Tag bioluminescenti per monitorare il DNA


Tag bioluminescenti per monitorare il DNA

Un nuovo reporter bioluminescente che tiene traccia della riparazione della rottura del DNA a doppio filamento (DSB) nelle cellule è stato sviluppato dai ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH) e dell'Academia Sinica di Taiwan.

Il nuovo sistema, basato sul reporter di riparazione bioluminescente (BLRR), del team internazionale può essere utilizzato per monitorare i percorsi di riparazione del DNA direttamente negli animali e nelle linee cellulari. Nessun sistema simile esisteva in precedenza per gli studi in vivo. Questi percorsi svolgono un ruolo cruciale in molteplici condizioni, incluso il cancro.

«Uno dei motivi principali per cui le cellule tumorali sono resistenti al trattamento è dato dal fatto ch'esse possono riparare intrinsecamente il danno al DNA causato da radiazioni e chemioterapia», spiega il dottor Christian Elias Badr, PhD, (1) ricercatore presso il Dipartimento di Neurologia presso MGH (Massachusetts General Hospital) e co-autore senior del carta. L'altro co-autore senior dello studio è il dottor Charles Pin-Kuang Lai, PhD, (2) ricercatore presso l'Academia Sinica di Taiwan.

Il loro studio è apparso su Nucleic Acids Research. (3)

La riparazione del danno DSB (double-strand breaks) è la chiave per mantenere l'integrità genomica e la vitalità cellulare. Svolge anche un ruolo nel trattamento del cancro, in cui spesso include la chemioradioterapia (radioterapia e chemioterapia), che interrompe il DSB. Una cellula può riconoscere il danno e utilizzare la sua risposta intrinseca al danno al DNA (DDR) per ridurre la morte cellulare causata dal DSB. Di conseguenza, i meccanismi di riparazione del DNA delle cellule tumorali possono promuovere la resistenza ai farmaci e la recidiva in alcuni tumori maligni. I ricercatori vorrebbero ulteriormente approfondire le dinamiche di questi processi.

L'approccio BLRR si basa sul lavoro precedente svolto dai membri del team sugli enzimi chiamati luciferasi. Questi producono bioluminescenza, rendendoli utili per il monitoraggio delle molecole nelle cellule. BLRR utilizza le luciferasi secrete di Gaussia e Vargula per rilevare la riparazione diretta dall'omologia (HDR) e l'unione delle estremità non omologhe (NHEJ), le due principali vie di riparazione del DSB. Utilizzando BLRR. I ricercatori possono monitorare le attività relative a HDR e NHEJ nel tempo nelle cellule. Rileva anche le riparazioni DSB in tumori xenotrapianti in vivo.

«È possibile studiare il danno al DNA nelle cellule con il sequenziamento di nuova generazione (NGS), ma è più costoso e richiede tempo», afferma Christian Elias Badr. «E la precisione del nostro sistema è paragonabile a NGS».

Gli scienziati hanno utilizzato il loro nuovo tag per eseguire più studi. In uno, hanno trovato una differenza significativa nell'efficienza dell'editing mediato da CRISPR / Cas9 con RNA guida separati da 1 a 10 bp. Hanno anche utilizzato l'analisi BLRR per rilevare le dinamiche alterate per la riparazione del DSB indotta da modulatori di piccole molecole. Infine, hanno utilizzato il sistema per scoprire le funzioni di soppressione dell'HDR dei glicosidi cardiaci antitumorali nei glioblastomi umani e nelle cellule staminali del cancro del glioma inibendo l'omologo 1 della proteina di riparazione del DNA RAD51.

Nel loro articolo, gli autori descrivono il sistema BLRR come: «Una piattaforma altamente sensibile per tracciare simultaneamente e longitudinalmente le dinamiche HDR e NHEJ che è sufficientemente versatile per chiarire la fisiologia e lo sviluppo terapeutico della riparazione DSB». Gli autori intendono utilizzare questo sistema reporter nello screening farmacologico ad alto rendimento per identificare nuove terapie di sensibilizzazione delle cellule tumorali alle radiazioni e alla chemioterapia.

A proposito del Massachusetts General Hospital

Il Massachusetts General Hospital, fondato nel 1811, è l'originale e il più grande ospedale universitario della Harvard Medical School. L'MGH Research Institute conduce il più grande programma di ricerca ospedaliero della nazione, con un budget annuale per la ricerca di oltre 1 miliardo di dollari e comprende più di 8.500 ricercatori che lavorano in più di 30 istituti, centri e dipartimenti. Nell'agosto 2019 l'MGH è stato nominato # 6 nella nazione da US News & World Report nella sua lista dei "migliori ospedali d'America".

Riferimenti:

(1) Christian Elias Badr

(2) Charles Pin-Kuang Lai

(3) A multiplexed bioluminescent reporter for sensitive and non-invasive tracking of DNA double strand break repair dynamics in vitro and in vivo

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Mass General researchers create bioluminescent tag to detect DNA break repair

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