CHAPEL HILL - מדענים מבית הספר לרפואה של UNC גילו את התגלית המפתיעה שמולקולה בשם EdU, המשמשת בדרך כלל בניסויי מעבדה לתיוג DNA, למעשה מזוהה על ידי תאי אדם כנזק ל-DNA, מה שמעורר תהליך בורח של תיקון DNA שבסופו של דבר קטלני לתאים שנפגעו, כולל תאים סרטניים.
התגלית, שפורסמה ב- PNAS של האקדמיה הלאומית למדעים, מצביע על האפשרות להשתמש ב-EDU כבסיס לטיפול בסרטן, לאור הרעילות שלו והבררנות שלו לתאים שמתחלקים מהר.
"המאפיינים הבלתי צפויים של EdU מצביעים על כך שכדאי לערוך מחקרים נוספים על הפוטנציאל שלו, במיוחד נגד סרטן המוח", אמר מחבר המחקר הבכיר עזיז סאנקהr, MD, PhD, הפרופסור של שרה גרהם קינן לביוכימיה וביופיזיקה בבית הספר לרפואה של UNC וחברה במרכז UNC Lineberger Comprehensive Cancer. "אנחנו רוצים להדגיש שזהו תגלית מדעית בסיסית אך חשובה. לקהילה המדעית יש עבודה רבה לפנייה כדי להבין אם EDU באמת יכול להפוך לנשק נגד סרטן."
עזיז סנקר, MD, PhD (תמונה של UNC-CH)
EdU (5-ethynyl-2′-deoxyuridine) הוא בעצם כלי מדעי פופולרי שסונתז לראשונה בשנת 2008 כאנלוגי, או חיקוי כימי, של אבן הבניין של DNA thymidine - המייצגת את האות "T" בקוד ה-DNA של אדנין ( A), ציטוזין (C), גואנין (G) ותימין (T). מדענים מוסיפים EdU לתאים בניסויי מעבדה כדי להחליף את התימידין ב-DNA. שלא כמו אנלוגים אחרים של תימידין, יש לו "ידית" כימית נוחה שאליה מולקולות בדיקה ניאון יתחברו בחוזקה. כך ניתן להשתמש בו בקלות וביעילות יחסית כדי לתייג ולעקוב אחר DNA, למשל במחקרים על תהליך שכפול ה-DNA במהלך חלוקת התא.
מאז 2008, מדענים השתמשו ב-EDU ככלי בדרך זו, כפי שפורסם באלפי מחקרים. סנקר, שזכה בפרס נובל לכימיה לשנת 2015 על עבודתו המכוננת על תיקון DNA, הוא מדען כזה. כאשר המעבדה שלו החלה להשתמש ב-EdU, הצוות שלו ראה באופן בלתי צפוי ש-DNA עם תווית EdU עורר תגובת תיקון DNA גם כאשר הוא לא נחשף לחומרים מזיקים ל-DNA, כמו אור אולטרה סגול.
"זה היה די הלם," אמר סנקר. "אז החלטנו לחקור את זה יותר."
בהמשך לתצפית המוזרה, הצוות גילה ש-EdU, מסיבות שעדיין אינן ברורות, משנה את ה-DNA באופן שמעורר תגובת תיקון הנקראת תיקון כריתת נוקלאוטידים. תהליך זה כולל הסרה של קטע קצר של DNA פגום וסינתזה מחדש של גדיל חלופי. זהו המנגנון שמתקן את מרבית הנזקים מאור אולטרה סגול, עשן סיגריות ותרופות כימיות שמשנות DNA. החוקרים מיפו את תיקון הכריתה המושרה על ידי EdU ברזולוציה גבוהה ומצאו שהוא מתרחש על פני הגנום, וככל הנראה הוא מתרחש שוב ושוב, מכיוון שכל גדיל תיקון חדש כולל את EdU ובכך מעורר את תגובת התיקון מחדש.
היה ידוע ש-EDU רעיל במידה בינונית לתאים, אם כי מנגנון הרעילות שלו היה בגדר תעלומה. ממצאי הצוות מצביעים על כך ש-EdU הורג תאים על ידי גרימת תהליך בורח של תיקון כריתה חסר תוחלת, שבסופו של דבר מוביל את התא לסיים את עצמו באמצעות תהליך מתוכנת של מוות תאים הנקרא אפופטוזיס.
התגלית הזו הייתה מעניינת בפני עצמה, אמר סנקר, מכיוון שהיא הציעה שחוקרים המשתמשים ב-EDU לתיוג DNA צריכים לקחת בחשבון את הפעלתו של תיקון כריתה בורח.
"בזמן שאנחנו מדברים, מאות ואולי אלפי חוקרים משתמשים ב-EDU כדי לחקור את שכפול ה-DNA והתפשטות התאים בניסויי מעבדה מבלי לדעת שתאים אנושיים מזהים זאת כנזק ל-DNA", אמר סנקר.
Sancar ועמיתיו גם הבינו שתכונותיו של EdU עשויות להפוך אותו לבסיס לתרופה יעילה לסרטן המוח מכיוון ש-EDU הופך לשילוב ב-DNA רק בתאים שמתחלקים באופן פעיל, בעוד שבמוח, רוב התאים הבריאים אינם מתחלקים. לפיכך, באופן עקרוני, EdU יכול להרוג תאי מוח סרטניים המתחלקים במהירות תוך חסכון בתאי מוח בריאים שאינם מתחלקים.
סנקר וצוותו מקווים להמשיך בשיתופי פעולה עם חוקרים אחרים כדי לחקור את תכונותיו של EdU כסוכן אנטי סרטני.
"מחקרים קודמים כבר מצאו ראיות לכך ש-EDU הורג תאי סרטן, כולל תאי סרטן במוח, אבל באופן מוזר, אף אחד מעולם לא עקב אחר התוצאות הללו", אמר סנקר.
(ג) UNC-CH
