NHÀ NGUYỆN ĐỒI - Các nhà khoa học tại Trường Y UNC đã có một phát hiện đáng ngạc nhiên rằng một phân tử có tên là EdU, thường được sử dụng trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để ghi nhãn DNA, trên thực tế đã được các tế bào của con người nhận ra là hư hỏng DNA, kích hoạt một quá trình sửa chữa DNA. gây tử vong cho các tế bào bị ảnh hưởng, bao gồm cả tế bào ung thư.
Khám phá, được xuất bản trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, chỉ ra khả năng sử dụng EdU làm cơ sở cho phương pháp điều trị ung thư, do độc tính và tính chọn lọc của nó đối với các tế bào phân chia nhanh.
Tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Các đặc tính bất ngờ của EdU cho thấy sẽ rất đáng để tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về tiềm năng của nó, đặc biệt là chống lại bệnh ung thư não. Aziz Sancar, MD, PhD, Sarah Graham Kenan, Giáo sư Hóa sinh và Lý sinh tại Trường Y UNC và thành viên của Trung tâm Ung thư Toàn diện UNC Lineberger. “Chúng tôi muốn nhấn mạnh rằng đây là một khám phá khoa học cơ bản nhưng quan trọng. Cộng đồng khoa học còn nhiều việc phải làm để tìm hiểu xem liệu EdU có thể thực sự trở thành vũ khí chống lại bệnh ung thư hay không ”.
Aziz Sancar, MD, PhD (ảnh UNC-CH)
EdU (5-ethynyl-2′-deoxyuridine) về cơ bản là một công cụ khoa học phổ biến được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 2008 dưới dạng chất tương tự, hoặc bắt chước hóa học, của khối xây dựng DNA thymidine - đại diện cho chữ “T” trong mã DNA của adenine ( A), cytosine (C), guanin (G) và thymine (T). Các nhà khoa học thêm EdU vào các tế bào trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để thay thế thymidine trong DNA. Không giống như các chất tương tự thymidine khác, nó có một “tay cầm” hóa học thuận tiện mà các phân tử đầu dò huỳnh quang sẽ liên kết chặt chẽ với nhau. Do đó, nó có thể được sử dụng tương đối dễ dàng và hiệu quả để ghi nhãn và theo dõi DNA, ví dụ như trong các nghiên cứu về quá trình sao chép DNA trong quá trình phân chia tế bào.
Kể từ năm 2008, các nhà khoa học đã sử dụng EdU như một công cụ theo cách này, như đã được công bố trong hàng nghìn nghiên cứu. Sancar, người đã giành giải Nobel Hóa học năm 2015 cho công trình nổi tiếng về sửa chữa DNA, là một trong những nhà khoa học như vậy. Khi phòng thí nghiệm của anh ấy bắt đầu sử dụng EdU, nhóm của anh ấy đã bất ngờ quan sát thấy rằng DNA được gắn nhãn EdU kích hoạt phản ứng sửa chữa DNA ngay cả khi nó không tiếp xúc với các tác nhân gây hại DNA, chẳng hạn như tia cực tím.
“Đó là một cú sốc khá lớn,” Sancar nói. "Vì vậy, chúng tôi quyết định khám phá nó thêm."
Theo dõi quan sát kỳ lạ, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng EdU, vì những lý do vẫn chưa rõ ràng, đã thay đổi DNA theo cách gây ra phản ứng sửa chữa được gọi là sửa chữa cắt bỏ nucleotide. Quá trình này bao gồm việc loại bỏ một đoạn ngắn DNA bị hư hỏng và tái tổng hợp một sợi thay thế. Đây là cơ chế sửa chữa hầu hết các thiệt hại do tia cực tím, khói thuốc lá và thuốc hóa trị thay đổi DNA. Các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ sửa chữa vết cắt do EdU gây ra ở độ phân giải cao và nhận thấy rằng nó xảy ra trên toàn bộ bộ gen, và nó dường như xảy ra lặp đi lặp lại, vì mỗi sợi sửa chữa mới bao gồm EdU và do đó kích thích phản ứng sửa chữa một lần nữa.
Người ta đã biết rằng EdU độc hại vừa phải đối với tế bào, mặc dù cơ chế gây độc của nó vẫn còn là một bí ẩn. Phát hiện của nhóm nghiên cứu cho thấy rõ ràng rằng EdU giết chết các tế bào bằng cách tạo ra một quá trình chạy trốn sửa chữa cắt bỏ vô ích, cuối cùng dẫn đến việc tế bào tự kết thúc thông qua một quá trình chết tế bào được lập trình gọi là apoptosis.
Sancar cho biết, khám phá đó rất thú vị vì nó gợi ý rằng các nhà nghiên cứu sử dụng EdU để ghi nhãn DNA cần phải tính đến việc kích hoạt quá trình sửa chữa vết cắt bỏ chạy của nó.
“Như chúng tôi đã nói, hàng trăm và có thể hàng nghìn nhà nghiên cứu sử dụng EdU để nghiên cứu sự sao chép DNA và sự tăng sinh của tế bào trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm mà không biết rằng các tế bào của con người phát hiện ra đó là tổn thương DNA,” Sancar nói.
Sancar và các đồng nghiệp cũng nhận ra rằng các đặc tính của EdU có thể làm cho nó trở thành cơ sở cho một loại thuốc điều trị ung thư não hiệu quả vì EdU chỉ được kết hợp vào DNA trong các tế bào đang phân chia tích cực, trong khi trong não, hầu hết các tế bào khỏe mạnh không phân chia. Do đó, về nguyên tắc, EdU có thể tiêu diệt các tế bào não ung thư đang phân chia nhanh trong khi loại bỏ các tế bào não khỏe mạnh không phân chia.
Sancar và nhóm của ông hy vọng sẽ theo đuổi các hợp tác tiếp theo với các nhà nghiên cứu khác để điều tra các đặc tính của EdU như một chất chống ung thư.
Sancar cho biết: “Các nghiên cứu trước đây đã tìm thấy bằng chứng cho thấy EdU tiêu diệt tế bào ung thư, bao gồm cả tế bào ung thư não, nhưng kỳ lạ thay, không ai theo dõi những kết quả đó.
(C) UNC-CH
