A legtöbb élő szervezetnek - az állatoknak, a növényeknek, a gombáknak, de még bizonyos baktériumoknak is - van egy belső órája, amely az úgynevezett cirkadián ritmust szabályozza. Ez a mechanizmus a nap minden egyes órájához ciklikus rendben az összes sejtben biokémiai, fiziológiai és viselkedési funkciókat rendel. Ez az óra szabályozza az alvást és az ébrenlétet, a hormonszinteket, a testhőmérsékletet, a szívfrekvenciát, a vérnyomást és számos más tényezőt.
Yanyan Yang, az Észak-Kariolinai Egyetem biokémiai és biofizikai kutatója és Aziz Sancar, a Chapel Hill-i intézmény biokémia-biofizika professzora a theconversation.com -on a cirkadián ritmus hatásairól írt cikket. Azt tanulmányozták többek között a laboratóriumokban, hogy a cirkadián ritmus hogyan befolyásolja a DNS javítását a sejtben. Ez egy természetes folyamat, amelyben az enzimek egy csoportja az UV-sugárzás és a DNS-t megváltoztató vegyi anyagok káros hatásait tüntetik el. Ha ezek az éber enzimek nem tennék a dolgukat, sejtjeinkben felszaporodnának a DNS-mutációk, amelyek rákot és más betegségeket okoznának. A test ritmusa és a DNS-javítása közötti kapcsolat megértése azért fontos, mert egyre több bizonyíték mutatja, hogy a hibás biológiai órák hozzákapcsolódnak egy sor kóros állapothoz, így az elhízáshoz, az epilepsziához, az álmatlansághoz, sőt a szezonális érzelmi zavarokhoz is.
Megölik a rákos sejteket a DNS károsításával
A Sancar Lab kutatói csapata konkrétan azt vizsgálta, hogy a cirkadián ritmus hogyan befolyásolja a DNS-javítást a széles körben használt rákellenes cisplatin hatóanyaggal végzett kezelés alatt. A cisplatint a legtöbb szilárd szövetrák kezelésére alkalmazzák, beleértve a here, a petefészek, a vastagbél, a tüdő és az emlő daganatos megbetegedését. A hatóanyag megöli a rákos sejteket a DNS károsításával. Csakhogy közben károsítja az egészséges sejtek DNS-ét is, ami olyan komoly mellékhatásokhoz vezet, amelyek gyakran a kezelés leállítására kényszerítik az orvosokat. Mind a normális, mind a rákos sejtek igyekeznek kijavítani a cisplatin által okozott DNS-károsodásokat. A sikeres kezeléshez tehát az kell, hogy a rákos sejtek károsodása tartós maradjon, miközben az egészséges szövet sejtjei nem szenvednek tartós károkat.
Az elmúlt néhány évtizedben a tudósok megpróbálták használni a cirkadián ritmust a cisplatin terápia időzítéséhez. Stratégiájuk az volt, hogy a cisplatint adott időpontokban adagolták, majd megfigyelték a beteg reakcióit, amivel feltárták azokat az időpontokat, amikor a legnagyobb haszonnal jár a hatóanyag beadása, miközben a legkisebb mellékhatást okozza. Ezek a kísérletek azonban kudarcot vallottak, mivel az időpontok megválasztása némileg önkényes volt, és nem a sejten belül zajló események alapján történt.
Kapcsolat a cirkadián ritmus és a DNS-javítás között
Pár évvel ezelőtt Dr. Sancar csapata Yang közreműködésével megtalálta a kapcsolatot a cirkadián ritmus és a DNS-javítás között. Sikerült kifejleszteniük egy módszert annak ellenőrzésére, hogyan és mikor javították ki az enzimek a DNS egyes szegmenseit. Ezt a technikát 24 órán keresztül cisplatinnal kezelt egerek vese- és májsejtjeiben próbálták ki, közben pedig megfigyelték a DNS-javítás folyamatát.
Rögzítették, hogy mikor és mennyire jól sikerült az összesen 25 239 egérgén javítása egy 24 órás napi ciklus alatt. Megtudták, melyik rákot okozó gén vagy melyik rákmegelőző gén lett kijavítva, amikor a gyógyszert a nap bizonyos időpontjaiban adták be. Néhány gént mindig hajnalban, másokat pedig mindig alkonyatkor javított ki a szervezet karbantartó mechanizmusa. Ez azt erősíti, hogy a kemoterápia legjobb ideje, amikor az egészséges sejtek hatékonyan újraépítik DNS-üket és amikor a tumorsejtek rosszul regenerálódnak.
Sancar és Yang úgy véli, hogy ennek a tudásnak köszönhetően meghatározhatják az emberi szövetekben is a rákos megbetegedések elleni kezelések optimális időpontját. Ezzel közelebb kerülhetnek az orvosok a személyre szabott cisplatinos kezelési eljárási rend kialakításához. A Chapel Hill-i kutatók által kronokemoterápiának nevezett módszer szinkronizálja a gyógyszerezést az egészséges és a rákos sejtek cirkadián ritmusával. Ez a megközelítés figyelembe veszi az egyes gének javítási mintáit a nap folyamán mind az egészséges, mind a rákos szövetekben. A vizsgálatok folytatódnak, és arra irányulnak, hogy a cisplatin kronokemoterápia javíthatja-e a rákbetegek túlélését .
