„Nagyon jó kor ez a biotechnológusoknak”

Kásádi Csongor kis túlzással tudományos-fantasztikus fikcióban éli az életét, hiszen az élő szövetek nyomtatása és az ebben rejlő elképesztő potenciál mai napig sci-finek tűnik. Fiatal kora ellenére a pécsi Gyógyszerésztudományi Kar biotechnológus hallgatója máris komoly tudományos teljesítményt tudhat maga mögött, ami persze nem véletlen, hiszen ahogy fogalmaz, itt mindenkiből kutató lesz.

Stemler Miklós írása

Közhelyesen hangzik, hogy valakit a sors egy bizonyos pályára szán, de mégis ez jut az eszünkbe, amikor először találkozunk Kásádi Csongorral a PTE GYTK Gyógyszerészi Biotechnológia Intézet szövetnyomtatási laborjában. A harmadéves hallgató teljes természetességgel mozog a laikusok számára furcsának tűnő és furcsa nevű – biotinta, szövetnyomtató, bioreaktor – eszközök között, valamint magával ragadó lelkesedéssel mesél a szövetnyomtatásról, és mutatja be saját kutatásait. Csak arra tudunk gondolni, hogy ha valakit a sors tényleg biotechnológusnak szánt, az ő.

Egy véletlen találkozás

Ez a sors pedig a pécsi orvoskar és a gyógyszerésztudományi kar közös nyílt napján dőlt el néhány évvel ezelőtt. Csongor a Leőwey Klára Gimnázium 11. évfolyamos diákjaként épp a továbbtanulási lehetőségeit mérlegelte az orvosi és a gyógyszerészi pálya között vacillálva, amikor megállt a biotechnológus szak standjánál, és megtudta, hogy Pécsett élő szövet nyomtatásával is foglalkoznak. Csongor képzeletét azonnal lángra gyújtotta a szövetnyomtatás, ahogyan az is, hogy biotechnológusként egy kifejezetten gyorsan fejlődő, izgalmas diszciplínát sajátíthat el.

– Míg a több generációs gyógyszerész- és orvoscsaládok egyáltalán nem ritkák, a biotechnológia esetében ez már csak azért is sincs így, mert egy viszonylag új területről van. Körülbelül az 1980-as évek óta beszélhetünk modern értelemben vett biotechnológiáról, aminek ráadásul számos ága van a mezőgazdaságtól kezdve az élelmiszeriparon át egészen a gyógyszerész-, illetve orvostudományig. Épp ez a mozgalmas, izgalmas jelleg fogott meg ebben a szakban – idézi fel Csongor mintegy négy év távlatából a döntő találkozást.

A szövetnyomtatás, azaz az élő szövet előállítása, és a 3D nyomtatáshoz hasonlóan annak háromdimenziós formában történő elrendezése, még a biotechnológián belül is viszonylag új részterületnek számít, az alapját jelentő genetikai forradalom és az őssejtkutatásban történt áttörések a kétezres években zajlottak le. Az elmúlt húsz évben a technológia óriási fejlődésen ment keresztül, ám még rengeteg problémát kell megoldani az egyik nagy cél, a funkcionális, teljes emberi szervek létrehozásáig. Mindez ideális terep egy fiatal kutató számára, és Csongor az egyetemre kerülése után szinte azonnal belekerült ebbe a rendkívül izgalmas világba.

– Amint az ember elkezdi a biotechnológia képzést, és jobban beleássa magát, már nem kérdés, hogy milyen pályát választ: itt mindenkiből kutató lesz. Természetesen az első félévekben ehhez el kell sajátítani a szükséges elméleti alapokat, de a képzés nagyobbrészt gyakorlati, és kiemelkedő tudást szerzünk a molekuláris biológiai technikák terén.

Szövetnyomtatási gyorstalpaló

Az alapok elsajátítása után pedig Csongor fejest ugrott a kutatásba. A szövetnyomtatás területén egymást érik az új módszerek és technológiai áttörések, ezekből pedig a pécsi Gyógyszerészi Biotechnológia Intézet csapata is kiveszi a részét. Az olyan „egyszerűbb” szövetek, mint bőr, csont, porc létrehozása már működőképes módszereknek számítanak, és a kutatókat leginkább az olyan kihívások foglalkoztatják, mint hogy hogyan lehetséges működő érhálózatot nyomtatni az egyes szövetekbe, illetve bonyolultabb háromdimenziós struktúrákat létrehozni. Az egyik alapprobléma az ehhez szükséges sejtek elképesztő mennyisége és változatossága.

– Egy felnőtt ember szervezetében több mint harminc billió sejt található, és már az egyszerűbb szövetek létrehozásához is milliós, tízmilliós nagyságrendű sejtre van szükségünk. Emellett az egyes szövetek több sejttípust is tartalmaznak, és ezeket egymás mellé kell rendeznünk a szövet előállítása során – vázolja fel Csongor az alapvető nehézségeket. A megoldás akár egyszerűnek is mondható: fogjuk a biotintánkat, és betöltjük a szövetnyomtatónkba.

– A biotintában találhatóak meg a szükséges sejtek az adott szövet létrehozásához. Olyan zselatin állagú anyagokról van szó, amely az élő sejtek mellett egy hidrogél vázban tartalmazza az azok életben maradásához és osztódásához szükséges tápanyagokat is. Az úgynevezett in vitro módszerben laboratóriumi körülmények között, Petri-csészében történik a szövetek nyomtatása, ez esetben a szervezetben található környezeti tényezőket próbáljuk reprodukálni. Emellett létezik in vivo, azaz a szervezetben történő szövetnyomtatás is, amellyel nagyobb sérülések gyógyítására nyílhat lehetőség olyan módon, hogy a sérült saját sejtjeit használjuk fel a nyomtatás során – magyarázza Csongor.

A témában kevésbé jártasak számára mindez már egyértelműen tudományos-fantasztikus fikciónak hangzik, és fontos megjegyezni, hogy egyelőre kísérleti módszerekről van szó; épp Csongor nemzedéke lehet az, amely ezeket átülteti a valóságba. Az elméleti fázison azonban már túl vagyunk, a módszer révén egereken sikerült jelentősen felgyorsítani a sebgyógyulást.

A laboratóriumi körülmények között nyomtatott szövetek esetében az eredeti szövetek és szervek szerkezetének megfelelő háromdimenziós struktúra létrehozása az egyik nagy feladat. Ezen a területen is óriási a fejlődés: már Pécsen is készítenek „miniszerveket”, azaz úgynevezett organoidokat, amelyek képesek utánozni a valódi szervek alapvető tulajdonságait. Bár még messze nem tartunk ott, hogy ezekből beültethető szervek legyenek, már most óriási hasznot hajtanak a gyógyszerkutatások során.

– Az organoidokon lehetséges a különböző kísérleti gyógyszerek, hatóanyagok tesztelése, ami alternatívát nyújt az állatkísérletekkel szemben. Ez egyrészt lényegesen humánusabb módszer, mint az állatokon való kísérletezés, másrészt hatékonyabb is, ugyanis számos esetben kiderült már, hogy egyes gyógyszerek hatásmechanizmusa még a főemlősökben is teljesen más lehet, mint az emberek esetében. Az organoidok segítségével így jelentősen fel lehet gyorsítani a gyógyszerkutatást, és a kísérletek klinikai fázisa is biztonságosabb lehet – mondja Csongor.

Ilyen miniszerveket már Csongor is készített oktatói felügyeletével, ahogy a szakdolgozati munkája részeként úgynevezett bioreaktort is – ezek a konstrukciók az élő szervezetnek megfelelő viszonyokat biztosítanak a nyomtatott szövetnek. Itt kerül a képbe a szövetnyomtatás nagyobb testvére, a 3D nyomtatás.

– Miután a szövetnyomtatás technológiája gyorsan fejlődik, és nagy tere van a kísérletezésnek, sokszor találkozunk azzal a helyzettel, hogy olyan tárgyakra, eszközökre van szükségünk a laborban, amiket költséges és időigényes lenne beszereznünk hagyományos úton. Erre nyújt megoldást a 3D nyomtató bevetése, amivel nem csak pénzt és időt spórolunk meg, hanem teljes egészében személyre szabott eszközöket készíthetünk – tudjuk meg Csongortól, aki ezután meg is mutatja nekünk egy videón, hogy hogyan is néz ki a gyakorlatban egy érhálózat nyomtatása, és áteresztőképességének tesztelése színezett sóoldattal. Ezek persze még kutatási fázisban lévő megoldások, az így elkészített erek emberbe ültetése még várat magára.

Felfedezők kora

A kísérletező légkörről a számítástechnika hetvenes-nyolcvanas évekbeli „garázs” korszaka ugorhat be, amikor az invenciózus fiatal kutatók és mérnökök fáradozása révén megszületett a személyi számítógép, és olyan világcégek jöttek létre, mint az Apple, valamint a Microsoft. A párhuzam már csak azért sem tűnik légből kapottnak, mert egyes vélemények szerint a biológiai technológiák terén hasonló forradalom van kibontakozóban, mint annak idején a számítástechnikában.

Csongor egyetért ezzel a véleménnyel, azzal a fontos kiegészítéssel, hogy ők már messze vannak a garázskörülményektől. Kifinomult szoftverek és eszközök segítik munkájukat, és a laboratóriumoknak is szigorú előírásoknak kell megfelelniük. A garázsmentalitás azonban tetten érhető az ő munkájában is: témavezetőjétől azt a feladatot kapta, hogy készítsen személyre szabott kiegészítőt az általuk használt bionyomtatóhoz, miután a gyártó modellje nem felelt meg az igényeiknek.

– Egy úgynevezett VasKitről van szó, amivel a szövetek erezettségét tudjuk kialakítani. Ez nagyon fontos része a szövetnyomtatásnak, hiszen érhálózatra, azaz vaszkuláris rendszerre van szükségünk ahhoz, hogy biztosítsuk egy szövet tápanyag és oxigénellátását. Mivel több problémánk is volt az általunk alkalmazott bionyomtatóval a napi használhatóság és a sterilizáció terén, így Pongrácz Judit professzor azzal bízott meg, hogy tervezzek meg és gyártsak le egy olyan eszközt, ami megfelel az igényeinknek. Végül nem is olyan sok munkaóra alatt sikerült megterveznem egy olyan egyedi VasKitet, ami azon kívül, hogy tökéletesen használható, elkészíthető olyan anyagokból, amelyek bármilyen laborban fellelhetőek, azaz töredékébe kerül az eredeti eszköz árának. A következő lépés ennek a 3D nyomtatása lesz, és már a szoftveres tesztek alatt sikerült kiszűrnöm olyan problémákat, amiket korábban csak a gyakorlati tesztelés során találhattunk volna meg. Ebből is látszik, hogy mennyire kifinomult programok állnak rendelkezésünkre, és összességében azt kell mondjam, hogy nagyon jó kor ez a biotechnológusoknak – lelkesedik Csongor.

Egy biztos jövő

A BSc diplomáját minden bizonnyal idén nyáron megszerző Csongor nem gondolta volna két és fél évvel ezelőtt, hogy a biotechnológia megtanulandó tárgyból a szenvedélyévé válik; mint mondja, ebben nagy szerepe volt tanárainak, közülük is elsősorban témavezetőjének, az őt mindenben támogató Pongrácz Judit professzornak, illetve a Biotechnológia Intézetet vezető Kvell Krisztián professzornak, aki először vezette be a szövetnyomtatás világába. Ezek után nem túl meglepő azt hallani, hogy Csongor a biotechnológiában tervezi a jövőjét.

– Nemrég olvastam egy cikket arról, hogy a mai fiatalok jelentős százaléka nem tudja, hogy milyen munkát fog végezni. Én már nagyjából tudom. Azt természetesen még nem lehet tudni, hogy pontosan milyen területen fogok dolgozni, hogy milyen új irányok, lehetőségek születnek a jövőben.

Az sem nevezhető váratlan fordulatnak, hogy Csongornak a következő néhány évre is megvan a programja: a BSc diploma megszerzése után irány az MSc képzés. Pedig erre pár évvel ezelőtt egyáltalán nem gondolt volna.

–  Annak idején azért is választottam a biotechnológia BSc-t, mert úgy voltam vele, hogy nem akarok még öt-hat évig tanulni, elég lesz nekem ez a három év a diplomáig. Aztán amint bekerültem ide, és elkezdtem a biotechnológiával foglalkozni, ez gyorsan átformálódott. A kutatáshoz magasabb szintű képzettségre van szükség, így ha az ember ebbe az irányba akar továbbmenni, akkor kötelező az MSc végzettség megszerzése. Ez azonban nem teherként, hanem lehetőségként élem meg – mondja Csongor, aki tavaly nyáron a Szegedi Tudományegyetem Regeneratív Medicina és Celluláris Farmakológiai Kutató Laboratóriumában végzett gyakorlatán is belekóstolt a kutatói létbe.

A három plusz két év után pedig Csongornak minden esélye megvan arra, hogy olyan kutatások részese legyen, amelyek óriási hatást gyakorolnak az egészségügyre, és ezáltal a hétköznapi életre.

– Szerintem jól érzékelteti a fejlődés tempóját, hogy míg az emberi génkészletet feltérképező humángenom-projekt annak idején tizenhárom évet vett igénybe, és mintegy hárommilliárd dollárba került, az újabb generációs génszekvenálási módszerekkel egy-két nap alatt megtörténik mindez, és mindössze pár száz dollárnyi költséggel jár. Ez óriási lehetőségeket jelent a személyre szabott orvoslásban, és azok számára, akik kutatóként képzelik el az életüket ezen a területen.

Fotók:

Verébi Dávid, Kásádi Csongor