以下文章经 The Conversation许可转载,这是一个报道最新研究的在线出版物。
大多数生物体——动物、植物、真菌,甚至某些类型的细菌——都有一个内在的时钟,即生物钟,它根据 24 小时的昼夜循环协调每个细胞中的生化、生理和行为功能。这个时钟调节睡眠和觉醒、激素水平、体温、心率和血压,以及数百种其他因素。
我们的实验室 正在研究生物钟如何影响细胞中 DNA 的修复——这是一个自然过程,其中一组酶沿着 DNA 移动,修复由紫外线辐射和改变 DNA 的化学物质的破坏性影响引起的断裂和错误。如果没有这些时刻保持警惕的酶,我们的细胞就会在我们 DNA 中积累突变,从而导致癌症和其他疾病。了解我们的身体节律与 DNA 修复之间的这种关系非常重要,因为有 越来越多的证据 表明,功能失调的生物钟与从肥胖症和癫痫到失眠和季节性情感障碍等多种疾病有关。
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在桑卡尔实验室,我们一直在探索生物节律如何在用常用的抗癌药物顺铂治疗期间影响 DNA 修复。
顺铂用于治疗大多数实体组织癌,包括睾丸癌、卵巢癌、结直肠癌、肺癌和乳腺癌。它 通过破坏癌细胞的 DNA 来杀死癌细胞。然而,它也会破坏正常细胞的 DNA,引起严重的副作用,这些副作用通常迫使医生停止治疗。正常细胞和癌细胞都会修复顺铂引起的 DNA 损伤。成功的治疗需要在癌细胞最无力修复 DNA 损伤时对其进行打击,同时保护健康组织。
在过去的几十年里,科学家们试图利用生物钟来指导顺铂疗法的时间选择。他们的策略是在特定时间给予顺铂,然后监测患者的状况,从而揭示一天中哪个时间能够产生最大的益处和最小的副作用。 然而, 这些 实验 失败了,因为时间的选择有些随意,并非基于细胞内部正在发生的事情。
当我(杨艳燕)几年前加入实验室时,桑卡尔博士的团队已经弄清了生物钟与 DNA 修复之间的联系,并开发了一种方法来监测特定 DNA 片段何时以及如何被修复。我使用这种技术绘制了小鼠肾脏和肝脏细胞中的 DNA 在我们用顺铂治疗动物 24 小时后的修复时间。
在这项研究中,我们记录了在 24 小时内,25,239 个小鼠基因中的每一个基因何时以及修复情况如何。我们发现,在一天中的某些时间给药时,哪些致癌基因或哪些防癌基因被修复。有些基因总是在黎明时分被修复;另一些在黄昏时分被修复。这表明化疗的最佳时间是健康细胞可以有效地重建其 DNA,而肿瘤细胞修复不良的时候。
有了这些知识,我们希望将我们的发现推断到人体组织和癌症,并找到患者接受治疗的最佳时间。我们希望这将有助于我们开发一种针对顺铂的个性化化疗方案,我们称之为时间化疗,将药物的给药时间与患者及其癌症的生物钟同步起来。
我们的方法考虑了健康组织和癌症中单个基因在一天中的修复模式。通过进一步的测试,我们希望确定顺铂时间疗法是否可以提高癌症患者的生存率。
本文最初发表于 The Conversation。阅读 原文。