Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego pracują nad metodą blokowania podziału komórek nowotworowych poprzez zaburzenie replikacji i naprawy DNA. Badania koncentrują się na białku PCNA, które odgrywa kluczową rolę w tych procesach. To nowe podejście może w przyszłości zwiększyć skuteczność terapii przeciwnowotworowych i ograniczyć rozwój choroby.
Blokowanie kluczowego białka
Podstawą badań jest zahamowanie działania białka PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen), które odpowiada za prawidłowe powielanie i naprawę DNA oraz regulację cyklu komórkowego.
– Pracujemy nad znalezieniem cząsteczek, które po przedostaniu się do komórek rakowych mają działać jak koń trojański. Oczekujemy, iż ich działanie spowoduje, że mechanizm replikacji DNA zostanie zaburzony, co oznacza, że komórki, w których takie cząsteczki się znajdą, nie będą mogły się dzielić. Mówiąc wprost, próbujemy wyeliminować wybrane aktywności białka PCNA, bez którego nie są możliwe podziały komórek – wyjaśnia dr hab. Wojciech Strzałka z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ.
PCNA tworzy strukturę pierścienia, która podczas replikacji DNA obejmuje helisę i umożliwia działanie enzymów odpowiedzialnych za kopiowanie materiału genetycznego. Zaburzenie jego funkcji może uniemożliwić namnażanie komórek nowotworowych.
Jak działa nowa metoda
Zespół z UJ opracował cząsteczkę jednoniciowego DNA, która wiąże się z białkiem PCNA i blokuje jego połączenie z naturalnym, dwuniciowym DNA.
– Odkryta przez nas cząsteczka należy do kategorii aptamerów DNA, czyli jednoniciowych cząsteczek kwasu deoksyrybonukleinowego o długości kilkudziesięciu nukleotydów. Opracowaliśmy szczególny aptamer DNA, który wykazuje na tyle wysokie powinowactwo do białka PCNA, że jest w stanie nie dopuścić do jego połączenia się z dwuniciowym DNA – dodaje dr hab. Wojciech Strzałka.
Dzięki temu PCNA nie może uczestniczyć w procesie replikacji DNA, co prowadzi do zaburzenia podziałów komórkowych.
– Brak funkcjonalnego pierścienia PCNA uniemożliwia prawidłowe powielanie DNA w komórce, jak i jego efektywną naprawę. Oznacza to, że komórka z taką dysfunkcją może zostać wprowadzona w stan stresu replikacyjnego, co ostatecznie może doprowadzić do jej śmierci – mówi dr Arkadiusz Borek z UJ.
Nowe podejście do leczenia nowotworów
Dotychczas badania nad terapiami przeciwnowotworowymi skupiały się na blokowaniu interakcji PCNA z innymi białkami. Zespół z Krakowa proponuje inne rozwiązanie – zatrzymanie procesu jeszcze wcześniej, zanim PCNA połączy się z DNA.
– Wykorzystując unikatowe własności aptameru DNA wiążącego PCNA prowadzimy badania, których celem jest identyfikacja innych, niskocząsteczkowych związków blokujących możliwość wiązania przez PCNA dwuniciowego DNA, znajdującego się w jądrach komórkowych – dodaje dr hab. Wojciech Strzałka.
Na obecnym etapie konieczne są dalsze badania, które potwierdzą skuteczność tej metody i umożliwią jej rozwój.
– Proponowane przez nas rozwiązanie może potencjalnie znaleźć praktyczne zastosowanie, ponieważ poszukiwane przez nas cząsteczki mogłyby być dostarczone do komórek nowotworowych bezpośrednio za pomocą zaawansowanych i już istniejących nośników leków – mówi dr hab. Monika Bzowska, prof. UJ.
Jak dodaje, takie podejście może ograniczyć ryzyko uszkodzenia zdrowych komórek. Prognozuje też, że w przypadku powodzenia, dzięki dalszym badaniom przedklinicznym, można będzie opracować cząsteczki o ulepszonych parametrach.
Możliwe zastosowania i kolejne kroki
Blokowanie aktywności PCNA może nie tylko ograniczyć namnażanie komórek nowotworowych, ale także zwiększyć ich wrażliwość na chemioterapię.
Dotyczy to m.in. leków uszkadzających DNA, takich jak etopozyd, doksorubicyna czy cisplatyna. W wielu przypadkach zdolność komórek do naprawy DNA ogranicza skuteczność tych terapii.
Naukowcy opracowali także test umożliwiający śledzenie wiązania aptameru z PCNA i poszukiwanie kolejnych związków blokujących ten proces.
Obecnie Centrum Transferu Technologii CITTRU Uniwersytetu Jagiellońskiego poszukuje partnerów do dalszych badań i rozwoju technologii. Kolejne etapy są niezbędne, aby rozwiązanie mogło zostać wykorzystane w praktyce klinicznej.
Polecamy także:
- Polska w czołówce innowatorów UE, choć zgłoszeń patentowych było mniej
- Warszawa przestaje drożeć. Czynsze lekko w dół, a ofert najmu przybywa
- Polska w drugiej lidze innowacyjności. Oto, czego brakuje systemowi
