Ученые, возможно, нашли `` лучшее время '' для введения химиопрепаратов
Согласно новому исследованию биологических часов и восстановления ДНК, лучшее время дня для введения цисплатина людям с раком может быть, когда их здоровые ткани заняты восстановлением поврежденной ДНК.
Исследование, опубликованное в настоящее время в PNAS, является первым, который картировал репарацию ДНК во всем геноме млекопитающего в течение 24 часов после лечения цисплатином.
Исследователи, стоящие за исследованием, составили карту восстановления ДНК в геноме мыши, определив конкретные гены и время.
«Мы обнаружили, - объясняет старший автор исследования Азиз Санкар, профессор биохимии и биофизики в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл, - [что] существует около 2000 генов, разные части которых восстанавливаются в разное время. дня, в зависимости от гена ».
Для мыши, похоже, самое загруженное время для восстановления ДНК в здоровых тканях - до рассвета и до заката.
Ремонт ДНК и биологические часы
Профессор Санкар, получивший Нобелевскую премию по химии 2015 года за свою работу над «механистическими исследованиями восстановления ДНК», считает, что мы можем улучшить лечение рака, лучше понимая, как восстановление ДНК и биологические часы работают вместе «по всему геному и в различных органы. "
У всех организмов есть биологические часы в виде определенных белков внутри каждой клетки почти каждого органа и ткани.
Гены, которые кодируют и контролируют белки биологических часов, похожи у многих видов - от грибов до плодовых мушек и от мышей до людей.
Они регулируют все биологические процессы, которые следуют примерно 24-часовой суточной схеме или суточному ритму, и имеют решающее значение для здорового функционирования органов и тканей.
Однако в настоящее время мы мало знаем о взаимодействии между генами биологических часов и другими молекулярными процессами, такими как восстановление ДНК, которое постоянно происходит в организме, поскольку он защищает себя от повреждений ДНК, например, вызванных ультрафиолетовым светом. .
Цисплатин и хронотерапия
Цисплатин - это химиотерапевтический препарат, широко используемый для лечения многих видов рака, включая рак яичников, рак легких, рак мочевого пузыря, рак яичек, а также рак головы и шеи. Он убивает раковые клетки, повреждая ДНК, нарушая восстановление ДНК и заставляя клетки совершать самоубийства.
К сожалению, полезность препарата ограничена серьезными побочными эффектами - в частности, он токсичен для печени, почек, мозга и остальной нервной системы.
Исследователи стремятся найти способы уменьшить побочные эффекты лечения цисплатином. Относительно новой областью, которая преследует эту цель, является хронотерапия, подход, при котором лекарства вводятся в то время, которое соответствует биологическим часам.
Исследования показали, что хронотерапия может быть эффективной для лечения, среди прочего, таких состояний, как эпилепсия, изжога и астма.
Хронотерапия противораковыми препаратами уже была предметом нескольких исследований. Они пытались установить наилучшее время суток, в которое препарат оказывает максимальное противораковое действие и минимальные побочные эффекты.
Пока результаты таких исследований «хронохимиотерапии» неутешительны. Но профессор Санкар считает, что вина может заключаться в том, что в этих исследованиях использовался «эмпирический» подход, когда врачи давали лекарства в разное время дня, а затем отмечали, какие из них дали наилучшие результаты.
Подход, который учитывает время восстановления ДНК - ключевого биологического процесса в раковых и нормальных клетках, - может иметь больший успех. Это угол, который проф. Санкар и его коллеги решили изучить.
Ремонт генома под руководством двух биологических часов
В своем новом исследовании они обнаружили, что «восстановление генома контролируется двумя циркадными программами». Одна программа касается транскрипции генов, а другая - нет.
Транскрипция - это механизм, с помощью которого код, содержащийся в геноме, доставляется в клетку путем транскрипции его из двойной спирали ДНК в одну цепь РНК. Код содержит инструкции по производству белка или по регулированию клеточного процесса.
Ученые обнаружили, что репарация ДНК транскрибируемых частей генов наиболее активна перед рассветом или незадолго до заката, тогда как репарация ДНК нетранскрибированных частей обычно наиболее активна незадолго до заката.
Профессор Санкар говорит, что им еще многое предстоит узнать о том, как биологические часы взаимодействуют с «основными механизмами восстановления ДНК».
Однако он и его команда считают, что больше знаний об этом взаимодействии может быть важно для замедления развития рака за счет оптимизации химиотерапии при одновременном уменьшении ее побочных эффектов.
«Наша работа предполагает, что лучше всего давать цисплатин пациентам, когда их нормальная репарация клеточной ДНК находится в зените».
Проф. Азиз Санкар
