2019. július–augusztus: jegyzet, Nemzeti Agykutatási Program, agykutatás, portré, tudomány, biológia, disszemináció, öntészet, innováció, építés, geológia, környezetvédelem, zöldkörnyezet, urbanisztika, biztonságtechnika, it
2019. augusztus 5.

Szerző:
Oberfrank Ferenc

A Nemzeti Agy­kutatási Program második ciklusának első eredményei

Míg a halálozásban a szív- és érrendszeri, valamint a daganatos betegségek vezetnek a világ fejlettebb részén, az idegrendszeri betegségek több társadalmi költséggel járnak és nagyobb gazdasági veszteséget okoznak, mint a többi civilizációs betegség összesen. A várható élettartam folyamatosan nő, éppen ezért számos, inkább az időskorra jellemző idegrendszeri megbetegedés várhatóan még többeket érint majd. Kutatási programokra van szükség ahhoz, hogy az emberiség meg tudjon birkózni ezzel a helyzettel.


NAP 1.0 és 2.0

A magyar kormány 2012 végén hirdette meg a Nemzeti Agykutatási Programot (NAP); 12 milliárd forint pályázati forrást lehetett elnyerni kutatólaboratóriumok alapítására, műszerek beszerzésére és kiváló kutatók hazacsábítására. A NAP segített abban, hogy a magyar agykutatás tartósan a világ élvonalában maradjon, sok fiatal tehetséget vonzott, számos laboratóriumot felszálló fejlődési pályára állított. Egyes eredményei esetében már a klinikai és egészségipari alkalmazások is körvonalazódnak.
A NAP 2.0, azaz a Nemzeti Agykutatási Program második ciklusa 2017. december 1-jétől 2021. november 30-áig tart. Ezúttal 6,5 milliárd forintra lehetett pályázni, jelentős részben az első ciklusban sikeres laboratóriu­mok további támogatására. Míg az első periódusban nagy hangsúly került a műszer­beszerzésre (3,6 milliárd forint jutott erre), addig a NAP 2.0 kifejezett célja a kialakult világszínvonalú infrastruktúra és a NAP kiválósági hálózat nyúj­totta lehető­sé­gek optimális kihasználása, valamint az eredmények hasznosításának előkészítése. Együttműködések révén a NAP-kutatások továbbra sem koncentrálódnak kizárólag az egyetemi székhelyekre, hiszen már eddig is folytak az ország 19 megyéje közül 13-ban. A hazai agykutatás, NAP által támogatott kutatások révén is, mélyen beágyazódik az európai kutatási és fejlesztési térségbe, és erős a kapcsolata a fejlett északi, déli, nyugati és keleti kutatás-fejlesztési térségekkel is.

A NAP-modell

A Nemzeti Agykutatási Program szervezete és működése bevált, felfigyelt rá a kutatáspolitika és kutatásirányítás is. Örvendetes, hogy az újonnan induló, állami támogatású, nagy tematikus kuta­tási programok szervezői számára mintaként ajánlják az Innovációs és Technológiai Minisztérium, valamint a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alap jelenlegi vezetői is. Az agykutatás a kiemelt kormányzati prioritások között szerepel továbbra is, és olyan fejlesztési irányok képviselői is támaszkodni kívánnak rá, mint például a digitalizációs, a mesterséges intelligencia, a gyógyszerfejlesztési és a biotechnológiai program.
Fontos annak tudatosítása, hogy mindezekre – még bőséges pénzforrás esetén is – csak kiemelkedő kutatóegyéniségek vezetése alatt, megfelelő kutatási környezetű, optimális kutatási technológiával felszerelt, jól szervezett kiszolgálású, dinamikus, de stabil intézményi környezetű, együttműködő, innovációs hálózatokat képező, erősen motivált, helyesen ösztönzött és társadalmilag elismert kutatóközösség képes. A hazai agykutató közösség – mintegy másfél évszázados, generációról generációra gazdagított tradíciójára támaszkodva, példás intézményi összefogással és a Nemzeti Agykutatási Program által megerősítve – mindezt biztosítani tudta, s erre vállalkozik a jövőben is.

A NAP kiválósági hálózat tagjai
A hálózat tíz intézmény konzorciális együtt­működésére alapozódik, vezetője az MTA Kísérleti Orvos­tudományi Kutató­intézet. A tagok közül az akadémiai intézet­hálózathoz tartozik az MTA Természettudományi Kutató­központja is. A konzorcium tagja hat egyetem: a Semmelweis Egyetem (Budapest), a Debreceni Egyetem, a Szegedi Tudomány­egyetem, a Pécsi Tudomány­egyetem, a Pázmány Péter Katolikus Egyetem (Információs Technológiai Kar) és a frissen csatlakozott Eötvös Loránd Tudomány­egyetem (Természet­tudományi Kar). További fontos résztvevők: az Országos Klinikai Ideg­tudományi Intézet, valamint a Richter Gedeon Nyrt., amely kiemelten kezeli a központi ideg­rend­szerre ható gyógy­szerek fejlesztését.

Kiemelkedő felfedezések és hasznosítások

Szinte minden hétre jut egy-egy kiemelkedő felfedezésről hírt adó tudományos közlemény. Méltó és teljes körű bemutatásukra itt nincs mód. Az Innotéka magazin korábbi számai és a mostani is önálló cikkekben mutatott-mutat be sikeres kutatóműhelyeket, egyetemi és kutatóintézeti központokat. Ezekhez csatlakozva néhány, az elmúlt egy évben napvilágot látott, NAP-támogatással született eredményt ismertetünk röviden.

Agyi kormeghatározás mesterséges intelligenciák alkalmazásával

A NAP által támogatott kutatás eredményei megkönnyíthetik az időskori demencia előrejelzését. A Vidnyánszky Zoltán által vezetett kutatócsoport munkájában kiemelkedő szerepet játszott két fiatal kutató, Meszlényi Regina és Vakli Pál. Az MTA Természettudományi Kutatóközpont (TTK) munkatársai az agy fizikai szerkezetében és az egyes agyterületek működése közti összehangoltság mértékében bekövetkező időskori változásokat jellemezték az agyterületek között mérhető funkcionális kapcsolatok erősségének megváltozásával. E kapcsolatokat funkcionális mágneses rezonanciás képalkotással (fMRI) nagyszerűen lehet vizsgálni, és az eredmények megmutathatják, hogy a vizsgált agy kapcsolati mintázatának jellemzői mennyire felelnek meg a vizsgált személy valós életkorának.
Mesterséges intelligenciát vetettek be az elemzésre. Ötletük az volt, hogy az fMRI-felvételek elemi adatai helyett inkább a különféle mintákon betanított mesterséges intelligenciák magasabb absztrakciós szintjeinek adatait vegyék át. Az eljárás sikeresnek bizonyult, és fontos előrelépést jelent a kóros agyi öregedés mesterséges intelligenciával történő hatékonyabb előrejelzésében. Emellett segítséget nyújthat olyan speciális diagnosztikai feladatok megoldásában, ahol kevés adat áll rendelkezésre a mestersé­ges intelligenciák tanításához. A kutatócsoport jelenleg multi­modális, strukturális és funkcionális MRI-kép­alkotáson alapuló, mesterséges intelligenciával támogatott eljáráson dolgozik a kóros agyi öregedés korai kiszűrésére és típusainak osztályozására.

A stressz és az álmatlanság kulcsrendszerének felfedezése

A most felfedezett idegsejthálózat állítja be agyunk éberségi állapotát. Acsády László, Mátyás Ferenc, Komlósi Gergely és munka­társaik (MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet – KOKI, illetve MTA TTK) a calretininsejtek rendszerének felfedezésével új megvilágításba helyezik azt a régi tapasztalatot, hogy az alvászavarok jelentős része a stressz miatt alakul ki. Rámutattak az agy egy jól körülhatárolható idegsejthálózatára, amelynek legfontosabb feladata, hogy reagáljon a stresszhatásokra, emellett pedig részt vesz az alvás és az ébredés szabályozásában. Elképzelhető tehát, hogy a folyamatos stressz ezen a hálózaton keresztül hat az alvásunkra. Ha valamiképpen befolyásolni lehetne a calretinin­sejtek működését, azzal talán kezelhetővé válnának az alvászavarok, és a természetes alvás jellegzetességeit jobban visszaadó újfajta altató­kat lehetne kifejleszteni.

Egérmodell a pajzsmirigy-hormon­hatás követésére

Gereben Balázs és Fekete Csaba munkacsoportjai az MTA KOKI Orvosi Géntechnológiai Részlegével együttműködésben kísérleti egerek génállományát úgy módosították, hogy a pajzsmirigyhormon-hatás változását élő állatokban a szövetek által kibocsátott fény mérésével nyomon lehessen követni. A THAI egérmodell kiválóan alkalmas egyes, az anyagcserénket befolyásoló gyógyszerhatóanyagok hatásainak és mellékhatásainak vizsgálatára, illetve az iparban használt vegyületek pajzsmirigyhormon-háztartásra gyakorolt káros hatásainak meghatározására.

THAI egér pajzsmirigyhormon-függő fénykibocsátással. (Forrás: KOKI/Gereben Balázs és Fekete Csaba)

A kutatók már több országba is küldtek ezekből az egerekből, így például az Egyesült Államokba és Kínába, hogy elősegítsék más kutatócsoportok tudományos kérdés­felvetései­nek meg­válaszolását is. Több­éves munkájuk eredményeként az egér­modell idén meg­kapta a magyar és az európai uniós sza­badalmi védelmet is. Az Egyesült Államokban még folyamat­ban van a szabadalmaz­tatási eljárás. A kutatók jelenleg a szabadalom értékesíté­sén dolgoznak.

Idegrendszeri protézisek fejlesztése okos polimerek felhasználásával

Fekete Zoltán vezetésével magyar és amerikai kutatók új típusú mikroimplantátumokat fejlesztettek ki, melyek segíthetnek az idegrendszerhez kapcsolódó protézisek kialakításában. Az esz­kö­zök mechanikai tulajdonságai a testhőmérséklet környezeté­ben hangolhatók, mérsékelve a beágyazódás során fellépő rezgések okozta immunválaszt.

Agyba ültethető mikroméretű elektrofiziológiai mérőeszköz. (Forrás: Fekete Zoltán)

A mikromegmunkálási műveletek magyar részről az MTA Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet Mikrorendszerek Laboratóriumában történtek, míg az élő szervezetben végzett mérések az MTA TTK Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézet Ösz­szehasonlító Pszichofiziológiai Csoportjának közreműködé­sével zajlottak. A Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológia Karának Implantálható Mikrorendszerek Kutatócsoportja alakmemóriával rendelkező polimerek felhasználásával igyekszik csökkenteni az idegszövet és az implantátum határfelületén fel­lépő mechanikai feszültséget. A Dallasi Egyetem Advanced Polymer Research Laboratóriumának kutatói egy olyan, hőre lágyuló anyagot szintetizáltak, melynek üvegesedési hőmérséklete, és ezáltal rugalmassági modulusa is az élettanilag releváns hőmérséklet-tartományban hangolható. Így lehetőség nyílik az idegszöveti mátrixéhoz hasonló rugalmasságú állapot létrehozására is, mellyel mérsékelhető a mechanikai hatások miatt fellépő immunreakció. Közös technológiafejlesztés nyomán született ebből az anyagból az első olyan mikroméretű elektrofiziológiai mérő­eszköz, amellyel mélyebb szöveti rétegekből is képesek egyedi idegsejtek aktivitását rögzíteni.

Robottal segített agyműtét Budapesten

Jóllehet a NAP által támogatott projektek jelentős része alapkutatás, mégis fontos célkitűzés, hogy az eredmények minél hamarabb a gyakorlatban is alkalmazhatók legyenek. Magyarországon, sőt az egész kelet-közép-európai régióban nálunk végeztek először agyműtétet robot segítségével. A ROSA nevű csúcskategóriás ideg­sebészeti robot abban segítette az Országos Klinikai Idegtudományi Intézet (OKITI) orvoscsapatát, hogy a Parkinson-kór tüneteit a mély­agyi stimuláció révén enyhítő elektródákat ültessenek be egy beteg agyába.

Erőss Loránd idegsebész és a ROSA idegsebészeti robot együtt dolgoznak műtét közben. (Forrás: agykutatas.hu)

ROSA – némileg leegyszerűsítve – egy programozható, automatizált célzókészülék, amely kapcsolatot teremt a műtéti terv háromdimenziós agymodellje és a műtőben fekvő beteg valódi agya között. Mindez rengeteg hibalehetőséget kiküszöböl, és lényegesen pontosabbá, illetve gyorsabbá teszi az elektródabehelyezéssel járó agyműtéteket. Utóbbit jól érzékelteti, hogy egy epilepsziaműtétnél – amikor diagnosztikus céllal 15-20 elektródát implantálnak az agyba – 10-12 óra helyett mindössze három órára csökkenhet a beavatkozás hossza.
A tervek szerint az OKITI-ben a jövőben az összes mélyagyi stimulációs és epilepszia­sebészeti elektróda­beültetési műtétet a ROSA-val végzik majd. Szeretnék a gyártó Medtech céggel közösen továbbfejleszteni a robotot, illetve új használati lehetőségeket bevezetni, hogy endoszkópos műtéteket, agytumor-biopsziákat is végezhessenek vele. Mindemellett a ROSA alkalmas gerinc­sebészeti beavatkozások elvégzésére is: az instabil gerincet rögzítő csavarok beültetését is meg lehet tervezni vele.

Az „igazi” haszon

A klinikai vagy kereskedelmi hasznosítással kecsegtető eredmények mellett a hasznosulásnak arról a módjáról sem felejtkezhetünk meg, amely az új gondolatok, felismerések közismeretté válásával valósul meg. Ez akkor sikeres, ha az emberek egyre szélesebb köre kezd el másképpen gondolkodni, majd – életre szóló döntéseket hozva – megváltoztatni viselkedését, életét. Kisebb részük, a tehetségesek és elhivatottak kutatói, agykutatói pályára lépnek. Sokan megértik, miért fontos a kutatás közforrásokból való támogatása. S végül – reményeink szerint – a lehető legtöbben felisme­rik, hogy az emberi agy megismerése és megértése nemcsak a kutatók és a vállalkozások számára fontos, hanem minden értelmes, egészséges és tiszteletre méltó életet élni kívánó embernek, közösségnek – és az egész társadalomnak.•

 
2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

Hírlevél feliratkozás

Innotéka