1959-ben egy amerikai orvos, Harry Eagle kikeverte az orvostudomány történetének egyik legfontosabb oldatát: a cukrot, sókat, vitaminokat és aminosavakat tartalmazó keverék lehetővé tette, hogy a kutatók hatékonyan tenyésszenek emberi és állati sejteket a testen kívül, laborkörülmények között. A vörös színű „elixír”, az EMEM (Eagle’s minimal essential medium, vagyis Eagle-féle tápfolyadék) a biológiai kutatások alapvető eszközévé vált.
Fejadagok tumorsejteknek
Hatvan év elteltével a tápfolyadék és annak különböző módosított változatai még mindig nagyon gyakran kerülnek használatba, ha egy kutatócsoport sejteket akar tanulmányozni, akár annak érdekében, hogy megvizsgálja a vírusok ezekre kifejtett hatásait, akár azért, hogy kidolgozza, mi megy félre, amikor egy sejt tumorsejtté alakul át.
Ahogy angol neve is mutatja, az EMEM-et úgy tervezte meg alkotója, hogy a lehető legegyszerűbb legyen:
minden benne van, ami tudomásunk szerint a sejtek gyarapodásához szükséges, de ezen felül semmilyen más összetevőt nem tartalmaz.
És az utóbbi években egyre több kutató döbbent rá, egy ennyire leegyszerűsített oldat használata veszélyes is lehet, hiszen komolyan befolyásolhatja az eredményeket.
A tápoldat ugyanis bizonyosan megváltoztatja a módot, ahogy a sejtek feldolgozzák a tápanyagokat, így az azzal való munka ahhoz hasonlít, mintha a szakértők azt tanulmányozták volna évtizedeken át, hogy milyen azon emberek egészsége, akik egész életükben csak fejadagokat ettek. És bár az emberiség javára egyáltalán nem ez a jellemző, mégis a korlátozott tápanyagokon élő csoport alapján próbálnának következtetéseket levonni a többségre vonatkozóan.
Éppen ezért egy maroknyi kutató néhány éve azon kezdett dolgozni, hogy olyan oldatokat hozzanak létre az EMEM, vagy annak koncentrált változatához, a DMEM-hez hasonló generikus tápoldatok helyett, amelyek sokkal jobban tükrözik testünk tényleges kémiai összetételét. Ezt tette Saverio Tardito, a brit Beatson Rákkutató Intézet kutatója is 2012-ben.
Bonyolódó tápoldatok
„A rákkutatás területén publikált tanulmányok nagyjából 90 százalékának szerzői ugyanazt a két-három, kereskedelmi forgalomban kapható tápoldatot használják. Pedig kutatóként nagyon is tisztában vagyunk azzal, hogy a kísérlet kezdetén kiválasztott tápoldat befolyásolja a kimenetelt. Persze sokkal egyszerűbb kinyitni a hűtőt, és azt használni, amit abban találunk. Azt hiszem mindannyian ellustultunk kicsit” – mondja Tardito.
A szakértő évek óta dolgozik saját tápoldatán, amelynek a Plasmax nevet adta. Ez az oldat jelenleg nagyjából 60 különböző tápanyagot és más molekulát tartalmaz, olyan mennyiségekben, amelyek az élő emberi vért is jellemzik.
A tápoldat kifejlesztésébe eleinte csak mellékesen kezdett bele Tardito, hogy jobb eszközt dolgozzon ki saját kutatásához. Kollégáival azonban hamar rájöttek, hogy az új keverék ténylegesen eltérő eredményeket hoz.
Tardito és kutatótársa, Johan Vande Voorde például megfigyelték, hogy a Plasmaxban növesztett tumorsejtek sokkal inkább úgy viselkednek, mint a tényleges daganatok sejtjei, és nem mutatják jelét azon furcsaságoknak, amelyek a forgalomban lévő tápoldatokon nevelt sejtekre jellemzők. A DMEM-ben például a piruvát tízszer olyan mennyiségben van jelen, mint a vérben, aminek következtében az ezen növesztett tumorsejtek folyamatos oxigénhiányban szenvednek, akkor is, ha a gázt nagy mennyiségben adagolják nekik. A DMEM-ben tehát úgy nőnek a sejtek, mintha folyamatosan fuldokolnának, ami a Plasmaxra egyáltalán nem jellemző.
Tumorsegítő összetevők?
Utóbbi ráadásul a DMEM-mel ellentétben szelént, egy esszenciális nyomelemet is tartalmaz. Van de Voorde megfigyelései szerint a mellrák sejtjei alacsony sejtsűrűség mellett szelén hiányában elpusztulnak, míg a nyomelem jelenlétében remekül érzik magukat. Ami azért aggasztó eredmény, mert számos kutatás során vizsgálták azt, hogy szelén beadásával csökkenthető-e a rák kialakulásának kockázata.
A védő hatást nem sikerült igazolni, az új eredmények tükrében viszont az is felmerül, hogy a szelén megelőző célú szedése komoly kockázattal is járhat. Ahogy Tardito mondja, a nyomelem magasabb mennyisége lehetővé teheti, hogy a kezdődő, alacsony sejtsűrűségű rákbetegség fennmaradjon, és terjedésnek induljon, eljutva a test olyan részeibe is, ahová szelén nélkül nem lett volna képes. Bár ez egyelőre nem több egy elméletnél, a szakértő szerint mindenképp érdemes lenne állatkísérletekkel vizsgálni, hogy van-e a szelénnek tumorsegítő hatása.
David Sabatini, a Whitehead Bioorvosi Kutatóintézet szakértője szintén saját tápoldatán dolgozik, amelyhez ő is az emberi vért használja mintaként. És ő is komoly eltéréseket tapasztal a saját oldatában növesztett tumorsejtek és a forgalomban levő tápoldatokban tenyésztett sejtek viselkedése között.
2017-ben például igazolta, hogy az új tápoldatban nevelt tumorsejtek sokkal kevésbé érzékenyek az Adrucil nevű kemoterápiás szerre, mint a hagyományos környezetben tenyésztett rákos sejtek.
Sok a kísérlet, kevés a terápia
Az új eredmények nem is jöhetnének érdekesebb időszakban, hiszen az utóbbi években a rákkutatást is egy lehetséges megismételhetőségi válság fenyegeti, vagyis több, tenyésztett sejtekkel kapcsolatos fontos kísérletet sem sikerült reprodukálniuk a szakértőknek más laborokban. Ami pedig még nagyobb probléma, a laborkörülmények között kapott eredményekből csak nagyon ritkán sikerül tényleges terápiákat kidolgozni, ami ugyanis a Petri-csészében még működött, az élő betegekben rendre csődöt mond. És bár ezen problémák mögött számtalan ok állhat, Tardito és társai szerint az bizonyosan nem segíti a rákkutatás előre lendülését, hogy a szakértők többsége olyan tápoldatokkal kísérletezik, amelyek nem igazán hasonlítanak a szervezetben található környezetre.
Ennek fényében egyre nagyobb az egyetértés abban, hogy az újfajta, realisztikusabb tápoldatok jelenthetik a kulcsot a tumorsejtek gyenge pontjainak azonosításához, és a működő terápiák kidolgozásához is.
Ahhoz azonban, hogy ez valósággá váljon, az új tápoldatoknak kereskedelmi forgalomba kell kerülniük, arra ugyanis sem idő, sem pénz nincs, hogy az egyes laborok saját maguknak rakják össze ezeket. Ha a keverékek széles körben kaphatók lennének az ráadásul az eredmények összehasonlíthatóságát is megkönnyítené, ami egyúttal részben azt is megmagyarázza, hogy miért vonakodnak a kutatók váltani a jól bevált, széles körben használt táoldatokról valami másra.
Sabatini és Tardito már készül is a kereskedelmi értékesítésre, amíg pedig megtalálják az optimális megoldást és befektetőt a tömeges gyártásra, addig saját laborjaikban igyekeznek minél többet előállítani a tápoldatokból, hogy azokat aztán elküldjék kollégáiknak. A kereslet azonban egyre nő, és szakértők lassan kifogynak az erőforrásokból, így a végtelenségig nem folytatható ez a fajta „házi” gyártás.
Semmi sem tökéletes
Bár sokan reménykednek abban, hogy a Plasmax és a vele rokon tápoldatok használata rövidesen globálisan elterjed, fontos leszögezni, hogy természetesen ezek az oldatok sem tökéletesek. Belőlük is hiányozik vér sok fontos eleme, többek közt egyes zsírok és fehérjék, és nem tükrözik a különböző szervek eltérő kémiai jellegzetességeit sem. Nem tudják továbbá megfelelően modellezni azt a „vegyi sivatagot” sem, amely a tumorok belsejében lakozik.
A daganatok gyakran annyira gyorsan nőnek, hogy az erek nem képesek lépést tartani velük, így belsejükben egészen sajátos környezet alakul ki a tápanyagok alacsony mennyisége miatt.
Alexander Muir, a Chicagói Egyetem kutatója éppen múlt hónapban publikált egy tanulmányt, amelyben azt mutatta meg, hogy a tumorok belsejében található, a rákos sejtek között keringő folyadék egészen más arányokban tartalmazza a tápanyagokat, mint a vér.
Az új tápoldatok valószínűleg a rákkutatás másik érzékeny pontjára sem jelentenek gyógyírt, vagyis arra, hogy a rákkutatók többsége évtizedekkel ezelőtt létrehozott sejtvonalakkal kísérletezik, amelyeket azóta is EMEM-ben vagy DMEM-ben nevelgetnek, amelyekhez a sejtek azóta minden bizonnyal hozzászoktak. Így nem biztos, hogy gyümölcsöző lesz ezeket Plasmaxban tovább tenyészteni, hanem lehetséges, hogy helyettük inkább teljesen új sejtvonalakat kellene bevezetni a kutatásokba.
