Siker Biomarker a betegágynál

A BSI által kifejlesztett biomarker chippel végzett vérplazma analízis révén szinte azonnal rendelkezésre áll a pontos diagnózis azokkal a páciensre egyedileg jellemző eredményekkel, amelyek a személyre szabott orvoslás szempontjából is jelentős lépésnek számítanak. Kurucz István, a BSI Kft. tudományos igazgatója az eljárásban kiemelten fontosnak tartja, hogy általa már akár a klinikai tünetek megjelenése előtt felismerhetők lesznek az egyes rákos megbetegedések.

Legfeljebb négy, de optimista becslések szerint akár két éven belül piacképes termék lehet a Biosystems  International (BSI) SAS biomarkerek és fehérjemintázatok elemzésén alapuló diagnosztikai eljárás. A társaság fejlesztéseinek tőkeigénye a következő években több millió dollárra tehető, a BSI finanszírozásának jelentős részét kitevő kockázati tőke pedig a válságban nehezen mozdul. Kurucz István szerint a kockázati tőkebefektetők  továbbra is kivárnak, azonban részben a pályázati forrásoknak köszönhetően a kutatások nem állnak le. A Nemzeti Technológiai Program keretében a Biosystems International Kft. idén mintegy 700 millió forint vissza nem térítendő támogatást nyert el a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatalhoz a Debreceni Egyetemmel közösen benyújtott pályázatával. Ebből az alkalomból kértük beszélgetésre Kurucz Istvánt.

– A fehérjeanalízist végző chip fejlesztése már évekkel ezelőtt megkezdődött, hol tartanak most és mi valósulhat meg az NKTH-tól nyert támogatás segítségével?
– Gyakorlatilag egy olyan, az emberi fehérjék azonosítására alkalmas monoklonális ellenanyagokat tartalmazó készlet előállítására pályáztunk, amellyel – a talán nem is olyan távoli jövőben – képesek leszünk a teljes emberi fehérje-profilt feltérképezni. Jelenleg egy többlépéses fejlesztés második lépcsőjénél tartunk a kutatásunkban. Függetlenül a pályázattól, már korábban előállítottunk egy, a humán fehérjekészlet teljes körû profilírozására alkalmas, jelenleg 80 monoklonális ellenanyagot tartalmazó chipet (lásd 2009. júniusi számunk!), amelyet részben a mostani pályázat keretében szeretnénk kibővíteni úgy, hogy már 3-400 ellenanyagot tartalmazzon. Mi ezen ellenanyagok előállítására, jellemezésére mikrochipben lehetséges alkalmazásának előkészítésére pályáztunk. Emellett a konzorciumon belüli partnerünkkel, a Debreceni Egyetem Klinikai Biokémiai és Molekuláris Patológiai Intézetével együttmûködve szeretnénk egy olyan kísérletsorozatot elvégezni, amelyben azt vizsgálnánk, hogy ezzel a profilírozásra alkalmas chippel, miként tudunk klinikai körülmények között bizonyos betegségek előrejelzésére, a betegségek folyamatának követésére, jobb megismerésére alkalmas szûrési eredményeket produkálni.

– Amennyiben sikerrel járnak, akkor az önök által fejlesztett biochip megközelítőleg 400 fehérje azonosítására lesz képes, de ez még mindig csak a töredéke az emberi fehérjekészletnek.
– Valóban a tudomány jelenlegi álláspontja szerint akár százezres nagyságrendû is lehet a felső határa az emberi szervezetben, vagy akár a vérplazmában jelen lévő fehérjék, illetve fehérje-változatok száma. De ha néhány  ezerre, esetleg tízezerre sikerülne az azonosítást kiterjeszteni, mi már akkor is nagyon boldogok lennénk. Annál is inkább, mert jelenleg a vérből történő diagnosztikumokban – ami persze nem mindegyik fehérje típusú – összesen két-háromszázat használnak a klinikák. Tehát egy négyszáz fehérje azonosítására alkalmas chip kifejlesztése már jelentős előrelépést jelentene. Ezzel gyakorlatilag meg lehetne teremteni az alapját annak, hogy a fehérje típusú profilírozás egyáltalán lehetséges legyen. Nyilvánvalóan persze lehetséges, csak miután még nincs hozzá kereskedelmi forgalomban lévő megfelelő eszköz, így ez még csak elméletben létezik. Ezért az általunk végzendő kísérletsorozat egyfajta bizonyítékul is szolgálna arra, hogy ezt a gyakorlatban is meg lehet valósítani, egyúttal a klinikai körülmények közötti kipróbálásával pedig a használhatóságát is rögtön mérhetnénk.

– Hogyan kell elképzelni ennek a chipnek a mûködését? Hasonló lenne,hmondjuk egy vércukormérő mûködéséhez,hegy csepp vérből a számítógéphkiolvassa az eredményeket?
– A két végpontja valóban hasonlatos ehhez, miszerint veszünk egy csepp vért és a számítógép elemzi azt, de ami közte történik egy kicsit komplikáltabb, mint a cukorvizsgálat esetében. Ezt a pici chipet úgy kell elképzelni, mint egy miniatürizált sakktáblát. Mondjuk 400 fehérje esetén ez egy 20x20-as mátrix, amelynek minden egyes kockájába behelyezünk egy, a vérplazmában meglévő fehérjét felismerő monoklonális ellenanyagot. A megfelelően előkészített (jelölőanyaggal megjelölt fehérjéket tartalmazó) vérplazmát ráhelyezve, ezek a monoklonális ellenanyagok megragadják azokat a fehérjéket, amelyekre specifikusak, azaz amelyeket felismerik. A jelölőanyagok pedig megmutatják azokat a pozíciókat, amelyek a 20x20-as mátrixban reakcióba léptek (világítanak). Majd a chipet végigpásztázó scenner felírja a számítógépnek ezeket a beazonosított fehérjéket. Így kimutatható lesz a vérben ezen beazonosított fehérjék jelenléte, viszonylagos mennyisége, illetve hiánya, és sok esetben már ez is elég. Valamint ezekből az adatokból az egészséges arányokhoz, mennyiségekhez viszonyítható multivariációs indexet lehet képezni bizonyos fehérjecsoportokra vonatkozóan. Így a kóros elváltozásokra utaló kombinációk is kimutathatók.

– Amiről eddig beszéltünk a távlati tervek, hol tartanak most?
– Jelen pillanatban a monoklonális ellenanyagok jelentős részét már előállítottuk. Az egyféle antigént felismerő monoklonális ellenanyagok nagyon sajátos technológiával készülnek és korlátlan mennyiségben előállíthatók. A diagnosztikumok között ez egy jól ismert eljárás, amely során egy izolált fehérjét vagy annak egy immunogén részét akár szintetikus peptid formájában, akár rekombináns fehérjeként előállítják, ezzel immunizálnak, majd pedig szelektálnak egy ellenanyagot. A mi technológiánk annyiban különbözik a már eddig is alkalmazott eljárásoktól, hogy mi komplex módon állítjuk elő ezeket az ellenanyagokat, azaz olyan körülmények között használjuk az antigént már az immunizáláshoz is, amilyen formában a vizsgálatok során jelen lesznek a plazmában. Ez azért jobb, mert a vizsgálatokhoz használt vérplazma a fehérjéket nem letisztított, szelektált formában, hanem többféle módosulással tartalmazza. Ráadásul a fehérjék a vérplazmában egymással nagyon mélyen és nagyon sokféle módon állnak kölcsönhatásban, és gyakran egymást eltakarva, nagyon sûrû struktúrát alkotnak. Emiatt a fehérjék egyes csoportjai fedésbe kerülhetnek és nem láthatók az ellenanyag készítése, vagy az ellenanyag-felismerés során. Épp ezért van nagy jelentősége annak, hogy mi a natív, a vérplazmában előforduló fehérjék ellen képezünk ellenanyagokat, ez adja a BSI technológiájának jelentős újdonságát.
 A fejlesztés során szembesültünk egy, az eljárásunkhoz kapcsolódó problémával. Amíg általában a gyógyításhoz használt egy-egy ellenanyagot óriási bioreaktorokban, nagyon nagy mennyiségben állítanak elő, addig nekünk sokféle ellenanyagot kell előállítanunk és viszonylag nem nagy mennyiségben, ezért mi nem végezhetünk minden egyes ellenanyag esetében a termelést megelőzően hosszas optimalizációt. Ezen a téren is jelentős előrelépést sikerült elérnünk az „eldobható” bioreaktorok technológiájának alkalmazása, továbbfejlesztése révén.

– Általában a találmányok igen kis százaléka hasznosul a gyakorlatban, hiszen hiába a korszakalkotó ötlet, ha nem lesz belőle eladható termék. Az iparszerû gyártásra és piaci terjesztésre van önöknél már kialakult elképzelés?
 – Pontosan ezért nem azt az utat választotta a BSI, hogy önmaga állítja elő ezeket a mikrochipeket, hanem olyan partnereket keresett ehhez, akiknek ebben egyrészt gyakorlatuk, másrészt bejáratott piacuk van. Két – egy ír és egy amerikai – mikrochip gyártó céggel kötöttünk megállapodást, amelyek egyben vállalták a termékünk piacra juttatását is. Most folynak a tárgyalások egy francia céggel is. Tekintettel arra, hogy esetünkben egy teljesen új, a gyakorlatban eddig nem alkalmazott technológiára épülő termék kifejlesztésén dolgozunk, az, hogy sikerült a gyártáshoz külső, ráadásul európai és amerikai partnereket is találnunk, egyben annak is igazolása, hogy a termékünk várhatóan piacképes lesz.

– Nagyságrendileg mekkora beruházás szükséges még ahhoz, hogy ebből forgalomba hozható termék legyen?
 – Becsléseink szerint megközelítőleg másfél-kétmillió euró kell ahhoz, hogy a 3–400-as változat elérje a piacképes formát. Ez az összeg természetesen nem tartalmazza a marketingre fordítandó költségeket. A fejlesztés mindig drága.

– Milyen fázisban tart most a chip a mindennapi, rutinszerû alkalmazhatósághoz képest?
– Az amerikai céggel létrehozott chip első sorozata, mondhatnám, prototípusa, Plazma Scan 80 néven gyakorlatilag már forgalomban van, az amerikai cég kínálatában már megtalálható a honlapjukon és tudományos célokra felhasználható. Ezt követi majd a 300-as, tovább bővített változat. Ez a 80 ellenanyagot tartalmazó chip szándékaink szerint elsősorban csak „igen-nem” jellegû azonosításra és relatíve pontatlan (szemikvantitatív) mennyiségi meghatározásra lesz alkalmas. Az írországi céggel kifejlesztendő chip pedig kifejezetten mennyiségi meghatározásra lesz képes, Quanti Plazmának is fogjuk hívni. Ez technológiailag más fejlesztést igényelt, várhatóan ennek a chipnek az első sorozata mintegy 70 ellenanyagot fog tartalmazni és még az év első felében forgalomba kerülhet. Az NKTH pályázat keretében megvalósuló kísérletsorozat azt a célt is szolgálja, hogy egyúttal a chip klinikai felhasználását is megpróbáljuk demonstrálni. A klinikai kutatás során, a normál vizsgálati procedúra keretében, diagnosztizáltan öt különféle típusú rákbetegségben szenvedő betegtől gyûjtünk majd be plazmamintákat. A vizsgálatainkból pedig azt szeretnénk megtudni, hogy a mi 300-as vagy 400-as mintánkkal milyen plusz információhoz tudunk jutni ezen rákbetegségek esetében. Tehát azt fogjuk vizsgálni, hogy az általunk mért mintázat milyen összefüggéseket mutat a jelenleg ismert rákmarkerekkel. Bár ez a 400-as minta csak egy szûkített repertoár, de már ebben a mennyiségben is van esélyünk arra, hogy megerősítsük azokat az összefüggéseket, amiket már eddig is tudtunk, illetve, hogy újakat is tudjunk találni.

– Ezek szerint ez a chip akkor a diagnosztizálásban, illetve a tömeges szûrésekben lesz majd alkalmazható?
 – A közvetlen gyakorlati jelentősége valóban a diagnosztizáláshoz kötődik, de ugyanakkor reményeink szerint a gyógyszeres kezelés eredményét is rövid időn belül követni tudjuk majd ezzel az eljárással. Ennek különös jelentősége például azoknak a krónikus betegségeknek a kezelésében van, amelyek esetében a klinikai gyógyulás hosszú ideig várat magára, ugyanakkor a kezelőorvos számára a változó biomarker alapján azonnal ellenőrizhetők és kimutathatók lesznek a pozitív változások még mielőtt annak látható jelei lennének, ami a betegek gyógyulását is nagyban elősegítheti, hiszen erőt adhat a további – akár kellemetlenséggel járó – kezelések folytatásához. Sőt arra is lehetőséget adhat, hogy a válaszok alapján akár a kevésbé problémás gyógymódok megtalálását is elősegítse, mivel a vizsgálataink során kifejezetten a kezelések mellékhatásait is követni fogjuk.

– A jövőben ez a módszer tud majd segíteni a mainál sokkal hatékonyabb vagy más gyógyszerek, gyógymódok kidolgozásában?
 – Elvileg ez teljes mértékben lehetséges, mivel a kutatásaink során kimutathatóvá válnak a fehérjékben történő azon elváltozások, amelyek befolyásolása a gyógyításban is szerepet játszhat. Például ki tudjuk mutatni, hogy egy enzim szintje egy adott betegség során magasabb vagy alacsonyabb lesz, esetleg megváltozik, és nem mûködik rendesen. A genetikai anamnézis ma már igen magas színvonalon folyik, a polimorfizmusok jelentős része ma már köthető bizonyos betegségekhez vagy elváltozásokhoz. Ennek a vizsgálata ma már rutinszerûen folyik. Ugyanakkor a génjeinkben foglalt információ csak az alap, maga a könyvtár, amelyből a bizonyos betegségekre való hajlamokat ki lehet mutatni, de hogy ez hogyan valósul meg az a fehérjék minőségében fog meglátszani, amely nemcsak a mintázatban való megvalósulást jelenti, hanem magába foglalja annak a környezetnek a hatásait is, amelyben megvalósul. Hiszen a genetikai térkép önmagában egy emberöltőn belül nem változik, míg a külső körülmények hatására történő elváltozások a fehérjék szintjén mutatkoznak meg. Így a változások fehérjeszintû kimutatása a genetikai anamnézisnél sokkal emeltebb szintû eredményeket hozhat. Ezek kimutatására a mi monoklonális ellenanyag módszerünk mellett persze létezik más módszer is, de az általunk alkalmazott natív fehérjék komplex vizsgálata jelen pillanatban egyedülálló.

 – Nyilván ehhez a vizsgálati technika fejlődésére is szükség volt, hiszen e nélkül csupán elméleti lehetőségekről beszélhetünk.
 – A fehérjék ilyen szintû vizsgálatához szükséges technikai feltételek mondhatni még mindig nem állnak teljes mértékben a rendelkezésünkre, hiszen a fehérjék sokkal nehezebb delikvensek, mint a tipizálható DNS. Míg a DNS egy alapvetően 4 bázisból összeálló makromolekula, addig a fehérjék 20 komponensből állnak össze és sokkal komplikáltabbak. Nem lehet őket például sokszorosítani, mint a polimeráz enzimmel végzett láncreakcióval a DNS-t, amely hihetetlenül megkönnyíti a DNS vizsgálatát. Ráadásul a fehérjék viselkedését – éppen a sokoldalúságuk miatt – sokkal inkább befolyásolják a különféle környezeti hatások, roppant bonyolult szerkezetben, rengeteg különféle interakcióban mûködnek egymással, ezért az egységesítésük sokkal, de sokkal nehezebb. Ha belegondolunk, a DNS vizsgálatok is csupán az utóbbi időkben váltak általánosan elterjedtté, amelyet csak a szükséges technikai háttér fejlődése tett lehetővé. A nagy áteresztőképességû monoklonális ellenanyagszûrés még ma sem elterjedt eljárás, ezért a BSI különös bátorságára, innovativitására vall, hogy ebbe az irányba el mertek indulni.

 – Mekkora a verseny ezen a területen, hányan foglalkoznak még ezzel?
 – Sokan, így mára a verseny is óriási, ebből a szempontból ez a verseny semmiben nem különbözik bármelyik üzleti versenytől. Igazi versenytársunknak két – egymástól is eltérő technológiát fejlesztő – irányzat, illetve az ezeket képviselő cégek tekinthetők, bár az ő technológiájuk teljesen eltérő a miénktől. A piaci vezető szerep megszerzésére a BSI-nek azért lehet jó esélye, mert több lábon is áll, azaz egy hasonló technológiára építve, közvetlenül is végez diagnosztikum- fejlesztést rákos és krónikus metabolikus megbetegedések esetében. Ezen fejlesztések jövőbeni felhasználhatósága talán nem olyan széles, mint a globális fehérjeanalízisé, de sokkal közelebbre mutat, jobban meghatározott, hogy a különböző rákos megbetegedések mely típusának felismerésére lehet használni ezeket a monoklonális ellenanyag készleteket. Míg a mikrochip-fejlesztésünk, amiről eddig beszéltünk a teljes fehérjekészlet profilozását tûzte ki célul, az egyéb fejlesztések pedig szûkítetten, az egyes betegségekre specifikusan, célzottan kifejlesztett monoklonális ellenanyagkészlet összeállítására vonatkoznak. A technológia ebben az esetben lehetővé teszi azt, amit nagyon kevés diagnosztikum tud, azaz a tüdőrák például már nagyon korai fázisban kimutatható általa, ami a gyógyulás esélyét is nagyban megnöveli. És ez a célunk a többi különféle rák esetében is, hogy még időben felismerhetővé tegyük.

LÓNYAI LÁSZLÓ