Moleculele de ADN sintetic permit țintirea precisă a genelor asociate cancerului
Cercetătorii au dezvoltat o nouă abordare promițătoare care folosește molecule de ADN sintetic pentru a viza direct genele asociate cancerului, deschizând noi posibilități pentru tratamente viitoare, diagnostice și cercetări biologice.
Studiul se concentrează asupra unei provocări de lungă durată în medicina genetică: cum să se țintească cu acuratețe secțiuni specifice de ADN în interiorul celulelor. Deși multe medicamente genetice moderne acționează prin viza ARN-ul, molecula care transportă instrucțiunile genetice de la ADN, țintirea directă a ADN-ului s-a dovedit a fi mult mai dificilă.
Dr. David Rusling, profesor asociat în Bioinginerie, de la Școala de Medicină, Farmacie și Științe Biologice a universității, este autorul principal al lucrării și activează în domeniu de peste 20 de ani. El a declarat că noua abordare ar putea oferi o metodă mai precisă de control al activității genelor.
„Cele mai multe medicamente vizează proteinele, care sunt produsul final al unui proces biologic lung. Dacă țintești ADN-ul direct, lucrezi la începutul acelui proces. Fiecare celulă conține doar două copii ale unei gene, așa că, în teorie, oferă o modalitate foarte eficientă de a influența comportamentul genelor”, a declarat el.
Echipa a folosit piese special concepute de ADN sintetic, cunoscute sub numele de oligonucleotide formând triplexuri (TFO-uri). Aceste molecule sunt concepute pentru a recunoaște și a se atașa la secvențe specifice de ADN, permițând cercetătorilor să vizeze gene individuale, lăsând restul genomului neatins.
O mare provocare a fost că bazele ADN-ului care apar în mod natural nu se leagă suficient de puternic de ADN-ul cu două fire pentru a fi eficiente în interiorul celulelor. Pentru a depăși această problemă, cercetătorii au integrat o bază de ADN sintetic disponibilă comercial, cunoscută sub numele de Z.
Modificarea a permis moleculelor de ADN sintetic să se lege mai puternic și selectiv de regiunile de ADN dificil de țintit, care conțin niveluri ridicate de blocuri genetice guanină (G) și citozină (C). Aceste regiuni bogate în GC joacă roluri importante în controlul activității genelor, dar au fost istoric dificile de accesat.
Cercetătorii au testat abordarea asupra genei MYC, cunoscută pentru faptul că stimulează creșterea multor cancere atunci când devine hiperactivă. Moleculele de ADN modificate s-au atașat cu succes de ADN-ul țintă și au redus activitatea genei MYC cuprinsă între 50 și 80 la sută în experimentele de laborator.
Este important de menționat că noile molecule au depășit atât ADN-ul nemodificat, cât și mai multe metode dezvoltate anterior care încearcă să vizeze aceleași regiuni de ADN.
Dr. Rusling a adăugat: „Oligonucleotidele formând triplexuri au fost o idee frumoasă, dar în multe privințe biologia a învins conceptul original. Ele puteau recunoaște ADN-ul foarte precis într-un tub de testare, dar chimia ADN-ului natural a făcut ca multe secvențe importante să nu poată fi țintite eficient în condițiile găsite în interiorul celulelor. Ceea ce facem este să schimbăm acea chimie, mai degrabă decât să abandonăm ideea.”
Lucrarea abordează și o problemă practică care a încetinit progresul în terapiile țintite pe ADN. Anterior, multe modificări specializate ale ADN-ului trebuiau realizate personalizat de chimiști experți, făcându-le greu accesibile altor cercetători. Bazele modificate utilizate în acest studiu sunt disponibile comercial, facilitând adoptarea tehnologiei în laboratoarele din întreaga lume.
„Ceea ce îmi place foarte mult la această chimie este că, dacă putem obține aceste molecule, și alți cercetători pot face la fel”, a spus Dr. Rusling. „Această accesibilitate înseamnă că întregul domeniu poate avansa mult mai repede.”
Pe lângă potențialul său rol în tratamentul bolilor, tehnologia ar putea deveni un instrument valoros în cercetare. Oamenii de știință ar putea folosi-o pentru a opri temporar gene individuale și a studia modul în care celulele răspund, ajutând la îmbunătățirea înțelegerii a tot ce ține de biologia cancerului și de tulburările genetice.
Pentru că sistemul se bazează pe recunoașterea secvenței ADN-ului, cercetătorii cred că ar putea fi adaptat în cele din urmă pentru a viza multe gene diferite, pur și simplu prin modificarea secvenței moleculei de ADN sintetic.
Deși sunt necesare cercetări suplimentare înainte ca tehnologia să poată fi utilizată pe pacienți, studiul demonstrează o metodă puternică de a ținti cu precizie genele și de a reglementa activitatea acestora.
Lucrarea a fost publicată astăzi în Nucleic Acids Research și a primit statut de „progres semnificativ”, ceea ce înseamnă că reprezintă 1-2% din lucrările publicate în revistă.
Dr. Rusling este membru al Institutului de Științe ale Vieții și Sănătății de la Universitatea din Portsmouth, un mediu de cercetare integrat, inclusiv și de sprijin pentru activitățile de cercetare și inovare în domeniul științelor vieții și al sănătății.
