Betűméret: A A A

Szövetépítő laboratórium


Rövid bemutatkozás

A kutatócsoport a Klinikai Kísérleti Kutató- és Humán Élettani Intézetben, 2006 óta működik önállóan. A vezető kutató dr. Lacza Zsombor, főállású munkatársak: Vácz Gabriella biomérnök, tudományos segédmunkatárs; Hornyák István vegyészmérnök, tudományos munkatárs; dr. Horváthy Dénes, PhD-hallgató. A munkacsoport klinikus tagjai dr. Skaliczki Gábor, ortopédsebész; dr. Major Bálint, ortopédsebész; dr. Klára Tamás, ortopédsebész. A megalapozó kutatásokat a témavezető a Wake Forest Egyetemen végezte agyi trauma és őssejt-átültetés témában, majd ezeket folytatta itthon. A kutatócsoport más, sikeres tudományos munkái a mitokondriális károsodások vizsgálata, az agyi vérkeringés, illetve az oxidatív stressz témájában voltak, amelyek lezárása után, 2007-től a teljes kutatócsoport a regenerációs medicina területére összpontosít. Az alapkutatás mellett jelentős célunk az új terápiák fejlesztése, 7 szabadalmat nyújtottunk be, amelyekből 5 eladásra került és további fejlesztés alatt áll.

Regenerációs medicinával foglalkozó munkacsoportunk célja egy nemzetközi szinten is számottevő súlyt képviselő, a szövetépítés és regeneráció témakörében működő kutató- és fejlesztőcsoport működtetése a Semmelweis Egyetem keretei között. Az őssejtátültetés és tágabb értelemben véve a sejtszintű regenerációs terápiák megoldást jelenthetnek számos betegség (stroke, szívinfarktus) gyógyítására, amelyek kezelése a hagyományos módszerekkel nem megoldott. A kiesett funkciót in vivo újonnan képződött szövet pótolhatja, s ennek a természetes gyógyulási folyamatnak a felerősítése vagy in vitro helyettesítése a szövetépítés. Ennek során differenciálódásra képes őssejteket, progenitorsejteket, vagy tenyésztett szövetet ültetnek be a károsodott szövet pótlására. A mechanizmus elviekben egyszerű megoldás, azonban a gyakorlati alkalmazást számos körülmény nehezíti. Az első jelentős probléma az, hogy nehéz olyan pluripotens sejtforrást találni, amely elegendő számban rendelkezésre áll, és megfelelően széles fejlődési potenciállal rendelkezik. Amennyiben differenciálatlan, szaporodóképes őssejteket ültetünk be, nem tudjuk kontrollálni hogy mi történik velük, és nem zárható ki az sem, hogy a sejtek daganatosan átalakulnak és a célszövettől távoli helyen is megtapadnak. Megoldást jelenthet in vitro kitenyésztett kész szövet beültetése, amely azonban feltételezi, hogy a beültetésre alkalmas 3-dimenzós váz megfelelő támaszt nyújt a sejtek szaporodásához, idővel azonban képes átépülni vagy lebomlani ha már nincsen rá szükség. Noha a társadalmi igény már ma is igen jelentős az őssejtes terápiákkal kapcsolatban, azonban számos tudományos kérdés még megválaszolásra vár mielőtt meg lehet kezdeni a rutin klinikai alkalmazást. Vizsgálatainkban mindhárom fő kérdéskört érintve dolgozunk azon, hogy létrejöhessen egy tudományosan megalapozott, hatékony, és etikai problémáktól mentes szövetpótló terápia elsősorban a csont és ízületi rendszer területén.


Munkatársak

Laboratóriumvezető: Dr. Lacza Zsombor, PhD; tudományos főmunkatárs
Hornyák István, MSc, PhD; tanszéki mérnök
Vácz Gabriella, MSc; tudományos segédmunkatárs
Dr. Horváthy Dénes, PhD-hallgató
Gaál Dorottya, orvostanhallgató
Kalugyer Pálma, gyógyszerészhallgató
Madácsi Edit, gyógyszerészhallgató
Petrik Laura, orvostanhallgató
Sándor Balázs, orvostanhallgató
Toró Ildikó, gyógyszerészhallgató
Vajda Kinga, orvostanhallgató
Vámos Boglárka, orvostanhallgató

Fel


Kutatási témák

A különböző típusú őssejteket felhasználó sejtalapú terápiák új lehetőséget jelenthetnek számos betegség kezelésében, azonban a módszerrel kapcsolatban több ismert és feltételezett probléma merül fel, melyek a rutin klinikai alkalmazást még nem teszik lehetővé. Nem megoldott a megfelelő számú pluripotens őssejtek forrása és a beadott sejtek további sorsával kapcsolatban nem zárható ki a rosszindulatú daganatok kialakulása. Egyrészt szükséges tehát az őssejtek tulajdonságainak jobb megértése, másrészt terápiás potenciáljuk részletes felderítése.

Kísérleteinket az alábbi témakörökben végezzük:

Humán liofilizált csont allograft benépesítése csontvelői őssejtekkel

A kísérletek során olyan kezelési eljárást dolgozunk ki, amely jelentősen megnöveli a csontvelői őssejtek megtapadását és szaporodóképességét az allograft felületén. A vizsgálatokat in vitro sejttenyészetben, in vivo állatkísérletekben (patkány femur, calvaria és vertebra csontdefektus modell) végezzük, illetve humán kísérleteket is folytatunk aszeptikus protézis lazulással szenvedő betegeken.

Izomregeneráció és őssejtek kapcsolatának vizsgálata

A vizsgálatok célja, hogy felderítsük az őssejtes kezelések lehetőségeit vázizommal kapcsolatos modellekben. Patkánykísérletekben megállapítottuk, hogy szisztémásan bejuttatott csontvelői őssejtek beépülnek az edzéshatásnak kitett vörös, de nem a fehér izmokba, és ezzel kismértékű javulást okoztak az izomfunkcióban (őssejt-dopping). Traumás károsodások esetén megállapítottuk, hogy erőteljes őssejt-mobilizáció indul meg trauma hatására, amely még ismételt trauma (second-hit) esetén is megmarad, ezáltal kizárható, hogy a klinikailag tapasztalt second-hit károsodás a meggyengült őssejt-proliferáció miatt alakul ki.

Őssejtek bevitelére alkalmas varrófonál fejlesztése

Az őssejt terápia egyik fő nehézsége a megfelelő beviteli mód kidolgozása. Lágyszövetek egyesítésére a sebészeti gyakorlatban jól ismert varrófonalat használnak, amelynek felületkezelésével érjük el, hogy in vitro őssejteket tudjunk tenyészteni, majd ezzel a fonállal szövetegyesítést végezni. A kísérleteket in vitro sejttenyészetben illetve állatmodelleken vizsgáljuk.

Csontiszkémia vizsgálata és terápia fejlesztése

Klinikai kísérletekben kimutattuk, hogy a combfej elhalással járó csontiszkémiás betegekben az őssejtek proliferációját fokozó trombocitában gazdag plazma (PRP) beültetése jelentős javulást hoz. E megfigyelés sejtszintű mechanizmusainak tisztázására in vitro explant modellt dolgoztunk ki, amelyben oxigén-glükóz depriváció révén hozunk létre iszkémiás károsodást. A sejtszintű változásokat biokémiai esszékkel és konfokális mikroszkópiával végezzük.

Bioimaging

Képalkotó eljárások fejlesztése elsősorban a fluoreszcens konfokális mikroszkópia céljára. Létrehoztunk egy imaging bioreactor eszközt, amely 3-dimenziós szövetnövesztése alkalmas.

Foszfodiészteráz enzim vizsgálata

A nitrogén monoxid rendszer legjelentősebb downstream másodlagos messenger mechanizmusa a cGMP, amelynek elbontását a foszfodiészteráz-5 (PDE-5) enzim végzi. Az enzim egyik legismertebb inhibitora a viagra hatóanyaga a sildenafil, de több kórképben is gyógyszercélpontnak számít. Ennek vizsgálatára, új potenciális gyógyszerek fejlesztésére dolgoztunk ki egy új eljárást.

Fel


Kutatási módszerek

Konfokális mikroszkóp

A konfokális pásztázó mikroszkóp (confocal laser scanning microscope, CLSM) nem a tárgy felszínét, hanem a tárgy (például egy sejt) belsejében kiválasztott síkot képezi le. A tárgyat megvilágító fény – egy lézer fénye – lyukdiafragmán át lép be a mikroszkópba, és az objektíven keresztül (tehát fókuszálva) érkezik a kiválasztott sík egy pontjára. A tárgy e pontjáról visszaszóródott fényt – vagy a megvilágított tárgypontban keletkező lumineszcencia fényt – az objektív, részben áteresztő tükör közvetítésével, egy másik lyukdiafragmára gyűjti, azaz leképezi reá a tárgypontot. A két diafragma optikailag azonos távolságra van az objektívtől (konfokális diafragmák). Ez az elrendezés biztosítja egyrészt azt, hogy a leképezendő tárgypont fókuszált megvilágítást kap, másrészt pedig azt, hogy csak a tárgypont képe éles a második diafragmán, tehát főleg a tárgypontból jövő fény jut át a diafragmán át a detektorra, amely még akkor is megfelelő jelet szolgáltat a számítógép számára, ha a tárgypont és az objektív között a tárgynak további fényt szóró és fényt nyelő részletei vannak. A kiválasztott tárgysíknak (valójában a tárgy egy vékony szeletének) a képe pásztázás közben pontról pontra alakul ki. Mind a pásztázás vezérlését, mind a leképezett pontok koordinátáinak és fényességadatainak a rendezett gyűjtését és tárolását számítógép végzi. A pásztázás többnyire a mikroszkóp tengelyére merőleges síkban (XY-sík) történik, és esetleg többszáz egymással párhuzamos rétegre is kiterjedhet (optikai szeletelés). A tárolt adatokból nemcsak XY helyzetű rétegek képe, hanem az optikai tengellyel párhuzamos XZ rétegképek is előhívhatók. Ilyen módon háromdimenziós betekintést nyerhetünk mérsékelten átlátszó mikroszkópi tárgyak belsejébe is. Az eljárás különösen komoly lehetőséget jelent az orvosi kutatások számára, hiszen például fluorokrómokkal való vitális festést alkalmazó esetben egy konfokális leképezés az élő sejtben végbemenő folyamatok dinamikájának a megfigyelését is lehetővé teszi. A CLSM feloldóképessége körülbelül megfelel a hagyományos optikai mikroszkópénak.

Fel


Válogatott közlemények

  1. Koltai E, Zhao Z, Lacza Z, Cselenyak A, Vacz G, Nyakas C, Boldogh I, Ichinoseki-Sekine N, Radak Z: Combined exercise and insulin-like growth factor-1 supplementation induces neurogenesis in old rats, but do not attenuate age- associated DNA damage. Rejuv. Res. 14:(6) 585-596, 2011. (IF: 4,225)
  2. Kiss L, Benko R, Kovacs E, Szerafin T, Modis K, Szabo C, Lacza Z: Human internal thoracic artery grafts exhibit severe morphological and functional damage and spasmic vasomotion due to oxidative stress. Medical Sci. Monitor. 17:(7) CR411-CR416, 2011. (IF: 1,699)
  3. Kiraly M, Kadar K, Horvathy DB, Nardai P, Racz GZ, Lacza Z, Varga G, Gerber G: Integration of neuronally predifferentiated human dental pulp stem cells into rat brain in vivo. Neurochem. Int. 59:(3) 371-38, 2011. (IF: 3,601)
  4. Horvathy DB, Nardai PP, Major T, Schandl K, Cselenyak A, Vacz G, Kiss L, Szendroi M, Lacza Z: Muscle regeneration is undisturbed by repeated polytraumatic injury. Eur. J. Trauma and Emergency Surg. 37:(2) 161-167, 2011. (IF: 0,257)
  5. Hornyak I, Pankotai E, Kiss L, Lacza Z: Current Developments in the Therapeutic Potential of S-Nitrosoglutathione, an Endogenous NO-donor Molecule. Current Pharmaceutical Biotechnology, 2011. (IF: 3,455)
  6. Aberg J, Pankotai E, Hulsart Billstrom G, Weszl M, Larsson S, Forster-Horvath C, Lacza Z, Engqvist H: In vivo evaluation of an injectable premixed radiopaque calcium phosphate cement. Int. J. Biomaterials, 232574, 2011. (IF: NA)
  7. Schwirtlich M, Kwakowsky A, Emri Z, Antal K, Lacza Z, Cselenyák A, Katarova Z, Szabó G: GABAergic signaling in primary lens epithelial and lentoid cells and its involvement in intracellular Ca2+ modulation. Cell Calcium 50(4):381-92. 2011, (IF: 3,553)
  8. Weszl M, Skaliczki G, Cselenyák A, Kiss L, Major T, Schandl K, Bognár E, Stadler G, Peterbauer A, Csönge L, Lacza Z: Freeze-dried human serum albumin improves the adherence and proliferation of mesenchymal stem cells on mineralized human bone allografts. J. Orthop. Res 30:(3) 489-496. 2012 (IF: 2,976)

Fel


Kutatási támogatások

2009–2011: TÁMOP 4.1.2. Képzők képzése a Semmelweis Egyetemen (projektvezető) 40 000 eFt

2011–2013: TÁMOP 4.2.1. Diagnosztika. Bioimaging – Molekuláktól az emberig program (altéma vezető) 37 000 eFt

2008–2010: TÁMOP 4.2.1. Semmelweis Híd projekt (altémavezető) 81 000 eFt

2009–2012: Magyar–szingapúri TÉT “Development of new imaging tools for cell therapy applications” 61 000 000 Ft

2011–2015: COST Action MP1005: From nano to macro biomaterials (design, processing, characterization, modeling) and applications to stem cells regenerative orthopedic and dental medicine (NAMABIO) (magyar delegált)

2008–2009: BRIDGE konzorcium, “Pilot project for building a regenerative medicine excellence network in Europe.”

2005–2006: GVOP-KMA 0124, 82 000 000 Ft “Konfokális mikroszkóp és flow citométer integrált alkalmazása”

2005–2006: TÉT A-4/04, 2 020 000 Ft “Őssejt-átültetés agyi traumában”

2005–2008: OTKA T04962, 7 626 000 Ft “Mitokondriális eredetű szabadgyökök és ATP-függő K-csatornák szerepe az organellum működésében”

2003–2006: OTKA posztdoktori pályázat D45933 4 500 000 Ft “Őssejt átültetés agyi traumában”

2003–2005: ETT 248/2003, 1 500 000 Ft “Idegi őssejt átültetés agyi traumában”

2004–2005: TST0002/2003, 8 950 000 Ft “Új gyógyszercélpont azonosítása az iszkémiás betegségek kezelésében: a mitokondriális ATP-függő K+-csatorna”

Fel


Nemzetközi kutatási együttműködések

Prof. Heinz Redl: Ludwig Boltzmann Institute for Traumatology, Bécs, Ausztria

Közösen elnyert pályázat:

2005–2006 TÉT A-4/04, 2 020 000 Ft “Őssejtátültetés agyi traumában”

Közös publikáció:

  • Lacza Z, Kozlov AV, Pankotai E, Csordás A, Wolf G, Redl H, Kollai M, Szabó C, Busija DW, Horn TF.Mitochondria produce reactive nitrogen species via an arginine-independent pathway. Free Radic Res. 2006 Apr; 40(4):369-78

Prof. David W. Busija: Wake Forest University, Winston -Salem, NC, USA

Téma: Őssejt átültetés agyi traumában, mitokondirális funkció vizsgálata iszkémiában.

Közös publikációk (válogatás):

  • Csordás A, Pankotai E, Snipes JA, Cselenyák A, Sárszegi Z, Cziráki A, Gaszner B, Papp L, Benkő R, Kiss L, Kovács E, Kollai M, Szabó C, Busija DW, Lacza Z. Human heart mitochondria do not produce physiologically relevant quantities of nitric oxide. Life Sci. 2007 Jan 23;80(7):633-7.
  • D. W. Busija, Z. Lacza, N. Rajapakse, K. Shimizu, B. Kis, F. Bari, F. Domoki and T. Horiguchi: Targeting mitochondrial ATP-sensitive potassium channels-a novel approach to neuroprotection. Brain Research Reviews (2005) 46: 282-294.
  • Z. Lacza, T. F.W. Horn,J. A. Snipes, J. Zhang, S. Roychowdhury, E. M. Horváth, J. P. Figueroa, M. Kollai, C. Szabó and D. W. Busija: Lack of mitochondrial nitric oxide production in the mouse brain. Journal of Neurochemistry (2004) 90: 942-951.
  • Z. Lacza, J. A. Snipes, J. Zhang, E. M. Horváth, J. P. Figueroa, C. Szabó and D. W. Busija: Mitochondrial nitric oxide synthase is not eNOS, nNOS or iNOS. Free Radical Biology and Medicine (2003) 35(10): 1217-1228.

Fel