Jak przypomnieli naukowcy z Wageningen University & Research, komórki nowotworowe specjalizują się w unikaniu wykrycia, jednak od zdrowych komórek odróżniają je pewne subtelne różnice chemiczne. Te właśnie różnice wykorzystali, używając odkrytej w bakteriach odmiany ThermoCas9 słynnego narzędzia do edycji DNA CRISPR.

Jak każdy system CRISPR, ThermoCas9 można zaprogramować tak, aby wyszukiwał i przecinał specyficzne sekwencje w genomie. Zastosowany system odróżnia DNA nowotworu od zdrowego DNA i wybiórczo przecina tylko DNA w komórkach rakowych.

Metoda wykorzystuje grupy metylowe – niewielkie chemiczne cząsteczki przyłączone do DNA, które regulują, czy geny są aktywne, czy wyłączone.

Proces ten, nazywany metylacją, ulega zmianom w komórkach nowotworowych i może działać jak molekularny „odcisk palca”, odróżniający komórki złośliwe od zdrowych – tłumaczą naukowcy.

- ThermoCas9 to pierwszy enzym związany z CRISPR, który reaguje na różnice w najpowszechniejszym typie metylacji DNA występującym u ludzi i w innych komórkach eukariotycznych - tłumaczy dr John van der Oost, autor badania opisanego w magazynie „Nature”.

- Oznacza to, że mamy teraz system, który możemy kierować specyficznie przeciw komórkom nowotworowym - podkreśla.

Selektywne działanie ThermoCas9 tkwi w sposobie, w jaki wiąże się on z DNA. Otóż, zanim system CRISPR przetnie DNA, musi najpierw przyłączyć się do krótkiej sekwencji rozpoznawczej znajdującej się obok celu. ThermoCas9 jest wyjątkowy, ponieważ celuje w miejsce metylacji.

Naukowcy porównują to do działania śrubokrętu, który idealnie pasuje do odpowiedniej śruby - jeśli wewnątrz rowka pojawi się wypustka, śrubokręt przestaje pasować i nie jest w stanie wykonać swojej pracy.

Podobnie grupa metylowa zakłóca dopasowanie między ThermoCas9 a DNA w zdrowej komórce, uniemożliwiając związanie się z nim i pozostawiając sekwencję DNA nienaruszoną.

- ThermoCas9 jest doskonałym przykładem wartości badań podstawowych - trzeba rozumieć, jak poszczególne elementy współdziałają. Wykorzystaliśmy biochemię i biologię strukturalną, aby odkryć mechanizm, który, jak mamy nadzieję, pewnego dnia doprowadzi do bardziej precyzyjnego i skutecznego leczenia nowotworów - podsumowuje dr Hong Li, autorka odkrycia.

Do ewentualnego praktycznego, terapeutycznego wykorzystania nowej metody wiedzie długa droga. W następnym etapie badacze chcą sprawdzić, czy z pomocą swojego podejścia uda im się doprowadzać komórki nowotworowe do śmierci.

Dodają, że nieprawidłowe wzorce metylacji odgrywają istotną rolę także w wielu innych chorobach, w tym w nowotworach wieku dziecięcego, takich jak neuroblastoma, oraz w chorobach autoimmunologicznych.

Jak twierdzą, w przyszłości ThermoCas9 lub podobne narzędzie CRISPR może przekształcić się w wszechstronną strategię molekularną, która rozpoznaje chore komórki po ich chemicznej „sygnaturze” i selektywnie je unieszkodliwia.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/