脳腫瘍闘士？ UNC の科学者が一般的な実験室分子で潜在的な治療法を発見

2022年8月29日

UNC医学部の科学者らは、実験室実験でDNAを標識するために一般的に使用されるEdUと呼ばれる分子が、実際には人間の細胞によってDNA損傷として認識され、DNA修復の暴走プロセスを引き起こし、最終的にはDNA損傷として認識されるという驚くべき発見をした。癌細胞を含む影響を受けた細胞にとって致命的です。

この発見は、 米国科学アカデミーの議事録は、EdUの毒性と急速に分裂する細胞に対する選択性を考慮して、EdUをがん治療の基礎として使用できる可能性を指摘している。

「EdUの予期せぬ特性は、特に脳腫瘍に対するその可能性についてさらなる研究を行う価値があることを示唆している」と研究主任著者は述べた。アジズ・サンカr、MD、PhD、サラ・グラハム・ケナン UNC 医学部生化学および生物物理学の教授、UNC ラインバーガー総合がんセンターのメンバー。「これは基本的だが重要な科学的発見であることを強調したいと思います。科学界は、EdU が実際に癌に対する武器になり得るかどうかを解明するために、今後多くの研究を行っています。」

アジズ・サンカール医学博士（UNC-CH 写真）

EdU (5-エチニル-2'-デオキシウリジン) は、本質的に人気のある科学ツールであり、DNA 構成要素チミジンの類似体または化学模倣物として 2008 年に初めて合成されました。チミジンは、アデニンの DNA コードの文字「T」を表します ( A)、シトシン (C)、グアニン (G)、チミン (T)。科学者は研究室実験で細胞にEdUを添加し、DNA内のチミジンを置き換えます。他のチミジン類似体とは異なり、蛍光プローブ分子がしっかりと結合する便利な化学「ハンドル」を持っています。したがって、細胞分裂中の DNA 複製プロセスの研究など、DNA を標識して追跡するために比較的簡単かつ効率的に使用できます。

2008 年以来、科学者はこの方法で EdU をツールとして使用しており、何千もの研究が発表されています。 DNA修復に関する独創的な研究で2015年にノーベル化学賞を受賞したサンカールも、そのような科学者の一人だ。彼の研究室が EdU を使い始めたとき、彼のチームは、EdU で標識された DNA が、紫外線などの DNA 損傷物質にさらされていない場合でも DNA 修復反応を引き起こすことを予期せず観察しました。

「それはかなりショックでした」とサンカールさんは語った。「そこで私たちはそれをさらに調査することにしました。」

研究チームは、この奇妙な観察を追跡調査し、理由はまだ不明だが、EdUがヌクレオチド除去修復と呼ばれる修復反応を引き起こす方法でDNAを改変していることを発見した。このプロセスには、損傷した DNA の短い部分の除去と置換鎖の再合成が含まれます。これは、紫外線、タバコの煙、DNA を改変する化学薬品による損傷のほとんどを修復するメカニズムです。研究者らは、EdUによる切除修復を高解像度でマッピングしたところ、これがゲノム全体で発生しており、それぞれの新しい修復鎖にEdUが含まれており、したがって修復反応が新たに引き起こされるため、明らかに繰り返し発生していることが判明した。

EdU が細胞に対して中程度の毒性を示すことは知られていましたが、その毒性のメカニズムは謎でした。研究チームの発見は、EdUが無駄な切除修復の暴走プロセスを誘導することで細胞を殺し、最終的にはアポトーシスと呼ばれるプログラムされた細胞死のプロセスを通じて細胞を自ら終結させることを強く示唆している。

この発見は、EdU を使用して DNA を標識する研究者が、EdU による暴走切除修復の誘発を考慮する必要があることを示唆しているため、この発見はそれ自体興味深いものであるとサンカール氏は述べた。

「私たちが話している間、何百人、おそらく何千人の研究者が、人間の細胞がそれをDNA損傷として検出していることを知らずに、EdUを実験室実験でDNA複製と細胞増殖を研究しているのです」とサンカール氏は述べた。

Sancarらはまた、EdUは活発に分裂している細胞でのみDNAに組み込まれるのに対し、脳ではほとんどの健康な細胞は分裂していないため、EdUの特性が効果的な脳腫瘍治療薬の基礎となる可能性があることにも気づいた。したがって、原則として、EdU は非分裂の健康な脳細胞を温存しながら、急速に分裂する癌性脳細胞を殺すことができます。

サンカール氏と彼のチームは、抗がん剤としてのEdUの特性を調査するために、他の研究者との共同研究を継続的に進めたいと考えている。

「これまでの研究で、EdUが脳腫瘍細胞を含むがん細胞を殺すという証拠はすでに見つかっているが、不思議なことに、その結果を追跡調査した人は誰もいない」とサンカール教授は語った。

(C)UNC-CH

元の記事の出典: WRAL TechWire