Ένα νέο εργαλείο φαίνεται πως προκύπτει μέσα από σχετική έρευνα του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης, για τον καρκίνο, τις δοκιμές ασφάλειας φαρμάκων και τη βιολογία της γήρανσης.
Αυτό το καινούργιο εύρημα επιτρέπει στους επιστήμονες να παρακολουθούν την εμφάνιση και επιδιόρθωση βλαβών του DNA σε πραγματικό χρόνο μέσα σε ζωντανά κύτταρα. Η εξέλιξη αυτή, που ανοίγει τον δρόμο για πειράματα τα οποία προηγουμένως ήταν αδύνατα, δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.
DNA & Διαδικασίες επιδιόρθωσης: Για πρώτη φορά παρατήρηση την ώρα που συμβαίνουν
Το DNA στα κύτταρά μας υφίσταται συνεχώς ζημιές από το ηλιακό φως, τις χημικές ουσίες, την ακτινοβολία ή απλώς από τις πολλές διεργασίες που διατηρούν τη ζωή μας. Συνήθως, το κύτταρο επιδιορθώνει αυτές τις βλάβες γρήγορα κι αποτελεσματικά. Όταν όμως η επιδιόρθωση αποτύχει, οι συνέπειες μπορεί να είναι σοβαρές, συμβάλλοντας στη γήρανση, τον καρκίνο κι άλλες ασθένειες.
Μέχρι σήμερα, ωστόσο, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν ιδιαίτερα να παρακολουθήσουν αυτές τις διαδικασίες επιδιόρθωσης τη στιγμή που συμβαίνουν. Οι περισσότερες μέθοδοι απαιτούσαν τη θανάτωση και σταθεροποίηση των κυττάρων σε διαφορετικά χρονικά σημεία, προσφέροντας μόνο «στιγμιότυπα» της διαδικασίας.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης ανέπτυξαν τώρα ένα εργαλείο που αλλάζει εντελώς την κατάσταση. Δημιούργησαν έναν αισθητήρα βλάβης DNA που επιτρέπει στους επιστήμονες να παρατηρούν πώς η βλάβη εμφανίζεται και εξαφανίζεται σε ζωντανά κύτταρα, ακόμη και σε ζωντανούς οργανισμούς. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε αυτή την εβδομάδα στο Nature Communications, ανοίγει τον δρόμο για πειράματα που μέχρι τώρα θεωρούνταν αδύνατα.
«Κοιτάμε το κύτταρο χωρίς να το διαταράσσουμε», Tuncay Baubec
Ο επικεφαλής ερευνητής Tuncay Baubec περιγράφει την καινοτομία ως έναν τρόπο «να κοιτάζουμε μέσα στο κύτταρο χωρίς να το διαταράσσουμε». Εξηγεί ότι τα υπάρχοντα εργαλεία, όπως αντισώματα ή νανοσώματα, τείνουν να δεσμεύονται υπερβολικά ισχυρά στο DNA. Μόλις προσκολληθούν, μπορούν να επηρεάσουν τη φυσική λειτουργία της επιδιορθωτικής μηχανής του κυττάρου.
«Ο δικός μας αισθητήρας είναι διαφορετικός», λέει. «Είναι κατασκευασμένος από τμήματα μιας φυσικής πρωτεΐνης που το κύτταρο ήδη χρησιμοποιεί. Προσκολλάται και αποδεσμεύεται από τη βλάβη μόνος του, οπότε αυτό που βλέπουμε είναι η πραγματική συμπεριφορά του κυττάρου».
Ο αισθητήρας λειτουργεί προσδένοντας μια φθορίζουσα ετικέτα σε έναν μικροσκοπικό τομέα που προέρχεται από τις ίδιες τις πρωτεΐνες του κυττάρου. Ο τομέας αυτός συνδέεται στιγμιαία με έναν δείκτη που εμφανίζεται στο κατεστραμμένο DNA. Επειδή η αλληλεπίδραση είναι ήπια και αναστρέψιμη, φωτίζει τη βλάβη χωρίς να μπλοκάρει τη διαδικασία επιδιόρθωσης.
Ο βιολόγος Richard Cardoso Da Silva, που σχεδίασε και δοκίμασε το εργαλείο, θυμάται καθαρά τη στιγμή που συνειδητοποίησε ότι είχαν κάτι ξεχωριστό. «Δοκίμαζα κάποια φάρμακα και είδα τον αισθητήρα να φωτίζει ακριβώς στα σημεία όπου φώτιζαν και τα εμπορικά αντισώματα», λέει. «Τότε σκέφτηκα: αυτό θα δουλέψει».
Η διαφορά με τις προηγούμενες μεθόδους είναι εντυπωσιακή. Αντί να απαιτούνται δέκα ξεχωριστά πειράματα για να αποτυπώσουν δέκα χρονικά σημεία, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να παρακολουθούν ολόκληρη τη διαδικασία επιδιόρθωσης σε μία συνεχόμενη «ταινία». Μπορούν να δουν πότε εμφανίζεται η βλάβη, πόσο γρήγορα φτάνουν οι πρωτεΐνες επιδιόρθωσης και πότε το κύτταρο επιλύει τελικά το πρόβλημα. «Λαμβάνεις περισσότερα δεδομένα, υψηλότερη ανάλυση και, το σημαντικότερο, μια πιο ρεαλιστική εικόνα του τι συμβαίνει πραγματικά μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο», λέει ο Cardoso Da Silva.
Η ομάδα δεν περιορίστηκε μόνο σε καλλιεργημένα κύτταρα. Συνεργάτες στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης δοκίμασαν την πρωτεΐνη στο νηματώδες σκουλήκι C. elegans, έναν οργανισμό ευρέως χρησιμοποιούμενο στη βιολογία. Ο αισθητήρας λειτούργησε εξίσου καλά, αποκαλύπτοντας προγραμματισμένες θραύσεις DNA που σχηματίζονται κατά την ανάπτυξη του σκουληκιού. Για τον Baubec, αυτή ήταν μια κρίσιμη στιγμή. «Έδειξε ότι το εργαλείο δεν προορίζεται μόνο για κύτταρα εργαστηρίου, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε πραγματικούς ζωντανούς οργανισμούς».
Οι δυνατότητες πλέον ξεπερνούν κατά πολύ την απλή παρατήρηση της επιδιόρθωσης. Ο αισθητήρας μπορεί να συνδεθεί ελεύθερα με άλλα μοριακά συστατικά. Αυτό σημαίνει ότι οι ερευνητές μπορούν να χαρτογραφήσουν πού στον γονιδιακό χάρτη εμφανίζονται οι βλάβες και ποιες πρωτεΐνες συγκεντρώνονται γύρω από αυτές. Μπορούν ακόμη και να μετακινήσουν κατεστραμμένο DNA σε διαφορετικές περιοχές του πυρήνα για να δουν ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την επιδιόρθωση. «Ανάλογα με τη δημιουργικότητα και το ερώτημά σου, μπορείς να χρησιμοποιήσεις αυτό το εργαλείο με πολλούς τρόπους», λέει ο Cardoso Da Silva.
Αν και ο αισθητήρας δεν είναι ο ίδιος ιατρική θεραπεία, θα μπορούσε να επηρεάσει την ιατρική έρευνα. Πολλές θεραπείες καρκίνου λειτουργούν προκαλώντας εσκεμμένα βλάβη στο DNA των καρκινικών κυττάρων. Στα πρώτα στάδια ανάπτυξης νέων φαρμάκων, οι επιστήμονες πρέπει να μετρούν ακριβώς πόση βλάβη προκαλεί μια ουσία.
«Σήμερα, οι κλινικοί ερευνητές συχνά χρησιμοποιούν αντισώματα για αυτή την αξιολόγηση», λέει ο Baubec. «Το εργαλείο μας μπορεί να κάνει αυτές τις δοκιμές φθηνότερες, ταχύτερες και πιο ακριβείς.» Οι ερευνητές φαντάζονται επίσης εφαρμογές στην κλινική πράξη, από τη μελέτη φυσικών διαδικασιών γήρανσης έως την ανίχνευση ακτινοβολίας ή έκθεσης σε μεταλλαξιογόνους παράγοντες.
Το εργαλείο τους έχει ήδη προσελκύσει το ενδιαφέρον. Άλλα εργαστήρια επικοινώνησαν μαζί τους πριν ακόμη δημοσιευθεί η μελέτη, εκφράζοντας την επιθυμία να χρησιμοποιήσουν τον αισθητήρα στη δική τους έρευνα για την επιδιόρθωση του DNA. Για τον λόγο αυτό, η ομάδα έχει διαθέσει το εργαλείο ελεύθερα. Όπως λέει ο Baubec: «Όλα είναι online. Οι επιστήμονες μπορούν να το χρησιμοποιήσουν άμεσα».
Πηγή: worldpharmanews.com
