Sejtről sejtre a rák nyomában: Magyar fejlesztésű módszer tárja fel a baktériumok rejtett veszélyeit

A baktériumok behatolása és szaporodása a gazdasejtekben, valamint az általuk okozott DNS-károsodás kulcsfontosságú tényezők a fertőző betegségek előrehaladásában, illetve egyes daganatos betegségek kialakulásban.

A jelenlegi módszerek azonban nem teszik lehetővé e folyamatok szisztematikus, egysejt-szintű értékelését, ami korlátozza annak vizsgálatát, hogy a baktériumtörzsek közötti kölcsönhatások, illetve a gyógyszeres kezelések miként alakítják a kórokozók fertőzőképességét.

A közlemény idézte Bognár Bencét, az eljárást a Nature Communications folyóiratban bemutató tanulmány egyik első szerzőjét, aki kifejtette, a módszer egyik ereje, hogy sejtről sejtre látják a fertőzés részleteit. Meg tudják különböztetni, hogy sok sejtbe jut be kevés baktérium, vagy néhány sejtben halmozódik fel nagy mennyiség, és közben azt is megfigyelhető, milyen károsodást okoznak.A korábbi módszerek sokszor külön vizsgálták, hogy egy baktérium milyen hatékonyan jut be a sejtekbe, és milyen választ vagy károsodást vált ki bennük. A MALVINA ezeket a folyamatokat egyedi sejtek szintjén kapcsolja össze. Ha pedig a baktériumtörzs genetikai háttere is ismert, a megfigyelt viselkedés a genetikai eltérésekkel is összeköthető.

A tanulmányt szintén első szerzőként jegyző Kovács Terézia hangsúlyozta, módszerük alkalmas arra is, hogy számszerűsítse egyes gazdasejtek eltérő viselkedését is ugyanazon baktériumtörzs mellett.

A fertőzéshez használt kórokozók közül kitűnt egy vastagbél-daganatos mintából izolált, rákos folyamatokkal összefüggésbe hozható baktériumtörzs: ez hatékonyan bejutott az emberi sejtekbe, ott felhalmozódott, és közben DNS-károsodást is okozott.

Juhász Szilvia, a HCEMM Rák Mikrobiom Csoport vezetője, a tanulmány megosztott utolsó szerzője közölte, az hogy egyszerre képesek meghatározni, mennyi baktérium jutott be és milyen károsodást szenvedett a gazdasejt, sokkal pontosabb képet ad a fertőzés következményeiről.

A vizsgálatsorozat következő lépéseként a szakemberek azt elemezték, hogyan változik egy baktériumtörzs viselkedése, ha egy másik törzzsel együtt kerül az emberi sejtekre. A kutatók kísérletileg is igazolták, egy baktérium veszélyességét az is befolyásolhatja, milyen más mikrobák veszik körül.

A szabadalmi eljárás alatt lévő módszerről Lázár Viktória, a HUN-REN SZBK Lendület Antibiotikum Hatások Rendszerbiológiája Kutatócsoport vezetője, a tanulmány megosztott utolsó szerzője elmondta, a MALVINA a jövőben segíthet a különösen veszélyes baktériumtörzsek korai felismerésében, gyógyszerjelöltek gyors szűrésében, illetve olyan probiotikus baktériumok azonosításában, amelyek képesek csökkenteni egy kórokozó virulenciáját.

A szerzők szerint a jövőben - a szöveteket, szerveket reprezentáló - organoidmodellek és élősejtes képalkotási technikák alkalmazásával a rendszer továbbfejleszthető.

A rendszer működéséhez kulcsfontosságú volt az automatizált képelemzés is. Bognár Bence a Kooperatív Doktori Program ösztöndíjasaként Horváth Péterrel és a Single-Cell Technologies munkatársaival együttműködve dolgozott a képelemzési és gépi tanulási megközelítések alkalmazásán.