Die Zusammenhänge zwischen Kardiomyopathie und der Mutationen des Riesenproteins Titin werden im Institut für Biophysik und Strahlenbiologie untersucht. Dr. Miklós Kellermayer, Dekan der Fakultät für Medizin und Institutsdirektor sagte folgendes: diese Untersuchungen sind nötig, weil die Mutationen des Riesenproteins Titin, die auch bei der Regelung der Herzmuskelkontraktion eine bedeutende Rolle spielen, eine zum Herzversagen führenden Kardiomyopathie verursachen können. Die mehrstufigen biophysischen Untersuchungen sind unter anderem mit einem neu entwickelten und installierten Laserpinzetten-Gerät durchgeführt.

„Um die Kardiomyopathie – die schon eine endemische Krankheit wurde – wirksamer diagnostizieren und heilen zu können, ist es nötig, die Herzmechanismen auf Ebenen der Moleküle, Muskelgeweben, Organe und des ganzen Körpers zu verstehen. Derzeit werden solche Verfahren ausgearbeitet, die fähig sind, die für die myokardiale Funktion verantwortliche Proteinmoleküle und Zellen direkt mechanisch manipulieren und die durch die kardiovaskuläre Motilität und deren strömungstechnischen Eigenschaften verursachten Änderungen identifizieren zu können.“ – sagte Dr. Kellermayer.

Die herzmuskelbedingten Forschungen sind schon seit längerer Zeit im Institut für Biophysik und Strahlenbiologie durchgeführt. Neulich ist es bekannt geworden, dass die bei der Regelung der Herzmuskelkontraktion eine bedeutende Rolle spielenden Mutationen von Titin eine zum Herzversagen führenden Kardiomyopathie verursachen könnten. Nun liegt es im Fokus der Forschungen des Instituts, diesen Zusammenhang zu erkunden.

„Wir analysieren die Eigenschaften von Titin, dieses wichtige Protein, das die Elastizität der Herzmuskel am meisten bestimmt. Die Proben dazu bekommen wir von der Herzgewebebank der Városmajor Herz-Kreislauf-Klinik“ – sagte Dr. Miklós Kellermayer.

Die mehrstufigen biophysischen Untersuchungen sind mit einem von niederländischen Forschern vor kurzem entwickelten Laserpinzetten-Gerät durchgeführt.

Die Laserpinzetten oder optische Pinzetten sind fähig, um auch ein einzelnes Molekül zu fangen und zu dehnen: dadurch können die Flexibilität und die bei den Molekülinteraktionen auftretenden Kräfte gemessen werden.
Die Laserpinzette ist ein komplexes Gerät, wo mehrere Technologien integriert sind, wie die Optik, Elektronik, die piezoelektrischen Motoren, Mikrofluidik und Computertechnologie. Der Forscher steuert den Messvorgang mit Hilfe eines Joystick- oder Maus-ähnlichen Gerätes, der auf dem Bildschirm zu verfolgen ist. Das zu überprüfende Molekül wird durch verschiedene Verfahren an Polymerperle mit einem Durchmesser von 2-3 Mikrometern geklebt, was wie ein Griff die Moleküle fängt. Die mit biologischer Anwendung verbundene Arbeit begann am Anfang der 90er Jahren, in der Dr. Miklós Kellermayer, als postgraduierter Stipendiat der Washington State Universität ebenso eine aktive Rolle spielte. Seine erste Laserpinzette baute er 1995 hier und gehörte mit seiner Forschungsgruppe zu den Ersten, die mit Hilfe einer Laserstrahlquelle ein einzelnes Proteinmolekül fangen und entfalten konnten und seine Flexibilität gemessen haben.

„Bei der Benutzung der Laserpinzette werden die Moleküle mit Hilfe der an das Ende des Titinmoleküls geklebten Mikroperle gefangen, gedehnt und ihre Flexibilität und Strukturänderungen gemessen“ – erklärte Dr. Miklós Kellermayer.

Die Mitarbeiter der Forschungsgruppe vergleichen die mechanischen Eigenschaften des aus gesundem und pathologischem Gewebe isolierten Titinmoleküls. Dadurch können sie bestimmen, wie die Strukturänderungen in Titin zum pathologischen Zustand führen können. Die Arbeit der Forschungsgruppe kann in der Zukunft das Medikament-Testen und die Medikamentenentwicklung auch unterstützen.

Haszon-Nagy Zsófia
Photo: Attila Kovács – Semmelweis Universität
Übersetzung: Judit Szlovák