Bemutatkozás

A Molekuláris Sejtbiológiai Kutatócsoport kutatásainak középpontjában a membrántranszporter fehérjék, a pluripotens őssejtek és az őssejt-differenciáció áll. Kutatásaink célja, hogy feltárjuk a különböző betegségek patofiziológiájában játszott lehetséges szerepüket, beleértve az olyan gyakori kórképeket, mint a II. típusú cukorbetegség és a köszvény, valamint az olyan ritkábban előforduló betegségeket, mint a skizofrénia és a DiGeorge-szindróma. A csoport tagjai molekuláris biológiai, biokémiai és sejtbiológiai megközelítések felhasználásával olyan különböző sejtmodelleket hoznak létre, melyeket gyógyszer tesztelésekre, diagnosztikai célokra és betegségmodellezésre lehet felhasználni. Kutatásaink alapvető célja az, hogy a megszerzett tudás alapján új terápiás célpontokat lehessen azonosítani, illetve új diagnosztikai módszerek lehessen fejleszteni az adott betegség vonatkozásában.

A téma interdiszciplináris jellege arra sarkallta a kutatócsoportot, hogy a partnerek széles körével alakítson ki együttműködést. Közös publikációkkal fémjelzett, gyümölcsöző kollaboráció jött létre többek között a HUN-REN hálózaton belüli kutatócsoportokkal (Szerves Kémiai Intézet. Anyag- és Környezetkémiai Intézet, Kísérletes Orvostudományi Intézet), egyetemi kutatócsoportokkal (Semmelweis Egyetem: Biofizikai és Sugárbiológia Intézet, Pszichiátriai és Pszichoterápiás Klinika, Élettani Intézet, Városmajori Szív- és Érgyógyászati Klinika; Szegedi Tudományegyetem: Biokémiai és Molekuláris Biológiai Tanszék, Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet; Debreceni Egyetem: Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet; ELTE Biokémiai Tanszék), nemzetközi együttműködő partnerekkel (NIH, Bethesda, USA; Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital, Toronto; Laboratoire d’Etude de l’Unité Neurovasculaire et Innovation Thérapeutique, Paris; Institute of Human Genetics, Universität Heidelberg; School of Biomedical Sciences at the Hong Kong University), és ipari szereplőkkel (Solvo Biotechnology; Aktogen Hungary, Ltd; Cellpharma, Ltd; Pluristyx, Canada).

A kutatócsoport három, egymással szoros együttműködésben álló kisebb egységből áll, melyek a következők: Sejtpolaritás és Trafficking Laboratórium, a Humán Pluripotens Őssejt Laboratórium, valamint az Áramlási Citometria Laboratórium.

Sejtpolaritás és Tafficking Laboratórium

Vezetője: Dr. Homolya László – tudományos tanácsadó (MTMT ID: 10010446)

A szervezet élettani határfelületeit polarizált hámsejtek (epitél és endotél sejtek) alkotják, melyek membránjában meghatározott rendben és szabályozott módon helyezkednek el olyan membránfehérjék, amelyek transzportaktivitásuk révén meghatározzák a különböző anyagok: tápanyagok, toxinok, gyógyszermolekulák átjutását. Kutatómunkánk során arra keressük a választ, hogy milyen tényezők határozzák meg ezeken a határfelületeken elhelyezkedő hámsejtek polaritásának kialakulását és fenntartását; hogy milyen úton jutnak el a transzporterfehérjék a megfelelő membránkompartmentumba (targeting és trafficking), és hogy a transzporterfehérjékben lévő genetikai variációk – elsősorban betegségekkel összefüggésbe hozható mutációk – hogyan befolyásolják a sejten belüli sorsukat és ezen keresztül a funkciójukat. Ezen felül részletesen tanulmányozzuk a sejtpolaritás különleges formáinak, mint a májsejtek és az idegsejtek polaritásának kialakulását szabályozó mechanizmusokat.

Humán Pluripotens Őssejt Laboratórium

Vezetője: Dr. Apáti Ágota – tudományos főmunkatárs (MTMT ID: 10027529)

A pluripotens őssejtek a szervezet bármely sejttípusává differenciálhatók in vitro. A Humán Pluripotens Őssejt Laboratórium behatóan foglalkozik a humán őssejtek előállításával és differenciációjával, különös tekintettel a szív-, idegi, endoteliális, mezenchimális és hepatikus irányú differenciációra. A Laboratórium sokrétű tapasztalatokat szerzett a humán pluripotens őssejtekben és differenciált utódsejtekben kifejeződő membrántranszporterek, illetve ezekben a sejtekben létrejövő kalcium jelátvitel folyamatok tanulmányozása területén. Újabban olyan indukált pluripotens őssejt alapú betegségmodelleket és transzgenikus sejtes riporterrendszereket fejlesztenek, amelyek segítségével különböző humán kórképek sejtszintű patofiziológiája tanulmányozható, mint a skizofrénia, a DiGeorge-szindróma, az érelmeszesedés vagy a II típusú diabetes.

Áramlási Citometria Laboratórium

Vezetője: Dr. Várady György – tudományos főmunkatárs (MTMT ID: 10015754)

Az Áramlási Citometria Laboratórium kiszolgáló és kutató laborként működik. Sejtszorterünk segítségével a sejtek fluoreszcencia intenzitása alapján egysejt klónokat, illetve homogén sejtvonalakat tudunk létrehozni. A mérésre szolgáló készülékekkel fehérje kimutatást, transzfekciós hatékonyságot, multidrog rezisztenciát, vagy sejtciklus vizsgálatot is tudunk végezni. Főbb kutatási területünk egyrészt az ABC-transzporterek, mint transzmembrán fehérjék funkcionális vizsgálata fluoreszcens festékek segítségével, valamint a multifaktoriális betegségek (köszvényes, II típusú diabetes) jellemzése vörösvérsejt membrán analízissel.

Főbb műszerek:

FACSAria III sejtszorter automatizált sejtdeponáló egységgel (ACDU)

Attune Nxt 3 (viola, kék, piros) és 4 (viola, kék, sárga, piros) lézerrel és automata mintavevővel;

FACSCanto II 3 (viola, kék, piros) lézerrel és nagy áteresztőképességű mintavevővel (HTS)

 

Válogatott közelmúltbeli közlemények:
  1. Mózner O, Zámbó B, Bartos Z, Gergely A, Szabó KS, Jezsó B, Telbisz Á, Várady G, Homolya L, Hegedűs T, Sarkadi B. Expression, Function and Trafficking of the Human ABCG2 Multidrug Transporter Containing Mutations in an Unstructured Cytoplasmic Loop. Membranes 13(10):822. doi: 10.3390/membranes13100822 (2023)
  2. Bartos Z. and Homolya L.: Identification of specific trafficking defects of naturally occurring variants of the human ABCG2 transporter. Front Cell Dev Biol 9:615729. doi: 10.3389/fcell.2021.615729 (2021)
  3. Sarkadi B, Homolya L, Hegedűs T. The ABCG2/BCRP transporter and its variants – from structure to pathology. FEBS Lett. 594(23):4012-4034. doi: 10.1002/1873-3468.13947 (2020)
  4. Lilienberg J, Apáti Á, Réthelyi JM, Homolya L. Microglia modulate proliferation, neurite generation and differentiation of human neural progenitor cells. Front Cell Dev Biol. 10:997028. doi: 10.3389/fcell.2022.997028. (2022)
  5. Lilienberg J, Hegyi Z, Szabó E, Hathy E, Málnási-Csizmadia A, Réthelyi JM, Apáti Á, and Homolya L. Pharmacological Modulation of Neurite Outgrowth in Human Neural Progenitor Cells by Inhibiting Non-muscle Myosin II. Front Cell Dev Biol. 9:719636 doi: 10.3389/fcell.2021.719636. eCollection (2021)
  6. László L, Maczelka H, Takács T, Kurilla A, Tilajka Á, Buday L, Vas V, Apáti Á. A Novel Cell-Based Model for a Rare Disease: The Tks4-KO Human Embryonic Stem Cell Line as a Frank-Ter Haar Syndrome Model System. Int J Mol Sci. 2022 Aug 8;23(15):8803. doi: 10.3390/ijms23158803 (2022)
  7. Reé D, Fóthi Á, Varga N, Kolacsek O, Orbán TI, Apáti Á. Partial Disturbance of Microprocessor Function in Human Stem Cells Carrying a Heterozygous Mutation in the DGCR8 Gene. Genes 13(11):1925. doi: 10.3390/genes13111925. (2022)
  8. Hathy E, Szabó E, Varga N, Erdei Z, Tordai C, Czehlár B, Baradits M, Jezsó B, Koller J, Nagy L, Molnár MJ, Homolya L, Nemoda Z, Apáti Á, Réthelyi JM. Investigation of de novo mutations in a schizophrenia case-parent trio by induced pluripotent stem cell-based in vitro disease modeling: convergence of schizophrenia- and autism-related cellular phenotypes. Stem Cell Res Ther. 11(1):504. doi: 10.1186/s13287-020-01980-5 (2020)
  9. Apáti Á, Varga N, Berecz T, Erdei Z, Homolya L, Sarkadi B. Application of human pluripotent stem cells and pluripotent stem cell-derived cellular models for assessing drug toxicity. Expert Opin Drug Metab Toxicol. 15(1):61-75. doi: 10.1080/17425255.2019.1558207 (2019)
  10. Kulin A, Kucsma N, Bohár B, Literáti-Nagy B, Korányi L, Cserepes J, Somogyi A, Sarkadi B, Szabó E, Várady G. Genetic Modulation of the GLUT1 Transporter Expression-Potential Relevance in Complex Diseases. Biology 11(11):1669. doi: 10.3390/biology11111669 (2022). PMID: 36421383; PMCID: PMC9687623.
  11. Szabó E, Kulin A, Jezsó B, Kucsma N, Sarkadi B, Várady G. Selective Fluorescent Probes for High-Throughput Functional Diagnostics of the Human Multidrug Transporter P-Glycoprotein (ABCB1).Int J Mol Sci. 23(18):10599. doi: 10.3390/ijms231810599 (2022)
  12. Szabó E, Kulin A, Mózner O, Korányi L, Literáti-Nagy B, Vitai M, Cserepes J, Sarkadi B, Várady G. Potential role of the ABCG2-Q141K polymorphism in type 2 diabetes. PLoS One. 16(12):e0260957. doi: 10.1371/journal.pone.0260957 (2021)

A korábbi években megjelent, magasan idézett közlemények:

  1. Homolya L, Fu D, Sengupta P, Jarnik M, Gillet JP, Vitale-Cross L, Gutkind JS, Lippincott-Schwartz J, and Arias IM: LKB1/AMPK and PKA Control ABCB11 Trafficking and Polarization in Hepatocytes. PLOS ONE 9:(3) p. e91921. (2014)
  2. Homolya L, Orbán TI, Csanády L, and Sarkadi B. Mitoxantrone is expelled by the ABCG2 multidrug transporter directly from the plasma membrane. Biochim Biophys Act. 1808(1): 154-63 (2011)
  3. Apáti A, Orbán TI, Varga N, Németh A, Schamberger A, Krizsik V, Erdélyi-Belle B, Homolya L, Várady G, Padányi R, Karászi E, Kemna EW, Német K, Sarkadi B. High level functional expression of the ABCG2 multidrug transporter in undifferentiated human embryonic stem cells. Biochim Biophys Acta. 1778(12):2700-9. doi: 10.1016/j.bbamem.2008.08.010 (2008)
  4. Sarkadi B, Homolya L, Szakács G, and Váradi A. Human multidrug resistance ABCB and ABCG transporters: participation in a chemoimmunity defense system. Physiol Reviews 86: 1179-1236, (2006)
  5. Homolya L, Steinberg TH, and Boucher RC. Cell to cell communication in response to mechanical stress via bilateral release of ATP and UTP in polarized epithelia. Cell Biol., 150: 1349-1359, (2000)
  6. Homolya L, Watt CW, Lazarowski ER, Koller BH, and Boucher RC. Nucleotide-regulated calcium signaling in lung fibroblasts and epithelial cells from normal and P2Y2 receptor (-/-) mice. Biol. Chem., 274: 26454-26460 (1999)
  7. Lazarowski, E. R., Homolya, L., Boucher, R. C., and Harden, T. K.: Direct demonstration of mechanically induced release of UTP and its implication for uridine nucleotide receptor activation. Biol. Chem., 272: 24348-24354 (1997)
  8. Homolya L, Holló Zs, Germann U, Pastan I, Gottesman MM, and Sarkadi B. Fluorescent cellular indicators are extruded by the multidrug resistance protein. Biol. Chem., 268: 21493-21496 (1993)

Vezető

Homolya László

Munkatársak