Nanotechnologie do wykrywania uszkodzeń DNA
Ponad 60% pacjentów, u których zdiagnozowano nowotwór, jest kierowanych na radioterapię celem zmniejszenia objętości guza. Aby zapewnić maksymalną skuteczność tego sposobu niszczenia komórek rakowych, konieczne jest dokładne poznanie podstawowych mechanizmów uszkadzania DNA w wyniku promieniowania. Na poziomie molekularnym promieniowanie wysokoenergetyczne powoduje emisję niskoenergetycznych elektronów wtórnych, które indukują uszkodzenia jednej lub obu nici DNA. Jednakże nie ma wystarczających dowodów istnienia fizykochemicznych mechanizmów uszkadzania DNA przez promieniowanie, a zwłaszcza sekwencji nukleotydów i struktur DNA najbardziej podatnych na uszkodzenia. W celu zbadania indukowanych promieniowaniem uszkodzeń nici DNA uczestnicy finansowanego z funduszy UE projektu NANORADAM wykorzystali najnowsze, przełomowe rozwiązania z zakresu nanotechnologii, umożliwiające analizę wpływu promieniowania na DNA. Te platformy do tworzenia origami z DNA pozwoliły zbudować docelowe struktury oligonukleotydowe oraz przestudiować wywoływane elektronami uszkodzenia tych struktur na poziomie pojedynczych molekuł przy użyciu mikroskopu sił atomowych. W wyniku tego powstała niezwykle dokładna i efektywna mapa popromiennych uszkodzeń docelowych struktur DNA. Podczas badania NANORADAM naukowcy obserwowali zależności rodzaju uszkodzeń sekwencji nukleinowych od przekrojów czynnych elektronów po napromieniowaniu wybranych struktur DNA elektronami niskoenergetycznymi. Okazało się, że zastosowanie radiouczulaczy terapeutycznych, a w szczególności 2-fluoroadeniny, może doprowadzić do znacznego zwiększenia się stopnia uszkodzeń nici. Techniki origami DNA zostały zastosowane również do szerokiego zakresu sekwencji, w tym telomerowych, bogatych w guaninę odcinków DNA oraz sekwencji DNA w roztworze z nanocząsteczkami złota i srebra, dzięki czemu uzyskano ważne informacje na temat wpływu środowiska wodnego na wielkość uszkodzeń nici. Podsumowując, projekt NANORADAM dostarczył podstawowej wiedzy z zakresu mechanizmów powstawania uszkodzeń DNA indukowanych promieniowaniem. Właściwa identyfikacja docelowych struktur DNA najbardziej podatnych na działanie niskoenergetycznych elektronów może mieć kluczowe znaczenie dla opracowania nowych metod leczenia i ulepszenia istniejących radioterapii.
