Το DNA, αυτό το μακρομόριο που κρύβει τον γενετικό μας κώδικα, φθείρεται καθημερινά. Όμως, χάρη σε πολύπλοκους μηχανισμούς επιδιόρθωσης, ο οργανισμός μας καταφέρνει να το διατηρεί λειτουργικό και ασφαλές. Ένα δίκτυο επιστημόνων, υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Τζέικομπ Κορν από το ETH της Ζυρίχης, ερεύνησε πώς τα γονίδια επιδιόρθωσης συνεργάζονται για να προστατεύσουν τη γενετική μας πληροφορία.
Το εύρημά τους; Ο οργανισμός μας είναι εξοπλισμένος με εντυπωσιακή ακρίβεια για να ανιχνεύει και να επιδιορθώνει τις φθορές πριν εξελιχθούν σε σοβαρό πρόβλημα.
Η ζωή των κυττάρων προκαλεί ζημιές στο DNA
Δεν χρειάζεται έκθεση σε ακτινοβολία ή τοξίνες για να υποστεί βλάβη το DNA – η ίδια η κυτταρική ζωή αρκεί. Καθημερινές διεργασίες, όπως η κυτταρική διαίρεση, μπορεί να οδηγήσουν σε σπασίματα, μπλεξίματα και μικρο-σφάλματα στο γενετικό υλικό. Όπως εξηγεί ο καθηγητής Κορν, ακόμη και οι πιο βασικές λειτουργίες ενός κυττάρου μπορούν να αφήσουν σημάδια στο DNA του.
Για κάθε νέο αντίγραφο DNA που δημιουργείται, δεκάδες ένζυμα επιστρατεύονται για να εντοπίσουν και να διορθώσουν τυχόν λάθη. Εξειδικευμένες «οδοί επιδιόρθωσης» αναλαμβάνουν διαφορετικά είδη βλάβης – από μικρές εγκοπές μονής αλυσίδας μέχρι ρήξεις και στις δύο αλυσίδες του DNA.
Τα γονίδια που "ράβουν" το DNA
Οι επιστήμονες έχουν αναγνωρίσει εκατοντάδες γονίδια που παίζουν ρόλο «τεχνίτη» στην επιδιόρθωση του DNA. Κάθε ομάδα από αυτά εξειδικεύεται σε διαφορετικό τύπο βλάβης: κάποια επεμβαίνουν σε χημικές αλλοιώσεις, ενώ άλλα εντοπίζουν και επανασυγκολλούν κομμάτια DNA που έχουν χαθεί ή μετακινηθεί.
Η ύπαρξη πλεονασμού –δηλαδή πολλαπλών εναλλακτικών μηχανισμών για την ίδια δουλειά– είναι ζωτικής σημασίας. Αν ένας μηχανισμός αποτύχει, υπάρχει πάντα εφεδρεία. Αυτός είναι και ο λόγος που η απενεργοποίηση ενός μόνο γονιδίου σπάνια οδηγεί σε καταστροφή. Χρειάζεται συνδυασμός επιθέσεων για να «γονατίσει» το κύτταρο.
Αυτή η γνώση δημιουργεί νέες προοπτικές τόσο για τη βασική έρευνα όσο και για την κατανόηση ασθενειών που σχετίζονται με δυσλειτουργία της επιδιόρθωσης.
Όταν ο καρκίνος εκμεταλλεύεται τις «ρωγμές» στο σύστημα
Τα καρκινικά κύτταρα, που πολλαπλασιάζονται ανεξέλεγκτα, είναι επιρρεπή σε γενετικές δυσλειτουργίες. Συχνά, χάνουν ή παρακάμπτουν βασικούς μηχανισμούς επιδιόρθωσης, γεγονός που τα καθιστά ευάλωτα – αλλά και ύπουλα.
Η ιδέα της «συνθετικής θνησιμότητας» βασίζεται στην ταυτόχρονη στόχευση πολλών αδυναμιών: όταν λείπει ήδη ένας μηχανισμός επιδιόρθωσης, η αναστολή ενός δεύτερου μπορεί να οδηγήσει σε κατάρρευση του κυττάρου. Έτσι, θεραπείες που βασίζονται σε αυτό το φαινόμενο μπορούν να πλήξουν καρκινικά κύτταρα με ακρίβεια, αφήνοντας υγιείς ιστούς σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστους.
Το μέλλον: Θεραπεία βασισμένη στο «προφίλ επιδιόρθωσης» κάθε όγκου
Οι ερευνητές οραματίζονται ένα μέλλον όπου κάθε καρκινικός όγκος θα χαρτογραφείται γενετικά, αποκαλύπτοντας ποιες επιδιορθωτικές του λειτουργίες είναι ελαττωματικές. Με βάση αυτό το προφίλ, θα σχεδιάζεται στοχευμένη θεραπεία που θα μπλοκάρει συγκεκριμένα μονοπάτια και θα εξοντώνει τα καρκινικά κύτταρα.
Τα εργαλεία τροποποίησης του γονιδιώματος, όπως το CRISPR, επιτρέπουν πλέον στους επιστήμονες να δοκιμάζουν ποιοι συνδυασμοί μεταλλάξεων οδηγούν σε κυτταρικό θάνατο. Η ανταλλαγή δεδομένων σε ανοιχτές πλατφόρμες βοηθά τη διεθνή επιστημονική κοινότητα να επιταχύνει ανακαλύψεις και να αποφύγει τυφλά σημεία.
Μια νέα εποχή στην έρευνα και τη θεραπεία
Η πρόοδος δεν περιορίζεται στην κατανόηση του καρκίνου. Η λεπτομερής μελέτη των επιδιορθωτικών μηχανισμών του DNA μπορεί να επηρεάσει και τη θεραπεία γενετικών διαταραχών, ενώ οι καινοτόμες προσεγγίσεις προκύπτουν συχνά από τη σύνδεση φαινομενικά άσχετων ευρημάτων.
Ερευνητικές ομάδες αναπτύσσουν μεθόδους για να ανιχνεύουν ασυνήθιστα μοτίβα στο γονιδίωμα – ενδείξεις κρυμμένων προβλημάτων. Παράλληλα, αναζητούν μικρά μόρια που μπορούν να διακόψουν κρίσιμους μηχανισμούς επιδιόρθωσης ειδικά σε καρκινικά κύτταρα.
Η συμμετοχή δημόσιων και ιδιωτικών φορέων είναι καθοριστική, καθώς αντιλαμβάνονται τις προοπτικές στοχευμένων θεραπειών με λιγότερες παρενέργειες. Κλινικές δοκιμές διερευνούν ήδη πώς συνδυασμένες παρεμβάσεις μπορούν να βελτιώσουν την επιβίωση των ασθενών.
Κάθε νέο εύρημα για τα εσωτερικά «συνεργεία» του σώματός μας φέρνει την επιστήμη ένα βήμα πιο κοντά σε θεραπείες που θα σέβονται τον υγιή ιστό και θα χτυπούν με ακρίβεια την καρδιά της βλάβης.
