Новости

Быстрый способ измерить повреждения ДНК.

Быстрый способ измерить повреждения ДНК.

Наша ДНК находится под постоянной атакой многих источников, в том числе загрязнителей окружающей среды и ультрафиолетового излучения. К счастью, клетки имеют несколько основных систем восстановления ДНК, которые могут исправить этот ущерб, ведь он может привести к раку и другим заболеваниям, если не будет устранен.

Эффективность этих ремонтных систем сильно варьируется от человека к человеку; ученые считают, что эта изменчивость может объяснить, почему некоторые люди болеют раком, а другие нет. Команда Массачусетского технологического института в настоящее время разработали тест, который может быстро оценить некоторые из этих систем восстановления, которые могли бы определить риск развития рака у физических лиц, а так же помочь врачам предсказать, как данный пациент будет реагировать на химиотерапевтические препараты.

Новый тест, описанный в Трудах Национальной академии наук от 21 апреля, может проанализировать четыре типа восстановителей мощности ДНК одновременно, менее чем за 24 часов. Предыдущие испытания были в состоянии оценить только одну систему за один раз.

«Все пути восстановления работают по-разному, и существующие технологии для измерения каждого из этих путей очень отличается друг от друга», - говорит Захари Нагель, постдок MIT и ведущий автор исследоания. «Что мы хотели сделать - это придумать один из способов измерения всех путей восстановления ДНК за один раз, и предоставить универсальный отчет по всем».

Исследовательская группа под руководством профессора Леона Самсона использовала этот подход для измерения восстановителей ДНК в таком типе кровяных клеток человека, которые называются лимфобластоидные клетки, а результаты были взяты у 24 здоровых людей. Они обнаружили огромный диапазон изменчивости, особенно в одной системе восстановления, где клетки некоторых людей работали 10 раз эффективнее других.

«Ни одна из клеток не похожа на другую. Каждая из них имеет свой ​​спектр того, что она может восстанавливать хорошо, а что не может восстанавливаться совсем. Это как отпечатки пальцев для каждого человека», - говорит Самсон, который является профессором Американскогое общества рака, членом отделов Массачусетского технологического института биологической инженерии и биологии, Центра гигиены окружающей среды наук и Института интегративных исследований рака.

Измерение повреждений.

С помощью нового теста команда MIT может оценить, насколько хорошо клетки устраняют наиболее распространенные повреждения ДНК, в том числе однонитевые разрывы, двунитевые разрывы, несоответствия и введения алкильных групп, вызванные загрязнителями, такими как выхлоп топлива и табачный дым.

Чтобы добиться этого, исследователи создали пять различных круговых фрагментов ДНК, четыре из которых несут определенный тип повреждения ДНК. Каждый из этих круговых нитей ДНК или плазмид, также несет ген для другого цветного флуоресцентного белка . В некоторых случаях повреждения ДНК предотвращают выражение этих генов, поэтому, когда ДНК успешно восстановлены, клетки начинают производить флуоресцентный белок. В других случаях, ремонт поврежденных ДНК останавливает флуоресцентный ген.

Вводя эти плазмиды в клетки и анализируя результаты, ученые могут определить, насколько эффективно каждый вид поражения был восстановлен​​. В теории, более пяти плазмид могли войти в каждую ячейку, но исследователи ограничиваются пятью репортерами плазмид в каждом эксперименте, чтобы избежать возможное смешивание цветов. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи также разрабатывают альтернативную тактику, которая заключается в установлении последовательности ДНК, когда они копируют гены плазмидов, вместо того чтобы измерять флуоресценции.

В данной работе исследователи проверили последовательный подход с помощью только одного типа восстановления ДНК, но он позволял проводить любое количество тестов в одно и то же время, и исследователи могли н но он мог бы позволить в течение неограниченного испытаний в одно время, и исследователи могли настроить последовательность, чтобы узнать информацию о типе повреждения, а так же о тестируемых клетках пациента. Этот подход может позволить тестировать многие образцы клеток пациентов за один раз, что сделает операцию более экономичной.

Делая прогнозы

Предыдущие исследования показали, что много различных типов восстановления мощности ДНК могут значительно меняться в зависимости от практически здоровых лиц. Некоторые из этих различий были связаны с уязвимостью к раку; например, генетический дефект в типе репарации ДНК под названием эксцизионное восстановление нуклеотидов часто приводит к состоянию под названием пигментная ксеродерма, в котором повреждения ДНК, вызванные ультрафиолетовым светом, могут привести к раку кожи.

Ученые также определили связь между восстановлением ДНК и неврологическим развитием иммунологических нарушений, но тесты на к восстановлению ДНК еще не были разработаны, в основном, потому что было невозможно быстро проанализировать несколько различных типов восстановителей ДНК сразу.

Лаборатория Самсона в настоящее время работает над адаптацией нового теста, чтобы он мог работать с образцами крови, взятой у пациентов, что позволяет исследователям определить людей, которые подвергаются более высокому риску и потенциально позволяющие предупреждение заболевание или его раннюю диагностику. Такой тест также может быть использована для прогнозирования «ответа на химиотерапевтические препараты, которые часто работают, повреждая раковые клетки ДНК пациентов, или определить, какое количество лучевой терапии пациент может вынести.

Исследователи также считают, что это испытание может быть использовано для выявления новых лекарственных препаратов, которые сдерживают или повышают темпы восстановления ДНК. Ингибиторы могут быть направлены к опухолям, чтобы сделать их более восприимчивыми к химиотерапии, в то время как энхансеры могут помочь защитить людей, которые случайно были подвергнуты разрушителям ДНК.

Другим важным применением этого теста может стать изучение фундаментальных биологических процессов, например, как клетки заполняют системы резервного копирования, когда другой путь перегружен, по словам Сэмюэля Уилсона, главного исследователя Национального института гигиены окружающей среды наук (NIEHS), части Национальные институты здоровья (NIH).

«Есть возможность использовать эти уплотненные плазмиды в биологических анализах, где несколько путей восстановления можно исследовать в одно и то же время. Это очень продвинутый инструмент, позволяющий лучше интерпретировать болезнь", говорит Уилсон, который не был частью исследовательской группы.


ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Яндекс Livejournal Liveinternet Mail.Ru