Поправят ДНК, за да надхитрят рака

От Харвард откриха как да забавят стареенето и да направят лъчетерапията по-щадяща

Лора
Симеонова
lora@mail.bg

Способността на тялото да поправя своето ДНК отслабва с годините. Именно това e причината за постепенната клетъчна смърт и дегенерация на тялото, което го прави по-уязвимо спрямо раковите заболявания. Сега учените от Медицинския институт на Харвард обаче правят ключово открие как да помогнат на клетките да поправят повредите в ДНК. И да надхитрят рака в две направления – като отложат стареенето и дадат шанс лъче- и химиотерапията да стане по-щадяща за пациентите.

От Харвард изследват в дълбочина механизма, който позволява на тялото да ремонтира поправя ДНК-то си, отслабването му с годините и откриват

неподозираната досега роля на сигналната молекула NAD

като регулатор на белтъчните взаимодействия при поправката на ДНК. NAD е открит още преди век и вече е познат на учените с ролята си на контрольор при увреждащото клетките окисляване, уточняват изследователите. Днес експериментите им с лабораторни мишки показват, че прилагането на прекурсора й – NMN, смекчава увреждането на ДНК, свързано с остаряването и парира вредните ефекти на радиацията върху генетичния ни код.

Макар откритието им да е обещаващо, учените са предпазливи, защото отбелязват, че терапевтичният ефект на много субстанции при мишки и при хора е твърде различен. Въпреки това, ако резултатите се потвърдят при бъдещи тестове над други животни и пациенти, може да се проправи път към нови терапии. Те ще бъдат насочени в две посоки – забавяне на стареенето и модулиране на антираковите терапии, които

наред с туморите, увреждат и здравите клетки

Тестовете на NMN върху хора се очаква да започнат в рамките на 6 месеца, уточняват изследователите.

„Резултатите ни разкриват ключов механизъм на клетъчната дегенерация, но отвъд това очертават хоризонт за нови терапии, които да предотвратят стареенето и радиационното увреждане на ДНК”, подчертава водещият проучването проф. Дейвид Синклер, който работи в Департамента по генетика на Медицинския институт на Харвард и преподава на бъдещите лекари в Сидни, Австралия. Професорът не за пръв път изследва NMN. В предишно проучване той открива, че той тушира мускулното стареене при мишки.

Преди да направят откритието си, учените вече били наясно, че отслабващият с времето NAD стимулира протеина SIRT1, който удължава живота при дрожди, мухи и мишки. Знаели още, че както SIRT1, така и друг протеин, отговорен за поправката на ДНК – PARP1, имат нужда от NAD  при „работата” си. Доста по-„мъгляви” обаче се оказали познанията им белтъка DBC1, който е

сред най-разспространените в човешкия организъм

Тъй като преди време за него се е открило, че подтиска SIRT1, изследователите предполагали, че той взаимодейства и с PARP1. „Смятахме, че има връзка между SIRT1 и DBC1, от една страна, както и между SIRT1 and PARP1, от друга. И може би PARP1 и DBC1 са въвлечени в някаква междуклетъчна „игра”, обяснява Юн Ли, който е пръв автор на проучването и научен сътрудник в Департамента по генетика на Медицинския институт на Харвард.

Така и се оказало. За да добият по-добра представа за сложната "комуникация" между трите белтъка, учените измерили молекулярните маркери на белтъчните взаимодействия в клетки от човешки бъбрек. DBC1 и PARP1 се оказали силно свързани. Но, когато нивата на NAD се вдигали, „връзката” им се прекъсвала. Колкото по-високи били те, толкова по-малко взаимодействия можели да се формират между PARP1 и DBC1. Обратното – когато учените подтискали NAD, бройката им скочила. С други думи – учените доказали, че щом NAD е в изобилие, той пречи на DBC1 да се свързва с PARP1 и влияе на способността му да поправя увредена ДНК. Затова учените допускат, че когато NAD намалява с годините, отслабва и възможността му да противодейства на опасното взаимодействие между DBC1 и PARP1. Резултатът – повредите в ДНК остават непоправени, натрупват се с времето,

ускоряват увреждането, мутацията и смъртта на клетките 

както и отслабването на функциите на органите. 

За да разберат как белтъците си взаимодействат извън стерилната лабораторна среда, учените приложили върху млади и възрастни мишки прекурсорът на NAD – NMN. Избрали този метод, защото молекулата на NAD е твърде голяма, за да премине клетъчната мембрана. Докато, веднъж попаднала в клетката, NMN веднага успявала да се свърже с друга NMN молекула, за да формира NAD.

Както и очаквали, учените установили, че по-възрастните мишки имат по-ниски нива на NAD в черния си дроб, както и по-голям брой на „слепени” PARP1 и DBC1 молекули. Експериментът обаче се оказал обещаващ. След като за седмица приемали NMN във водата си, нивата на NAD в черния дроб на мишките скочили – близо до тези на младите мишки. Освен това активността на PARP1 се покачила и много по-малко от молекулите му се свързвали с DBC1. Молекулярните маркери, които сигнализират за повреда в ДНК, също намалели.

Във финалния етап на проучването учените изложили мишките на радиация. Но при онези, които предварително третирали с NMN, уврежданията в ДНК били много по-малки. Те не показвали типичните аберации в броя на кръвните клетки – 

в белите кръвни телца, лимфоцитите и нивата на хемоглобина

Протективният ефект бил налице дори при мишките, които третирали с NMN след излагането на радиация.

Взети заедно, резултатите от проучването на харвардския екип хвърлят светлина върху целия механизъм на клетъчна смърт, предизвикана от повредите в ДНК. Освен това предполагат, че възстановяването на нормалните нива на NAD след прилагане на NMN може да стане основа за нов медикамент, който да тушира страничните ефекти както от антираковото лечение, така и опасната радиация в околната среда.

Екипът на Харвард развива проучването си и в друга посока – извън земната орбита. През декември 2016 г. съвместен проект на лабораторията на Синклер и „Liberty Biosecurity” печели националния iTech конкурс на НАСА. В основата на разработката е механизъм, благодарение на който стимулацията на NAD може да лекува астронавти, изложени на космическата радиация
Настоящото проучване пък Синклер посвещава на майка си – Даяна, която смело се бори с ракa две десетилетия, отбелязва „Science”. 

Защо ракът е като руска рулетка и може ли здравословният начин на живот да ни предпази от тумори - вижте проучването на учените от "Джонс Хопкинс".