I. Bevezetés

Korunk egyik leggyorsabban, ha ugyan nem a leggyorsabban fejlődő tudományágát képezik az élettudományok. Az emberi, állati és növényvilág megismerése, sőt manipulálása a természettudományok szinte minden ágát felhasználva éri el ezt a kivételes helyzetet.

Ennek ellenére az orvostudományokról valahogy az a benyomása az intellektuálisan képzett embereknek is, hogy minden erőfeszítés ellenére nem igazán tud megoldani viszonylag egyszerűnek látszó problémákat. Bár a szervezet védekezőképességének apró - molekuláris - részleteit is ismerjük, mégsem tudunk igazán érdemben védekezni például annak túlműködése ellen. Az allergia kezelése, a szervátültetések következményeinek az elkerülése a nagy erőfeszítések ellenére látszólag csigalassúsággal halad előre. Ugyanakkor a molekulák, sejtek kutatói látszólag "felhasználhatatlan" adatok sokaságát gyűjtik össze fáradságos és esetenként a társadalomnak igen sokba kerülő munkával.

Molekulára csomót kötni, mint majd kiderül, roppant nehéz, de lehetséges. Felmerül azonban a kérdés, hogy jó, de minek? Mi szükség van erre az abszurdnak és haszontalannak tűnő ötletnek? Mire költik az adófizetők pénzét a kutatók? Játék mindez, vagy/és komoly kutatás, aminek a haszna felbecsülhetetlen?! Történetünk végére kiderül, hogy látszólag teljesen értelmetlen "játékok" segítenek bennünket hozzá, hogy veszedelmes betegségeket teljesen új módszerekkel gyógyíthasson az orvostudomány.

Ahhoz, hogy mindez a széles hallgatóság számára is érthető és elfogadható legyen, szíves türelmükre van szükség, hogy végigkövessenek néhány olyan történetet, amelyek látszólag semmilyen kapcsolatban nincsenek a betegségek gyógyításával. Végül azonban remélhetőleg kiderül, hogy ezek a történetek máris korunk orvostudományának sikertörténetei, s a jövőben még nagyobb sikerekkel kecsegtetnek.

Mindenekelőtt meg kell ismerkednünk a sejtbiológia néhány egyszerű szabályával. Ezeknek a segítségével tudjuk majd azokat a varázsgolyókat bemutatni, amelyekkel a beteg sejteket és jobbára csak a beteg sejteket találjuk el, sokkal kisebb kárt okozva ezáltal az ép sejteknek.

II. A sejtek és a sejtfelszíni molekulák világa

A sejtbiológia korunk egyik legfontosabb és legérdekesebb tudományága, amely azonban annyira összefonódott a molekuláris biológiával, hogy - némi túlzással - sokszor nem is teszünk különbséget a két tudományág között.

Ismerkedjünk meg a sejtekkel és azok legelőször elérhető részével, a sejtmembránnal.

A szervezet legkisebb önálló egységei a sejtek. Felszínük, a plazmamembrán sokat elárul a sejtek előéletéről és további sorsáról. A sejtek membránja "találkozik" a külvilággal és reagál annak hatásaira. Az egyes sejt számára a legközelebbi szomszéd sejt is külvilágnak számít. Tehát érdemes a plazmamembrán és a környezet kölcsönhatásait megismerni.

A sejtek felszíne tartalmazza a sejtek genetikai állományából fakadó molekuláris információkat, amelyeket összehasonlít a környezet információival. A kölcsönhatások révén a sejt felszíne sok titkot elárul, amelyeket ha megértünk, akkor fontos adatok birtokába juthatunk.

Ha ezt az információt le tudjuk olvasni a plazmamembránról, akkor el lehet gondolkozni azon, hogy egyes veszélyes sejtektől hogyan lehetne megszabadulni anélkül, hogy a többi sejtet bántanánk. Ahhoz, hogy ezt a célt elérjük, valahogy különbséget kell tennünk egészséges és beteg állapot között.

A szervezet talán legismertebb sejtjei a vérsejtjeink. A vörösvértestek a hemoglobin-molekulák segítségével oxigénnel látnak el bennünket, a fehérvérsejtek viszont megvédenek bennünket a külvilág támadásaitól, felismerik a baktériumok, vírusok által termelt és más bennünket elárasztó nemkívánatos idegen anyagokat, és fáradságos munkával eltávolítják őket.

A sejtek plazmamembránjai zsírnemű anyagokból, ún. lipidek kettős rétegéből állnak, amelybe beágyazva számos fehérjefajta helyezkedik el. Ezek a molekulák cukormolekulákat is tartalmaznak. A lipidrétegben a fehérjék a lipidek által képzett szigetszerű egységekben, ún. mikrodoménekben foglalnak helyet.

A sejtek felszínén különböző fehérjékből és cukrokból felépülő molekuláris antennák - receptorok - helyezkednek el, melyek a külvilágból származó molekulákat kötnek meg nagy specificitással, és a sejtet érő ingernek megfelelő sejtbiológiai válaszokat indítanak el. A receptorok találkoznak először a külvilágból érkező anyagokkal, így a receptorok reakciójától függ az, hogy a sejt a külvilág üzeneteire, ingereire hogyan reagál. A receptorok minőségéből, mennyiségéből és egymáshoz viszonyított elhelyezkedéséből  gyakran meg lehet mondani, hogy egészségesek vagy betegek-e, jó vagy rosszindulatúak-e szervezetünk ezen sejtjei. A receptorok tehát információhordozók is (információ az is, hogy egyes receptorfajtákból van-e, és ha van, sejtenként hány van a sejtek felszínén, melyik receptor mely másik fajtával szomszédos stb.), igen sokat képesek elárulni a sejtekről, előéletükről, sőt a sejtek jövőbeni sorsáról is.

A későbbiekben szó esik majd arról, hogyan tárhatjuk fel ezeket az információkat, miként olvashatjuk le a sejtek üzeneteit múltjukról, jelenükről és jövőjükről. Azt azonban már itt megjegyezzük, hogy a sejtmembrán külső és belső oldalán az ion (kálium, kalcium, klór, stb.) -koncentrációk nem egyenlők, és ez nagy elektromos térerősséget hoz létre az átlagosan 10 nm vastagságú membránra merőlegesen. Ez egyenlő azzal, mintha 1 m távolságra 10 millió volt feszültségkülönbség esne. Ez a feszültség a membrán vastagságának nagyságrendjében csak 100 mV, de ez képes a membránban lévő töltéssel is rendelkező molekulák alakját (konformációját), és ezáltal a sejt működését és reakcióképességét is megváltoztatni.

Hogyan tanulmányozhatjuk a fénymikroszkóppal nem látható parányi receptor-molekulákat élő sejteken? A sejtek receptorait fajtánként képesek vagyunk külön-külön megjelölni (és ezáltal azonosítani) különböző színű festékekkel. A festékmolekulákat a receptorokhoz specifikusan kötődő antitestek (az immunológiából ismert ellenanyag-molekulák) viszik oda, ahova kell. Így a gyakorlatban igen elterjedt modern technológiák segítségével akár egyenként és fajtánként megszámolhatjuk a megjelölt receptorokat minden egyes sejt felszínén. Ezekből az aránylag könnyen analizálható jelekből már meglepően sok fontos adatot nyerhetünk. Hányan vannak a receptorok? Hogyan oszlanak el? Melyik receptor mely másiknak a szomszédja? Milyen sejten belüli kapcsolatokkal rendelkeznek (tudniillik a receptor-molekulák jelentős része átnyúlik a membránon, mintegy belelóg a sejt belsejébe), és hogyan küldik be a sejtek belsejébe azokat az információkat, amelyeket felhasználva azok válaszolnak a környezeti ingerekre, kölcsönhatásokra?

A sejtek plazmamembránjának szerkezetét és viselkedését sokféleképpen képzelték el az elmúlt közel 90 évben. A teljesen merev, majd teljesen képlékeny folyékony mozaikszerkezetek feltételezése után napjainkban az az általánosan elfogadott nézet, hogy lipidszigetek mozaikszerkezete tartja egymás mellett azokat a receptorokat, amelyek együttműködése szükséges a külvilág jeleinek a feldolgozásához.

Egyes rákos megbetegedésekben a beteg sejtek felszínén olyan receptorok jelennek meg, amelyek az egészséges sejtek felszínén nincsenek, vagy csak nagyon kis számban vannak jelen. Máskor a sejtfelszíni receptorok egymással való specifikus kölcsönhatása lehet kórjelző. Tehát a feladat adott. Meg kell vizsgálni a sejtek felszínén található receptor-molekulákat, és amennyiben azok bizonyos fajtáinak megjelenése, esetleg más receptoroknak a megfogyatkozása, a membránban meghatározható eloszlásuk betegségek bekövetkeztét és az egész szervezet elpusztítását vetíti előre, akkor célzottan el kell pusztítani az ezeken a receptorokon keresztül azonosított sejteket vagy éppen el kell szaporítani egyes receptorfajtákat hordozó sejtpopulációkat (pl. a beteg sejteket receptoraikról felismerő és elpusztító fehérvérsejteket). Más esetben a megfogyatkozott, de feltétlenül szükséges molekulák újratermelésének a megindulását kell elérnünk.

A céltáblák tehát adottak, most már "csak" a varázsgolyókat kellene megtalálni, amelyek a megfelelő anyagokat a megfelelő sejtekhez, azaz célba juttatják.

III. Hogyan vizsgálhatjuk a sejteket és a sejtfelszíni molekulákat?

Az áramlási citométerben a sejteket igen keskeny folyadéksugárba kényszerítjük. Ebben a hidrodinamikai trükkökkel létrehozott folyadéksugárban a sejtek mint felfűzött gyöngyök haladnak egymás után, majd lézersugárral kereszteződnek. A lézersugár fénye részben szóródik, részben a sejtek előre megfestett molekuláiból fénykibocsátást vált ki. Ezekből a jelekből meghatározhatjuk a sejtek nagyságát, alakját, a világító festékekkel történő molekulafestésekből pedig a sejtfelszíni és a sejt belsejében lévő molekulák mennyiségét és minőségét. Egyszerre csak mintegy 4-5 kérdést tehetünk fel, de egymás utáni mérésekkel nagyon sok információt nyerhetünk. Ez ma már rutinvizsgálatnak számít. Egyes molekulafajták különböző festékekkel történő festéséből, illetve a némileg fáradságosabb molekulapáronkénti analízisből megtudhatjuk, hogy melyik molekula mely másik fajtával fordul elő olyan közeli helyzetben, amelyből kölcsönhatásukra, de legalábbis annak lehetőségére lehet következtetni. Így feltárható a működési egységet képező molekulakomplexek szerkezete.

A pásztázó lézermikroszkópia a sejteket igen vékony rétegenként képes megvizsgálni, és az így nyert adatok a sejtek természetéről, jó vagy rosszindulatú mivoltáról árulkodnak. De ez a módszer csak néhány kiválasztott sejt részletes vizsgálatára alkalmas, míg az áramlási citometria sejtek milliói közül képes kiválasztani akár néhány beteg sejtet, alig néhány perc alatt. A két módszert a korábban elképzelhetetlenül gyors elektronika alkalmazásával napjainkban kombinálni próbálják.

A korrelációs mérések megmutatják, hogy két különböző fluoreszkáló festékkel megfestett molekula vajon együtt mozog-e, hiszen ez szoros együttműködésükre képes felhívni a figyelmet.

Animáció ^|1}| : Molekulák távolságmérésének sémája

Az atomerő- és pásztázó közeli mező-mikroszkópiák a fénymikroszkóp feloldását megszégyenítő molekuláris feloldást tesznek lehetővé, anélkül, hogy az elektronmikroszkópban kötelezően alkalmazandó légüres teret, vákuumot kellene használni.

Az atomerő-mikroszkópot azon két zseniális kutató egyike, Gerd Binnig találta ki, akik a pásztázó alagút-effektuson alapuló mikroszkóp bevezetéséért Nobel-díjat kaptak (Heinrich Rohrer és Gerd Binnig, 1986), és ezzel Binnig lehetővé tette egyedi molekulák természetesebb körülmények közötti vizsgálatát is.

Animáció ^|2}| : 30 és 10 nm átmérőjű aranygömbök megmutatják a molekulák társulását

Egyes kristályok piezoelektromosság révén változtatni tudják a hosszúságukat. Ennek a tulajdonságnak a segítségével olyan 3D-ben mozgó piezoelektromos pásztázó berendezéseket lehet létrehozni, amelyekkel az anyagok felszínét nanométeres feloldással tudjuk végigpásztázni. Mechanikai vagy optikai felismerési módszereket alkalmazva így a felszínekről olyan pontos domborzati képeket lehet kapni, amely feloldás egyedi molekulákat is láthatóvá tesz.

A közeli mező-mikroszkópia optikai szálat pásztáz hasonló módon a sejtek felszínén vagy más biológiai anyag felszínén, és akár fluoreszkáló molekulák jelenlétét, akár molekuláris domborzati viszonyokat képes feltárni, nem annyira finom felbontásban, az optika azonosító eszközeinek a bevonásával.

Az ábrák bizonyítják, hogy valóban lehet molekulákat látni ilyen módon.

Elmondhatjuk, hogy jóval több információt tudunk nyerni a sejtek plazmamembránjában és belsejében lévő molekulákról, akár élő sejtekről is, mint amennyit ma valóban közvetlenül fel tudunk használni.

Ezek a módszerek a biológiai nanotechnológia kérdéskörébe tartoznak. Az általunk megszokott világban ismerjük a nagyságrendeket. Elég pontosan tudjuk, hogy az 1 méter, az 1 km milyen hosszú. Az 1 nanométerről (egy milliárdod méterről) természetesen nincs, és nem is lehet közvetlen személyes tapasztaltunk.

Az a világhíres felvétel, amit bemutatok, talán segít elhelyezni ezt a távolságot a fogalmaink körében. A nanométer négy szénatom átmérője, tehát még a molekulák világában is kicsiny távolság. A felvétel a pásztázó alagúteffektuson alapuló elektronmikroszkóppal készült, és ténylegesen ez volt az első olyan felvétel, amely képes volt atomokat láthatóvá tenni.

Tehát meg lehet és érdemes is megvizsgálni a sejteken megjelenő molekulákat, és az így megszerzett információkat megpróbálhatjuk alkalmazni a betegek közvetlen gyógyításában.

IV. Gyógyszerek célbajuttatása

A keringő vérsejtek egy fajtája, a limfociták (nyiroksejtek) szervezetünk egyik legfőbb védekező rendszerének alapját képezik. Ha egy limfocita idegen anyagot észlel (pl. vírusból, baktériumból vagy más idegen sejtből származó fehérjét) más sejtekkel való találkozása során, akkor azt az egész sejtet igyekszik elpusztítani, vagy pedig ellenanyagok (antitestek) termelését indítja el az idegen fehérjék ellen. Kérdés, hogy ezt a fontos tevékenységet hogyan tudjuk befolyásolni, mivel ezek a bennünket védő sejtek néha ellenünk fordulnak, és ellenséges idegennek tekintik az életünket megmenteni hivatott szerv (szív, tüdő, vese stb.) -transzplantátumokat is. Ez ellen ugyan lehet gyógyszerekkel védekezni, de ez a védekezés gyengíti a saját védelmi rendszerünket is. Ez a probléma a gyógyszeres kezelések természetéből fakad. Természetesen számos olyan gyógyszerünk van, amelyek az egész testben eloszolva oda is eljutnak, ahova kell, de többségük nem csak oda jut el, és így esetenként állandó mérgezettségi állapotban kell élnünk, ha gyógyszerekkel akarjuk kezelni magunkat.

Léteznek-e olyan módszereink, gyógyszereink, amelyek képesek arra, hogy csak a beteg, kártékony (pl. daganatos) sejtekre fejtsenek ki hatást? Léteznek-e, létezhetnek-e olyan varázsgolyók, amelyek csak oda jutnak el, ahova kell? Lehetséges-e úgy irányítani gyógyszereinket a szervezetben, hogy lehetőleg csak a valóban beteg sejtekre fejtsenek ki hatást?

Láttuk, hogy a sejtek felszínén elhelyezkedő molekuláris antennák szabályozzák a bennünket védő és ennek során esetleg nekünk ártó sejtek működését. Ezeknek a sejteknek és a felszínükön lévő molekuláris antennáknak - receptoroknak - a működését kellene megismernünk tehát ahhoz, hogy szabályozni tudjuk a beavatkozásukat az életfolyamatainkba. Másrészt, ha meggyőződünk arról, hogy egy adott receptorfajta rosszat jelent számunkra, akkor választ keresünk arra, hogy lehet azokat a sejteket megcélozni és csakis azokat elpusztítani, amelyek ezeket a jeleket mutatják.

A sejtek felszínén található molekulákat azonosítani tudjuk, meg tudjuk fogni és akár mechanikai tulajdonságaikat is tudjuk tanulmányozni. Erre a célra ismét a fizikából merítünk módszereket. Mindez már átvezet a céltáblára irányított gyógyszer-eljuttatás és gyógyítás témakörébe. Hogyan szabályozhatjuk a gyógyszerek eloszlását a szervezetben, hogyan irányíthatjuk a csillagászati számú gyógyszermolekula jelentős hányadát a kezelendő testrész szöveteibe, sejtjeibe és hogyan szabadulhatunk meg a feleslegtől?

Kézenfekvő lehetőséget kínálnak az immunrendszer által termeltethető ellenanyagok. Ezek az ellenanyagok, melyek előállítása nem kevés fáradságot és ügyességet kíván meg, specifikusan csak egyetlen fehérjefajtához fognak kötődni. Bajt okozhat, hogy az ellenanyagokat rendszerint egerekben termeltetjük, és így a szervezetben irányító küldöncként használt antitest - mint idegen fehérje - ellen is ellenanyagot fogunk termelni. Hihetetlenül finom és sajnos igen drága kémiai módszerekkel ezeket az egér-fehérjéket tartalmazó készítményeket "humanizálni" lehet. Azaz a kritikus egér-eredetű fehérjekomponenseket emberi fehérjére cseréljük ki. Ezek az antitestek már alkalmasak lehetnek arra, hogy a beteg sejtekhez - mondjuk veszedelmes daganatsejtekhez - odavigyenek olyan anyagokat (radioaktív izotópokat, toxinokat, egyéb mérgeket), amelyekkel azokat célzottan megölik. Fontos annak kísérletes megvizsgálása, hogy a célsejtekhez nem kötődő izotópot vagy toxint hordozó antitestek elég gyorsan kiürülnek-e, nehogy egészséges sejtekhez nem specifikusan kitapadva bajt okozzanak.

Arra is gondolni kell, hogy az alkalmazott izotópok kis energiájú és áthatoló képességű alfa vagy béta sugarakat bocsássanak ki, azért, hogy a lehető legkevesebb kárt okozzanak olyan, a beteg sejtekhez közeli sejtekben, amelyek nem betegek.
 
A betegségeket jelző receptorokon kívül vannak olyan, a sejtek által termelt molekulák (pl. hormonok, citokinek), amelyek a szervezetben képződnek, és igen jelentősen befolyásolhatják a sejtek működését, aktivitását. Esetenként idegen fehérjéket felszínükön bemutató sejteket képesek megölni, vagy az idegen fehérjék elleni antitestek képződését segíthetik elő. Ezek a molekulák rendszerint több alegységből álló receptorokhoz kötődnek, akár azon a sejten is, amely termeli ezeket a citokineket. Ezek is alkalmasak lehetnek beteg sejtek kezelésére vagy kellemetlen hatások kivédésére. A kezelés alapulhat akár a citokinek, interleukinok hatásának felhasználásán, vagy adott helyzetben éppen annak kivédésén is. Ezen az úton még nagyon sok kérdésre kell válaszolnunk, de már most is betegek sokasága köszönheti az életét vagy legalábbis életének jelentős meghosszabbítását ezeknek az új eljárásoknak, kezelési módoknak.

Példaképpen az interleukin-2 és az interleukin-15 nevű molekuláris szabályozó elemeket  - citokineket - vizsgáljuk a következőkben. Az interleukin név arra utal, hogy ezek a molekulák fehérvérsejtek (leukociták) közötti molekuláris üzeneteket közvetítenek. Többek között ezek a molekulák szabályozzák szervezetünk immunológiai védelmét, de esetenként káros hatást is kifejthetnek - például az ún. autoimmun betegségek kiváltásával, amelyek során az immunrendszer a saját szervezetre gyakorol káros hatást. A komplex receptorstruktúrával rendelkező IL-2 és IL-15 receptorok szelektív és jól időzített gátlása megóvhat bennünket egy sor olyan mellékhatástól, amelyek komoly betegségeket jelentenek.

A természet tehát maga is kínál olyan rendszereket, amelyek megismerése segíthet új gyógyítási utak feltárásában és kidolgozásában. Ezeknek a molekuláknak a hatására fontos védekező tevékenységet indít el a szervezetünk, amelyeket szigorúan szabályoz is, hogy a túlműködéstől megóvjon bennünket.
 
A biofizika nem csak olyan eszköztárat bocsát rendelkezésünkre, amellyel sejtek és életfontos makromolekulák hatásait vizsgálhatjuk, de biofizika nélkül, csak kémiai kölcsönhatások vizsgálatával nem érthetjük meg a sejtek, illetve a sejtfelszíni molekulák, receptorok működését sem.

A sejtfelszínen található molekulák működését molekuláris biológiai és biofizikai kölcsönhatások szabályozzák, amelyek esetenként majdnem úgy működnek, mint az egyszerű elektromos kapcsoló: adott működést - molekuláris folyamatot, cselekvést - bekapcsolnak vagy kikapcsolnak.

A sejtek felszínén a molekulák nem egyenletesen oszlanak el. A nem egyenletes eloszlás oka a sejtmembrán lipid-alkotórészeinek a mozaikszerű elhelyezkedése, amely lehetővé teszi, hogy egyes sejtmembránhoz kötött molekulák (pl. fehérjék, receptorok) meghatározott ideig egymás szomszédságában tartózkodjanak. A szomszédság - molekuláris közelség - ahhoz kell, hogy a szomszédos molekulák képesek legyenek együttműködni. A sejtfelszíni molekulák eloszlásának a kérdése napjainkban is vitatott, bár az már általánosan elfogadott, hogy a lipid-molekulák mozaikszerű eloszlása szabja meg, hogy melyik molekulafajta melyik másikkal képes együtt működni.

Eddig a molekuláris biológiai kölcsönhatások jogos hangsúlyozása mellett a fizikai (pl. elektromos) kölcsönhatások szerepe csak marginális hangsúlyt kapott az immunológiában. Ugyanakkor az ioncsatornák által szabályozott feszültség- és ionáram-viszonyok nagymértékben képesek befolyásolni a membránfehérjék alakját és funkcionális (működési) állapotát, sőt a régi-új gyógyszerek sokaságát kínálják eddig számításba sem vett területeken, elsősorban ugyancsak az autoimmun betegségek gyógyítása területén.

A közelmúlt fontos felfedezése, hogy a limfociták ioncsatornái közel vannak azokhoz a molekulákhoz, amelyek a sejtek közötti felismerési folyamatok alapvető alkatrészei. Így az ún. T-sejt receptorok, amelyek az idegen fehérjéket bemutató - fertőzött - sejteket nem csak megismerik, de el is pusztítják, a kálium-ion sejten belüli mennyiségét befolyásoló ioncsatornák mellett helyezkednek el. Sőt, amikor ezek a T-sejt receptorok a beteg sejteket felismerve odatapadnak azokhoz, a tapadás helyén, amelyet immun-szinapszisnak nevezünk, feldúsulnak a K-ioncsatornák is azáltal, hogy a T-sejt receptorokkal egy időben oda vándorolnak a membrán síkjában. Sőt az ioncsatornák az "idegenek" (pl. fertőzött sejtek) megölése során aktívan részt vesznek ebben a folyamatban.

A jövő útja minden bizonnyal a kombinált, antitesttel irányított és önmagukban is bizonyos szelektivitással rendelkező gyógyszerek alkalmazása lesz, ami minimálisra csökkentheti a mellékhatásokat. Ennek legfőbb oka, hogy gyógyszereinkből igen kis mennyiség is elegendő lesz ahhoz, hogy a megfelelő céltáblákhoz kötődve kifejtsék hatásukat. A nem kötődő gyógyszermolekulák, a vivő, céltáblára orientáló alkatrészeikkel együtt szerencsés esetben előre tervezetten olyan szerkezetet nyerhetnek, amely elősegíti, hogy a szervezet hamar kiürítse őket.

A betegségek egész sorát lehet a fenti interleukinok, illetve az interleukinok sejtfelszíni megkötésére alkalmas receptorok felhasználásával, manipulálásával eredményesen kezelni.

A legrégebbi példa erre a heveny felnőttkori T-sejtes leukémia, ami a fehérvérűség néven ismert betegségnek egyik igen veszélyes válfaja. Ez a betegség Európában elég ritka, de Ázsiában (pl. Japánban) és Amerikában, így az Egyesült Államokban viszonylag gyakori betegségnek számít. A betegek várható élettartama kezelés nélkül a betegség felismerése után átlagosan 6 hónap, és az ismert gyógyszerek legtöbbjére a beteg fehérvérsejtek nem, vagy csak igen gyengén reagálnak. Úttörő munkát végzett és fontos felfedezést tett T. A. Waldmann, az USA Nemzeti Egészségügyi Intézetének egyik vezető kutatója, aki megállapította, hogy amennyiben az interleukin-2 receptor alfa-alegységére irányított kezelést alkalmazunk, azaz a beteg sejteket célzottan elpusztítjuk, akkor 3 és 5 év közötti élettartam is várható, azaz a betegek 6-12-szer hosszabb ideig élnek a betegség felfedezése után.

V. Hogyan lehet molekulára csomót kötni?

Az előadásnak lassan a végéhez közeledünk, és még mindig nem tudjuk hogyan lehet molekulákra akár csomót kötni, ami esetleg nem pusztán játék, hanem hozzásegíthet a hosszú molekulák mechanikai tulajdonságainak jobb megértéséhez is.

Animáció ^|3}| : Az optikai csipesz működése

Optikai csipeszekkel megfogunk két plasztikgolyócskát, amelyek fénymikroszkópos méretűek. Az egyiket megfelelő ragasztóanyaggal bekenve és optikai csipesszel tartva belemárthatjuk például olyan egyszálú DNS-oldatba, amelyben a DNS-molekulák egyik vége az egyik plasztikgolyócska ragasztójával képes reagálni, míg a másik vége a másik plasztikgolyócska ragasztójához képes hozzátapadni. Az egyik plasztikgömbbel kihalászott DNS-szálat puffer oldatban egy irányba úsztatjuk lassan áramló puffer folyadékkal. A plasztikgömb helyzetét optikai eszközökkel pontosan bemérjük. A másik gömbbel a DNS-molekula ellenoldali végének feltételezett helyéhez közelítünk. Ha elég ügyesen próbálkozunk, a másik plasztikgömb megfigyelhető kicsiny elmozdulása jelezni fogja, hogy a molekulát, esetleg több mint egy molekulát, mind a két végén megfogtuk.
Ettől a fázistól már viszonylag egyszerűvé válik a művelet, mert az optikai csipesz a fókuszpontjában tartja a DNS-t, és ha a két golyócskát ügyesen mozgatjuk, a csomó megköthető és fluoreszkáló molekulák sokaságának segítségével láthatóvá is tehető. A ragasztás problémája az avidin és biotin nevű ismert molekulapárossal könnyen megoldható.

A DNS-, majd aktin-szálakon végzett csomó-húzásos kísérletek világosan igazolták, hogy a DNS-molekulákat a csomó meghúzásával nem lehetett eltörni, míg a sokkal vastagabb aktin-molekulák eltörtek. Ebből a játékos kísérletből a két makromolekula-fajta különböző mechanikai tulajdonságaira lehetett következtetni, amely teljesen egybeesett a biológiai szerepükkel. A DNS-ről történő kódátírás közben különböző molekulák a DNS alakját változtatják. Maga a DNS is több szinten feltekeredve tárolódik a sejtmagban, tehát csak akkor láthatja el biológiai funkcióját, ha igen rugalmas és nem törik el. Az aktin ezzel szemben az izmok összehúzódásában és a sejtek alakjának szabályozásában játszik szerepet, meglehetősen vastag, merev molekula. Normális körülmények között nem kell feltekerednie, ha csomót kötünk rá, akkor eltörik.

Elmondhatjuk tehát, hogy az alapkutatásoknak látszatra játékos és haszontalannak látszó fajtái is jelentős mértékben elősegíthetik biológiai tudásunkat. Az egyedi molekulák szintjén végzett kísérletek hozzájárulhatnak a gyógyítás új útjainak kidolgozásához.