Combattente contro il cancro al cervello? Gli scienziati dell'UNC scoprono un potenziale trattamento in una comune molecola di laboratorio

Data di pubblicazione: 29 agosto 2022

Gli scienziati della Scuola di Medicina dell’UNC hanno fatto la sorprendente scoperta che una molecola chiamata EdU, comunemente usata negli esperimenti di laboratorio per etichettare il DNA, viene infatti riconosciuta dalle cellule umane come un danno al DNA, innescando un processo incontrollato di riparazione del DNA che alla fine viene interrotto. fatale per le cellule colpite, comprese le cellule tumorali.

La scoperta, pubblicata nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, indica la possibilità di utilizzare EdU come base per un trattamento contro il cancro, data la sua tossicità e la sua selettività per le cellule che si dividono rapidamente.

"Le proprietà inaspettate di EdU suggeriscono che varrebbe la pena condurre ulteriori studi sul suo potenziale, in particolare contro i tumori al cervello", ha affermato l'autore senior dello studio. Aziz Sancar, MD, PhD, Sarah Graham Kenan Professore di Biochimica e Biofisica presso la Scuola di Medicina dell'UNC e membro dell'UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center. “Vogliamo sottolineare che si tratta di una scoperta scientifica fondamentale ma importante. La comunità scientifica ha ancora molto lavoro da fare per capire se l’EdU possa effettivamente diventare un’arma contro il cancro”.

Aziz Sancar, MD, PhD (foto UNC-CH)

EdU (5-etinil-2′-deossiuridina) è essenzialmente uno strumento scientifico popolare sintetizzato per la prima volta nel 2008 come analogo, o imitazione chimica, del componente elementare del DNA timidina, che rappresenta la lettera "T" nel codice DNA dell'adenina ( A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). Gli scienziati aggiungono EdU alle cellule negli esperimenti di laboratorio per sostituire la timidina nel DNA. A differenza di altri analoghi della timidina, ha una comoda “maniglia” chimica alla quale le molecole della sonda fluorescente si legano saldamente. Può quindi essere utilizzato in modo relativamente semplice ed efficiente per etichettare e tracciare il DNA, ad esempio negli studi sul processo di replicazione del DNA durante la divisione cellulare.

Dal 2008, gli scienziati hanno utilizzato EdU come strumento in questo modo, come pubblicato in migliaia di studi. Sancar, che ha vinto il Premio Nobel per la Chimica nel 2015 per il suo lavoro fondamentale sulla riparazione del DNA, è uno di questi scienziati. Quando il suo laboratorio ha iniziato a utilizzare EdU, il suo team ha osservato inaspettatamente che il DNA marcato con EdU innescava una risposta di riparazione del DNA anche quando non era esposto ad agenti dannosi per il DNA, come la luce ultravioletta.

"È stato un vero shock", ha detto Sancar. "Così abbiamo deciso di esplorarlo ulteriormente."

In seguito alla strana osservazione, il team ha scoperto che EdU, per ragioni ancora poco chiare, altera il DNA in un modo che provoca una risposta di riparazione chiamata riparazione per escissione nucleotidica. Questo processo prevede la rimozione di un breve tratto di DNA danneggiato e la risintesi di un filamento sostitutivo. Questo è il meccanismo che ripara la maggior parte dei danni causati dalla luce ultravioletta, dal fumo di sigaretta e dai farmaci chemioterapici che alterano il DNA. I ricercatori hanno mappato la riparazione per escissione indotta da EdU ad alta risoluzione e hanno scoperto che avviene attraverso il genoma, e apparentemente si verifica ancora e ancora, poiché ogni nuovo filamento di riparazione include EdU e quindi provoca nuovamente la risposta di riparazione.

Si sapeva che l'EdU è moderatamente tossico per le cellule, sebbene il meccanismo della sua tossicità fosse rimasto un mistero. I risultati del team suggeriscono fortemente che EdU uccide le cellule inducendo un processo incontrollato di inutile riparazione per escissione, che alla fine porta la cellula a terminarsi attraverso un processo di morte cellulare programmato chiamato apoptosi.

Questa scoperta è stata interessante di per sé, ha affermato Sancar, perché suggerisce che i ricercatori che utilizzano EdU per etichettare il DNA debbano tener conto dell'attivazione della riparazione per escissione incontrollata.

"Mentre parliamo, centinaia e forse migliaia di ricercatori utilizzano EdU per studiare la replicazione del DNA e la proliferazione cellulare in esperimenti di laboratorio senza sapere che le cellule umane lo rilevano come un danno al DNA", ha detto Sancar.

Sancar e colleghi si sono anche resi conto che le proprietà di EdU potrebbero costituire la base per un farmaco efficace contro il cancro al cervello perché EdU viene incorporato nel DNA solo nelle cellule che si dividono attivamente, mentre, nel cervello, la maggior parte delle cellule sane non si dividono. Pertanto, in linea di principio, EdU potrebbe uccidere le cellule cerebrali cancerose che si dividono rapidamente risparmiando le cellule cerebrali sane che non si dividono.

Sancar e il suo team sperano di perseguire collaborazioni successive con altri ricercatori per studiare le proprietà di EdU come agente antitumorale.

"Studi precedenti hanno già trovato prove che l'EdU uccide le cellule tumorali, comprese le cellule tumorali del cervello, ma stranamente nessuno ha mai dato seguito a questi risultati", ha detto Sancar.

(C) UNC-CH

Fonte articolo originale: WRAL TechWire