במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת ScienceAdvances, חוקרים ערכו שפע של ניסויים על קווי תאים אנושיים ומודלים מהונדסים של עכברים שמטרתם לחקור את הקשר בין חלבון תיקון ה-DNA Ku70 לסרטן המעי. התוצאות שלהם מדגישות את התפקוד החזק של דיכוי הגידולים של החלבון. מוטציות בגן המקודד לחלבון או הורדת ויסות בביטוי הגדילו באופן משמעותי את הסיכון לסרטן מעי ספונטני לאחר מכן. הסיכון לסרטן המעי הגס ולסרטן המעי הגס וקוליטיס הוגבר באופן דומה.
מחקר זה מקדם התקדמות בהבנת מסלול האיתות Ras-ERK המתווך על ידי Ku70 והמנגנונים המולקולריים של הפעלת Ku70. אלה, בתורם, יכולים להוות את הבסיס לפיתוח עתידי של תרופות מבוססות DNA.
מחקר: Ku70 חש ב-DNA ציטוזולי ומרכיב סיגנלוזום מדכא גידול
מה זה Ku70?
Ku70 הוא חלבון תת-יחידה לתיקון DNA המסייע בתיקון ה-DNA באמצעות מסלול החיבור הקצה הלא-הומולוגי (NHEJ). בבני אדם, החלבון מקודד על ידי הגן XRCC6, שמחקרים גילו שהוא שמור מבחינה אבולוציונית. ניתן למצוא Ku70 הן בגרעין התא והן בציטופלזמה, ועד לאחרונה חשבו שהוא מוגבל לתפקידו העיקרי (תיקון DNA). עם זאת, במהלך העשור האחרון, מספר גדל והולך של ספרות מציע תפקודים משניים של חלבון, כולל אנטי-מיקרוביאליים ואנטי-גידוליים.
הוכח כי Cytoplasmic Ku70 מייצר אינטרפרונים מסוג III (IFNs) בתגובה ל-DNA חיידקי או ויראלי במערכות מודל אנושיות ועכבריות כאחד. בנוסף הוכח שהוא נקשר ל ריקטסיה קונורי, פתוגן חיידקי אנושי, ובכך מקל על ניטרולו על ידי תאי יונקים שאינם פגוציטים.
לאחרונה, מחקר הראה כי לחלבון עשוי להיות גם תפקיד מדכא גידולים. בניסוי לא קשור, נמצאו עכברים שעברו שינויים גנטית חסרי הגן Ku70 רגישים להפליא לקרצינומה כבדית ולהתפתחות לימפומה ספונטנית של תאי T. מחקר אחר חשף מחיקה גנטית של Ku70 כדי להגביר את הסיכון לסרטן המעי הגס. לרוע המזל, הגן Ku70 מעורב בצמיחה, כאשר מחיקתו גורמת לעיכוב בצמיחה של עכברים. מכיוון שגודל גוף קטן יותר וצמיחה לקויה היו מבלבלים את הפרשנות של תוצאות אלו, הקשר בין Ku70 לסרטן נותר ספקולטיבי ועד כה לא מאושר.
לגבי המחקר
המחקר הנוכחי נועד להבהיר כל קשר בין ביטוי חלבון Ku70 לבין הסיכון לסרטן המעי. לאחר זיהוי הקשר, נחקר המנגנון המדגיש את תפקוד האנטי-גידול המגן של Ku70. קבוצת המדגם הניסיונית כללה סוג פראי (WT), Ku70+/−(הטרוזיגוטי עבור Ku70), Ku70−/−(הומוזיגוטי רצסיבי), ועכברים מהונדסים C57BL/6NcrlAnu. כל ארבעת סוגי העכברים חולקו באופן שווה לקוהורטות מקרה (AOM-DSS) וקבוצת ביקורת (לא מטופלות).
המחקר החל באינדוקציה ניסויית של דלקת המעי הגס וגידול המעי הגס הקשור לקוליטיס בקבוצת המקרים באמצעות הזרקה תוך-צפקית של 10 מ"ג של אזוקסימתאן (AOM). לאחר חמישה ימים לאחר מכן, מתן 1.5% דקסטרן נתרן סולפט (DSS) למשך שישה ימים. 14 ימים לאחר מתן AOM, עכברים הומתו, והמעיים ורקמות המעי הגס שלהם נקצרו לצורך אימות מתודולוגי וניתוח במורד הזרם.
סרטן המושרה זוהו ואופיינו באמצעות היסטולוגיה, אימונוהיסטוכימיה וטכניקות מיקרוסקופיה. Ku70 וחלבונים קשורים (למשל, ציטוקינים) זוהו וכומתו באמצעות אימונובלוטינג ומבחנים אימונוסורבנטיים מקושרים לאנזימים (ELISAs), בהתאמה. תגובת שרשרת פולימראז בזמן אמת כמותית (qRT-PCR) שימשה לבידוד, הגברה וזיהוי RNA של עניין בתוך רקמת המעי הגס. RNA טוהר עוד יותר באמצעות משקעים של ליתיום כלוריד (LiCl). DNA גנומי שהושג מצואה של עכברים שימש לזיהוי ואפיון מכלולי מיקרוביום במעיים באמצעות רצף גנים של 16S ריבוזום RNA (rRNA).
בנפרד, שורות ראיות מבוססות שורת תאים הושגו על ידי בניית פלסמיד המכיל את הגן Ku70, אשר הפך לאחר מכן ל-NEB 5-alpha competent אי קולי. לבסוף, הרקומביננטי אי – קולי שימש להעברה של נבדקי המחקר, כלומר קווי תאים אנושיים HEK293T ותאי המעי הגס שהתרביתו מרקמת המעי הגס שנקטפה.
ניתוחי קו תאים שילבו גנומיקה, אימונובלוטינג וטכניקות אימונופלואורסצנטיות ששימשו למודלים של עכברים וכללו ניתוחים של קו-אימוניות, שגשוג וניתוחי תרבות אורגנואידים. Active RAS נבדק כמשתנה מבלבל באמצעות ערכת Active Ras Detection Kit. RAS היא משפחת גנים שהמוטציות שלה מוערכות כ-95% ממקרי סרטן הלבלב ו-45% ממקרי סרטן המעי הגס.
ממצאי המחקר
גולת הכותרת של מחקר זה היא אימות שלחיישן ה-DNA הציטוזולי Ku70 יש תפקיד משני של דיכוי הגידול. הפחתות בביטוי Ku70 או במוטציה בגן שלו גררו במהירות גידולים במודלים של עכברים וגם בתרביות תאים. מחקר זה חושף עוד יותר את מנגנון הפעולה של Ku70, המתאר התרחשות במקביל של מוטציות גבוהות באופן בלתי צפוי עם גנים המקודדים ל-ARAF, RAF1, HRAS, NRAS ו-BRAF, גנים ממשפחת RAS שהיו מעורבים בעבר בסרטן המעי.
"המחקר שלנו מצביע על כך שמסלול האיתות Ku70-ERK מדכא גידולים, וזה בניגוד לתצפית שמוטציות Ras/Raf, השכיחות בסרטן המעי הגס, מניעות הפעלה חריגה של איתות ERK-MAPK במורד הזרם".
ממצאי המחקר מצביעים עוד על כך ש-Ku70 עשוי לתפקד באופן ספציפי לתא – תאי אפיתל וסטרומה מחולים עם מחלת קרוהן או סרטן המעי הגס מציגים ירידה בביטוי הגנים Ku70 אפילו במצבים דומיננטיים הומוזיגוטים. במקביל, נמצא כי Ku70 יוצר סיגנלוזום ציטוזולי המורכב מ-Ras, Raf ו-Ku70, אשר עוגן בממברנה של האנדוזום ומתווך את הפעלת ציר האיתות MEK-ERK-Cdc25A-CDK1, ובכך מביא לאפקט אנטי-גידולי.
"…הפעלה של מסלול Ras-ERK מגנה על עכברים מפני קוליטיס (83) ומעכבת שגשוג תאי יונקים. נדרשים מחקרים נוספים כדי להבהיר אילו סוגי תאים עוברים איתות Ras-ERK להתקדמות סרטן המעי הגס ואיזה סוגי תאים עוברים איתות Ku70 עבור ההחלשה של סרטן המעי הגס."
"אנו משערים שהפעלת האותות Ras-ERK המתווך על ידי Ku70 עשויה להיות יזומה על ידי ה-DNA הציטופלזמי הנובע ממיקרוביום המעי שהוכנס לתאי המארח בעקבות קרע של מחסום המעי. עם זאת, ייתכן גם שגרעין פגום /או מיטוכונדריה עשויות להיות מקור ל-DNA ציטופלזמי שמפעיל איתות Ras-ERK בתיווך Ku70."
