Otkrićem u području diobe stanica stvaraju se prilike za nove pristupe u liječenju raka
Kada se stanica podijeli, oblikuje diobeno vreteno sačinjeno od mikrotubula. Ti mikrotubuli djeluju kao pokretne trake unutar stanica pokrećući kromosome, strukture koje se sastoje od DNK molekula s našim genetskim materijalom, s pomoću posebnih vezivnih proteina. Pokušaji potpunog razumijevanja ovog procesa i uloga koju mikrotubuli imaju u diobi kromosoma tek su nedavno postali mogući zahvaljujući dostupnosti najmodernijih tehnika u mikroskopiji i laserskoj mikrokirurgiji. Iskorištavajući prednost tih tehnoloških napredaka, Iva Tolić, profesorica biologije na Institutu Ruđer Bošković u Zagrebu, Hrvatska, i voditeljica projekta NewSpindleForce, htjela je istražiti hipotezu da nova klasa mikrotubula, koje je nazvala „premošćujući mikrotubuli”, igra ključnu ulogu u tom procesu. „Bila sam sigurna da se razumijevanjem uloge premošćujućih mikrotubula u gibanjima kromosoma neće samo razjasniti mehanizam razdvajanja kromosoma, već i da će se tako potencijalno otvoriti vrata novim strategijama za borbu protiv raka”, napomenula je. „Diobeno vreteno već je sada glavna meta za kemoterapiju.”
Najmodernije tehnike
Projektom su razvijene nove metode za proučavanje diobenog vretena. One uključuju ekspanzijsku mikroskopiju diobenog vretena, lasersko rezanje mikrotubula diobenog vretena kako bi se razdvojili i akutno uklanjanje proteina diobenog vretena s pomoću optogenetike. Ova biološka tehnika uključuje upotrebu svjetla radi kontrole ponašanja stanica. „Takva tehnološka otkrića bit će vrijedan resurs za znanstvenu zajednicu”, rekla je Tolić. Kombiniranjem teorijskih modela s ovim novim tehnologijama, projektom NewSpindleForce bilo je moguće pokazati da premošćujući mikrotubuli zaista postoje i igraju ključnu ulogu u poticanju poravnavanja kromosoma u sredini diobenog vretena. Eksperimenti tima otkrili su novi mehanizam koji pokreće razdvajanje kromosoma u ljudskim stanicama. „Naš rad pokazao je da se premošćujući mikrotubuli kližu poput kliznih ljestava na vatrogasnom vozilu”, objasnila je Tolić. „Ta radnja klizanja pomaže nam u razdvajanju kromosoma. Otkrili smo da dvije vrste mitotičkih motora, odnosno proteina koji se gibaju po mikrotubulima, pokreću klizanje tih premošćujućih mikrotubula. Taj mehanizam stoga igra ključnu ulogu u diobi ljudskih stanica.” Konačno, projektni tim došao je do neočekivanog otkrića da je diobeno vreteno kiralno ili asimetrično. „Otkrili smo da se svežnjevi mikrotubula omotavaju u oblik lijeve zavojnice” dodala je Tolić. „To nam je omogućilo da zaključimo da u diobenom vretenu, uz sile guranja i povlačenja, postoje i rotacijske sile.”
Razumijevanje diobe stanica
Novim konceptima i metodama razvijenima u sklopu projekta NewSpindleForce moći će se poboljšati naše razumijevanje ne samo diobenih vretena i diobe stanica, već i toga zašto dolazi do pogrešaka u razdvajanju kromosoma. „Uvidjeli smo da simultano ometanje dviju vrsta motornih proteina dovodi do totalnog neuspjeha u razdvajanju kromosoma zbog blokiranog produljivanja diobenog vretena”, objasnila je Tolić. „Takve pogreške karakteristične su za nekoliko ozbiljnih bolesti. Otkrivanje njihova podrijetla vrlo je zanimljivo i moglo bi dovesti do novih primjena u medicini.” Projekt koji financira ERC omogućio je Ivi Tolić da zaposli četiri doktoranda, jednog postdoktoranda i dva suradnika na projektu. „Ovaj je projekt uvelike pridonio karijerama svih sudionika”, napomenula je. „Tri su mlada istraživača doktorirala dok su radila na ovom projektu, a postdoktorand je stekao titulu docenta.” Nadalje, uvjerena je da će se ovim temeljnim istraživanjem pružiti osnova za važan rad u području diobe stanica u budućnosti. „Moja istraživačka skupina bila bi znatno manja bez ovog projekta koji financira ERC”, rekla je. „Što je najvažnije, ovaj projekt pomogao mi je razviti nove ideje i metodologije za buduće projekte.”
Keywords
NewSpindleForce, stanica, kromosom, diobeno vreteno, proteini, bolesti, rak, genetički, DNK
