Väčšina živých organizmov – zvieratá, rastliny, huby a dokonca aj niektoré druhy baktérií – má vnútorné hodiny, cirkadiálne hodiny (rytmus), ktoré orchestrujú biochemické, fyziologické a behaviorálne funkcie v každej bunke podľa 24-hodinového cyklu deň-noc. Tieto hodiny regulujú spánok a prebudenie, hladiny hormónov, telesnú teplotu, srdcovú frekvenciu a krvný tlak, medzi stovkami ďalších faktorov.
Biochemické laboratórium Sancar Lab sa zaoberá tým, ako cirkadiánne hodiny ovplyvňujú opravu DNA v bunke – prirodzený proces, pri ktorom skupina enzýmov prechádza pozdĺž DNA, aby opravili prerušenia a chyby spôsobené škodlivými účinkami UV žiarenia a chemikálií, ktoré zmenili DNA. Bez týchto stále bdelých enzýmov by naše bunky v našej DNA zhromažďovali mutácie, ktoré by viedli k rakovine a iným ochoreniam. Pochopenie tohto vzťahu medzi našimi telesnými rytmami a opravou DNA je dôležité, pretože existujú trvalé dôkazy o tom, že nefunkčné hodiny podmieňujú vznik porúch počnúc obezitou a epilepsiou až po nespavosť a sezónne emocionálne poruchy.
V Sancar Lab skúmali, ako cirkadiálne rytmy ovplyvňujú opravu DNA počas liečby rakoviny so známym protirakovinovým liekom cisplatina.
Cisplatina sa používa na liečbu rakoviny väčšiny tuhých tkanív vrátane rakoviny semenníkov, vaječníkov, kolorektalu, pľúc a prsníkov. Zabíja rakovinové bunky poškodením ich DNA. Avšak tiež poškodzuje DNA normálnych buniek, čo spôsobuje vážne vedľajšie účinky, ktoré často donútia lekárov, aby zastavili liečbu. Ako normálne, tak aj rakovinové bunky opravujú poškodenie DNA spôsobené cisplatinou. Úspešná liečba vyžaduje, aby boli rakovinové bunky zasiahnuté poškodením DNA v čase, keď sú najmenej schopné sa opraviť, pričom nedochádza k poškodeniu zdravého tkaniva.
V posledných niekoľkých desaťročiach sa vedci pokúsili použiť cirkadiálne hodiny na usmerňovanie načasovania terapie cisplatinou. Ich stratégia bola podávať cisplatinu v istých konkrétnych časoch a potom sledovať, ako to pacient prekonal, a tak zistili čas, ktorý bol najvýhodnejší s najmenšími vedľajšími účinkami. Tieto experimenty však zlyhávali, pretože výber časov bol tak trochu ľubovoľný a nebol založený exaktne na tom, čo sa deje vo vnútri bunky.
Ako píše spoluautorka originálneho článku, Dr. Yang (vedkyňa v oblasti biochémie a biofyziky z University of North Carolina – Chapel Hill.), „Keď som pred pár rokmi prišla do laboratória, tím Dr. Sancar-a (Aziz Sancar, profesor biochémie a biofyziky na University of North Carolina – Chapel Hill a spoluator článku) objavil spojenie medzi cirkadiálnymi hodinami a opravou DNA a vyvinul metódu na sledovanie toho, ako a kedy boli jednotlivé segmenty DNA opravované. Použila som túto metódu na mapovanie, keď bola DNA v obličkových a pečeňových bunkách myší opravená, keď sme počas 24 hodín liečili zvieratá cisplatinou.
V tejto štúdii títo vedci z Sancar Lab zistili, kedy a ako dobre bol každý z 25 239 myšacích génov opravený počas 24 hodín dňa. Objavili, ktorý gén spôsobujúci rakovinu alebo ktorý gén na prevenciu rakoviny je opravený, keď je liek podávaný v určitých časových intervaloch dňa. Niektoré gény boli vždy „spichnuté“ za úsvitu; iné za súmraku. To naznačuje, že najlepší čas na chemoterapiu je, keď zdravé bunky dokážu účinne obnoviť svoju DNA a keď sa nádorové bunky nedostatočne opravia.
Vyzbrojení týmito znalosťami vedci z Sancar Lab dúfajú, že dokážu extrapolovať ich zistenia na ľudské tkanivá a rakoviny a nájdu optimálne časy na poskytnutie ešte účinnejšej terapie pacientom. Podľa Dr. Yang, „Dúfame, že nám to pomôže vytvoriť personalizovaný režim chemoterapie s cisplatinou, ktorý nazývame chronochemoterapia, ktorá synchronizuje podávanie lieku pacientom s ich rakovinovými cirkadiálnymi hodinami. Náš prístup berie do úvahy opravné modely jednotlivých génov v priebehu dňa tak v zdravom tkanive, ako aj v rakovinovom. Pri ďalšom testovaní dúfame, že zistíme, či chronoterapia cisplatinou môže zlepšiť prežitie pacientov s rakovinou.“
Originál tohto článku (autori: Yang, Sancar) bol publikovaný v online médiu The Conversation a nájdete ho tu.
