A lepkeszúnyog által terjesztett Leishmania donovani kórokozó az embert is megtámadja. Hudecz Ferenc, az ELTE Szerves Kémia Tanszékének professzora és az MTA–ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport vezetője új utakat keres a betegség elleni védekezésben. Munkatársaival két vegyületet kapcsolnak össze: az egyik a célba juttatást segíti, a másik pedig elpusztítja a kórokozót. Az efféle új molekulatípust a szaknyelv biokonjugátumoknak nevezi. Hudecz Ferenc professzor és csoportja nemzetközi együttműködések keretében végzik a kutatásukat.
– Ha jól tudom, a biokonjugátumokra épülnek a kutatásai. Mit jelent ez a kémiai szakkifejezés?
– A biokonjugátum kifejezés a ’90-es évektől kapott teret és akkoriban definiálták jelentését is. Minimum két különböző molekulát kapcsolunk össze kémiai úton, kovalens kötéssel úgy, hogy a kötés kialakulását követően mind a két molekula megőrzi azokat a biológiai tulajdonságait, amelyekkel korábban rendelkezett. Ez azt jelenti, hogy úgy kell kiválasztani a kémiai kötés kialakításának stratégiáját és körülményeit, hogy a kovalens kötés csak a kívánt helyeken, a kívánt funkciós csoportok között jöhessen létre. Ehhez meg kell ismernünk azt is, hogy melyik az a szerkezeti részlet az egyik, illetve másik partneren, amelyet szabad változtatni.
– Hogyan lehet a biokonjugátumokat a gyógyszerkutatásban, az orvoslásban alkalmazni?
– Fel lehet használni arra, hogy hatóanyag-molekulákat juttassunk célba azáltal, hogy a hatóanyagot egy célt felismerő molekulával kapcsoljuk össze, így például célzottan juttathatunk el hatóanyagot abba a sejtbe, amelybe szeretnénk. Egy másik lehetőség is adódik: egy hatóanyag célba juttatását elő lehet segíteni azáltal, hogy nem kettő, hanem három molekulából hozunk létre kovalens biokonjugátumot. Ez esetben ugyanaz a biokonjugátum akár két különböző receptoron is képes hatást kifejteni, például „többlépcsős rakétaként” átjutni sejtmembránon és bejutni a sejtmagba.
– Kutatásainak egyik vonala abból áll, hogy a Leishmania donovani parazita fertőzése ellen próbálnak védekezni biokonjugátumokkal. Hol fordul elő ez a betegség?
–A Leishmania okozta betegség elsősorban a trópusokon, szubtrópusi területeken fordul elő, kiterjedt problémát jelent Dél-Amerikában, Indiában, Afrika egyes területein és egyre inkább a mediterrán régióban. Ezért az Egészségügyi Világszervezet az eddigi kutatások felgyorsítására újabb forrásokat biztosított, hogy segítse ennek a betegségnek a gyógyítását. Érdemes felhívni a figyelmet arra, hogy egy 2011 végén megjelent közlemény tudósított arról, hogy Magyarországon egy fertőzött kutya májából izolálták ezt a parazitát. Kapcsolatban állunk spanyol kutatókkal, akik egy konzorcium tagjaként a Leishmania-ellenes hatóanyagok kutatásával foglalkoznak. Egyik munkatársam nemrégiben járt Madridban, ahol elkezdődtek a közös kísérletek az általunk kialakított új vegyületekkel, biokonjugátumokkal.
– Ha már a kutyánál, az állatoknál tartunk, úgy tudom, hogy ennek a betegségnek vannak hordozói, szakszóval vektorai. Mik ezek a hordozók?
– A legfőbb hordozói a különféle lepkeszúnyog fajok, amelynek csípése nyomán ez a parazita behatol a vérkeringésbe.
– A lepkeszúnyog előfordul Magyarországon?
– A fajt már megtalálták hazánkban is. Különböző honlapok és sajtóban megjelent cikkek tudósítanak erről, például ilyen címmel: „A lepkeszúnyog az új, veszélyes vérszívó Magyarországon”. A bulvársajtó ezt a hírt többször is közölte. Itthoni, emberben történt fertőzésről nincs tudomásom.
– Akkor térjünk át a téma kémiai részére. Milyen hatóanyagok vannak ezen parazita ellen és milyen problémák vannak ezekkel a molekulákkal?
– A Leishmania kezelésének alapvetően két útja van, az egyik az immunrendszernek a felerősítése és olyan vakcina irányában történő kutatások, amelyek célja, hogy profilaktikus vagy terápiás oltóanyaggal kezelni tudják a betegséget. A másik a kemoterápiás irányzat, amelynek keretében parazitaellenes hatású vegyületeket, gyógyszerjelölteket kutatnak.
– A profilaktikus azt jelenti, hogy a fertőzés előtt oltanak, és a szervezet felkészül a védekezésre?
– Igen. Például gyerekkorban immunizálnak a poliovírus fertőzés ellenes vakcinával, és ezzel felkészítik a szervezetet a vírusfertőzés „kivédésére”, ha az bekövetkezne. Ez tehát az egyik irány: az a lényege, hogy olyan fehérjéket keresnek, amelyek a Leishmania parazita jelenlétére utalnak. Ezt azért fontos hangsúlyozni, mert a Leishmania életciklusában különféle fázisok, különféle állapotok vannak. Olyan fehérjét keresünk tehát, amivel szemben hatékony immunválasz keletkezik. A másik kutatási irány a kemoterápiás megközelítés. Jelenleg többféle szert is használnak: különféle antibiotikumokat, például Amfotericin B-t vagy nehézfémet, antimont tartalmazó vegyületet (nátrium-stiboglükonát). A leginkább elterjedt és orálisan szedhető gyógyszer a Miltefosine, csakhogy ezzel szemben nagyon könnyen kialakulhat rezisztencia. Tehát azt lehet mondani, hogy nagy igény van olyan új kémiai szerre, amellyel hatékonyan és kevés veszéllyel lehet kezelni ezt a betegséget.
– Mit vettek észre és hogyan indult el a mostani kutatásuk?
– Szakirodalmi kutatást végeztünk, és ennek során találtunk egy közleményt, amely arról tudósít, hogy a tumorellenes szerként, gyerekkori leukémia kezelésére használt metotrexát hatékony lehet a Leishmania donovani fertőzéssel szemben. Kóczán György doktorandusz hallgatóval e vegyületet célbajuttató peptidhez kapcsoltuk kémiailag, és ezt a konjugátumcsaládot – egy indiai kutatócsoporttal együttműködve – vizsgáltuk arra nézve, hogy vajon rejt-e előnyt célbajuttató molekulához való kapcsolása a szabad metotrexáttal szemben. Ez azért is fontos, mert a szabad vegyületnek vannak mellékhatásai.
– Utána, gondolom, ezt kísérleteken keresztül is ellenőrizték. Milyen in vivo illetve in vitro kísérleteik voltak, milyen eredményei lettek ezeknek?
– Az első szakaszban in vitro kisérleteket végeztünk. Fertőzött májsejteket kezeltünk metotrexáttal, polipeptiddel konjugált metotrexáttal, illetve polipeptid és metotrexát nem kovalens keverékével. Azt vettük észre, hogy a szabad metotrexát 40 százalékos csökkenést idézett elő a sejten belüli parazitaszámban. Amikor ezt a kezelést kovalens kötéssel peptidet tartalmazó konjugátummal végeztük, akkor a csökkenés mértéke lényegesen nagyobb volt, a hatás fokozódását tapasztaltuk. Megállapítottuk azt is, hogy nem mindegy, hogy milyen polipeptidhez kapcsoljuk a metotrexátot, mert kiderült, hogy nagy különbség van a konjugátumok között. Egy új polipeptid vegyületcsaládot fejlesztettünk ki, amelynél az aminosav-összetétel és az oldallánc szerkezet szerepet játszott a hatékonyságban. Az in vitro körülmények között leghatékonyabbnak mutatkozó vegyülettel in vivo kísérleteket hajtottunk végre az indiai Bose Intézetben, Kalkuttában. Ezek a kísérletek azt mutatták, hogy ha Leishmania donovani parazitával fertőzzük az egeret, akkor egy meghatározott protokollal történő kezelés után, gyakorlatilag 95 százalékkal lehetett csökkenteni a parazitaszámot az állatokban. Kutatásunk jelenlegi, második szakaszában új polipeptid-metotrexát konjugátum variánsokkal szeretnék kideríteni, hogy milyen mechanizmus az, ami miatt ez a hatás ilyen jelentős mértékű lehet. Ezekről a legfrissebb eredményekről doktorandusz kollégám, Sebestyén Mónika augusztus végén számolt be a Magyar Kémikusok Egyesületének II. Nemzeti vegyészkonferenciáján.
BAJOMI BÁLINT
2015/37
