ชาเปลฮิลล์ – นักวิทยาศาสตร์จาก UNC School of Medicine ได้ค้นพบอย่างน่าประหลาดใจว่าโมเลกุลที่เรียกว่า EdU ซึ่งมักใช้ในการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อติดฉลาก DNA นั้นอันที่จริงแล้วเซลล์ของมนุษย์รู้จักว่าเป็นความเสียหายของ DNA ทำให้เกิดกระบวนการซ่อมแซม DNA ที่หลบหนีออกไปในที่สุด ร้ายแรงต่อเซลล์ที่ได้รับผลกระทบ รวมทั้งเซลล์มะเร็ง
การค้นพบนี้ตีพิมพ์ใน กิจการของ National Academy of Sciencesชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้ EdU เป็นพื้นฐานในการรักษามะเร็ง เนื่องจากมีความเป็นพิษและการคัดเลือกเซลล์ที่แบ่งตัวอย่างรวดเร็ว
"คุณสมบัติที่ไม่คาดคิดของ EdU แนะนำให้ทำการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับศักยภาพของ EdU โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับมะเร็งสมอง" ผู้เขียนอาวุโสด้านการศึกษากล่าว อาซิซ ซานชาr, MD, PhD, ศาสตราจารย์ด้านชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ของ Sarah Graham Kenan ที่ UNC School of Medicine และเป็นสมาชิกของ UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center “เราต้องการเน้นว่านี่เป็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานแต่สำคัญ ชุมชนวิทยาศาสตร์มีงานมากมายรออยู่ข้างหน้าเพื่อค้นหาว่า EdU สามารถเป็นอาวุธต่อต้านมะเร็งได้จริงหรือไม่”
Aziz Sancar, MD, PhD (ภาพถ่าย UNC-CH)
EdU (5-ethynyl-2′-deoxyuridine) เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยมซึ่งสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในปี 2008 ในรูปแบบอะนาล็อกหรือสารเคมีของ DNA building block thymidine ซึ่งเป็นตัวแทนของตัวอักษร "T" ในรหัส DNA ของ adenine ( A), ไซโตซีน (C), กัวนีน (G) และไทมีน (T) นักวิทยาศาสตร์ได้เพิ่ม EdU ให้กับเซลล์ในการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อแทนที่ไทมิดีนใน DNA ซึ่งแตกต่างจากสารคล้ายคลึงไทมิดีนอื่น ๆ มี "ที่จับ" ทางเคมีที่สะดวกซึ่งโมเลกุลของโพรบฟลูออเรสเซนต์จะยึดติดแน่น ดังนั้นจึงสามารถใช้ค่อนข้างง่ายและมีประสิทธิภาพในการติดฉลากและติดตาม DNA เช่น ในการศึกษากระบวนการจำลอง DNA ระหว่างการแบ่งเซลล์
ตั้งแต่ปี 2008 นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ EdU เป็นเครื่องมือในลักษณะนี้ ดังที่ตีพิมพ์ในการศึกษานับพัน Sancar ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2015 จากผลงานด้านการซ่อมแซมดีเอ็นเอของเขา คือนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่ง เมื่อห้องทดลองของเขาเริ่มใช้ EdU ทีมของเขาสังเกตเห็นโดยไม่คาดคิดว่า DNA ที่ติดฉลาก EdU นั้นกระตุ้นการตอบสนองการซ่อมแซม DNA แม้ว่าจะไม่ได้สัมผัสกับสารที่สร้างความเสียหายต่อ DNA เช่น แสงอัลตราไวโอเลต
“นั่นค่อนข้างน่าตกใจ” ซานคาร์กล่าว “ดังนั้นเราจึงตัดสินใจสำรวจเพิ่มเติม”
หลังจากการสังเกตที่แปลกประหลาด ทีมงานได้ค้นพบว่า EdU ด้วยเหตุผลที่ยังไม่ชัดเจน ได้เปลี่ยนแปลง DNA ในลักษณะที่กระตุ้นการตอบสนองการซ่อมแซมที่เรียกว่าการซ่อมแซมการตัดตอนนิวคลีโอไทด์ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการกำจัด DNA ที่เสียหายช่วงสั้น ๆ และสังเคราะห์สายทดแทนใหม่ นี่คือกลไกที่ซ่อมแซมความเสียหายส่วนใหญ่จากแสงอัลตราไวโอเลต ควันบุหรี่ และยาเคมีบำบัดที่เปลี่ยนดีเอ็นเอ นักวิจัยทำแผนที่การซ่อมแซมการตัดตอนที่เกิดจาก EdU ที่ความละเอียดสูง และพบว่าเกิดขึ้นทั่วทั้งจีโนม และเห็นได้ชัดว่าเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีก เนื่องจากแต่ละสายการซ่อมแซมใหม่รวมถึง EdU จึงกระตุ้นการตอบสนองการซ่อมแซมอีกครั้ง
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า EdU เป็นพิษต่อเซลล์ในระดับปานกลาง แม้ว่ากลไกของความเป็นพิษจะเป็นปริศนาก็ตาม การค้นพบของทีมแนะนำอย่างยิ่งว่า EdU ฆ่าเซลล์ด้วยการกระตุ้นกระบวนการซ่อมแซมการตัดตอนที่ไม่มีประโยชน์ ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่เซลล์ที่จะยุติตัวเองผ่านกระบวนการการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ซึ่งเรียกว่าอะพอพโทซิส
การค้นพบนี้น่าสนใจในตัวของมันเอง Sancar กล่าว เพราะมันแนะนำว่านักวิจัยที่ใช้ EdU ในการติดฉลาก DNA จำเป็นต้องคำนึงถึงการกระตุ้นการซ่อมแซมการตัดตอนแบบหนีไม่พ้น
"ในขณะที่เราพูด นักวิจัยหลายร้อยหรือหลายพันคนใช้ EdU เพื่อศึกษาการจำลองดีเอ็นเอและการเพิ่มจำนวนเซลล์ในการทดลองในห้องปฏิบัติการโดยไม่ทราบว่าเซลล์ของมนุษย์ตรวจพบว่าเป็นความเสียหายของดีเอ็นเอ" Sancar กล่าว
Sancar และเพื่อนร่วมงานยังตระหนักด้วยว่าคุณสมบัติของ EdU อาจเป็นพื้นฐานสำหรับยารักษามะเร็งสมองที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจาก EdU จะถูกรวมเข้ากับ DNA เฉพาะในเซลล์ที่มีการแบ่งตัวอย่างแข็งขัน ในขณะที่ในสมอง เซลล์ที่แข็งแรงส่วนใหญ่จะไม่มีการแบ่งตัว ดังนั้น โดยหลักการแล้ว EdU สามารถฆ่าเซลล์สมองที่เป็นมะเร็งที่แบ่งตัวเร็วได้ ในขณะเดียวกันก็ช่วยประหยัดเซลล์สมองที่แข็งแรงและไม่แบ่งตัว
Sancar และทีมของเขาหวังว่าจะได้ติดตามความร่วมมือกับนักวิจัยคนอื่นๆ เพื่อตรวจสอบคุณสมบัติของ EdU ในฐานะสารต้านมะเร็ง
“การศึกษาก่อนหน้านี้พบหลักฐานแล้วว่า EdU ฆ่าเซลล์มะเร็ง ซึ่งรวมถึงเซลล์มะเร็งสมอง แต่น่าแปลกที่ไม่มีใครติดตามผลดังกล่าว” Sancar กล่าว
(ค) UNC-CH
