O echipă de cercetători americani a descoperit că o moleculă de laborator, folosită în mod frecvent în experimentele de replicare a ADN-ului, poate induce moartea celulelor canceroase.
Oamenii de ştiinţă de la facultatea de medicină UNC, din Carolina de Nord, SUA, au făcut o descoperire surprinzătoare care vizează o moleculă numită EdU, folosită în mod obişnuit în experimentele de laborator pentru a eticheta ADN-ul.
Cercetătorii au descoperit că molecula este recunoscută de celulele umane ca reprezentînd o deteriorare a ADN-ului, ceea ce declanşează un proces de reparare a ADN-ului care este în cele din urmă fatal pentru celulele afectate, inclusiv pentru celulele canceroase.
Descoperirea, publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences - PNAS, indică posibilitatea utilizării moleculei EdU ca bază pentru un tratament pentru cancer, având în vedere toxicitatea şi selectivitatea sa pentru celulele care se divid rapid.
„Proprietăţile neaşteptate ale EdU sugerează că ar fi utile studii suplimentare asupra potenţialului său, în special împotriva cancerelor cerebrale”, a declarat autorul principal al studiului dr. Aziz Sancar, profesor de biochimie şi biofizică la facultatea de medicină a UNC.
„Vrem să subliniem că aceasta este o descoperire ştiinţifică în stadiu incipient, dar importantă. Comunitatea ştiinţifică mai are mult de lucru pentru a afla dacă EdU ar putea deveni într-adevăr o armă împotriva cancerului”, a precizat medicul, care a câştigat premiul Nobel pentru chimie, în 2015, pentru munca sa fundamentală în repararea AND-ului.
EdU (5-etinil-2′-deoxiuridină) este un analog sintetic al compusului natural timidină care este încorporat în ADN-ul celulelor care se divid şi este utilizat în laborator pentru a analiza sinteza ADN-ului în culturile celulare şi ţesuturile vii.
Molecula este, în esenţă, un instrument ştiinţific popular, sintetizat pentru prima dată în 2008 ca un analog, sau mimic chimic, al timidinei, materia primă care alcătuieşte ADN-ul, şi care reprezintă litera „T” din codul ADN (adenină ( A), citozină (C), guanină (G) şi timină (T)).
În experimentele de laborator, oamenii de ştiinţă adaugă EdU celulelor pentru a înlocui timidina din ADN.
Spre deosebire de alţi analogi de timidină, această moleculă are o structură chimică convenabilă (prezintă aşa numitul „mâner molecular”) de care se pot lega strâns probele moleculare fluorescente. Astfel, molecula poate fi utilizată relativ uşor şi eficient pentru a marca şi urmări ADN-ul, aşa cum se întâmplă în studiile procesului de replicare a ADN-ului în timpul diviziunii celulare.
În general, aceste „mânere moleculare” funcţionează ca un fel de „distanţiere”, care împiedică aderenţa nespecifică şi nedorită a proteinelor ţintă pe suprafaţa celulelor.
Din 2008, oamenii de ştiinţă au folosit molecula EdU ca instrument, în mii de studii.
Când laboratorul dr. Sancar a început să folosească EdU, echipa a observat în mod neaşteptat că ADN-ul marcat cu EdU a declanşat un răspuns de reparare a ADN-ului chiar şi atunci când nu a fost expus la agenţi care dăunează ADN-ului, cum ar fi lumina ultravioletă.
„A fost un şoc”, spune dr. Sancar. „Aşa că am decis să explorăm mai departe”.
În urma acestei observaţii ciudate, echipa a descoperit că EdU, din motive care sunt încă neclare, modifică ADN-ul într-un mod care provoacă un răspuns de reparare, numit repararea prin excizia de nucleotide. Acest proces implică îndepărtarea unei scurte porţiuni de ADN deteriorat şi resintetizarea unei catene de înlocuire. Este mecanismul care repară cele mai multe daune cauzate de lumina ultravioletă, fumul de ţigară şi medicamentele chimiomodificatoare care modifică ADN-ul.
Cercetătorii au cartografiat la rezoluţie înaltă repararea prin excizie indusă de EdU şi au descoperit că aceasta are loc în întregul genom şi, aparent, apare din nou şi din nou, deoarece fiecare catenă nouă de înlocuire include EdU şi astfel provoacă răspunsul de reparare din nou.
Se ştia că EdU este toxic pentru celule, într-un regim moderat, dar mecanismul acestei toxicităţi a rămas un mister.
Noile descoperiri sugerează foarte puternic faptul că EdU ucide celulele prin inducerea unui proces inutil de reparare, respectiv prin excizie inutilă, care în cele din urmă conduce celula să se autodistrugă printr-un proces de moarte celulară programată, apoptoză.
Descoperirea este interesantă în sine, a comentat dr. Sancar, deoarece sugerează că cercetătorii care folosesc EdU pentru a eticheta ADN-ul trebuie să ţină cont de această declanşare a reparaţiei prin excizie.
„În timp ce vorbim, sute şi poate mii de cercetători folosesc molecula EdU pentru a studia replicarea ADN-ului şi proliferarea celulelor în experimente de laborator fără să ştie că celulele umane o detectează ca producând daune ADN-ului”, a precizat Sancar.
Echipa a realizat, totodată, că aceste proprietăţi ale moleculei EdU ar putea sta la baza unor medicamente eficiente pentru cancerul cerebral, întrucât EdU se încorporează doar în ADN-ul celulelor care se divid activ, în timp ce, în creier, majoritatea celulelor sănătoase nu se divid. În principiu, EdU ar putea ucide celulele canceroase cu diviziune rapidă din creier, fără să afecteze celulele sănătoase ale creierului, care nu se divid.
„Studiile anterioare au găsit deja dovezi că EdU ucide celulele canceroase, inclusiv celulele canceroase din creier, dar în mod ciudat, nimeni nu a urmărit vreodată aceste rezultate”, a mai precizat dr. Sancar.
Oamenii de ştiinţă speră să colaboreze cu alţi cercetători pentru a investiga proprietăţile EdU ca agent împotriva cancerului.
