TRỊ LIỆU UNG THƯ TRONG TÌNH TRẠNG KHÔNG ỔN ĐỊNH NHIỄM SẮC THỂ

TRỊ LIỆU UNG THƯ TRONG TÌNH TRẠNG KHÔNG ỔN ĐỊNH NHIỄM SẮC THỂ

Tại Phòng thí nghiệm Ổn định Bộ gen và Chu kỳ Tế bào tại Fundación Instituto Leloir (Argentina), Tiến sĩ Vanesa Gottifredi làm việc với giả thuyết rằng sự sao chép DNA là mục tiêu hợp lệ cho liệu pháp điều trị ung thư.

DNA cần thiết cho sự phát triển, tồn tại và sinh sản của chúng ta. Tuy nhiên, DNA liên tục bị tổn thương do nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm các sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất bên trong cơ thể, các yếu tố môi trường như bức xạ UV từ mặt trời và sự sao chép của chính nó trong quá trình phân chia tế bào. Đáp ứng tổn thương DNA (DDR) là một tập hợp các con đường tế bào có thể sửa chữa tổn thương DNA. Tuy nhiên, các đột biến trong DDR có thể cho phép các tế bào ung thư tồn tại bất chấp tổn thương DNA do các phương pháp điều trị như hóa trị.

Tiến sĩ Gottifredi (bên trái) và các đồng nghiệp của bà, Nicolás Calzetta (ở giữa) và Tiến sĩ Marina González Besteiro (bên phải) gần đây đã xuất bản một bài báo trong đó họ sử dụng kính hiển vi đồng tiêu để nghiên cứu điểm kiểm tra protein kinase 1 (Chk1), là một chất trung gian chính của DDR, và vai trò tiềm năng của nó trong các liệu pháp điều trị ung thư. Ở đây Tiến sĩ Gottifredi chia sẻ một số suy nghĩ về nghiên cứu của cô ấy, công bố gần đây của họ và việc sử dụng kính hiển vi.

Mục tiêu nghiên cứu của Tiến sĩ Gottifredi và các cộng sự là gì?

Tế bào ung thư có động lực mạnh mẽ để trải qua quá trình phân chia và tăng trưởng liên tục. Điều này tạo ra một cơ hội cho việc điều trị; nếu DNA bị suy giảm đủ do hóa trị liệu, nó có thể kích hoạt tế bào chết trong các tế bào đang cố gắng phân chia.

Nhưng nhiều thập kỷ sử dụng hóa trị liệu trên bệnh nhân ung thư đã cho thấy rằng một phương pháp điều trị như vậy không thành công như mong đợi ban đầu. Thật không may, các tế bào ung thư có thể chiếm đoạt DDR để hoàn thành quá trình sao chép DNA, tồn tại và thích nghi với hóa trị.

Mục tiêu chính của phòng thí nghiệm của họ là xác định những yếu tố góp phần cụ thể vào sự sống còn của tế bào ung thư và sự bất ổn của nhiễm sắc thể trong mạng DDR. Họ hy vọng sẽ xác định được các mục tiêu có thể đánh thuốc làm nhạy cảm một cách có chọn lọc tế bào ung thư đối với sự chết của tế bào và / hoặc điều chỉnh sự bất ổn của nhiễm sắc thể.

HCT116 metaphase lan truyền trong quá trình sao chép phân bào DNA. Sự kết hợp EdU được hình dung bằng màu xanh lá cây và tương ứng với các nhiễm sắc thể đang trải qua quá trình sao chép DNA nguyên phân. Mũi tên màu xanh lam cho biết điểm ngắt của DAPI nằm tại địa điểm của EdU. Hình ảnh thu được bằng kính hiển vi đồng tiêu ZEISS và được xử lý bằng phần mềm ZEISS ZEN.

Họ đã chứng minh điều gì trong ấn phẩm gần đây của mình?

Mục tiêu nghiên cứu của Tiến sĩ Gottifredi là tìm ra các công cụ ngăn ngừa sự mất ổn định của nhiễm sắc thể trong quá trình điều trị ung thư. Trong thập kỷ qua, rõ ràng là sự bất ổn định của nhiễm sắc thể là một nguồn gốc liên quan của bệnh ung thư và sự kháng lại các liệu pháp điều trị. Cả hóa trị liệu và ức chế DDR đều gây chết tế bào nhưng làm tăng sự bất ổn định của nhiễm sắc thể trong quần thể sống sót. Do đó, trong khi phương pháp điều trị được lựa chọn có thể làm giảm tải lượng tế bào ung thư một cách hiệu quả, nó cũng có thể thúc đẩy những thay đổi di truyền ở những tàn tích còn sót lại, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kháng lại phương pháp điều trị. Trong một thời gian dài, họ đã tự hỏi liệu DDR có thể được điều khiển để gây ra cái chết của tế bào không phụ thuộc vào sự mất ổn định của nhiễm sắc thể hay không.

Tế bào U2OS chuyển đổi một anaphase không ổn định. Hình ảnh bên trái cho thấy một cầu nối anaphase và các hình ảnh bên phải cho thấy sự hình thành nhiễm sắc thể trễ / lệch tâm. Cả hai cấu trúc đều tương quan với sự bất ổn định của nhiễm sắc thể. Hình ảnh được thu thập bằng kính hiển vi đồng tiêu ZEISS và các phép chiếu cường độ tối đa được tạo bằng phần mềm ZEISS ZEN.

Trong bản thảo này, họ đã chứng minh khi Chk1 (một protein trung gian quan trọng của DDR) cạn kiệt, sự mất ổn định của nhiễm sắc thể và sự chết của tế bào có thể phân giải được ở cấp độ phân tử. Hệ quả là sự mất ổn định của nhiễm sắc thể có thể bị kìm hãm mà không làm mất hiệu quả tiêu diệt tế bào do sự suy giảm Chk1. Họ cũng chỉ ra rằng sự tổng hợp DNA không ổn định trong pha M của chu kỳ tế bào gây ra sự mất ổn định của nhiễm sắc thể, có thể được hoàn nguyên bằng cách bổ sung thêm nucleoside.

Kính hiển vi đồng tiêu đã hỗ trợ nghiên cứu của họ như thế nào?

“ Kính hiển vi là công cụ quan trọng cho việc xuất bản của chúng tôi vì nghiên cứu của chúng tôi yêu cầu hình ảnh có độ phân giải cao của các tế bào phân bào.

Các tế bào nguyên phân có hình dạng tròn, chức năng z-stack của kính hiển vi đồng tiêu ZEISS cho phép chúng tôi xây dựng các hình ảnh có độ xác định cao của DNA phân bào được trang trí bằng các kháng thể chống lại các protein khác nhau tại các vị trí cụ thể (foci), như được hiển thị khi sử dụng Dấu hiệu tổn thương DNA của DNA bị hỏng, γH2AX.

Tế bào U2OS phân bào với các tiêu điểm γH2AX. Các foci γH2AX (xanh lục) ở pha M là dấu hiệu của sự đứt gãy sợi kép nguyên phân. Hình ảnh được thu lại bằng kính hiển vi đồng tiêu ZEISS và các phép chiếu cường độ tối đa được tạo bằng phần mềm ZEISS ZEN

Một loại khiếm khuyết khác mà chúng tôi theo dõi bằng công nghệ này là sự tích tụ của các vệt mỏng của DNA chưa được sao chép ở quá trình nguyên phân muộn, được gọi là các cầu siêu mịn. Do hàm lượng DNA thấp, các vùng như vậy không thể phát hiện được bằng DAPI hoặc các thuốc nhuộm DNA tiêu chuẩn khác. Thay vào đó, chúng có thể được phát hiện bằng cách tiết lộ PICH translocase, bao phủ các dấu vết DNA chưa được sao chép như vậy. Vì các cầu nối siêu nhỏ trong quá trình nguyên phân chỉ ra sự thất bại của tế bào trong việc hoàn thành quá trình sao chép DNA, nên những kết quả này rất quan trọng để xây dựng mô hình bản thảo của chúng tôi.

Các cầu siêu mịn dương tính với PICH (màu xanh lá cây) tiết lộ DNA chưa được sao chép trong quá trình nguyên phân ở tế bào U2OS. Hình ảnh được thu lại bằng kính hiển vi đồng tiêu ZEISS và được xử lý bằng phần mềm ZEISS ZEN.

Cuối cùng, chỉ bằng cách sử dụng một kính hiển vi đồng tiêu chất lượng cao như vậy, chúng ta mới có thể hình dung trực tiếp DNA bị hỏng tại các vị trí kết hợp nucleotide trong nhiễm sắc thể metase. Vì vậy, kính hiển vi là công cụ cho chúng ta sự tự tin để kết luận rằng DNA bị vỡ trong khi nó đang được tổng hợp trong quá trình nguyên phân. Kết luận này là một trong những đóng góp chính của bản thảo của chúng tôi cho lĩnh vực sao chép DNA”.