مبارز سرطان مغز؟ دانشمندان UNC یک درمان بالقوه در مولکول آزمایشگاهی مشترک کشف کردند

چپل هیل - دانشمندان دانشکده پزشکی UNC به کشف شگفت انگیزی دست یافتند که مولکولی به نام EdU که معمولاً در آزمایشات آزمایشگاهی برای برچسب زدن DNA استفاده می شود، در واقع توسط سلول های انسانی به عنوان آسیب DNA شناخته می شود و باعث ایجاد یک فرآیند غیرمستقیم ترمیم DNA می شود که در نهایت انجام می شود. برای سلول های آسیب دیده، از جمله سلول های سرطانی کشنده است.

این کشف، منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علومبا توجه به سمیت و انتخاب پذیری آن برای سلول هایی که سریع تقسیم می شوند، به امکان استفاده از EdU به عنوان پایه ای برای درمان سرطان اشاره می کند.

نویسنده ارشد این مطالعه گفت: "خواص غیرمنتظره EdU نشان می دهد که انجام مطالعات بیشتر در مورد پتانسیل آن، به ویژه در برابر سرطان های مغز، ارزشمند است." عزیز سانکاr، MD، PhD، سارا گراهام کنان، استاد بیوشیمی و بیوفیزیک در دانشکده پزشکی UNC و عضو مرکز جامع سرطان UNC Lineberger. ما می خواهیم تاکید کنیم که این یک کشف علمی اساسی اما مهم است. جامعه علمی کار زیادی در پیش دارد تا بفهمد آیا EdU واقعا می تواند به سلاحی در برابر سرطان تبدیل شود یا خیر.

EdU (5-etynyl-2'-deoxyuridine) اساساً یک ابزار علمی محبوب است که برای اولین بار در سال 2008 به عنوان یک آنالوگ یا تقلید شیمیایی از بلوک سازنده DNA تیمیدین - که نشان دهنده حرف "T" در کد DNA آدنین است، سنتز شد. A)، سیتوزین (C)، گوانین (G) و تیمین (T). دانشمندان در آزمایش‌های آزمایشگاهی EdU را به سلول‌ها اضافه می‌کنند تا جایگزین تیمیدین در DNA شوند. برخلاف سایر آنالوگ های تیمیدین، دارای یک دسته شیمیایی مناسب است که مولکول های پروب فلورسنت محکم به آن می چسبند. بنابراین می توان از آن نسبتاً آسان و کارآمد برای برچسب زدن و ردیابی DNA استفاده کرد، به عنوان مثال در مطالعات فرآیند تکثیر DNA در طول تقسیم سلولی.

از سال 2008، دانشمندان از EdU به عنوان ابزاری در این راه استفاده کرده اند، همانطور که در هزاران مطالعه منتشر شده است. سانکار که برنده جایزه نوبل شیمی در سال 2015 برای کار مهم خود در زمینه ترمیم DNA شد، یکی از این دانشمندان است. هنگامی که آزمایشگاه او شروع به استفاده از EdU کرد، تیم او به طور غیرمنتظره ای مشاهده کردند که DNA نشاندار شده با EdU باعث ایجاد پاسخ ترمیم DNA می شود، حتی زمانی که در معرض عوامل آسیب رسان به DNA، مانند نور ماوراء بنفش قرار نگرفته باشد.

سانکار گفت: «این خیلی شوک بود. بنابراین تصمیم گرفتیم آن را بیشتر بررسی کنیم.»

با پیگیری این مشاهدات عجیب، تیم دریافتند که EdU، به دلایلی که هنوز نامشخص است، DNA را به گونه‌ای تغییر می‌دهد که باعث ایجاد یک واکنش ترمیمی به نام تعمیر برش نوکلئوتیدی می‌شود. این فرآیند شامل حذف یک بخش کوتاه از DNA آسیب دیده و سنتز مجدد یک رشته جایگزین است. این مکانیسمی است که بیشتر آسیب های ناشی از اشعه ماوراء بنفش، دود سیگار و داروهای شیمی درمانی تغییر دهنده DNA را ترمیم می کند. محققان ترمیم برش ناشی از EdU را با وضوح بالا ترسیم کردند و دریافتند که در سراسر ژنوم رخ می دهد و ظاهراً بارها و بارها رخ می دهد، زیرا هر رشته ترمیم جدید شامل EdU است و بنابراین پاسخ ترمیم را دوباره تحریک می کند.

شناخته شده بود که EdU نسبتاً برای سلول ها سمی است، اگرچه مکانیسم سمیت آن یک رمز و راز بود. یافته‌های این تیم قویاً نشان می‌دهد که EdU سلول‌ها را با القای یک فرآیند فراری از ترمیم برش بیهوده می‌کشد، که در نهایت منجر به پایان یافتن سلول از طریق یک فرآیند برنامه‌ریزی شده مرگ سلولی به نام آپوپتوز می‌شود.

به گفته سانکار، این کشف در نوع خود جالب بود، زیرا پیشنهاد می‌کند که محققانی که از EdU برای برچسب‌گذاری DNA استفاده می‌کنند، باید تحریک آن را در ترمیم برداشتن سریع در نظر بگیرند.

سانکار گفت: «همانطور که صحبت می کنیم، صدها و شاید هزاران محقق از EdU برای مطالعه تکثیر DNA و تکثیر سلولی در آزمایشات آزمایشگاهی استفاده می کنند بدون اینکه بدانند سلول های انسانی آن را به عنوان آسیب DNA تشخیص می دهند.

سانکار و همکارانش همچنین متوجه شدند که خواص EdU ممکن است آن را مبنایی برای یک داروی موثر سرطان مغز قرار دهد، زیرا EdU تنها در سلول‌هایی که به طور فعال در حال تقسیم هستند به DNA وارد می‌شود، در حالی که در مغز، اکثر سلول‌های سالم غیرقابل تقسیم هستند. بنابراین، در اصل، EdU می‌تواند سلول‌های مغزی سرطانی با تقسیم سریع را از بین ببرد و در عین حال سلول‌های مغزی سالم و غیرقابل تقسیم را حفظ کند.

سانکار و تیم او امیدوارند همکاری های بعدی را با سایر محققان برای بررسی خواص EdU به عنوان یک عامل ضد سرطان دنبال کنند.

سانکار گفت: «مطالعات قبلی قبلاً شواهدی پیدا کرده‌اند که نشان می‌دهد EdU سلول‌های سرطانی از جمله سلول‌های سرطان مغز را می‌کشد، اما عجیب است که هیچ‌کس هرگز این نتایج را دنبال نکرده است.

(C) UNC-CH