Najowsze badania w dziedzinie naprawy DNA przynoszą rewolucyjne spostrzeżenia, które mogą poprawić leczenie nowotworów, szczególnie w przypadku raka jelita grubego, który jest drugim najczęstszym powodem zgonów związanych z rakiem na świecie. Naukowcy z prestiżowych instytucji, takich jak Uniwersytet Oksfordzki i Nanyang Technological University w Singapurze, odkryli kluczowy mechanizm naprawy uszkodzonej DNA, proces znany jako nukleofagia, który ma znaczący potencjał w poprawie wyników chemioterapii u pacjentów z rakiem.

Uszkodzenia DNA mogą być spowodowane licznymi czynnikami, w tym promieniowaniem UV, chemikaliami środowiskowymi i naturalnymi procesami biologicznymi. Klasyczne mechanizmy naprawy DNA koncentrują się na naprawie w jądrze komórkowym i mitochondriach, gdzie znajduje się materiał genetyczny. Jednak najnowsze odkrycie pokazuje, że uszkodzona DNA może być usuwana z jądra za pomocą procesu nukleofagii. Proces ten umożliwia eliminację uszkodzonych fragmentów DNA przez komórkowe systemy odpadów, co zachowuje integralność genomu i wydłuża życie komórek.

Nowa ścieżka naprawy: nukleofagia i rola białka TEX264

Kluczowym aktorem w tym procesie jest białko TEX264, które rozpoznaje uszkodzenia DNA i kieruje je do organelli komórkowych odpowiedzialnych za degradację - lizosomów. TEX264 ułatwia usuwanie uszkodzonych fragmentów DNA, co jest kluczowe dla przetrwania komórek w warunkach stresu chemioterapeutycznego. Mechanizm ten zapewnia, że uszkodzenia DNA są usuwane, zanim spowodują mutacje, które mogą prowadzić do powstawania nowotworów.

Badania wykazały, że pacjenci z podwyższonymi poziomami białka TEX264 mają lepsze odpowiedzi na terapię, szczególnie na leczenie raka jelita grubego chemioterapią z zastosowaniem inhibitorów topoizomerazy I, takich jak terapia FOLFIRI. Te spostrzeżenia umożliwiają przewidywanie skuteczności terapii na podstawie poziomów tego białka w komórkach nowotworowych, otwierając drzwi do bardziej precyzyjnych podejść terapeutycznych. Naukowcy uważają, że celowanie w to białko może osłabić komórki nowotworowe i poprawić wyniki leczenia.

Zebry: kluczowy model do badania procesów komórkowych

W badaniach nad zebrą, organizmami, których genom jest niezwykle podobny do ludzkiego, naukowcy byli w stanie pokazać, jak inaktywacja białka TEX264 prowadzi do akumulacji uszkodzeń DNA. Ten model umożliwia śledzenie procesów komórkowych w czasie rzeczywistym, a dzięki przezroczystym zarodkom i zapłodnieniu zewnętrznemu, badacze mogą łatwo obserwować, jak komórki reagują na uszkodzenia DNA. Zebry stanowią prosty i skuteczny model do badania mechanizmów uszkodzeń DNA i ich wpływu na rozwój choroby.

Te zebry były używane w połączeniu z zaawansowanymi technikami, takimi jak analiza biochemiczna, spektrometria mas i bioinformatyka, aby dokładnie określić, jak TEX264 uczestniczy w naprawie DNA. Badacze korzystali również z próbek tkankowych pacjentów z rakiem jelita grubego, aby potwierdzić wyniki uzyskane z badań na zebrze, pokazując, że ten proces jest kluczowy dla zachowania stabilności genomu w kontekście terapii.

Kluczowe implikacje dla przyszłego leczenia

Jednym z najważniejszych odkryć jest możliwość blokowania TEX264 jako strategii poprawy chemioterapii. Łączenie inhibitorów tego białka z istniejącymi lekami mogłoby dodatkowo osłabić komórki nowotworowe i uniemożliwić im naprawę uszkodzeń DNA, co zwiększyłoby skuteczność terapii. To odkrycie nie tylko otwiera drzwi do nowych podejść do leczenia raka jelita grubego, ale może również rozciągać się na inne typy nowotworów, w tym raka trzustki, jajników, piersi i płuc.

Wyniki badań stanowią kluczowy krok naprzód w zrozumieniu, jak komórki utrzymują integralność DNA w warunkach stresu terapeutycznego, oferując nadzieję pacjentom, których nowotwór wykazuje oporność na standardowe terapie. Badania w przyszłości będą koncentrować się na dalszym badaniu roli nukleofagii w reakcji na leki chemioterapeutyczne, z celem potwierdzenia tych wyników w kontekście innych typów nowotworów.

Badania laboratoryjne i zaawansowane technologie

W Instytucie Ruđera Boškovića naukowcy ustanowili nowoczesne laboratorium do badania zebr, korzystając z zaawansowanych technologii, takich jak system CRISPR-Cas do manipulacji genetycznych. Umożliwia to tworzenie nowych szczepów zebr, które są kluczowe dla badania chorób ludzkich. Zebry są również zgodne z wytycznymi Komisji Europejskiej dotyczącymi stosowania modeli zwierzęcych w badaniach naukowych, co zmniejsza wykorzystanie bardziej skomplikowanych modeli, takich jak gryzonie. Ten model oferuje nieocenioną pomoc w badaniach biomedycznych, szczególnie w przypadku chorób takich jak nowotwory, choroby neurodegeneracyjne i problemy sercowe.

Potencjał wykorzystania zebr w laboratoriach na całym świecie dodatkowo podkreśla ich wartość w nowoczesnej medycynie. Naukowcy na całym świecie coraz bardziej uznają znaczenie tego modelu organizmu, co wskazuje na szersze zastosowanie technik badawczych, które zostały już opracowane w laboratoriach takich jak Instytut Ruđera Boškovića.

Źródło: Instytut Ruđera Boškovića