Како људско тело поправља учестала оштећења генског материјала једна је од мистерија коју научници још нису разјаснили.
Међутим, истраживачи из Групе за поправку ДНК на Институту Руђер Бошковић (ИРБ),под вођством др Марте Поповић, остварили су значајан напредак у разумевању тог процеса, пише хрватски Дневник.
Како су објавили с Института Руђер Бошковић, овај тим истраживача је развио прве моделе за проучавање људских болести применом CRISPR/Cas технологије на рибама зебрама (Данио рерио). Уз помоћ развијених модела открили су ензиме кључне за поправку оштећења ДНК-а, а резултати истраживања објављени су у часопису Опен бајолоџи.
Како би лакше објаснили шта тачно раде, треба замислити ДНК као електричну мрежу у нашем организму, која ради без престанка како би наше тело исправно функционисало. Али, понекад се догоде 'кварови' у овој мрежи. Шта више, сваког дана, у свакој ћелији нашег тела, догоди се на хиљаде таквих малих кварова. Ако се они не поправе, могу довести до развоја озбиљних здравствених проблема, укључујући рак и неуродегенеративне болести.
Ови 'кварови', заправо су учестала оштећења ДНК-а, тзв. ДНА-протеин црослинкс (ДПЦ), који се јављају када се протеин неповратно веже на ДНА молекулу, и у фокусу су истраживања Групе за ДНА поправку у Лабораторији за молекуларну екотоксикологију. Наиме, овај тим задњих година истражује како оваква учестала оштећења утичу на наше здравље и проналазе начине за њихову поправку.
“На ћелијском нивоу неисправно поправљање ДПЦ оштећења води до ломова ДНК, геномске нестабилности и ћелијске смрти, док се на нивоу организма неисправно поправљање повезује с раком, старењем и неуродегенеративним болестима. Управо због тога, разумевање механизама поправке ДНК у животињским моделима је од велике важности за развој нових лекова, односно за потенцијално лечење болести”, објашњава др Поповић.
Како би могли да проуче механизме поправке ДНК, овај тим је створио чак седам нових сојева риба зебрица, сваки с посебним генетским променама. Оне су одабране као моделни организми због неколико предности у односу на традиционалне животињске моделе попут глодара, а посебно због сличности с људским геномом. Додатно, ова риба је једини кичмењак чији је геном секвенциониран и анализиран на сличан начин као геном човека и миша.
Поврх тога, молекуларни механизми, развој ћелија и физиологија органа, укључујући срце, бубрег, јетру, панкреас, цревни тракт, мозак и полне жлезде, слични су као код људи и зато се данас зебрица користи као модел за проучавање рака, неуродегенеративних, кардиоваскуларних и метаболичких болести. Такође, коришћење рибљих модела уместо мишева и штакора у складу је с настојањима да се смањи коришћење модела сисара у научним истраживањима с циљем остваривања 3Р (Ридјус, рифајн енд риплејс) принципа у складу са директивама ЕУ-а.
Током истраживања научници су открили да су два ензима изузетно важна за поправку наше ДНК. Један од тих ензима, СПРТН протеаза, функционише попут хитне службе која уклања веће проблеме, док други, ТДП1 фосфодиестераза, делује као стручњак за решавање специфичних потешкоћа. Такође, недостатак ових ензима код људи узрокује појаву рака у ранијем добу, преурањено старење и неуролошке поремећаје.
“Посебно је значајно откриће повезано с недостатком ензима ТДП1, који узрокује СЦАН1 синдром, што је неуролошки поремећај који се манифестује као церебеларна атрофија, сензорни поремећаји, слабост мишића и прогресивна атаксија. Разумевање овог механизма отвара пут за развој нових терапија за лечење овог и сличних поремећаја”, објашњава др Поповић.
“Многи клинички одобрени лекови укључујући иринотекан, топотекан и етопозид неповратно вежу протеине топоизомеразе на ДНК, и тако спречавају деобу туморских ћелија и коначно узрокују њихову смрт. Деловање ових лекова могло би се знатно побољшати када би се они комбиновали с инхибиторима других компоненти ДПЦ поправке. Комбинована терапија усмерена на инактивацију ензима СПРТН и ТДП1 обећавајућа је стратегија за лечење рака, заједно с иринотеканом и топотеканом који се већ користе у клиници”, објашњава др Поповић.
Ово истраживање пример је како напредна генетска технологија може пружити дубљи увид у сложене биолошке процесе и потенцијално довести до нових открића и терапија у медицини, пише хрватски лист.