EU Fiatal Tudósok Versenye
Négy tehetséges diák mutatta be innovatív projektjét
Rákdiagnosztika a háziorvosi rendelőben
A Szegedi Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium diákjai egy éve kutatják, hogyan lehetne kimutatni egy egyszerű háziorvosi szűrővizsgálat során a szervezetben megjelenő daganatos elváltozásokat, feltárás és szövetminta vételezése nélkül. Projektjükkel megnyerték az iGem nemzetközi szintetikusbiológia-versenyt, első helyezést értek el a 31. Ifjúsági Tudományos és Innovációs Tehetségkutató Versenyen és képviselték hazánkat a 33. EU Fiatal Tudósok Versenyén. Tóth Reginával és Kovács Viktóriával beszélgettünk kutatómunkájukról.
Mesélnétek arról, hogy hol és mit tanultok jelenleg?
Kovács Viktória: Jelenleg mindketten a Szegedi Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium tanulói vagyunk, speciális biológia tagozaton, tehát osztálytársak is vagyunk. Ez az egész projekt egy nagyobb diákcsoport munkája, ami főleg az osztálytársainkból és alsóbb évesekből áll.
Miről szól a projektetek, melyet az EU Fiatal Tudósok Versenyén is bemutattatok?
K. V.: A mi projektünk egy alternatív rákdiagnosztikai módszer kidolgozásáról szól, amelyben biomarkereket mutatunk ki. A biomarkerek olyan kis méretű molekulák, amelyeket a daganatos sejtek termelnek, és a testfolyadékokba ürítik őket. Ezeket az apró molekulákat detektáltuk mi. Minden daganatos betegségnek megvan a maga biomarker-mintázata, melyek általában egyszálú RNS-molekulák, így a mintázat alapján azonosítani lehet azt is, hogy milyen fajta daganat van az adott személyben. Mi ezeket az RNS-eket mutattuk ki, mégpedig egy általunk tervezett DNS-szakasz segítségével, és az egészet egy fluoreszcens festékkel tettük láthatóvá. Így minimális beavatkozással, nyál- vagy vizeletminta segítségével ki lehet szűrni a daganatos megbetegedéseket, és nem kell feltárni vagy szövetmintát venni ahhoz, hogy kapjunk egy általános képet az adott egyén egészségügyi állapotáról.
Tóth Regina: Ez a módszer többféle rákos megbetegedésre is adaptálható lehet. Ez attól függ, hogy melyik RNS-t szeretnénk kimutatni. Például egy veserák esetében más típusú RNS-molekulák jelennek meg magasabb koncentrációban mint például egy prosztatarák esetében. A veserákos betegeknek a vizeletében lesznek jelen ezek a molekulák így ez esetben a vizelet szolgálna betegmintaként. Eredetileg ezzel a típusú rákkal, a veserákkal kezdtünk el foglalkozni, ám később láttuk, hogy sokkal több lehetőséget is rejt módszerünk. Az, hogy a vérből, a vizeletből, vagy egyéb testnedvekből mutatjuk-e ki az adott daganatos megbetegedést, az attól is függ, hogy hol növekszik a kimutatni kívánt RNS-nek a koncentrációja. A projektünkben ezt mérési eredményekkel, grafikonokkal szemléltettük, illetve készült egy animáció is, amely megmutatja ennek az egész folyamatnak a mechanizmusát, azt, ahogy összekapcsolódik a DNS az RNS-szállal.
Mióta dolgoztok a projekteteken, és mi motivált titeket a megalkotásában?
T.R.: Eredetileg ez a projekt az MIT (Massachusetts Institute of Technology) által szervezett iGem nemzetközi szintetikusbiológia-versenyre készült. Ezen a versenyen a társadalmi problémákkal foglalkozó projektekkel lehetett indulni, ezért is épül a projektünk a daganatos megbetegedések köré. Aranyérmesek lettünk. Majd ezt követően a tanárunk hívta fel a figyelmünket az Ifjúsági Tudományos és Innovációs Tehetségkutató Versenyre, ahol szintén első helyezést értünk el.
K. V..: Körülbelül 2021 szeptembere óta dolgozunk intenzíven ezen a projekten. Olyan témát, problémát kerestünk, amelyet, ha sikerülne megoldani, előbbre vinné a társadalmat. Így jutottunk el a rákdiagnosztikához. Emellett a témaválasztást az is befolyásolta, hogy a munkacsoportunkban, közvetlenül vagy közvetetten mindenkinek volt személyes érintettsége a témában. Továbbá a tudományos világot is nagyban mozgatja jelenleg ez a téma.
Milyen volt egy ilyen európai szintű versenyen részt venni? Mit adott nektek a hazai és a nemzetközi versenyen való részvétel?
T. R.: A hazai és az uniós verseny nagyon különböző volt, ezáltal más-más tapasztalatokkal gazdagodtunk. A hazai versenynél kihívás volt, hogy előadást kellett tartani, és hogy le kellett írni a gondolatainkat egy megadott terjedelemben. Az uniós verseny által is nagyon sok új tapasztalatot szereztünk, új ismeretségeket kötöttünk és angolul kommunikáltunk; egy teljesen új szituációba csöppentünk. Standok voltak, ott kellett bemutatni a projektet nemcsak zsűritagoknak, hanem érdeklődőknek is, akik folyamatosan érkeztek. Olyan volt szinte, mint egy kiállítás.
K. V.: Az egész Európai Unióból voltak versenyzők. A legtöbb ország résztvevőivel sikerült a több napos verseny alatt megismerkednünk. Ez köszönhető volt annak is, hogy minden napot közös vacsorával zártunk, továbbá részt vettünk csapatépítő programokon is. Nagyon inspiráló volt hasonló gondolkodású fiatalokkal együtt lenni, akik szintén érdekeltek a tudományban. Őszintén lenyűgöző volt velük beszélgetni. Az itthoni versennyel kapcsolatban szeretném kiemelni, hogy kaptunk két mentort, dr. Kormos Bernadettet és Erdőssy Jánost, akik a verseny alatt végig segítettek, támogattak és biztattak minket, ami nagyon motiváló volt számomra.
Amennyiben a munkátok eredményes lesz és megfelelő módon ki tudjátok dolgozni, milyen hatásai lehetnek a társadalomra?
T. R.: Hosszabb távon ezt egy általános szűrőprogramba szeretnénk beépíteni, amely kisebb Egészségházakban is akár, de főleg a háziorvosi rendelőkben alkalmazható lenne. Ez lehetővé tenné a minél koraibb diagnózis felállítását. Ha az éves szűrőprogram része lenne, akkor ezeket az értékeket évente lehetne ellenőrizni, csökkentve ezzel a korai elhalálozások számát, hiszen a korai diagnózis életmentő lehet. Európai viszonylatokban Magyarországon a legmagasabb a daganatos megbetegedésekben elhalálozók száma, ez is motivált minket a kutatómunkára.
K. V.: Az egész EU-ban minden negyedik elhalálozás oka a daganatos megbetegedés. Ez a szám hazánkban még nagyobb. Hosszabb távon ezt a számot csökkenteni lehetne a projektünkkel. Ahogy Regina is mondta, a szűrővizsgálatok életmentők lehetnek. Minél koraibb szakaszban diagnosztizálják ezt a betegséget, annál több lehetősége van a kezelőorvosnak kiválasztani a megfelelő terápiát és felkészíteni lelkiekben is a beteget, hiszen egy ilyen típusú betegségnek nagyon nagy érzelmi vonzata is van.
Milyen jövőbeli célokat tűztetek ki magatok elé a projekttel kapcsolatban? Szeretnétek folytatni a kutatást?
T. R.: Számtalan feladat vár még ránk, hogy sikeresen meg tudjuk valósítani a projektet. A biológia területén szeretnénk mind a ketten továbbtanulni, így, ha a lehetőségek engedik, folytatni fogjuk ebben a témában a kutatást. A Szegedi Egyetem Általános Orvostudományi Karán szeretnék továbbtanulni.
K. V.: Ha ezt a projektet nem is tudjuk folytatni, a kutatást nem szeretnénk abbahagyni, mert nagyon pozitív tapasztalatokat szereztünk a kutatómunkával, a projekt kidolgozásával és a versenyekkel kapcsolatban is. Betekintést nyerhettünk ilyen fiatalon a tudományos világba, ami nagyon nagy érték számunkra. Remélhetőleg lesz lehetőségünk ezt a projektet folytatni, de ha ezt nem is tudjuk megvalósítani, a szenvedélyünk a kutatás és a tudomány iránt mindenképpen megmarad. Jövőre orvosi egyetemen szeretnék továbbtanulni, beadom a jelentkezésem a hollandiai Groningeni Egyetemre, a budapesti és a szegedi orvosi karra is.
Kovács Viktóris és Tóth Regina
A köztisztaság teljesen új megvilágításban
A kolozsvári János Zsigmond Unitárius Kollégium egyik diákja a megálmodója Rustynak, a kis szemétfelismerő robotnak. Rusty megtalálja és felismeri az utcákon található szemeteket, hosszabb távon pedig remélhetőleg a terméket gyártó cég nevét is meg fogja tudni mondani. Ez az ötlet elnyerte az első helyezést a magyar innovációs versenyen, a különdíjat az uniós versenyen, és hamarosan indul a Dallasban rendezett ISEF nemzetközi megmérettetésen. Kovács Nóra-Annával beszélgettünk a projektjéről és a jövőbeli terveiről.
Mesélnél arról, hogy hol és mit tanulsz jelenleg?
Kolozsváron, a János Zsigmond Unitárius Kollégiumban vagyok bentlakó diák matematika–informatika intenzív angol tagozaton. A matematika a fő szakom, de járok robotikaórára is, ami meghatározó szempont volt a projektem témájának kiválasztásában. Jelenleg végzős vagyok, jövőre szeretnék műszaki informatikát tanulni valamelyik egyetemen.
Miről szól a projekted, melyet az EU Fiatal Tudósok Versenyén is bemutattál?
Amióta elkezdtem a kutatást, a projektem rengeteget változott, fejlődött. Az én innovációm a Társadalmi Tükör Technológia, amelynek alapelve, hogy tükröt állítson a mai modern civilizáció és a társadalom elé. Célom, hogy a társadalom észrevegye, hogy a környezetünk beszennyezéséért ténylegesen mi vagyunk a felelősek. Egy új viszonyulási módot szeretnék kialakítani, amelyben a közterek tisztán tartása az emberekben természetes igénnyé válik. Ennek az elképzelésnek az első prototípusa lett Rusty, a kis szemétfelismerő robot. Jelenleg hatféle szemetet tud megkülönböztetni a PET-palackoktól a nejlonzacskókon át a szájmaszkokig. Amikor felismeri, akkor elküldi egy weboldalnak, amelyen keresztül monitorozni is lehet majd a szemetet. Későbbiekben célom, hogy ne csak felismerje a szemetet, hanem a weboldalon található térképen helyzetjelző címkékkel is jelezze az embereknek. Ha az emberek reagálnak és felszedik, digitális pontokat is tudnak majd gyűjteni. Rusty tehát csak az egyik része a Társadalmi Tükör Technológiának, a másik része a szemétmonitorizáló kamerarendszer, amely már nemcsak a szemetet tudja felismerni, hanem a terméket gyártó céget is. Ez a következő fejezete a projektemnek. Úgy gondolom, ha egyforma súlyt tudnánk helyezni a városlakókra és a termékeket gyártó cégekre, közösen meg tudnánk oldani ezt a problémát.
Mióta dolgozol a projekteden, és mi motivált annak megalkotásában?
Három éve dolgozom a projekten. Már korábban is neveztem az Ifjúsági Tudományos és Innovációs Tehetségkutató Versenyre, ám akkor még elég kezdetleges volt az ötletem, csak dicséretet kaptam és biztatást, hogy dolgozzak tovább rajta. Így is tettem, és amikor újra indultam a legutóbbi versenyen, aranyérmet nyertem.
Kilencedik osztályig nem igazán foglalkoztam robotikával. Amikor felköltöztem Kolozsvárra, akkor kezdtem ezt tanulni, és megszerettem. Mivel egy kis faluból származom, mindig is szerettem a természetet. Otthon, iskola után sokszor mentem ki a házunk mögött futó kis patakhoz. Már akkor tapasztaltam, hogy az emberek eldobálják a szemetet, de igazán akkor kezdett el ez zavarni, amikor felköltöztem a városba. Elmentem a parkba, vagy az utcákon sétáltam és mindenhol láttam eldobott kis szemeteket, szivarcsikkeket, amelyek talán jelentéktelennek tűnnek, de nekem nagyon megzavarta a kontemplációmat, elvette a parknak a stresszcsökkentő hatását. Ezért az is a célja a projektemnek, hogy meg tudjam mutatni, hogy már a város utcáin is mennyi szemét van, mert már az is hihetetlenül nagy mennyiség.
Milyen volt egy ilyen európai szintű versenyen részt venni? Mit adott neked a hazai és a nemzetközi versenyen való részvétel?
Nagyon jó volt megtapasztalni a magyarországi innovációs versenyen, hogy a zsűritagok milyen segítőkészek, szinte mentorként tekintettem rájuk. Tudtam, hogy a tanácsaikat nem azért adják, hogy kritizáljanak, hanem hogy segítsenek. Ezért is tudott ilyen jól fejlődni a projektem, mert nagyon jó mentorációt kaptam a verseny alatt. Az, hogy aranyérmes lettem, önbizalmat is adott. Az EU Fiatal Tudósok Versenye, amit Hollandiában tartottak, szintén sok pozitív dolgot eredményezett. Nagyon jó barátságot kötöttem azokkal, akikkel együtt mentem a versenyre Magyarországról, és a nyelvtudásom is fejlődött, de amit igazán kiemelnék, hogy kaptam egy teljesen más nézőpontot. Elvittek minket például egy címkegyártó céghez, ahol csokikra, üvegekre készítenek címkéket. Egy címkét hónapokon át tesztelnek, időjárásgépbe rakják, így több hónapba telik, mire a címke rákerül a termékre. Tanulságos volt az a szervezettség is, amit ott tapasztaltam. A rendezvény vegán étkezést kínált, így ebbe is bele tudtam kóstolni. Hihetetlen volt számomra az is, hogy bár különböző országokból érkeztünk, mégis meg tudtuk a tapasztalatainkat, ötleteinket osztani egymással, tudtunk beszélgetni.
Amennyiben a munkád eredményes lesz, és megfelelő módon ki tudod dolgozni, milyen hatásai lehetnek a társadalomra?
Remélem, hogy ha már több kis robot lesz egy város több pontján, és már több komoly adat áll a rendelkezésünkre a szemetek elhelyezkedéséről, akkor megerősödik az emberekben az önreflexió, és hamarabb utánakapnak az eldobott szemeteknek, illetve otthon is jobban odafigyelnek rá, hogy minél kevesebb szemetet termeljenek. Ezzel a projekttel így hosszabb távon csökkenteni tudjuk az utcákon eldobott szemetek mennyiségét azáltal, hogy az embereknek lesz egy képük a köztereken található szemét mennyiségéről.
Mindenképp szeretném folytatni a projektet. A legközelebbi célom, hogy az amerikai ISEF versenyen már működő prototípust tudjak bemutatni, ami a másik fő alappillérrel, az utcákon felszerelhető monitorizáló kamerákkal is kiegészített, mert ezek jobban segítik majd Rustyt a szemetek analizálásában. Szeretném, ha minél hitelesebb lenne az előadásom, hogy ha bármit kérdeznek a projekttel kapcsolatban, tudjak válaszolni. Sokat kutattam, és tényleg nincs ilyen innováció, ami ezt a problémakört megoldaná, ahol ily módon egy robot tanítana minket. A későbbiekben az egyetemen is a gépi tanulással szeretnék foglalkozni, ebben szeretnék kutatni, mert úgy látom, hogy a gépi tanulás nagyon új megközelítés, de ugyanakkor nagyon sok fantázia is van benne.
Berendezés, ami láthatóvá teszi a fehérjéket
A fehérjék részt vesznek a legtöbb élettani folyamatban, ám láthatatlanok, így még a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet dolgozóinak is feladatot jelentett láthatóvá tenni őket. Egy fiatal kutató azonban megoldotta a problémát, úgy, hogy létrehozott egy szerkezetet, amely speciális módon bocsát ki fényt, láthatóvá téve ezzel az adott fehérjéket. Barna Benedek Lászlóval beszélgettünk a projektjéről.
Mesélnél arról, hogy hol és mit tanulsz jelenleg?
Most kezdtem a 12. osztályt a budapesti Szent István Gimnáziumban, ahol természettudományos tagozaton tanulok.
Miről szól a projekted, melyet az EU Fiatal Tudósok Versenyén is bemutattál?
A projektem középpontjában a fehérjék állnak. A fehérjék a legtöbb élettani folyamatban nagyon komplex rendszerrel vesznek részt, és olyannyira fontosak az élet működésében, hogy az örökítőanyag, amely biológiailag az egyetlen dolog, amit a szüleinktől kapunk, az is fehérjéket kódol. A fehérjék azonban alapvetően nem láthatóak. Például, ha az ember mikroszkóppal ránéz a kézfejére, nem fogja látni a fehérjéket. Ez legfőképpen azért van, mert egy vizsgáló – mint például a fénymikroszkóp – számára láthatatlanok. Erre kínál megoldást a fehérjejelölés. Ez azt jelenti, hogy a fehérjékhez valamilyen módon – sokféle módszer létezik – hozzákötünk egy olyan molekulát, ami viszont már látható a fénymikroszkóp számára, és így vizualizálni tudjuk a fehérjék elhelyezkedését, útját, ezáltal sokkal inkább meg tudjuk érteni, hogy milyen folyamatok működnek az emberi testben.
A fehérjejelölésre a legelterjedtebb módszer a hisztokémiai jelölés, de létezik a ligandalapú jelölés is, amellyel az én projektem foglalkozik. Ez azt jelenti, hogy amennyiben a hisztokémiai jelölés nem működik – ami megtörténhet a fehérjék szerkezetéből adódóan –, lehetőség adódik a ligandalapú jelölésre. (A ligand valamilyen kis kiegészítő molekulát jelent.) Tehát keresünk egy olyan molekulát, amely az adott fehérjéhez tud kötődni. Ezt a molekulát valamely másik fluoreszkáló molekulával megjelöljük, és ha ez a molekula valamely fehérje közelébe kerül, megjelöli azt és láthatóvá teszi. Ezzel csak egy probléma van: instabil jelölést eredményez, tehát könnyen lekapcsolódik a fehérjéről, így nem lehet sokáig vizsgálni, és egyáltalán nem biztos, hogy ezzel a módszerrel az összes fehérjét láthatóvá tudjuk tenni.
Erre az a megoldás, ha ezt a jelölést kiegészítjük egy harmadik, úgynevezett fotóaktív molekulával, amelyet ha megvilágítunk egy 365 nanométeres UV-fénnyel, a fotoaktív molekula aktiválódik, és kovalens kötést hoz létre a fehérjével. Így már egy stabil jelölést kapunk, amivel már sokkal hosszabb ideig tudunk dolgozni, és sokkal megbízhatóbb lesz a jelölés minősége. Én nem a biológiai vagy kémiai részével foglalkoztam ennek a problémának, hanem kifejezetten a megvilágítást próbáltam megoldani. Erre azért volt szükség, mert nem igazán volt erre korábban eszköz. dr. Prokop Susanne, a konzulensem a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetben foglalkozik a fehérjék kutatásával. Mielőtt megépítettem volna ezt a berendezést, nagyon gyenge minőségű UV-lámpákkal dolgoztak. Én egy olyan szerkezetet alkottam, amely képes befogadni egy standard méretű 6-500 lyukú sejttenyésztő edényt. Ez az eszköz képes mindegyik lyukat bevilágítani a felhasználó által előre meghatározott módon. A felhasználó tudja szabályozni a fény intenzitását, azt, hogy mennyi ideig világítson, valamint azt is, hogy hányszor villanjon fel és mennyi ideig legyen kikapcsolva két villanás között.
Mióta dolgozol a projekteden, és mi motivált annak megalkotásában?
Egy éve kezdtem el ezzel a projekttel foglalkozni. Édesapám a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetben dolgozott. Már kiskorom óta jártam oda, és mindig érdekelt, hogy mi hogyan működik, illetve édesapámmal is sokat kísérleteztünk. Egyszer szembejött velem ez a probléma, és arra gondoltam, hogy milyen nagy lehetőség egy ilyen kutatáshoz hozzájárulni egy szerkezettel, amit én alkottam. Ez volt a fő motivációm, szerettem volna ily módon én is bekapcsolódni a kutatásba.
Milyen volt egy ilyen európai szintű versenyen részt venni? Mit adott neked a hazai és a nemzetközi versenyen való részvétel?
Az uniós verseny elképesztően nagy élmény volt. A versenyt egy katedrálisban rendezték, amelynek az atmoszférája lenyűgözött. A hazai csapat tagjaival jó barátságot kötöttünk, a külföldi diákokkal szakmai eszmecseréket folytattunk. Nagyon emlékezetes volt számomra, hogy a zsűritagok, akik bírálták a projektemet, maguk is kiemelkedő kutatók, és alkalmam volt beszélgetni velük a projektem továbbfejlesztéséről.
Amennyiben a munkád eredményes lesz és megfelelő módon ki tudod dolgozni, milyen hatásai lehetnek a társadalomra?
Jelenleg is használják már a szerkezetet, de még van bőven mit fejleszteni rajta. Az egyik legfontosabb, hogy felhasználóbarátabb legyen, ezért grafikus felületet is tervezek hozzá, illetve magán az eszközön is van még mit fejleszteni. A fehérjék szerepe az élettani folyamatok megértésében, a gyógyszertani kutatásban is nagyon fontos. A legtöbb gyógyszer ezeknek a fehérjéknek a modulálásával fejti ki hatását. Ahhoz, hogy jobb minőségű és hatású gyógyszereket tudjunk fejleszteni, elengedhetetlen, hogy ismerjük ezeknek a fehérjéknek a működését. Ha elterjed a ligandalapú jelölés, és mások számára is elérhető lesz ez az eszköz, társadalmi hatásként jobb hatásfokú gyógyszerek fejlesztésére ad lehetőséget.
Milyen jövőbeli célokat tűztél ki magad elé a projekteddel kapcsolatban? Szeretnéd folytatni a kutatást?
Ezt a projektet szeretném lezárni, befejezni oly módon, hogy rentábilisan replikálható legyen, de hosszabb távon a repülés- és űrtechnika az, amivel a későbbiekben foglalkozni szeretnék.