Gli scienziati potrebbero aver trovato il "momento migliore" per somministrare farmaci chemioterapici
Secondo una nuova ricerca sugli orologi biologici e sulla riparazione del DNA, il momento migliore della giornata per somministrare il farmaco chemioterapico cisplatino alle persone con cancro potrebbe essere quando il loro tessuto sano è occupato a riparare il DNA danneggiato.
Lo studio, ora pubblicato in PNAS, è il primo a mappare la riparazione del DNA nell'intero genoma di un mammifero nelle 24 ore successive al trattamento con cisplatino.
I ricercatori dietro lo studio hanno mappato la riparazione del DNA in un genoma di topo, identificando geni e tempi specifici.
"Abbiamo scoperto", spiega l'autore senior dello studio Aziz Sancar, professore di biochimica e biofisica presso l'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, "[che] ci sono quasi 2.000 geni, diverse parti dei quali vengono riparate in tempi diversi del giorno, a seconda del gene. "
Per un topo, sembra che il momento più impegnativo per la riparazione del DNA in un tessuto sano sia prima dell'alba e prima del tramonto.
Riparazione del DNA e orologi biologici
Il Prof. Sancar - che nel 2015 ha vinto il Premio Nobel per la Chimica per il suo lavoro sugli "studi meccanicistici sulla riparazione del DNA" - pensa che possiamo migliorare i trattamenti contro il cancro comprendendo meglio come la riparazione del DNA e gli orologi biologici lavorano insieme "in tutto il genoma e in vari organi. "
Tutti gli organismi hanno orologi biologici sotto forma di proteine specifiche all'interno di ogni cellula di quasi ogni organo e tessuto.
I geni che codificano e controllano le proteine dell'orologio biologico sono simili in un'ampia gamma di specie, dai funghi ai moscerini della frutta, dai topi agli esseri umani.
Regolano tutti i processi biologici che seguono uno schema giornaliero di circa 24 ore, o ritmo circadiano, e sono fondamentali per il corretto funzionamento di organi e tessuti.
Tuttavia, al momento, sappiamo poco dell'interazione tra i geni dell'orologio biologico e altri processi molecolari, come la riparazione del DNA, che avviene continuamente nel corpo mentre si difende dai danni al DNA, come quello causato dalla luce ultravioletta. .
Cisplatino e cronoterapia
Il cisplatino è un farmaco chemioterapico ampiamente utilizzato nel trattamento di molti tumori, tra cui cancro ovarico, cancro ai polmoni, cancro alla vescica, cancro ai testicoli e cancro della testa e del collo. Uccide le cellule tumorali danneggiando il DNA, interrompendo la riparazione del DNA e provocando il suicidio delle cellule.
Sfortunatamente, l'utilità del farmaco è limitata da gravi effetti collaterali, in particolare è tossico per il fegato, i reni, il cervello e il resto del sistema nervoso.
I ricercatori desiderano trovare modi per ridurre gli effetti collaterali del trattamento con cisplatino. Un campo relativamente nuovo che sta perseguendo questo obiettivo è la cronoterapia, un approccio in cui i farmaci vengono somministrati alla volta per adattarsi all'orologio biologico.
Gli studi hanno suggerito che la cronoterapia potrebbe essere efficace per il trattamento di condizioni come l'epilessia, il bruciore di stomaco e l'asma, tra gli altri.
La cronoterapia per farmaci antitumorali è già stata oggetto di diversi studi. Questi hanno cercato di stabilire il momento migliore della giornata in cui il farmaco ha i massimi effetti anti-cancro e gli effetti collaterali minimi.
Finora, i risultati di tali studi sulla "cronochemioterapia" sono stati deludenti. Ma il Prof. Sancar ritiene che la colpa potrebbe risiedere nel fatto che questi studi hanno adottato un approccio "empirico", con i medici che somministrano i farmaci in diversi momenti della giornata e poi notano quale ha prodotto i risultati migliori.
Un approccio che tenga conto dei tempi di riparazione del DNA, un processo biologico chiave nel cancro e nelle cellule normali, potrebbe avere più successo. Questo è l'angolo che il Prof. Sancar e colleghi hanno deciso di esplorare.
Riparazione del genoma guidata da due orologi biologici
Nel loro nuovo studio, hanno scoperto che "la riparazione del genoma è controllata da due programmi circadiani". Un programma riguarda la trascrizione dei geni e l'altro no.
La trascrizione è il meccanismo attraverso il quale il codice contenuto nel genoma viene consegnato alla cellula trascrivendolo dalla doppia elica del DNA in un singolo filamento di RNA. Il codice contiene istruzioni per produrre una proteina o per regolare un processo cellulare.
Gli scienziati hanno scoperto che la riparazione del DNA delle parti trascritte dei geni era più attiva appena prima dell'alba o appena prima del tramonto, mentre la riparazione del DNA delle parti non trascritte era solitamente più attiva appena prima del tramonto.
Il Prof. Sancar afferma che hanno ancora molto da imparare su come gli orologi biologici interagiscono con i "meccanismi di base della riparazione del DNA".
Tuttavia, lui e il suo team ritengono che una maggiore conoscenza di questa interazione potrebbe essere importante per rallentare il cancro ottimizzando la chemioterapia e riducendo i suoi effetti collaterali.
"Il nostro lavoro suggerisce che potrebbe essere meglio somministrare cisplatino ai pazienti quando la loro normale riparazione del DNA cellulare è allo zenit".
Prof. Aziz Sancar
