Néhány napon belül két kutatócsoport is a világító rovarokkal kapcsolatos eredményeket publikált. Amerikai tudósok évtizedek sötétben tapogatózása után felfedezték, hogy pontosan milyen molekuláris mechanizmus miatt fénylenek a szentjánosbogarak. Svájci társaik pedig máris a világítást kiváltó enzimreakció orvosi alkalmazásával álltak elő.
Szinte mindenki ismeri a szentjánosbogár nevét, noha sokkal kevesebben vannak azok, akik már élőben is látták, ahogy e rovarok híres mutatványukat művelik, és villódzva keresnek párt maguknak a nyári estéken. Talán arról is sokan hallottak már, hogy a biokémiai módon előállított fényjelenség (idegen szóval: biolumineszcencia) hátterében a fényhozó Lucifer nevéből képzett luciferin nevű vegyület, illetve a szentjánosbogarak luciferáz nevű enzimje áll. Csakhogy dacára e régóta ismert ténynek, a fotonok képződésének mikéntje mindeddig rejtély volt a kutatók előtt is (pontosabban a feltételezett mechanizmus nem bizonyult kielégítőnek).
Bruce Branchini és munkatársai az amerikai Connecticut College-en rájöttek, hogy a foton kibocsátáshoz szükség van az úgynevezett szuperoxid ionra is, amely nem más, mint egy plusz elektront tartalmazó – és ezért egyszeresen negatív töltésű – kétatomos oxigénmolekula (O2–). E részecske rendkívül reakcióképes, rombolja a sejteket, és így a legtöbb állatra kifejezetten mérgező. A szentjánosbogarak azonban, úgy tűnik, jól megvannak vele, vélhetően azért, mert a luciferázreakció egy pillanat alatt lejátszódik, és így a szuperoxidnak nincs ideje károsítani a rovar szervezetét. Branchini szerint ugyanez a mechanizmus állhat több más biolumineszcens élőlény, például egyes medúzák és algák fénykibocsátásának hátterében is.
Bruce Branchini kutatócsoportja hangsúlyozottan alapkutatási céllal vizsgálja ezt a jelenséget. Ugyanakkor ők is felvetik, hogy a luciferázaktivitás sok helyütt lehet hasznos, leginkább a betegségek diagnózisában, a kóros elváltozások feltérképezésében.
Kai Johnsson, a Svájcban működő Lausanne-i Szövetségi Politechnikai Egyetem kutatója és csapata olyan, a saját szóhasználatukkal is kiborg molekulákat hozott létre, amelyek pontosan a Branchini által felvetett funkcióra alkalmasak. Ahogy a sci-fik kiborgjai, e molekulák is egybeépített természetes és mesterséges alkotóelemekből állnak. Esetünkben a természetes rész a luciferáz, a mesterséges pedig egy olyan molekularészlet, amely képes felismerni, illetve specifikusan hozzákötődni a keresett vegyülethez. A specifikusság nagyon fontos, hiszen a megbízható felismeréshez elengedhetetlen, hogy a molekula csakis a megcélzott részecskéhez kötődjön.
A luciferázhoz kapcsolt jelfogó molekula mindaddig gátolja, hogy az enzim elvégezze feladatát, és világosságot gyújtson, míg nem kerül útjába a célpontja. Ha rátalál a kérdéses anyagra, leválik a luciferázról, és inkább ahhoz kötődik, ekkor pedig a felszabadult enzim már szabadon termelheti a fotont. Magyarul tehát a kifejlesztett anyag világítással jelzi, ha rátalált a keresett összetevőre. E komponens elméletileg sok minden lehet az egyes tumortípusokra jellemző jelző fehérjéktől (biomarkerektől) kezdve a beteg sejtek által termelt anyagcseretermékeken át a szenynyező vegyi anyagokig.
A módszer remélt előnye a hasonló, már a klinikai gyakorlatban is alkalmazott eljárásokkal (például a fluoreszkáló fehérjék jelölése, amelyet nemrégiben Nobel-díjjal jutalmaztak) szemben egyszerűségében rejlik. A luciferáz szabad szemmel is látható fényt bocsát ki, a jel észleléséhez így bizonyos esetekben nincs szükség drága és körülményes leolvasó berendezésekre. Az eljárás más jelölőmolekulák alkalmazásával tovább finomítható. Lehetőség van például arra, hogy a keresett anyag koncentrációjától függően más és más színekben pompázzon a minta (illetve többféle vegyület is kereshető egyszerre, eltérő színek alkalmazásával), de a fényjelenség intenzitásából is következtetni lehet a célpont mennyiségére. A svájci kutatók bízva az eljárás üzleti sikerében, máris vállalkozást alapítottak Lucentix néven. A cég első fejlesztése egy gyorsan és könnyen alkalmazható, kábítószer-kimutatásra használható molekula, amelyet akár helyszíni drogtesztekbe is be lehet majd építeni.
Bruce Branchini kutatócsoportja hangsúlyozottan alapkutatási céllal vizsgálja ezt a jelenséget. Ugyanakkor ők is felvetik, hogy a luciferázaktivitás sok helyütt lehet hasznos, leginkább a betegségek diagnózisában, a kóros elváltozások feltérképezésében.
Kai Johnsson, a Svájcban működő Lausanne-i Szövetségi Politechnikai Egyetem kutatója és csapata olyan, a saját szóhasználatukkal is kiborg molekulákat hozott létre, amelyek pontosan a Branchini által felvetett funkcióra alkalmasak. Ahogy a sci-fik kiborgjai, e molekulák is egybeépített természetes és mesterséges alkotóelemekből állnak. Esetünkben a természetes rész a luciferáz, a mesterséges pedig egy olyan molekularészlet, amely képes felismerni, illetve specifikusan hozzákötődni a keresett vegyülethez. A specifikusság nagyon fontos, hiszen a megbízható felismeréshez elengedhetetlen, hogy a molekula csakis a megcélzott részecskéhez kötődjön.
A luciferázhoz kapcsolt jelfogó molekula mindaddig gátolja, hogy az enzim elvégezze feladatát, és világosságot gyújtson, míg nem kerül útjába a célpontja. Ha rátalál a kérdéses anyagra, leválik a luciferázról, és inkább ahhoz kötődik, ekkor pedig a felszabadult enzim már szabadon termelheti a fotont. Magyarul tehát a kifejlesztett anyag világítással jelzi, ha rátalált a keresett összetevőre. E komponens elméletileg sok minden lehet az egyes tumortípusokra jellemző jelző fehérjéktől (biomarkerektől) kezdve a beteg sejtek által termelt anyagcseretermékeken át a szenynyező vegyi anyagokig.
A módszer remélt előnye a hasonló, már a klinikai gyakorlatban is alkalmazott eljárásokkal (például a fluoreszkáló fehérjék jelölése, amelyet nemrégiben Nobel-díjjal jutalmaztak) szemben egyszerűségében rejlik. A luciferáz szabad szemmel is látható fényt bocsát ki, a jel észleléséhez így bizonyos esetekben nincs szükség drága és körülményes leolvasó berendezésekre. Az eljárás más jelölőmolekulák alkalmazásával tovább finomítható. Lehetőség van például arra, hogy a keresett anyag koncentrációjától függően más és más színekben pompázzon a minta (illetve többféle vegyület is kereshető egyszerre, eltérő színek alkalmazásával), de a fényjelenség intenzitásából is következtetni lehet a célpont mennyiségére. A svájci kutatók bízva az eljárás üzleti sikerében, máris vállalkozást alapítottak Lucentix néven. A cég első fejlesztése egy gyorsan és könnyen alkalmazható, kábítószer-kimutatásra használható molekula, amelyet akár helyszíni drogtesztekbe is be lehet majd építeni.
2015. július 30.
