Η έρευνα για τον καρκίνο, τον έλεγχο ασφάλειας φαρμάκων και τη βιολογία της γήρανσης, μπορεί να ενισχυθεί σημαντικά χάρη σε έναν νέο φθορίζοντα αισθητήρα που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης. Το εργαλείο αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο τη βλάβη και την επιδιόρθωση του DNA μέσα σε ζωντανά κύτταρα.
Το DNA μας, μέσα στα κύτταρα υφίσταται συνεχώς βλάβες από το ηλιακό φως, τις χημικές ουσίες, την ακτινοβολία ή ακόμη και από τις ίδιες τις βιολογικές διεργασίες που μας κρατούν ζωντανούς. Συνήθως, τα κύτταρα επιδιορθώνουν αυτές τις βλάβες γρήγορα και αποτελεσματικά. Όταν όμως η επιδιόρθωση αποτυγχάνει, οι συνέπειες μπορεί να είναι σοβαρές, συμβάλλοντας στη γήρανση, τον καρκίνο και άλλες παθήσεις.
Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να παρακολουθήσουν αυτές τις διαδικασίες την στιγμή που συνέβαιναν. Οι περισσότερες μέθοδοι απαιτούσαν την αδρανοποίηση και τη στερέωση των κυττάρων σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, προσφέροντας μόνο αποσπασματικές εικόνες δράσης.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης ανέπτυξαν ένα εργαλείο που φαίνεται να ανατρέπει τα δεδομένα. Δημιούργησαν συγκεκριμένα, έναν αισθητήρα βλάβης DNA που τους επιτρέπει να παρατηρούν πώς σχηματίζεται και πώς αποκαθίσταται η βλάβη σε ζωντανά κύτταρα – ακόμη και σε ζωντανούς οργανισμούς.
Ο επικεφαλής ερευνητής Tuncay Baubec περιγράφει την καινοτομία ως έναν τρόπο να εξετάζουμε το κύτταρο «χωρίς να το διαταράσσουμε». «Ο αισθητήρας μας είναι διαφορετικός», λέει. «Είναι κατασκευασμένος από τμήματα μιας φυσικής πρωτεΐνης που το ίδιο το κύτταρο χρησιμοποιεί. Προσδένεται και αποδεσμεύεται μόνος του από το σημείο της βλάβης, οπότε αυτό που βλέπουμε είναι η πραγματική συμπεριφορά του κυττάρου».
Ο αισθητήρας λειτουργεί προσαρτώντας μια φθορίζουσα ετικέτα σε ένα μικρό δομικό τμήμα που έχει «δανειστεί» από μια φυσική πρωτεΐνη του ίδιου του κυττάρου. Το τμήμα αυτό προσδένεται προσωρινά σε έναν δείκτη που εμφανίζεται στο κατεστραμμένο DNA. Επειδή η αλληλεπίδραση είναι ήπια και αναστρέψιμη, φωτίζει τη βλάβη χωρίς να παρεμποδίζει τη διαδικασία επιδιόρθωσης.
Η διαφορά με τις προηγούμενες μεθόδους είναι εντυπωσιακή. Αντί να χρειάζονται δέκα ξεχωριστά πειράματα για να καταγράψουν δέκα χρονικά σημεία, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να παρακολουθήσουν ολόκληρη τη διαδικασία επιδιόρθωσης σε μία συνεχή ροή. Έτσι βλέπουν πότε εμφανίζεται η βλάβη, πόσο γρήγορα φτάνουν οι πρωτεΐνες επιδιόρθωσης και πότε το κύτταρο επιλύει τελικά το πρόβλημα.
Η ομάδα των ερευνητών δεν περιορίστηκε σε καλλιεργημένα κύτταρα. Δοκίμασαν την πρωτεΐνη στον νηματώση σκώληκα C. elegans, έναν ζωντανό οργανισμό που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιολογία. Ο αισθητήρας λειτούργησε εξίσου καλά και αποκάλυψε προγραμματισμένες θραύσεις DNA που σχηματίζονται κατά την ανάπτυξη του σκώληκα.
Αν και ο αισθητήρας δεν αποτελεί ιατρική θεραπεία, θα μπορούσε να επηρεάσει την ιατρική έρευνα. Πολλές θεραπείες κατά του καρκίνου δρουν προκαλώντας σκόπιμα βλάβη στο DNA των καρκινικών κυττάρων. Στα αρχικά στάδια της ανάπτυξης νέων φαρμάκων, οι επιστήμονες χρειάζονται ακριβείς μετρήσεις για το βαθμό βλάβης που προκαλεί μια ένωση στο DNA.
«Επί του παρόντος, οι ερευνητές χρησιμοποιούν συχνά αντισώματα για αυτές τις αξιολογήσεις», αναφέρουν οι επιστήμονες πίσω από τον καινοτόμο αισθητήρα. «Το εργαλείο μας θα μπορούσε να κάνει αυτές τις δοκιμές φθηνότερες, ταχύτερες και ακριβέστερες» καταλήγουν οι ίδιοι.
Η εξέλιξη αυτή, δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.
