Можливо, вчені знайшли "найкращий час" для призначення хіміопрепаратів
Найкращий час доби для призначення хіміотерапевтичного препарату цисплатин людям, хворим на рак, може бути, коли їхні здорові тканини зайняті виправленням пошкодженої ДНК, згідно з новими дослідженнями щодо біологічних годинників та відновлення ДНК.
Дослідження, опубліковане зараз у PNAS, є першим, хто наніс на карту репарацію ДНК у цілому геному ссавця протягом 24 годин після лікування цисплатином.
Дослідники, які стоять за цим дослідженням, нанесли на карту репарацію ДНК у геномі миші, визначивши конкретні гени та терміни.
«Ми виявили, - пояснює старший автор дослідження Азіз Санкар, професор біохімії та біофізики в Університеті Північної Кароліни в Чапел-Хілл, - [що] існує близько 2000 генів, різні частини яких відновлюються в різний час дня, залежно від гена ".
Для миші здається, що найнапруженіший час для відновлення ДНК у здоровій тканині - до світанку та до сутінків.
Відновлення ДНК та біологічні годинники
Професор Санкар, який у 2015 році став лауреатом Нобелівської премії з хімії за роботу над «механістичними дослідженнями відновлення ДНК», вважає, що ми можемо вдосконалити лікування раку, краще зрозумівши, як відновлення ДНК та біологічні годинники працюють разом «у всьому геномі та в різних органи ".
Усі організми мають біологічні годинники у вигляді специфічних білків усередині кожної клітини майже кожного органу та тканини.
Гени, що кодують і контролюють біологічні білки годинника, подібні у широкому діапазоні видів - від грибів до плодових мушок та мишей до людей.
Вони регулюють всі біологічні процеси, які дотримуються приблизно 24-годинної добової схеми або циркадного ритму, і вони мають вирішальне значення для здорового функціонування органів і тканин.
Однак в даний час ми мало що знаємо про взаємодію між біологічними генами годинника та іншими молекулярними процесами, такими як відновлення ДНК, яке постійно відбувається в організмі, захищаючись від пошкодження ДНК - наприклад, спричиненого ультрафіолетовим світлом .
Цисплатин та хронотерапія
Цисплатин - це хіміотерапевтичний препарат, який широко використовується для лікування багатьох видів раку, включаючи рак яєчників, рак легенів, рак сечового міхура, яєчок та рак голови та шиї. Він вбиває ракові клітини, пошкоджуючи ДНК, порушуючи відновлення ДНК і змушуючи клітини покінчити життя самогубством.
На жаль, корисність препарату обмежена серйозними побічними ефектами - зокрема, він токсичний для печінки, нирок, мозку та решти нервової системи.
Дослідники прагнуть знайти способи зменшити побічні ефекти лікування цисплатином. Порівняно новою галуззю, яка переслідує цю мету, є хронотерапія, підхід, при якому ліки даються одночасно, щоб відповідати біологічним годинникам.
Дослідження показали, що хронотерапія може бути ефективною для лікування таких станів, як епілепсія, печія та астма, серед інших.
Хронотерапія протиракових препаратів вже була предметом кількох досліджень. Вони прагнули встановити найкращий час доби, коли препарат має максимальний протираковий ефект та мінімум побічних ефектів.
Поки що результати таких досліджень «хронохіміотерапії» невтішні. Але професор Санкар вважає, що помилка може полягати в тому, що ці дослідження застосовували "емпіричний" підхід, коли лікарі давали ліки в різний час доби, а потім зазначали, що дало найкращі результати.
Підхід, який враховує терміни відновлення ДНК - ключового біологічного процесу при раку та нормальних клітинах - може мати більший успіх. Саме цей кут вирішили дослідити професор Санкар та його колеги.
Відновлення геному на чолі з двома біологічними годинниками
У своєму новому дослідженні вони виявили, що «відновлення геному контролюється двома циркадними програмами». Одна програма стосується транскрипції генів, а інша - ні.
Транскрипція - це механізм, за допомогою якого код, що міститься в геномі, доставляється до клітини, транскрибуючи його з подвійної спіралі ДНК в єдину ланцюг РНК. Код містить вказівки або для виготовлення білка, або для регулювання клітинного процесу.
Вчені виявили, що відновлення ДНК транскрибованих частин генів було найактивнішим безпосередньо перед світанком або безпосередньо перед сутінком, тоді як відновлення ДНК нетранскрибованих частин зазвичай було найактивнішим безпосередньо перед сутінками.
Професор Санкар каже, що їм ще потрібно багато дізнатись про те, як біологічні годинники взаємодіють з "основними механізмами відновлення ДНК".
Однак він та його команда вважають, що більше знань про цю взаємодію може бути важливим для уповільнення раку шляхом оптимізації хіміотерапії, одночасно зменшуючи її побічні ефекти.
"Наша робота припускає, що найкраще давати цисплатин пацієнтам, коли їх нормальна клітинна репарація ДНК знаходиться в зеніті".
Проф. Азіз Санкар
