CHAPEL HILL – Oamenii de știință de la Școala de Medicină UNC au făcut descoperirea surprinzătoare că o moleculă numită EdU, care este folosită în mod obișnuit în experimentele de laborator pentru a eticheta ADN-ul, este de fapt recunoscută de celulele umane ca deteriorare a ADN-ului, declanșând 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 al Academiei Nationale de Stiinte, subliniază posibilitatea utilizării EdU ca bază pentru un tratament pentru cancer, având în vedere toxicitatea și selectivitatea sa pentru celulele care se divid rapid.
„Proprietățile neașteptate ale EdU sugerează că ar fi util să se efectueze studii suplimentare asupra potențialului său, în special împotriva cancerelor cerebrale”, a spus autorul principal al studiului. Aziz Sancar, MD, PhD, Sarah Graham Kenan, profesor de biochimie și biofizică la Școala de Medicină UNC și membru al Centrului cuprinzător al cancerului UNC Lineberger. „Vrem să subliniem că aceasta este o descoperire științifică de bază, dar importantă. Comunitatea științifică are mult de lucru înainte pentru a afla dacă EdU ar putea deveni într-adevăr o armă împotriva cancerului.”
Aziz Sancar, MD, PhD (foto UNC-CH)
EdU (5-etinil-2′-deoxiuridină) este, în esență, un instrument științific popular, sintetizat pentru prima dată în 2008 ca un analog, sau mimic chimic, al blocului de construcție a ADN-ului timidinei - care reprezintă litera „T” din codul ADN al adeninei ( A), citozină (C), guanină (G) și timină (T). Oamenii de știință adaugă EdU celulelor în experimente de laborator pentru a înlocui timidina din ADN. Spre deosebire de alți analogi de timidină, are un „mâner” chimic convenabil de care moleculele sondei fluorescente se vor lega strâns. Astfel, poate fi utilizat relativ ușor și eficient pentru a marca și urmări ADN-ul, de exemplu în studiile procesului de replicare a ADN-ului în timpul diviziunii celulare.
Din 2008, oamenii de știință au folosit EdU ca instrument în acest fel, așa cum a fost publicat în mii de studii. Sancar, care a câștigat Premiul Nobel pentru Chimie în 2015 pentru munca sa fundamentală privind repararea ADN-ului, este un astfel de oameni de știință. Când laboratorul său a început să folosească EdU, echipa sa a observat în mod neașteptat că ADN-ul marcat cu EdU a declanșat un răspuns de reparare a ADN-ului chiar și atunci când nu a fost expus la agenți care dăunează ADN-ului, cum ar fi lumina ultravioletă.
„A fost un șoc”, a spus Sancar. „Așa că am decis să o explorăm mai departe.”
În urma observației 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 exciziei nucleotidelor. Acest proces implică îndepărtarea unei scurte porțiuni de ADN deteriorat și resinteza unei catene de înlocuire. Acesta este mecanismul care repară cele mai multe daune cauzate de lumina ultravioletă, fumul de țigară și medicamentele chimio modificatoare ADN. Cercetătorii au cartografiat repararea prin excizie indusă de EdU la rezoluție înaltă și au descoperit că aceasta are loc în întregul genom și, aparent, apare din nou și din nou, deoarece fiecare fir de reparare nouă include EdU și astfel provoacă răspunsul de reparare din nou.
Se știa că EdU este moderat toxic pentru celule, deși mecanismul toxicității sale a fost un mister. Descoperirile echipelor sugerează cu tărie că EdU ucide celulele prin inducerea unui proces inutil de reparare a exciziei inutile, care în cele din urmă conduce celula să se termine printr-un proces programat de moarte celulară numit apoptoză.
Acea descoperire a fost interesantă în sine, a spus Sancar, deoarece a sugerat că cercetătorii care folosesc EdU pentru a eticheta ADN-ul trebuie să ia în considerare declanșarea reparației exciziei.
„În timp ce vorbim, sute și poate mii de cercetători folosesc EdU pentru a studia replicarea ADN-ului și proliferarea celulelor în experimente de laborator fără să știe că celulele umane îl detectează ca daune ADN”, a spus Sancar.
Sancar și colegii au realizat, de asemenea, că proprietățile EdUs ar putea face din acesta baza unui medicament eficient pentru cancerul creierului, deoarece EdU devine încorporat în ADN numai în celulele care se divid activ, în timp ce, în creier, majoritatea celulelor sănătoase nu se divid. Astfel, în principiu, EdU ar putea ucide celulele cerebrale canceroase cu diviziune rapidă, scutând în același timp celulele creierului sănătoase, care nu se divizează.
Sancar și echipa sa speră să urmeze colaborări ulterioare cu alți cercetători pentru a investiga proprietățile EdU ca agent anticancer.
„Studiile anterioare au găsit deja dovezi că EdU ucide celulele canceroase, inclusiv celulele canceroase ale creierului, dar în mod ciudat, nimeni nu a urmărit vreodată aceste rezultate”, a spus Sancar.
(C) UNC-CH
