Ilmuwan mungkin telah menemukan 'waktu terbaik' untuk memberikan obat kemo
Waktu terbaik untuk memberikan obat kemoterapi cisplatin kepada penderita kanker bisa jadi ketika jaringan sehat mereka sibuk memperbaiki DNA yang rusak, menurut penelitian baru tentang jam biologis dan perbaikan DNA.
Studi tersebut, sekarang diterbitkan di PNAS, adalah orang pertama yang memetakan perbaikan DNA di keseluruhan genom mamalia dalam 24 jam setelah pengobatan dengan cisplatin.
Para peneliti di balik penelitian ini memetakan perbaikan DNA dalam genom tikus, mengidentifikasi gen dan waktu tertentu.
“Kami menemukan,” jelas penulis studi senior Aziz Sancar, yang merupakan profesor biokimia dan biofisika di University of North Carolina di Chapel Hill, “[bahwa] ada hampir 2.000 gen, bagian yang berbeda diperbaiki pada waktu yang berbeda hari ini, tergantung pada gennya. "
Untuk seekor tikus, waktu tersibuk untuk perbaikan DNA di jaringan sehat adalah sebelum fajar dan sebelum senja.
Perbaikan DNA dan jam biologis
Prof Sancar - yang memenangkan Hadiah Nobel Kimia 2015 untuk karyanya pada "studi mekanistik perbaikan DNA" - berpikir bahwa kita dapat meningkatkan pengobatan kanker dengan lebih memahami bagaimana perbaikan DNA dan jam biologis bekerja sama "di seluruh genom dan di berbagai organ. "
Semua organisme memiliki jam biologis dalam bentuk protein spesifik di dalam setiap sel di hampir setiap organ dan jaringan.
Gen yang mengkode dan mengontrol protein jam biologis serupa di berbagai spesies - dari jamur hingga lalat buah dan tikus hingga manusia.
Mereka mengatur semua proses biologis yang mengikuti pola harian sekitar 24 jam, atau ritme sirkadian, dan mereka sangat penting untuk fungsi organ dan jaringan yang sehat.
Namun, saat ini, kita hanya tahu sedikit tentang interaksi antara gen jam biologis dan proses molekuler lainnya, seperti perbaikan DNA, yang berlangsung sepanjang waktu di dalam tubuh karena mempertahankan diri dari kerusakan DNA - seperti yang disebabkan oleh sinar ultraviolet. .
Cisplatin dan kronoterapi
Cisplatin adalah obat kemoterapi yang banyak digunakan dalam pengobatan berbagai jenis kanker, termasuk kanker ovarium, kanker paru-paru, kanker kandung kemih, kanker testis, dan kanker kepala dan leher. Ini membunuh sel kanker dengan merusak DNA, mengganggu perbaikan DNA, dan menyebabkan sel bunuh diri.
Sayangnya, kegunaan obat dibatasi oleh efek samping yang parah - khususnya, obat ini beracun bagi hati, ginjal, otak, dan sistem saraf lainnya.
Para peneliti sangat ingin menemukan cara untuk mengurangi efek samping pengobatan cisplatin. Bidang yang relatif baru yang mengejar tujuan ini adalah kronoterapi, suatu pendekatan di mana obat diberikan pada waktu yang sesuai dengan jam biologis.
Penelitian menunjukkan bahwa kronoterapi bisa efektif untuk pengobatan kondisi seperti epilepsi, mulas, dan asma, antara lain.
Kronoterapi untuk obat anti kanker telah menjadi subyek dari beberapa penelitian. Ini telah berusaha untuk menetapkan waktu terbaik hari di mana obat tersebut memiliki efek anti-kanker maksimum dan efek samping minimum.
Sejauh ini, hasil penelitian "kronokemoterapi" seperti itu mengecewakan. Tetapi Prof Sancar percaya bahwa kesalahan bisa terletak pada fakta bahwa studi ini telah mengambil pendekatan "empiris", dengan dokter memberikan obat pada waktu yang berbeda dalam sehari dan kemudian mencatat mana yang memberikan hasil terbaik.
Pendekatan yang memperhitungkan waktu perbaikan DNA - proses biologis utama dalam kanker dan sel normal - mungkin lebih berhasil. Inilah sudut pandang yang diputuskan oleh Prof. Sancar dan rekan-rekannya untuk dieksplorasi.
Perbaikan genom dipimpin oleh dua jam biologis
Dalam studi baru mereka, mereka menemukan bahwa "perbaikan genom dikendalikan oleh dua program sirkadian." Satu program berhubungan dengan transkripsi gen, dan yang lainnya tidak.
Transkripsi adalah mekanisme di mana kode yang disimpan dalam genom dikirim ke sel dengan mentranskripsikannya dari heliks ganda DNA menjadi untai tunggal RNA. Kode tersebut berisi instruksi untuk membuat protein atau untuk mengatur proses sel.
Para ilmuwan menemukan bahwa perbaikan DNA dari bagian gen yang ditranskrip paling aktif sebelum fajar atau sebelum senja, sedangkan perbaikan DNA pada bagian yang tidak ditranskrip biasanya paling aktif sebelum senja.
Prof Sancar mengatakan bahwa mereka masih harus banyak belajar tentang bagaimana jam biologis berinteraksi dengan "mekanisme dasar perbaikan DNA."
Namun, ia dan timnya percaya bahwa lebih banyak pengetahuan tentang interaksi ini dapat menjadi penting untuk memperlambat kanker dengan mengoptimalkan kemoterapi sekaligus mengurangi efek sampingnya.
“Pekerjaan kami menunjukkan bahwa mungkin yang terbaik adalah memberikan cisplatin kepada pasien ketika perbaikan DNA sel normal mereka berada di puncaknya.”
Prof. Aziz Sancar
