チャペルヒル– UNC 医学部の科学者は、DNA を標識するために研究室の実験で一般的に使用される EdU と呼ばれる分子が、実際には人間の細胞によって DNA 損傷として認識され、DNA 修復の暴走プロセスを引き起こすという驚くべき発見をしました。がん細胞を含む影響を受けた細胞にとって致命的です。
で発表された発見 米国科学アカデミー紀要は、EdU の毒性と分裂速度の速い細胞に対する選択性を考慮すると、がん治療の基礎として EdU を使用できる可能性を指摘しています。
「EdU の予想外の特性は、特に脳腫瘍に対するその可能性について、さらなる研究を実施する価値があることを示唆しています」と研究の上級著者は述べています。 アジズ・サンカr、MD、PhD、UNC医学部の生化学および生物物理学のSarah Graham Kenan教授であり、UNC Lineberger Comprehensive Cancer Centerのメンバー。 「これは基本的だが重要な科学的発見であることを強調したい。 科学界は、EdU が実際にがんに対する武器になり得るかどうかを解明するために、多くの作業を進めています。」
Aziz Sancar、MD、PhD (UNC-CH 写真)
EdU (5-エチニル-2'-デオキシウリジン) は、基本的に、アデニンの DNA コードで文字「T」を表す DNA ビルディング ブロック チミジンの類似体または化学的模倣物として 2008 年に初めて合成された、人気のある科学的ツールです ( A)、シトシン (C)、グアニン (G)、チミン (T)。 科学者は、研究室の実験で細胞に EdU を加えて、DNA のチミジンを置き換えます。 他のチミジン類似体とは異なり、蛍光プローブ分子がしっかりと結合する便利な化学「ハンドル」があります。 したがって、細胞分裂中の DNA 複製プロセスの研究など、比較的簡単かつ効率的に DNA を標識および追跡するために使用できます。
2008 年以来、何千もの研究で発表されているように、科学者はこのように EdU をツールとして使用してきました。 DNA修復に関する画期的な研究で2015年にノーベル化学賞を受賞したサンカールは、そのような科学者のXNUMX人です。 彼の研究室で EdU を使い始めたとき、彼のチームは予想外に、EdU で標識された DNA が、紫外線などの DNA 損傷剤にさらされていない場合でも DNA 修復反応を引き起こすことを観察しました。
「それはかなりショックでした」とサンカーは言いました。 「それで、私たちはそれをさらに調査することにしました。」
この奇妙な観察結果に続いて、研究チームは、EdU がヌクレオチド除去修復と呼ばれる修復反応を引き起こす方法で DNA を変化させることを発見しました。理由はまだ不明です。 このプロセスには、損傷した DNA の短いストレッチの除去と、代わりの鎖の再合成が含まれます。 これは、紫外線、タバコの煙、および DNA を改変する化学療法薬によるほとんどの損傷を修復するメカニズムです。 研究者らは、EdU によって誘発される除去修復を高解像度でマッピングし、それがゲノム全体で発生することを発見しました。新しい修復鎖にはそれぞれ EdU が含まれており、修復応答が新たに引き起こされるため、明らかに何度も発生しているようです。
EdUが細胞に対して中程度の毒性を示すことは知られていましたが、その毒性のメカニズムは謎でした。 チームの調査結果は、EdU が無益な切除修復の暴走プロセスを誘発することによって細胞を殺し、最終的にはアポトーシスと呼ばれるプログラムされた細胞死プロセスを通じて細胞を自ら終了させることを強く示唆しています。
この発見は、それ自体が興味深いものだった、と Sancar は述べた。なぜなら、EdU を使用して DNA を標識する研究者は、暴走除去修復のトリガーを考慮する必要があることを示唆していたからである。
「私たちが話しているように、何百人、おそらく何千人もの研究者が、人間の細胞がそれを DNA 損傷として検出することを知らずに、研究室の実験で DNA 複製と細胞増殖を研究するために EdU を使用しています」と Sancar 氏は述べています。
Sancar らはまた、EdU は活発に分裂している細胞でのみ DNA に取り込まれるのに対し、脳ではほとんどの健康な細胞は非分裂であるため、EdU の特性が有効な脳腫瘍治療薬の基礎になる可能性があることに気付きました。 したがって、原則として、EdU は、分裂していない健康な脳細胞を温存しながら、急速に分裂する癌性脳細胞を殺すことができます。
Sancar と彼のチームは、抗がん剤としての EdU の特性を調査するために、他の研究者との共同研究を続けたいと考えています。
「以前の研究では、EdU が脳腫瘍細胞を含む癌細胞を殺すという証拠がすでに見つかっていますが、奇妙なことに、誰もその結果を追跡していません」と Sancar 氏は述べています。
（C）UNC-CH
