科学家发现普通实验室分子具有惊人的抗癌特性
北卡罗来纳大学医学院(UNC School of Medicine)的科学家们惊人地发现,一种被称为EdU的分子(通常在实验室实验中用于标记DNA)实际上被人类细胞识别为DNA损伤,触发DNA修复失控过程,最终对包括癌细胞在内的受影响细胞致命。
这一发现发表在美国国家科学院院刊,指出使用EdU作为a的基础的可能性癌症治疗考虑到它的毒性和对快速分裂细胞的选择性。
“EdU的意想不到的特性表明,对它的潜力进行进一步的研究是值得的,特别是对脑癌的研究,”该研究的资深作者Aziz Sancar医学博士说,他是北卡罗来纳大学医学院生物化学和生物物理学的Sarah Graham Kenan教授,也是北卡罗来纳大学莱因伯格综合癌症中心的成员。“我们想强调的是,这是一个基本但重要的科学发现。的科学界要弄清楚EdU是否真的能成为对抗癌症的武器,还有很多工作要做。”
EdU(5-乙基-2 ' -脱氧尿苷)本质上是一种流行的科学工具,2008年首次合成,作为DNA构建模块胸腺嘧啶的模拟物或化学模拟物,胸腺嘧啶代表腺嘌呤(a)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)的DNA编码中的字母“T”实验室的实验来取代DNA中的胸腺嘧啶。与其他胸腺嘧啶类似物不同的是,它有一个方便的化学“手柄”,荧光探针分子将与之紧密结合。因此,它可以相对容易和有效地用于标记和跟踪DNA,例如在DNA复制过程的研究细胞分裂.
自2008年以来,科学家们以这种方式使用EdU作为工具,发表在数千篇研究中。因在DNA修复方面的开创性工作而获得2015年诺贝尔化学奖的桑卡尔就是这样一位科学家。当他的实验室开始使用EdU时,他的团队意外地观察到,即使没有暴露在DNA破坏剂(如紫外线)下,EdU标记的DNA也会触发DNA修复反应。
桑卡尔说:“这真是令人震惊。”“所以我们决定进一步探索。”
根据这一奇怪的观察,研究小组发现,EdU以一种引发修复反应的方式改变了DNA,其原因尚不清楚核苷酸切除修复.这个过程包括移除一小段受损的DNA,并重新合成新的DNA链。这是修复紫外线、香烟烟雾和改变dna的化疗药物造成的大部分损伤的机制。研究人员以高分辨率绘制了EdU诱导的切除修复图,发现它发生在整个基因组中,而且很明显它一次又一次地发生,因为每个新的修复链都包含EdU,从而激发了新的修复反应。
众所周知,EdU对细胞具有中等毒性,但其毒性机制一直是个谜。研究小组的研究结果有力地表明,EdU通过诱导无效切除修复的失控过程杀死细胞,这最终导致细胞通过被称为凋亡的程序性细胞死亡过程终止自己。
桑卡尔说,这一发现本身就很有趣,因为它表明,使用EdU标记DNA的研究人员需要考虑它对失控切除修复的触发作用。
“就在我们说话的时候,成百上千的研究人员使用EdU来研究DNA复制和细胞增殖在实验室里做实验的时候人类细胞将其检测为DNA损伤,”桑卡尔说。
Sancar和他的同事还意识到EdU的特性可能使它成为一种有效的脑癌药物的基础,因为EdU只在活跃分裂的细胞中与DNA结合,而在大脑中,大多数健康细胞都是不分裂的。因此,原则上,EdU可以杀死快速分裂的癌变脑细胞,同时保留不分裂的健康脑细胞。
桑卡尔和他的团队希望与其他研究人员进行后续合作,研究EdU作为抗癌剂的特性。
“之前的研究已经发现了EdU杀死癌细胞的证据,包括脑细胞癌症细胞但奇怪的是,从来没有人跟进过这些结果,”桑卡尔说。
进一步探索