Para saintis mungkin telah menemui 'masa terbaik' untuk menggunakan ubat kemoterapi
Waktu terbaik dalam sehari untuk memberikan ubat kemoterapi cisplatin kepada penderita barah adalah ketika tisu sihat mereka sibuk memperbaiki DNA yang rosak, menurut penyelidikan baru mengenai jam biologi dan pembaikan DNA.
Kajian yang kini diterbitkan dalam PNAS, adalah yang pertama untuk memetakan pembaikan DNA secara keseluruhan genom mamalia dalam 24 jam setelah rawatan dengan cisplatin.
Para penyelidik di sebalik kajian ini memetakan pembaikan DNA dalam genom tikus, mengenal pasti gen dan masa tertentu.
"Kami menjumpai," jelas penulis kajian senior Aziz Sancar, yang merupakan profesor biokimia dan biofizik di University of North Carolina di Chapel Hill, "[bahawa] terdapat hampir 2.000 gen, yang berlainan bahagiannya diperbaiki pada masa yang berlainan hari, bergantung pada gen. "
Untuk tikus, nampaknya masa paling sibuk untuk pembaikan DNA pada tisu yang sihat adalah sebelum subuh dan sebelum senja.
Pembaikan DNA dan jam biologi
Prof Sancar - yang memenangi Hadiah Nobel Kimia 2015 untuk karyanya dalam "kajian mekanistik pembaikan DNA" - berpendapat bahawa kita dapat meningkatkan rawatan barah dengan memahami dengan lebih baik bagaimana pembaikan DNA dan jam biologi berfungsi bersama "di seluruh genom dan dalam pelbagai organ. "
Semua organisma mempunyai jam biologi dalam bentuk protein spesifik di dalam setiap sel hampir setiap organ dan tisu.
Gen yang mengekod dan mengawal protein jam biologi serupa di pelbagai spesies - dari kulat hingga lalat buah dan tikus hingga manusia.
Mereka mengatur semua proses biologi yang mengikuti pola 24 jam sehari, atau irama sirkadian, dan ini sangat penting untuk fungsi organ dan tisu yang sihat.
Walau bagaimanapun, pada masa ini, kita tahu sedikit tentang interaksi antara gen jam biologi dan proses molekul lain, seperti pembaikan DNA, yang berlaku sepanjang masa di dalam badan kerana ia mempertahankan diri daripada kerosakan DNA - seperti yang disebabkan oleh sinar ultraviolet .
Cisplatin dan kronoterapi
Cisplatin adalah ubat kemoterapi yang banyak digunakan dalam rawatan banyak barah, termasuk barah ovari, barah paru-paru, barah pundi kencing, barah testis, dan barah kepala dan leher. Ia membunuh sel barah dengan merosakkan DNA, mengganggu pembaikan DNA, dan menyebabkan sel-sel tersebut bunuh diri.
Malangnya, kegunaan ubat ini dibatasi oleh kesan sampingan yang teruk - khususnya, ia beracun untuk hati, ginjal, otak, dan sistem saraf yang lain.
Para penyelidik berminat untuk mencari cara untuk mengurangkan kesan sampingan rawatan cisplatin. Bidang yang agak baru yang mencapai tujuan ini adalah kronoterapi, pendekatan di mana ubat diberikan pada satu masa agar sesuai dengan jam biologi.
Kajian menunjukkan bahawa kronoterapi boleh menjadi berkesan untuk rawatan keadaan seperti epilepsi, pedih ulu hati, dan asma, antara lain.
Kronoterapi untuk ubat-ubatan anti-barah telah menjadi subjek beberapa kajian. Ini telah berusaha untuk menentukan waktu terbaik di mana ubat tersebut mempunyai kesan anti-kanser maksimum dan kesan sampingan minimum.
Sejauh ini, hasil kajian "kronokemoterapi" begitu mengecewakan. Tetapi Prof Sancar percaya bahawa kesalahan itu mungkin terletak pada kenyataan bahawa kajian-kajian ini telah mengambil pendekatan "empiris", dengan para doktor memberikan ubat pada waktu yang berlainan dalam sehari dan kemudian mencatat yang menghasilkan hasil yang terbaik.
Pendekatan yang mengambil kira masa pembaikan DNA - proses biologi utama dalam barah dan sel normal - mungkin lebih berjaya. Inilah sudut yang diputuskan oleh Prof Sancar dan rakan-rakannya.
Pembaikan genom diketuai oleh dua jam biologi
Dalam kajian baru mereka, mereka mendapati bahawa "pembaikan genom dikendalikan oleh dua program sirkadian." Satu program berkenaan dengan transkripsi gen, dan yang lain tidak.
Transkripsi adalah mekanisme di mana kod yang disimpan dalam genom dihantar ke sel dengan mentranskripsinya dari heliks ganda DNA ke dalam helai tunggal RNA. Kod tersebut mengandungi arahan sama ada untuk membuat protein atau untuk mengatur proses sel.
Para saintis mendapati bahawa pembaikan DNA bahagian gen yang ditranskrip paling aktif sebelum subuh atau sebelum senja, sedangkan pembaikan DNA bahagian yang tidak ditranskrip biasanya paling aktif sebelum waktu senja.
Prof Sancar mengatakan bahawa mereka masih banyak yang perlu belajar tentang bagaimana jam biologi berinteraksi dengan "mekanisme asas pembaikan DNA."
Namun, dia dan pasukannya percaya bahawa lebih banyak pengetahuan mengenai interaksi ini dapat menjadi penting untuk memperlambat barah dengan mengoptimumkan kemoterapi sambil mengurangkan kesan sampingannya.
"Hasil kerja kami menunjukkan yang terbaik adalah memberikan cisplatin kepada pesakit ketika pembaikan DNA sel normal mereka berada di puncaknya."
Prof Aziz Sancar
