Számítógépes daganatterápia

2005.07.07. 14:16

A tumorsejtekre jellemző, hogy örökítőanyagukhoz számos olyan kis molekula kapcsolódik, amelyek normális sejtekben csak kis mennyiségben vannak jelen. Éppen azért az a fehérje, amely e kis molekulák felhelyezését végzi, jó célpontja a kísérletes daganatterápiáknak. A területen folyó intenzív kutatásokról egy lengyel csoport számolt be a budapesti biokémiai világkongresszuson.

Az ún. metiláció során a DNS-metiltanszferáz nevű enzim a DNS-t felépítő négy bázis közül (adenin, citozin, guanin és timin) a citozinra helyez föl metilcsoportokat. Az egészséges sejtek örökítőanyagán viszonylag kevés metilcsoport található, a tumorsejtekre viszont jellemző, hogy a metilációs mintázatuk megváltozik, és sokkal több szabályozórégió válik lefedetté. Emiatt olyan gének, amelyeknek működniük kellene, elhallgatnak. A rákos sejtek egy részében például a sejt folyamatos és gyors osztódását megakadályozó ún. tumorszupresszor ("daganatelnyomó") génekre rakódnak metilcsoportok. Erről a folyamatról és a lehetséges terápiás eljárásokról már egy korábbi cikkünkben beszámoltunk.

Embrionális korban a szülőtől kapott DNS újraprogramozását végzik a DNS-metiltranszferázok. A felnőtt sejtekben a DNS metilációs mintázatának a fenntartása a fontos. A két eltérő jellegű feladat ellátását más és más metiltranszferáz enzim végzi. A felnőtt sejtekben a legfontosabb enzim a DNS-metiltranszferáz-1 (röviden DNMT-1), melynek működése szorosan kapcsolódik a DNS megkettőződésekor működő ún. DNS-replikációs rendszerhez. Az enzim a DNS megkettőződése során lemásolja a szülői szál már meglévő metilációs mintázatát, és azt helyezi föl az újonnan képződő DNS szálra. Az enzim működése nélkülözhetetlen az emlősök fejlődése során. Egérnél kimutatták, hogy az enzim hiánya már embrionális korban is halálos.

Kiderült, hogy az enzim szerepet játszik a rákos elfajuláshoz vezető epigenetikai mutációk - azaz a rendellenes metilációs mintázat - kialakulásában is, ezért a kísérletes daganatterápia elsőszámú célpontjává vált. A DNMT-1 gátlására legtöbb esetben az 5-azacitidint használják. Ez a molekula a citozin nevű bázis helyett beépül a képződő DNS-molekulába, és a citozintól némileg eltérő szerkezete miatt a DNMT-1 enzim nem képes metilcsoportokat helyezni rá. Azonban az enzim olyan erősen kötődik ehhez a módosított DNS-hez, hogy nem tudja elengedni többé. Ezért néhány osztódás után a mennyisége jelentősen csökken a sejtben, és ezzel párhuzamosan a DNS metilációs foka is csökken. A másik probléma az, hogy az 5-azacitidin meglehetősen mérgező.

A további kutatások egyelőre ott akadnak el, hogy a DNMT-1 enzim pontos szerkezetét még nem írták le. Ennek hiányában nem tudják, milyen típusú anyagokkal lehet gátolni az enzim működését.

A lengyel P. Siedlecki és kutatócsoportja három (két baktériális és egy már ismert emberi) metiltranszferáz felépítését hasonlította össze az ember DNMT-1 enzimjével. Az enzimatikus működésért felelős egység, az ún. katalitikus alegység szerkezetét próbálták meghatározni. Siedlecki és kutatócsoportja a Lengyel Tudományos Akadémia varsói Biokémia és Biofizika Intézetében végzik kutatásaikat. A legújabb eredményeikről az Európai Biokémiai Társaság budapesti konferenciáján számolt be a fiatal kutató.

Számítógépes programok segítségével összehasonlították a fenti metiltranszferáz-fehérjék aminosavsorrendjét és az ismert enzimek szerkezetét. Ez alapján megjósolták, milyen lehet a DNMT-1 enzim szerkezete. A következő lépés olyan új anyagok keresése volt, mellyel ki tudják váltani az 5-azacitidint, ami erősen mérgező vegyület, ezért alkalmazása a klinikumban igen behatárolt. Számos vegyületet próbáltak beilleszteni a számítógép segítségével elkészített enzimmodelljükbe, azt a vegyületet keresve, amely leginkább belepasszol a katalitikus alegységbe, azaz a leghatékonyabban gátolhatja a DNMT-1 működését. Találtak is két teljesen új molekulát, ami megfelelt a kritériumoknak. Az egyikről kiderült, hogy szintén erősen mérgező, ezért annak alkalmazását elvetették. A másik viszont alternatívaként szolgálhat az 5-azacitidin kiváltására. Laboratóriumban elkészítették ezt az anyagot (N4-fluoroacetil-5azacitidint), és emberből származó tumoros sejtvonalakon próbálták ki a hatékonyságát. Azt találták, hogy valóban illeszkedik az enzim szerkezetébe, habár nem kötődik erősebben a kiindulási anyagnál. A vizsgálat arra is szép példa, hogy a kutatók egy olyan számítógépes fehérjemodellt állítottak elő, melyen in silico, azaz egy komputerprogram segítségével lehet tesztelni eddig még nem használt anyagok alkalmazásának lehetőségeit a DNMT-1 enzim gátlásában.

Bodrogi Lilla 

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK