel bizonyították a fehér zsírszövet paraszimpatikus beidegzését, összehasonlították a metabolizmusban különbözı szerepet játszó fehér és barna zsírszövet szabályozásában résztvevı központi idegrendszeri struktúrákat. Egyes atípusos antipszichotikumok metabolikus mellékhatásainak vizsgálata kapcsán olyan biomarkereket azonosítottak, amely lehetıvé teszi e gyógyszercsoport anyagcserére gyakorolt mellékhatásainak elırejelzését és a gyógyszerjelöltek ilyen irányú tesztelését. Neuroimmunológiai kutatásaik során kimutatták az agyi mikroglia sejtek proliferációját és a neuronális gyulladásban betöltött szerepüket az ischemiás agykárosodásban. Hasznosíthatóság Az osztály gyógyszeripari partnerekkel folytat együttmőködést hangulati zavarral járó kórképek és neuroprotekció témakörökben. Az antipszichotikumok mellékhatásainak tesztelésére szolgáló valamint a zsírszövet autonóm beidegzésére vonatkozó eredményeik alkalmasak gazdasági hasznosításra, amelyre elıkészületi lépéseket tettek. Ezen eredményeik az elhízással és a stresszel kapcsolatos betegségek gyógyításában használhatók. Ezen eredmények gazdasági hasznosítása azonban az elkövetkezı két évben jelentıs szellemi és anyagi befektetést igényel. A kutatások 12 kutató, 3 PhD hallgató, 5 TDK hallgató és 4 asszisztens részvételével folytak. A csoport 155 MFt költségvetési támogatásban részesült, és 147 MFt pályázati pénzt használt fel. Géntechnológiai és fejlıdésneurobiológiai kutatások Molekuláris biológiai és genetikai kutatások A GFP riporterfehérjét a GABAreg idegsejtekben kifejezı transzgenikus egérmodelljüket kiterjedt nemzetközi együttmőködés keretében továbbra is felhasználták ezeknek az idegsejteknek a funkcionális jellemzésére. Ennek keretében többek között elvégezték a szaglógumó interneuron-típusainak kvantitatív jellemzését és azonosították a „nucleus tractus solitari“ nyúltvelıbıl származó serkentı és gátló szinaptikus bemeneteit, a „hipotalamus“ és a „zona incerta“ GABAerg neuronjaiban elıforduló adrenoreceptor típusokat, valamint a „hippocampus“ interneuronjai és piramissejtjei által
expresszált Na+/K+-ATPáz alfa-alegységeket. Továbbá valósidejő két-foton mikroszkópiával jellemezték a szubventrikuláris zóna sejtjeinek a motilitását a posztnatális korban. Az általuk klónozott GAD67 gén regulációs elemeinek felhasználásával külföldi együttmőködésben olyan vírus vektorokat fejlesztettek ki, amelyek segítségével a GABAerg idegsejtek genetikailag tartósan módosíthatók. A jövıben esetleg szóba jöhet ezeknek a továbbfejlesztett vektoroknak a humán génterápiás alkalmazása is. A GABA nem-neurotranszmitter funkciójának tanulmányozása során elıször mutatták ki, és jellemezték a fejıdı szemlencsében a GABA jelátvitel molekuláris komponenseit: a szintetizáló enzimeket, mindkét GABA-receptor alegységeit, valamint a vezikuláris és membrán-transzportereket. Primér lencsekultúra felhasználásával sikerült igazolniuk, hogy a GABA receptorok aktivációja az intracelluláris kálciumszint emelkedéséhez vezet. Ez a megfigyelés azt támasztja alá, hogy a GABA a fejlıdı idegrendszerhez hasonlóan szerepet játszik a lencse rostsejtjeinek a differenciálódásában is. Eredményeik alapján a szemlencse ideális modellként szolgálhat a GABA általános fejlıdésreguláló szerepének tanulmányozására. A sejtadhéziós molekulák idegrendszer mőködésében és fejlıdésében betöltött szerepének vizsgálata során in situ hibridizációval analizálták a kettes típusú klasszikus (cdh 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 20, 22) és nem-klasszikus kadherinek (cdh 13) agyi expresszióját. Megállapították, hogy közülük számos komplementer expressziós mintázatot mutat a „cortex“-ben, a „hippocampus“-ban és a „cerebellum“-ban. A kadherinek felnıttkori funkciójának vizsgálatához tetraciklin indukálható kettıs transzgenikus modellt állítottak elı. Idegi sejt és fejlıdésbiológiai kutatások A testtengely szerinti pozíciót meghatározó gének idegsejt-fejlıdésben betöltött szerepének vizsgálatához emx2 gént „túltermelı” idegi ıssejt-vonalakat hoztak létre. Megállapították, hogy a gén túlmőködése az idegsejt-képzı potenciált nem befolyásolja. Vizsgálataik megmutatták, hogy a dorzális elıagyra jellemzı emx2 túltermelıdése i) megváltoztatja az ıssejtek sejtadhéziós jellemzıit, és a progenitorok aggregációs készségét növeli; ii) gátolja az elkötelezetlen idegi ıssejtekben a vezikuláris GABA-transzporter megjelenését és a fejlıdı idegsejt-elıalakokban a GAD gének aktiválódását; iii) csökkenti a GABAerg neuronok kialakulásának valószínőségét; iv) növeli a glutamaterg idegsejt-fenotípus gyakoriságát. A sejtadhézió optikai hullámvezetı spektroszkópiai vizsgálatával igazolták, hogy i) a szöveti sejtek extracelluláris matrix termelésének mértéke a rendelkezésre álló felszín adhezívitásától függıen változik; ii) kedvezıtlen letapadást nyújtó felszíneken matrixanyagot termelnek saját letapadásuk biztosításához; iii) megfelelı életben tartási feltételek mellett az idegi ıssejtek és primér idegsejtek is letapaszthatók minden nemtoxikus felületre. Az ELTE-MTA Peptidkémiai Kutatócsoportjával kidolgozott szelektív sejt-adhéziós felszínek segítségével tisztított radiális glia tenyészeteket állítottak elı. A SE Szemészeti Klinikával együttmőködve ıssejt-sajátságú sejteket izoláltak az emberi corneából, és ezeket szintetikus felszíneken sikerült szaporítani. A sejtek növesztésével és irányított differenciáltatásával felvetıdött a klinikai alkalmazásra is felhasználható sejtpótló eljárás lehetısége. Az in vitro idegsejt-képzıdést indukáló retinsav hatásainak vizsgálatai során megmutatták, hogy i) az RA-reszponzív riporter transzgenikus egerek neurogén zónáiban az RA jelentıs (10-9 – 10-8 M) koncentrációban jelen van; ii) ami gátolja a
GFAP-pozitív asztroglia kialakulását; iii) felvetették, hogy az RA közvetlenül is szabályozhat egyes transzport folyamatokat. Igazolták, hogy az idegi ıssejtek és fejlıdı idegsejt-elıalakok perifériás benzodiazepin receptorokat tartalmaznak (PBR), amelyek csak az idegsejt-érés késıi szakaszán „tőnnek” el a neuronokból. Az eredmény befolyásolhatja a sérült agyterületek regenerációjára alkalmazott PBR-ligandumok alkalmazását olyan idegszöveti sérülések esetén, ahol jelentıs fiatal szöveti sejt bevándorlása várható. Hasznosíthatóság A Micro-Vákuum Kft-vel együttmőködve OWLS bioszenzorok fejlesztését végzik (1 benyújtott szabadalom). Az ipari partner közvetlen hasznosulást remél a szenzor-chip fejlesztés eredményeibıl. Az ıssejt-letapasztást biztosító szintetikus peptidek értékesítése - az MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoportjával együttmőködve – folyamatban van. Az osztály projektjeinek megvalósításában 24 fı vett részt, ebbıl 21 fı intézeti dolgozó (14 kutató, 3 PhD hallgató), plusz 4 fı TDK hallgató. Kutatási témákra a költségvetési támogatás 118 MFt volt, a pályázati forrás 71 MFt. Magatartás neurobiológiai kutatások Az agresszivitás vizsgálata. A glukokortikoidok agresszióban játszott szerepét korábbi hipotéziseik mentén vizsgálták tovább. Legfontosabb 2007-es felismerésük, hogy az alacsony arousal-lal jellemezhetı agresszióformák (amelyek személyiség zavarokban a leggyakoribbak) szerotonerg szabályozása zavart szenved, ezért a szerotonerg agressziócsökkentı gyógyszerek ebben az agresszióformában hatástalanok. Felismerték ugyanakkor ezen agresszióforma kezelésének egy új lehetséges irányvonalát. Cannabinoidok magatartási hatásainak vizsgálata. Korábbi munkájuk folytatásaként az osztály vizsgálta a cannabinoidok szorongásban játszott szerepét. Kimutatták, hogy a cannabinoidok szorongásra kifejtett hatása szoros összefüggésben áll e vegyületek GABAerg és glutamáterg hatásainak relatív erısségével. E mellett az osztályon kidolgoztak egy új módszert a cannabinoidok krónikus, lokalizált agyi adagolására, és a módszer felhasználásával leírták a krónikus hippocampális cannabinoid implantátumok memóriában játszott szerepét. Traumák magatartási következményeinek vizsgálata. Az osztályon megkezdıdött a korábban kidolgozott trauma modell eredményeinek publikálása. Összehasonlító vizsgálatokban leírták a glutamáterg, szerotonerg, és noradrenerg neurotranszmisszió relatív szerepét a traumák által indukált magatartási zavarok kialakulásában. Növényi szorongásgátló gyógyszer kifejlesztése. A Celluláris és Hálózati Neurobiológiai osztály korábban megfogalmazott hipotézise alapján olyan növényi hatóanyagokat azonosítottak, amelyek a preklinikai vizsgálatok alapján a szorongásgátló gyógyszerekhez hasonló hatékonysággal csökkentették a szorongást, azok mellékhatásai nélkül. Hasznosíthatóság
Az agresszivitás vizsgálata során nyert felismerés új agresszió csökkentı gyógyszerek fejlesztését teszi lehetıvé. Ennek a lehetıségnek a vizsgálata azonban 2008-ra tevıdik át. A felismerések gyakorlati alkalmazási potenciáljának kihasználására K+F kutatási szerzıdést kötöttek az egyik vezetı hazai gyógyszergyárral. A gyakorlati alkalmazás lehetısége az elkövetkezı 3 év folyamán derül ki. A növényi gyógyszer tekintetében szabadalmi bejelentést tettek, a gyakorlati alkalmazás elıkészítése és megvalósítása érdekében pedig spin-off céget alapítottak, és szerzıdéseket kötöttek hazai és amerikai üzleti tanácsadó cégekkel. A gyakorlati megvalósítás anyagi fedezetét egy 2007-ben elnyert Jedlik Ányos pályázat biztosítja. Az eredményeket 17 fı érte el, ebbıl 7 kutató, 3 PhD hallgató, 3 TDK hallgató és 4 asszisztens. Az Osztály költségvetési támogatása 98,5 MFt volt, a pályázati forrás 50 MFt. III. Hazai és nemzetközi kapcsolatok bemutatása Hazai kapcsolatok PhD képzés: Semmelweis Egyetem, ELTE Graduális képzés: Pázmány Péter Katolikus Egyetem, Információs Technológiai Kar Szent István Egyetem Hazai kollaboráció OITI; MÁV Kórház Idegsebészeti Osztálya; MTA Pszichológiai Intézet; Semmelweiss Egyetem Igazságügyi Orvostani Intézet; Semmelweis Egyetem Biokémia Intézet; Országos Gyógyintézeti Központ; MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport; Országos Pszichiátriai és Neurológiai Intézet; MTA Központi Kémiai Kutatóintézet; OGyKI; MBK; MikroVakuum Kft, Richter Gedeon Zrt., EGIS; Valdeal Zrt.; Danubia Szabadalmi és Védjegy Iroda; ExtractumPharma Zrt. Nemzetközi kapcsolatok University College London, UK; Biozentrum University of Basel, Svájc; Rutgers University, Newark NJ, USA; Université Louis Pasteur, Strasbourg, France; University of Maastricht, NL; Centre de Recherche Université Laval-Robert Giffard, Quebec, Canada; IRIBHN, Belgium; University of California, Irvine, USA; University of Heidelberg, Germany; University of Washington, Seattle, USA; University of California, Los Angeles, USA; Oxford University, UK; NIPS, Okazaki, Japan; RIKEN Brain Science Institute, Japán; Simon Fraser University, Burnaby, BC, Canada; University of Leeds, Leeds, UK; University of Leipzig, Germany; Institut Pasteur, Paris, France; University of Coimbra, Portugal; Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria; New England Medical Center, USA; Harvard Medical School, USA; University of Lille, France; American Botanical Council, USA; University of Texas, IC2 Instititute, William Harvey Research Institute, Barts and the London Medical School, London, UK; Department of Anatomy, Hokkaido University School of Medicine, Sapporo, Japan; Max Planck Institute of Psychiatry, Munich, Germany; King’s College London, UK; Dipartimento di Endocrinology ed Oncology Molecular e Clinical, Faculty did Medicinal e Chirurgic, University deli Study did Napoleon, Naples, Italy; Salk Institute USA, University of Manchester, UK, University of Bristol, UK, University of Murcia, Spain, University of Rome, Italy, University of Nimegen, The Netherlands, University of Leiden, The Netherlands; Cranfield Univ., Dept. of Material Sci., UK; Inst. of Nanosturctures, CNR, Bologna Italy; South-East Univ. Dept. of Material Sci., Nanjing, China; University of Maryland School of Medicine, Baltimore, USA; Institute of Membrane and Systems
Biology, University of Leeds, Leeds, UK; Georgetown University School of Medicine, Washington, DC, USA; National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA; University of Manitoba, Winnipeg, Canada; Northwestern University, Program in Neurobiology, Children’s Memorial Research Center, Children’s Memorial Hospital, Chicago, Illinois, US; Harvard Medical School, West Roxbury, MA, USA; INSERM, Paris, France; College of Veterinary Medicine, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea IV. Fontosabb elnyert hazai és nemzetközi pályázatok rövid értékelése A KOKI alapkutatásait és fejlesztı kutatásait költségvetési forráson túlmenıen az OTKA, EüM-ETT, NKFP, NKTH-RET, GKM-GVOP, az MTA elnöki keret, illetve EU-s, brit, izraeli és amerikai pályázati forrásokból végzi. Jelentıs a gyógyszergyári szerzıdésekbıl származó bevétel is. Az e forrásokból származó összegek a kutatás mellett lehetıvé teszik a kutatáshoz szükséges infrastruktúra fejlesztését is. A pályázatok követelményeinek függvényében az intézeti kutatócsoportok belsı együttmőködéseket alakítanak ki, ami mindig épp az aktuális feladathoz rendezıdik. Az Intézet részt vesz számos olyan pályázatban is, amelyek különféle tudományterületek, valamint a köz- és magánszféra együttmőködésének lehetıségeit kívánják kiaknázni az innovációban. A Jedlik Ányos Pályázat keretében 2007-ben két MTA KOKI és hozzá kapcsolódó „spin-off” cég nyert támogatást. V. Az év folyamán megjelent jelentısebb publikációk, szabadalmak és más bemutatható eredmények Szabadits E, Cserep C, Ludanyi A, Katona I, Gracia-Llanes J, Freund TF, Nyiri G. Hippocampal GABAergic synapses possess the molecular machinery for retrograde nitric oxide signaling The Journal of Neuroscience, 27(30):8101-8111 (2007) Makara KJ, Katona I, Nyiri G, Nemeth B, Ledent C, Watanabe M, de Vente J, Freund TF, Hajos N Involvement of nitric oxide in depolarization-induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells The Journal of Neuroscience, 27(38):10211-10222 (2007) Berghuis P, Rajnicek AM, Morozov YM, Ross RA, Mulder J, Urbán GM, Monory K, Marsicano G, Matteoli M, Canty A, Irving AJ, Katona I, Yanagawa Y, Rakic P, Lutz B, Mackie K, Harkany T. Hardwiring the brain: endocannabinoids shape neuronal connectivity. Science. 316(5828):1212-6. (2007) Freund TF, Katona I Perisomatic inhibition. Neuron 56(1):33-42 (2007) Lörincz A, Rózsa B, Katona G, Vizi ES, Tamás G. Differential distribution of NCX1 contributes to spine-dendrite compartmentalization in CA1 pyramidal cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 104: 1033-8. (2007)
Szasz BK, Mike A, Karoly R, Gerevich Z, Illes P, Vizi ES, Kiss JP. Direct inhibitory effect of fluoxetine on N-methyl-d-aspartate receptors in the central nervous system. Biological Psychiatry. 62: 1303-9. (2007) Rózsa B, Katona G, Vizi ES, Várallyay Z, Sághy A, Valenta L, Maák P, Fekete J, Bányász A, Szipocs R. Random access three-dimensional two-photon microscopy. Applied Optics 46: 1860-5. (2007) Fekete C, Lechan RM. Negative feedback regulation of hypophysiotropic thyrotropinreleasing hormone (TRH) synthesizing neurons: Role of neuronal afferents and type 2 deiodinase. Frontiers in Neuroendocrinology 28: (2-3) 97-114 (2007) Hrabovszky E, Kalló I, Szlávik N, Keller É, Merchenthaler I and Liposits Zs. Gonadotropin-releasing hormone neurons express estrogen receptor-β. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism: 92(7): 2827-2830 (2007) Singru PS, Sanchez E, Fekete C, Lechan RM. Importance of melanocortin signaling in refeeding-induced neuronal activation and satiety. Endocrinology: 148: 638-646 (2007) Sagar GD, Gereben B, Callebaut I, Mornon JP, Zeöld A, da Silva WS, Luongo C, Dentice M, Tente SM, Freitas BC, Harney JW, Zavacki AM, Bianco AC. Ubiquitination-induced conformational change within the deiodinase dimer is a switch regulating enzyme activity. Molecular and Cellular Biology; 27(13):4774-83. (2007) Nunez C, Földes A, Laorden ML, Milanes MV, Kovács KJ Activation of stressrelated neuropeptide gene expression during morphine withdrawal. Journal of Neurochemistry 101: 1060-1071. (2007) Denes A, Vidyasagar R, Feng J, Narvainen, McColl BW, Kaupinnen RA, Allan, SM Proliferating resident microglia after focal cerebral ishemia in mice. Jorunal Cerebral Blood Flow and Metabolism 27: 1941-1953. (2007) Környei Zs., Gócza E., Rühl R., Vörös E., Orsolits B., Szabó B., Vágovits B., Madarász E., Astroglia-derived retinoic acid is a key factor in glia induced neurogenesis. FASEB Journal 21(10): 2496-509 (2007). Kwakowsky A, Schwirtlich M, Zhang Q, Eisenstat DD, Erdélyi F, Baranyi M, Katarova ZD, Szabó G. GAD isoforms exhibit distinct spatiotemporal expression patterns in the developing mouse lens: correlation with Dlx2 and Dlx5. Developmental Dynamics 236: 3532-3544 (2007). Edwards IJ, Dallas ML, Poole SL, Milligan CJ, Yanagawa Y, Szabó G, Erdélyi F, Deuchars SA, Deuchars J. The neurochemically diverse intermedius nucleus of the medulla as a source of excitatory and inhibitory synaptic input to the nucleus tractus solitarii.The Journal Neuroscience 27: (31) 8324-8333 (2007). Mikics É, Barsy B, Haller J The effect glucocorticoids on aggressiveness in estabilished colonies of rats. Psychoneuroendocrinology 32: 160-170 (2007)
Haller J, Mátyás F, Soproni K, Varga B, Barsy B, Németh B, Mikics É, Freund TF, Hájos N Correlated species differences in the effects of cannabinoid ligands on anxiety and on GABAergic and glutamatergic synaptic transmission European Journal of Neuroscience 25: 2445-2456 (2007)
