Thesis supervisor: Gabriella Csík
Location of studies (in Hungarian): SEmmelweis Egyetem Abbreviation of location of studies: SE
Description of the research topic:
A fotodinamikus terápia (PDT) a hiperproliferatív sejtosztódással járó betegségek kezelésének ígéretes, sok esetben már klinikumban is sikerrel alkalmazott lehetősége.
A kezelés két fő lépése (1) a fotoszenzibilizáló szernek a kezelendő területre juttatása és (2) a kezelendő terület látható fénnyel való besugárzása. A fény fényérzékenyítő molekulában való elnyelődése reaktív gyökök (I. típusú reakció) és singulett oxigén (II. típusú reakció) keletkezését eredményezi. Az ily módon indukált fotodinamikus reakció (PDR) a sejtek pusztulásához vezet.
Már az 1960-as években rámutattak a fotodinámiás reakció (PDR), vagyis látható fény és a fény által aktivált szenzibilizálószer együttes alkalmazása révén történő vírusinaktiváció lehetőségére. A 90-es években, a transzfúzió útján történő fertőzések kockázatának növekedésével nyert újra figyelmet a fotokémiai reakciók felhasználása a vér sterilizálásában. Számos vegyületről, így ftalocianinokról, porfirin és klorin származékokról, metilén-kékről kimutatták, hogy szenzibilizálni képes vírusok fotokémiai inaktivációját. Az eddig kipróbált eljárások hatékonysága azonban nem elégséges a vérkészítmények sterilizálásában való felhasználáshoz.
Az inaktiváció mechanizmusa sem tisztázott, a rendelkezésünkre álló adatok egymásnak ellentmondóak. Feltehetően mind reaktív gyökök, mind szingulett oxigén közvetítésével létrejöhetnek olyan fotokémiai sérülések, amelyek egy vírus fertőzőképességének elvesztéséhez vezethetnek. Ilyen sérüléseket eddig szinte valamennyi vírusalkotóban, így a nukleinsavakban, a kapszid fehérjékbe és különböző envelop lipoproteinekben is kimutattak. Arra a kérdésre, hogy ezek közül melyik meghatározó a fertőzőképesség elvesztése szempontjából nincs válasz. Ugyancsak keveset tudunk a fotokémiai sérülések lokalizációja és a fotoszenzibilizálószer szerkezete közötti összefüggésről. Ezért a vírusinaktivációhoz vezető reakciók szisztematikus tanulmányozására szükség van.
A program célja (1) a fotodinamikus vírusinaktiváció mechanizmusának feltárása bakteriofágon illetve foszfolipid-membrán modelleken és (2) porfirin származékok fotodinamikus hatásának felmérése bakteriofágok és a vér útján terjedő patogén vírusok inaktivációjában. Ennek érdekében elemezzük porfirin származékok fotofizikai tulajdonságait. Spektroszkópiai módszerek felhasználásával tanulmányozzuk a porfirinek modellrendszerekhez – DNS-hez, nukleoprotein komplexekhez, foszfolipidekhez - való kötődésését. Bekteriofágok fotokémiai reakcióban mutatott inaktivációs hatáskeresztmetszetének meghatározása révén kvantitatíven jellemezzük a fotoszenzibilizáció hatékonyságát. Azonosítjuk a fotokémiai reakció által okozott szerkezeti változásokat. Meghatározzuk a bakteriofágok fotoinaktivációjában hatékonynak bizonyuló porfirin származékokat. Megvizsgáljuk a kiválasztott vegyületek patogén vírusokkal szembeni fotoszenzibilizáló képességét.
Alkalmazott kísérleti eljárások
Optikai melting mérések A termikus denaturáció során megnyilvánuló kooperativitás elősegíti a ligandumok által okozott szerkezeti változások felismerését már biológiailag releváns ligandum koncentrációk esetében is.
Abszorpciós spektroszkópia A porfirinek fényelnyelése mind a Soret sávban, mind a Q sávokban jellegzetesen megváltozik a molekuláris kölcsönhatások következtében. A kötődési módok azonosításában segítséget jelent a kötött formák már ismert spektrumaival való összehasonlítás. Megfelelő matematikai modellek felhasználásával elnyelési spektrumok elemzéséből nemcsak a különböző kötött formák jelenléte azonosítható, de azok koncentrációja is meghatározható.
Konvencionális és időfelbontású fluoreszcencia spektroszkópia A porfirinek jellegzetes fényemisszióval rendelkeznek a 600-800 nm-es tartományban. Fotofizikai jellemzőik – fluorescencia élettartam, intenzitás és kvantumhatásfok, fluoreszcencia anizotrópia – igen érzékenyen jelzik a kromofór molekuláris környezetének megváltozását, így kötődési reakcióit is.
CD spektroszkópia Az abszorpciós spektrumokhoz hasonlóan a CD spektrumok is érzékeny indikátorai a kationos porfirinek kötődési folyamatainak. Habár a szabad porfirin molekula nem királis, Soret tartományukban határozott kiralitást mutat a DNS-hez való kötődés után.
DNS szerkezeti sérüléseinek kimutatása polimeráz láncreakcióval, gél elktroforézissel, fotoproduktumainak azonosítása kémiai reakciók révén ill. NMR vizsgálattal történhet.
Mikrobiológiai laboratóriumi eljárások, amelyek magukba foglalják bakteriofágok és patogén vírusok előállítását, fotokémiai kezelését, csíraszámának meghatározását.
Login
