Kako ljudsko telo popravlja učestala oštećenja genskog materijala jedna je od misterija koju naučnici još nisu razjasnili.
Međutim, istraživači iz Grupe za popravku DNK na Institutu Ruđer Bošković (IRB),pod vođstvom dr Marte Popović, ostvarili su značajan napredak u razumevanju tog procesa, piše hrvatski Dnevnik.
Kako su objavili s Instituta Ruđer Bošković, ovaj tim istraživača je razvio prve modele za proučavanje ljudskih bolesti primenom CRISPR/Cas tehnologije na ribama zebrama (Danio rerio). Uz pomoć razvijenih modela otkrili su enzime ključne za popravku oštećenja DNK-a, a rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Open bajolodži.
Kako bi lakše objasnili šta tačno rade, treba zamisliti DNK kao električnu mrežu u našem organizmu, koja radi bez prestanka kako bi naše telo ispravno funkcionisalo. Ali, ponekad se dogode 'kvarovi' u ovoj mreži. Šta više, svakog dana, u svakoj ćeliji našeg tela, dogodi se na hiljade takvih malih kvarova. Ako se oni ne poprave, mogu dovesti do razvoja ozbiljnih zdravstvenih problema, uključujući rak i neurodegenerativne bolesti.
Ovi 'kvarovi', zapravo su učestala oštećenja DNK-a, tzv. DNA-protein croslinks (DPC), koji se javljaju kada se protein nepovratno veže na DNA molekulu, i u fokusu su istraživanja Grupe za DNA popravku u Laboratoriji za molekularnu ekotoksikologiju. Naime, ovaj tim zadnjih godina istražuje kako ovakva učestala oštećenja utiču na naše zdravlje i pronalaze načine za njihovu popravku.
“Na ćelijskom nivou neispravno popravljanje DPC oštećenja vodi do lomova DNK, genomske nestabilnosti i ćelijske smrti, dok se na nivou organizma neispravno popravljanje povezuje s rakom, starenjem i neurodegenerativnim bolestima. Upravo zbog toga, razumevanje mehanizama popravke DNK u životinjskim modelima je od velike važnosti za razvoj novih lekova, odnosno za potencijalno lečenje bolesti”, objašnjava dr Popović.
Kako bi mogli da prouče mehanizme popravke DNK, ovaj tim je stvorio čak sedam novih sojeva riba zebrica, svaki s posebnim genetskim promenama. One su odabrane kao modelni organizmi zbog nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalne životinjske modele poput glodara, a posebno zbog sličnosti s ljudskim genomom. Dodatno, ova riba je jedini kičmenjak čiji je genom sekvencioniran i analiziran na sličan način kao genom čoveka i miša.
Povrh toga, molekularni mehanizmi, razvoj ćelija i fiziologija organa, uključujući srce, bubreg, jetru, pankreas, crevni trakt, mozak i polne žlezde, slični su kao kod ljudi i zato se danas zebrica koristi kao model za proučavanje raka, neurodegenerativnih, kardiovaskularnih i metaboličkih bolesti. Takođe, korišćenje ribljih modela umesto miševa i štakora u skladu je s nastojanjima da se smanji korišćenje modela sisara u naučnim istraživanjima s ciljem ostvarivanja 3R (Ridjus, rifajn end riplejs) principa u skladu sa direktivama EU-a.
Tokom istraživanja naučnici su otkrili da su dva enzima izuzetno važna za popravku naše DNK. Jedan od tih enzima, SPRTN proteaza, funkcioniše poput hitne službe koja uklanja veće probleme, dok drugi, TDP1 fosfodiesteraza, deluje kao stručnjak za rešavanje specifičnih poteškoća. Takođe, nedostatak ovih enzima kod ljudi uzrokuje pojavu raka u ranijem dobu, preuranjeno starenje i neurološke poremećaje.
“Posebno je značajno otkriće povezano s nedostatkom enzima TDP1, koji uzrokuje SCAN1 sindrom, što je neurološki poremećaj koji se manifestuje kao cerebelarna atrofija, senzorni poremećaji, slabost mišića i progresivna ataksija. Razumevanje ovog mehanizma otvara put za razvoj novih terapija za lečenje ovog i sličnih poremećaja”, objašnjava dr Popović.
“Mnogi klinički odobreni lekovi uključujući irinotekan, topotekan i etopozid nepovratno vežu proteine topoizomeraze na DNK, i tako sprečavaju deobu tumorskih ćelija i konačno uzrokuju njihovu smrt. Delovanje ovih lekova moglo bi se znatno poboljšati kada bi se oni kombinovali s inhibitorima drugih komponenti DPC popravke. Kombinovana terapija usmerena na inaktivaciju enzima SPRTN i TDP1 obećavajuća je strategija za lečenje raka, zajedno s irinotekanom i topotekanom koji se već koriste u klinici”, objašnjava dr Popović.
Ovo istraživanje primer je kako napredna genetska tehnologija može pružiti dublji uvid u složene biološke procese i potencijalno dovesti do novih otkrića i terapija u medicini, piše hrvatski list.