Σήμερα γνωρίζουμε ότι διάφορες χημικές ουσίες που βρίσκονται στον καπνό του τσιγάρου μπορεί να προκαλέσουν μεταλλάξεις στο DNA των πνευμονικών κυττάρων, αυξάνοντας έτσι μακροπρόθεσμα τον κίνδυνο καρκίνου. Μία επιστημονική ομάδα από το ETH Zurich κατάφερε να εντοπίσει για πρώτη φορά τις παραπάνω μεταλλάξεις και να αποδείξει ότι πράγματι συνδέονται με αυξημένο κίνδυνο καρκίνου.
Αν και στο παρελθόν είχε αποδειχθεί και πάλι σύνδεση ανάμεσα στον καπνό του τσιγάρου και τον κίνδυνο καρκίνου του πνεύμονα, αυτή είναι η πρώτη φορά που παρατηρούνται συγκεκριμένες αλλαγές στο DNA των πνευμονικών κυττάρων. Η προσέγγιση που χρησιμοποίησε η ομάδα της παρούσας μελέτης μπορεί πιθανώς να χρησιμοποιηθεί για να εκτιμηθούν και οι επιδράσεις άλλων τοξινών σε διάφορα κύτταρα με καλλιέργειες. Μέχρι σήμερα, οι αναλύσεις αυτές γίνονται σχεδόν αποκλειστικά σε πειραματόζωα.
Στην έρευνά τους, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό ACS Central Science, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν περισσότερο σε μία συγκεκριμένη χημική ουσία, το βενζοπυρένιο. Η ουσία αυτή παράγεται κατά την καύση του τσιγάρου. Όταν η ουσία αυτή εισέλθει στον οργανισμό μετατρέπεται σε συγκεκριμένους μεταβολίτες οι οποίοι γνωρίζουμε σήμερα ότι είναι τοξικοί για τον οραγνισμό. Η επιστημονική ομάδα χρησιμοποίησε τους παραπάνω μεταβολίτες του βενζοπυρενίου και εξέτασε τις επιδράσεις τους σε καλλιέργειες πνευμονικών κυττάρων.
Συγκεκριμένες Αλλαγές Προηγούνται των Μεταλλάξεων
Εδώ και αρκετό καιρό γνωρίζουμε ότι οι μεταβολίτες του βενζοπυρενίου προκαλούν αλκυλίωση σε μία συγκεκριμένη βάση του DNA, τη γουανίνη. Αν και τα κύτταρα έχουν μηχανισμούς που μπορεί να ανιχνεύσουν και να διορθώσουν την παραπάνω βλάβη, ο στόχος αυτός δεν επιτυγχάνεται πάντοτε. Αν ένα κύτταρο διαιρεθεί πριν τη διόρθωση της αλκυλίωσης, τότε παρατηρείται μετάλλαξη σε αυτή την περιοχή η οποία μπορεί να οδηγήσει σε εμφάνιση καρκίνου.
Η επιστημονική ομάδα της μελέτης θέλησε να εξετάσει συγκεκριμένα ποιες γουανίνες του DNA επηρεάζονται από τους μεταβολίτες του βενζοπυρενίου και επίσης ποιες από τις μεταλλάξεις αυτές παραμένουν μακροπρόθεσμα. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου χρησιμοποίησαν ειδικά αντισώματα που συνδέονται σε συγκεκριμένες μεταλλάξεις της γουανίνης. Ακολούθως, η ομάδα κατάφερε με διάφορες μεθόδους να εντοπίσει αυτά τα σημεία. Σε μία από αυτές τις μεθόδους, οι επιστήμονες αντέγραψαν την έλικα του DNA με μία τεχνική που μοιάζει αρκετά με την PCR. Όταν ο μηχανισμός αντιγραφής έφτανε σε μία μετάλλαξη της γουανίνης, σταματούσε. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες γνώριζαν πλέον που έχει γίνει μετάλλαξη του DNA.
Εξετάζοντας Αρκετές Διαφορετικές Χημικές Ουσίες
Η αλκυλίωση της γουανίνης είναι ένας μόνο από τους πολλούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούν οι τοξίνες για να αλλάξουν το DNA. Η επιστημονική ομάδα έχει ως στόχο αυτή τη στιγμή να τροποποιήσει την προσέγγισή της έτσι ώστε να μπορεί να καταγράψει και άλλες αλλαγές του DNA. Αν καταφέρει να επιτύχει το στόχο αυτό, τότε θα έχουμε πλέον ένα εργαλείο που θα μπορεί να εξετάσει αν διάφορες τοξίνες μπορεί να προκαλέσουν καρκίνο ή όχι. Επιπλέον, θα γνωρίζουμε ποιοι ιστοί και ποια είδη κυττάρων κινδυνεύουν περισσότερο από μεταλλάξεις του DNA.
Το επόμενο βήμα είναι να χρησιμοποιηθεί η παραπάνω προσέγγιση για να εξερευνηθούν οι επιδράσεις παραγόντων του περιβάλλοντος, όπως η διατροφή και η φυσιολογική κυτταρική γήρανση, στο DNA των κυττάρων.
Επιμέλεια: Αντώνιος Δημητρακόπουλος MD, PhD, Ειδικός Παθολόγος Διευθυντής Γ’ Παθολογικής Κλινικής Ερρίκος Ντυνάν HC, ΕΔΙΠ Παθολογίας-Ανοσολογίας Ιατρικής Σχολής ΕΚΠΑ
