ALAPKUTATÁSTÓL AZ ALKALMAZÁSIG

Tarján Imre, Rontó Györgyi
SOTE Biofizikai Intézete

Az alapkutatás új ismeretek szerzésére irányul, amit a tudomány fejlődésének törvényszerűségei határoznak meg. Az alkalmazott kutatás az alapkutatási eredmények hasznosítását célozza meg: konkrét eljárások, technológiák, illetve módszerek kidolgozása, anyagok vagy szerkezetek előállítása.

Az alap- és alkalmazott kutatás mellett harmadikként a fejlesztési kutatásról is szokás beszélni, jelen esetben azonban ezt nem emeljük ki, tekintettel arra, hogy a fejlesztés lényegében az alkalmazott kutatás gyártásorientált változata, és mint ilyen a mondandónk szempontjából az alkalmazott kutatáshoz kapcsolható. Az alkalmazott kutatással kapcsolatban a következőkben hasznosításon nemcsak valaminek a gyakorlati életbe való bevezetését értjük, hanem más tudományterületen való felhasználását is.

Az elmúlt évtizedek hazai tudománypolitikájában többször találkoztunk az alap- és az alkalmazott-kutatás szembeállításával, amikor is vagy az egyik, vagy a másik tevékenység előnyei, illetve hátrányai kaptak hangsúlyt. Bizonyára erre gondolt a közelmúltban Kiss Dezső is, amikor az Eötvös Loránd Fizikai Társulat egyik rendezvényén javasolta, hogy konkrét példákon illusztráljuk a két, célkitűzésében eltérő tudományos tevékenység kapcsolódását egymáshoz, tudományos és társadalmi szerepét stb.

A következőkben saját gyakorlatunkból hozott példával kívánjuk szolgálni Kiss Dezső javaslatát.

Egy alapkutatási program kialakítása

A 60-as évek elején aktuálissá vált intézetünkben az orvosi fizikai, biofizikai vonalon a kutatási témák megújítása, "felfrissítése". A biológiai (biofizikai) kutatások frontvonalában már akkor a biológiai szerkezet és funkció közötti kapcsolat tanulmányozása állt.

A probléma több szinten vizsgálható: makro-, mikro-, valamint molekuláris, illetőleg atomi szinten. Ez utóbbihoz csatlakoztunk. Koncepciónk kialakításában természetesen alapvető szerepet játszottak körülményeink: szellemi felkészültségünk, műszerezettségünk, vagyis előéletünk: mire vagyunk felkészülve anyagilag és szellemileg? Kristályhibákkal, közelebbről: ionizáló sugárzásokkal (és kémiai adalékolással) keltett ponthibákkal, valamint ezeknek a kristályok optikai és más tulajdonságaira kifejtett hatásaival, tehát az úgynevezett színcentrum-problémakörrel foglalkoztunk. Módszereink között kísérletiek és elméletiek egyaránt szerepeltek.

A probléma legalább olyan érdekes - vélekedtünk ha kristályok helyett a biológiailag fontos makromolekulákat tanulmányozzuk. Ezekben keltünk besugárzással hibákat és vizsgáljuk azok funkcionális következményeit. Kristályfizikai múltunkból nőtt ki tehát egy molekuláris biofizikai alapkutatás.

Vizsgálati objektumként a "baktériumfaló" vírusokra, az úgynevezett bakteriofágokra (más szóval a nukleoproteidekre és részrendszereikre) gondoltunk. Ezek, ismereteink szerint, a legegyszerűbb struktúrák, amelyek még egyáltalán mutatnak életjelenségeket, és éppen egyszerűségük következtében jól "hozzáférhetők" fizikusok, illetve fizikai módszerek számára is. Kedvező lehetőséget nyújtottak tehát a fizikus-kémikus-biológus-orvos együttműködésre, ami intézetünk személyi összetétele szempontjából ugyancsak lényeges körülmény volt. Többféle fággal dolgoztunk, egyesek fehérjeburokba zárt egyetlen DNS molekulát, mások RNS molekulát tartalmaznak. A sugárzások közül pedig célszerűen UV fényt alkalmaztunk, ami a fehérjeburkon áthaladva, a DNS-ben, illetve RNS-ben hozhat létre sérülést. UV fény esetén ugyanis (a röntgen vagy más nagy energiájú sugárzással szemben) a sérülés pontszerűnek tekinthető. A sérülés fizikai és mikrobiológiai módszerekkel egyaránt detektálható. (Különösen érzékeny az utóbbi eljárás, ugyanis általa egyetlen sérülés is kimutatható.)

A vizsgálatok eredményességéről

Vizsgálataink során számos új megállapításra, a kísérleti eredmények matematikailag is leírható értelmezése révén pedig ugyancsak értékes következtetésekre, közöttük több kvantitatív megállapításra is jutottunk, amik azóta más oldalról is beigazolódtak.

Vizsgálatainkat még a 70-es években különféle vegyszerek (különös tekintettel az alkilező szervekre) által létrehozott nukleinsav-sérülések tanulmányozására is kiterjesztettük. Eredményeink lehetőséget nyújtanak különböző vegyszerek genotoxikus hatásának kvantitatív jellemzésére. Ennek az eredménynek a gyakorlati jelentősége különösen akkor mutatkozik meg, ha tekintetbe vesszük, hogy a genotoxikus hatás és a karcinogenezis egymással összefüggnek.

Íme: az alapkutatásból jelentős alkalmazási lehetőség adódott, ami felhasználható például a gyógyszerkutatásban vagy a vegyi ártalom elleni védekezésben. - A gyógyszerkutatás szempontjából említésre méltó, hogy adott esetben választ kaphatunk arra a kérdésre, hogy egy kémiai szerkezetváltoztatás milyen értelmű és mértékű változást hoz létre a vegyszer genotoxikus hatásában. -A vegyi ártalom elleni védekezés az egész világra kiterjedő program, aminek módszereivel számos helyen foglalkoznak. Az általunk kidolgozott in vitro eljárás előnye más módszerekkel szemben, hogy kvantitatív, reprodukálható, teljes menetében automatizálható, gyors és olcsó.

Berendezést is kifejlesztettünk, ami a 80-as évek elején nyugateurópai, amerikai, japán és természetesen magyar szabadalmi oltalmat nyert. Még akkor egy hazai céggel (RADELKISZ) közösen gyártási modellt is kidolgoztunk, sorozatgyártásra azonban nem került sor.

Nem tartozik szorosan a témához, de megemlítjük, hogy a szóban forgó eszköz más esetekben is alkalmazható. Érzékenyen mérhető például segítségével az emberi táplálékként felhasználásra kerülő állati húsban lévő antibiotikum koncentrációja, ami a táp révén kerül az állat testébe.

Az említett példa jól demonstrálja, hogy ugyanaz az eredmény egyfelől alapkutatás terméke, másfelől alkalmazás. Mint alkalmazás segítheti több tudományterület fejlődését, de a gyakorlatot is szolgálhatja. A nukleoproteidek vegyi sérülésének tanulmányozása alapkutatás, a kidolgozott eljárás melléktermék, ami a gyógyszerkutatás, illetve a vegyi ártalom elleni védekezést segíti, rutinvizsgálatokra is alkalmas.

Az előzőekben ismertetett program egyébként időközben széles molekuláris biofizikai programmá bővült ki:

• polipeptidek és biológiai membránok közötti kölcsönhatás;
• fehérjék finomszerkezetének vizsgálata;
• fotoszenzibilizátorok-lipidek-nukleoproteidek közötti kölcsönhatás;
• a fág-nukleoproteid UV sérülésében szerepet játszó fotoproduktumok tanulmányozása.

E területekről és az ezeken elért eredményekről nem szólunk, a címnek megfelelően ugyanis az alap- és alkalmazott-kutatás kapcsolatának bemutatása a feladatunk és e célra a tárgyalt témát tartottuk legmegfelelőbbnek.

Egy kiemelt alkalmazás

Megemlítjük viszont ugyancsak az előzőekben részletezett tárgykörből kinőtt másik érdekessé vált biofizikai témát, az UV sugárzás biológiai dózisának elvi és gyakorlati problematikáját. Az UV sugárzás, hasonlóan a látható fényhez, mérhető a biológiai hatásaitól függetlenül, egyszerűen mint tovaterjedő energia, és tárgyalható a biológiai hatásaival összefüggésben is, miként a látható fény, amikor a láthatóságot is tekintetbe vesszük. A látható fény esetében az egyik területtel az objektív fotometria, a másikkal a vizuális vagy szubjektív fotometria foglalkozik. A UV sugárzás esetében többféle biológiai hatás jön szóba: bőrpirosodás, bőrdaganatok kialakulása, az immunrendszer károsodása, szemsérülések stb. Az UV tartomány vonatkozásában ezideig gyakorlatilag csak az objektív dozimetria létezett, a biológiai dozimetria viszonylag új feladat.

A 80-as évek végén és a 90-es évek elején a sztratoszferikus ózon csökkenésének kérdése, valamint a követkeményes UV B sugárzás-növekedéssel járó lehetséges biológiai károsodás becslésének, illetve előrejelzésének problémája az intézetet abban a kedvező helyzetben találta, hogy készen álltunk a biológiailag hatásos W dózis mérésére. Kidolgoztuk egyrészt a T7 bakteriofág DNS-ének sérülésén, másrészt az uracil polikristályos vékonyrétegnek abszorpcióváltozásán alapuló dózismérők működési elvét, meghatároztuk érzékenységüket, alkalmazási területüket, dinamikus mérési tartományukat. Mindkét detektor esetében kifejezésre jut az a körülmény, hogy a sugárzás biológiai károsító hatásában vezető szerepet játszik a nukleinsav, mint target-molekula.

Az OMFB, valamint több nemzetközi kutatási támogatás (UNEP, de főként az EU) segítségével mindkét dózismérő gyakorlati kifejlesztése olyannyira sikeresnek bizonyult, hogy azok ma a világon elfogadott, összesen négy, DNS-alapú biológiai doziméter között foglalnak helyet. Az említett kutatási támogatások lehetővé tették két mozgó UV dozimetriai laboratórium, valamint egy jól definiált spektrumú és intenzitású mesterséges sugárforrásokkal rendelkező nemzetközi referencia besugárzó laboratórium kialakítását is.

Az általunk szervezett, az egész világra kiterjedő biológiai monitorozás Helgolandtól Nigérián és Dél-Afrikán át az Antarktiszig terjedő nemzetközi együttműködések segítségével valósul meg.

Az Európai Ûrkutatási Ügynökség terve szerint 2002-ben a két UV detektorunkból 2 x 16 példányt helyeznek el a közelmúltban már elkezdett és folyamatosan továbbépülő űrállomáson. A körülbelül másfél évig tartó kísérlet célja, hogy választ keressünk az extraterresztriális napsugárzás és az élet lehetséges alapvető kapcsolatára:

• miként alakult ki az élet az oxigén (és ózon) nélküli ősi földi légkörben;
• lehetséges-e élet más égitesten is;
• lehetséges-e biológiailag releváns molekulák/molekuladarabok interplanetáris transzportja a világűrben (esetleg meteoritba zárva);
• fennmaradhat-e az élet és milyen módon, ha a földi légkör ózontartalma tovább csökken.

A "nagy" kérdések mellett az UV fény biológiai dózisának mérésével kapcsolatban "kis", mindennapi problémák is felmerülnek: vizsgálódások bizonyos foglalkozási műveletek (például hegesztés), sportolás (például síelés), üdülés (például napozás) stb. esetében. Ezekkel kapcsolatban a rutinmérésekre is felkészültünk, elfogadott szabadalmaink is vannak, detektorok sorozatgyártására azonban ezideig nem került sor.

Egy-két következtetés

1. Közhely, de adott esetben konklúzióként is megállapíthatjuk, hogy az alap- és alkalmazott kutatások állandó kölcsönhatásban állnak egymással: hol kapcsolódnak egymáshoz, hol kiegészítik, megtermékenyítik egymást stb. Szembeállításuknak nincs értelme. Mindkettőre szükség van, ezt mutatja nemcsak a tudomány, de az egész technikai civilizáció fejlődése. Egyik vagy másik preferálása helyett fontosabb, hogy mindkettő művelése legyen színvonalas, hatásos, eredményes.
2. Egy intézet, csoport vagy egyén kutatási eredményeinek értékelését illetően az alapkutatások esetében, ha nem is teljes, de értékes tájékoztatást nyújtanak az immáron jó néhány éve bevezetett szcientometriai módszerek.
   Az alkalmazott kutatások vonatkozásában hasonló eljárás nincs, hacsak az alkalmazás nem kapcsolódik egy másik alaptudományhoz. Az ilyen "elágazások" azonban nem szoktak előnyösek lenni az eredmények ismertté tétele és elismertsége szempontjából. (Hasonló a helyzet, mint általában a tudományok közötti határterületek esetében.) Marad tehát a kvalitatív minősítés.
   Az alkalmazott kutatásoknál, ha potenciális gyártási termékről van szó, a szabadalmakra szokás hivatkozni. Ezzel a kérdéssel alább külön foglalkozunk.
3. A szabadalmi eljárás, a szabadalom bevezetése a gyártásba, a piackutatás és még sok más kérdés az oktató-kutató számára körülményes foglalatoskodást jelent, nem is ért hozzá, nem is feladata, és akkor még nem is beszéltünk az említetteknél lényegesebb, gyakorlatilag legtöbbször teljesíthetetlen anyagi vonzatokról. Az egész kérdés egyébként, az eljárás elindításától a piackutatásig, napjainkban akkor bír jelentőséggel, ha nemzetközileg is érdekes.

Nyugaton az alkalmazások tekintetében segítséget jelentenek a kutató intézetek és egyetemek mellett szerveződött innovációs parkok, ezek azonban hazánkban csak "nyomokban" léteznek.

Mindent összevetve: jelenleg az alkalmazott kutatási eredmények kezelése, ha potenciális gyártási termékről van szó, általában rendezetlen kérdés.

Múltunkban az alkalmazott kutatási eredményeink gyakorlati értékesítése tekintetében sikerek és sikertelenségek egyaránt előfordultak. A sikerek azonban (például a röntgen- és a radioaktív sugárzások detektálása vagy a nukleáris medicina műszerfejlesztése tekintetében) nem szervezettség, hanem részben fáradságos egyéni szervezés, részben a véletlenek összjátékának eredményeként jöttek létre.

________________________

Készült a T023010 számú OTKA program keretében.