Transzgenikus vázizom úgy jön létre, hogy a vázizomba mesterséges gént viszünk be (transzfektáljuk). A transzgenikus izom előnyei, hogy rövidebb idő alatt létrehozható, mint a transzgenikus állat, a fejlődés vad típusú genetikai háttérben történik, ezért nem kell számolni a mutáns genetikai háttér zavaró hatásával. Idegen gének plazmid segítségével is bevihetők a vázizomba, ahol az idegen fehérjék hatása tanulmányozható, pl. a jelátviteli folyamatokra. Ezzel a módszerrel bebizonyítottuk, hogy a lassú vázizom összehúzódásában és elernyedésében fontos fehérjék kifejeződése külön jelátviteli utakon szabályozódik. A másik felfedezés, amelyet szabadalmaztattunk is, hogy mindössze néhány rost befolyásolásával az egész regenerálódó izomban serkenthető a növekedés.  Jelenleg ennek a hatásnak a szöveti mechanizmusát és a génterápiás felhasználási lehetőségét vizsgáljuk. 

Kísérleti modellünk a notexin-indukált nekrózist követően regenerálódó patkány soleus vázizom, amely az izom teljes tömegét érintő regenerációs folyamatokon megy keresztül.  Ennek a kísérleti rendszernek több mint egy évtizedig tartó vizsgálatával igazoltuk, hogy az in vivo regeneráció morfológiai és molekuláris eseményei egymásra épülnek, reprodukálhatóságuk pedig vetekszik az in vitro sejtkultúráéval.  A regenerálódó vázizmot olyan plazmidokkal transzfektáljuk, amelyek módosított géneket fejeznek ki, s a róluk készülő fehérjék segítségével az izomban lejátszódó folyamatok tanulmányozhatók. Az így létrehozott transzgenikus vázizom bizonyos előnyökkel is rendelkezik a transzgenikus állattal szemben, például intakt (vad típusú) genetikai háttérben alakult ki és rövidebb idő alatt lehet létre hozni. A transzgenikus vázizom segítségével kimutattuk, hogy a calcineurin vagy a Ras jelátviteli fehérjék gátlása megszünteti a lassú típusú vázizom összehúzódásában szerepet játszó miozin nehézlánc kifejeződését, de nem befolyásolja az elernyedéshez fontos szarko/endoplazmás retikulum Ca2+ ATP-áz kifejeződését [1,2].

Ezen kísérletek közben észrevehető volt, hogy bizonyos gének transzfektálása a regenerálódó izomban több mint 20%-os növekedés-serkentést eredményezett a gén bevitelére használt üres plazmiddal transzfektált regenerálódó kontroll izomhoz képest [3,4]. Jóllehet, a vázizom mindössze néhány rostjában történt manipuláció, a növekedés serkentése mégis valamennyi izomrostra érvényesült. Ilyen hatás esetén gyanítható az autokrin-parakrin mechanizmusok szerepe. Kalcineurin inhibítor fehérje és NFAT riporter gén azonos rostokba történő ún. kotranszfekciójával és antitest alkalmazásával igazolható volt, hogy a Ras fehérje gátlásával létrehozott regeneráció-serkentés a calcineurin-NFAT-IL4 útvonalon érvényesül. Ez úgy történik, hogy amennyiben a domináns negatív Ras gátolja a Ras-t, akkor a kalcineurin nevű foszfatáz aktívitása nő, defoszforilálja és a sejtmagba jutásra készteti az NFAT nevű transzkripciós faktort. Az NFAT serkenti az interleukin-4 (IL4) citokin kifejeződését, ami a rostból történő kiválasztódása után a rostkörnyéki mioblasztok IL4 receptoraihoz kötődve elindítja a mioblasztok beolvadását az izomrostba.

Az izomrost a sejtmagszám növekedésével fejlődik, hiszen ennek segítségével nagyobb számú génkifejeződésre nyílik lehetősége. Ennek megfelelően a stimulált regenerációban vizsgált rostok a sejtmagjainak száma nagyobb, mint a nem stimulált kontrolloké. A kalcineurin-NFAT-IL4 útvonal rost növekedést-stimuláló szerepét a szarkoplazmás/endoplazmás retikulum kalcium ATP-áz neonatális formáját (SERCA1b) gátló interferáló RNS-t kifejező plazmid transzfektálása esetén is kimutattuk. Ezek az eredmények nem csupán a regeneráció serkentésének egy gyógyászati szempontból is érdekes lehetőségét mutatják meg, hanem felhívják a figyelmet az izomrostok között működő, eddig lényegében ismeretlen mechanizmusokra.

1. Zádor E and Wuytack F (2003) Expression of SERCA2a is independent of innervation in regenerating soleus muscle. Am J Physiol -Cell Physiol  285:C853-C861
2. Zádor E, Fenyvesi R, Wuytack F (2005) Expression of SERCA2a is not regulated by calcineurin or upon mechanical unloading in skeletal muscle regeneration. FEBS Letters  579:749-752
3. Zádor E (2008) dnRas stimulates autocrine-paracrine growth of regenerating muscle via calcineurin-NFAT-IL-4 pathway. Biochem Biophys Res Com 375:265-70
4. Zádor E, Owsianik G, Wuytack F (2011) Silencing SERCA1b in a few fibers stimulates growth in the entire regenerating soleus muscle. Histochem Cell Biol 135: 11-20