Μέχρι σήμερα, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα ανιχνεύουν και επιδιορθώνουν βλάβες στο DNA τους έμοιαζε με προσπάθεια να μελετήσεις μια έκρηξη μέσα σε δωμάτιο, χωρίς να μπορείς να δεις την ίδια τη στιγμή του συμβάντος. Οι τεχνικές στηρίζονταν σε στατικές εικόνες: οι ερευνητές «πάγωναν» κύτταρα σε διάφορες χρονικές στιγμές και προσπαθούσαν να ανασυνθέσουν το τι συνέβη.
Τώρα όμως, μια νέα τεχνολογία από το Utrecht University αλλάζει δραματικά το τοπίο. Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθήσουν σε πραγματικό χρόνο τη στιγμή που το DNA υφίσταται ζημιά, τα πρωτεϊνικά συνεργεία σπεύδουν προς το σημείο και ο γενετικός κώδικας αποκαθίσταται.
Η ανακάλυψη, που παρουσιάστηκε στο Nature Communications, βασίζεται σε έναν καινοτόμο ζωντανό αισθητήρα DNA. Κι αυτός ο αισθητήρας δεν λειτουργεί με τον συνηθισμένο τρόπο. Δεν μπλοκάρει τη φυσιολογική λειτουργία του κυττάρου ούτε χρειάζεται βαριά αντισώματα που μένουν κολλημένα στο DNA για υπερβολικά μεγάλο διάστημα. Αντιθέτως, χρησιμοποιεί τμήματα μιας φυσικής πρωτεΐνης του ίδιου του κυττάρου, προσφέροντας ευαίσθητη, σύντομη και απόλυτα αντιπροσωπευτική απεικόνιση των πραγματικών γεγονότων.
Όπως εξηγεί ο επικεφαλής της μελέτης Tuncay Baubec, το μυστικό κρύβεται στη λεπτότητα της αλληλεπίδρασης. Πολλά εργαλεία της μοριακής βιολογίας παρεμβαίνουν τόσο έντονα που αλλάζουν τη συμπεριφορά που υποτίθεται πως παρατηρούν. Εδώ όμως, ο μικρός πρωτεϊνικός «αισθητήρας» απλά αναγνωρίζει ένα χημικό σημάδι που εμφανίζεται αποκλειστικά πάνω σε κατεστραμμένο DNA. Το προσπερνά, φωτίζει την περιοχή μέσω μιας φθορίζουσας ετικέτας και αποχωρεί, αφήνοντας άθικτους τους φυσικούς μηχανισμούς επιδιόρθωσης.
Για τον Richard Cardoso Da Silva, μέλος της ομάδας και βιολόγο που δοκίμασε πρώτος την τεχνολογία, η στιγμή της επιβεβαίωσης ήταν καθοριστική. Κατά τη διάρκεια δοκιμών με φαρμακευτικές ουσίες, είδε τον αισθητήρα να ενεργοποιείται ακριβώς στα ίδια σημεία όπου έδεναν τα συμβατικά αντισώματα. Μόνο που αυτή τη φορά η εικόνα ήταν συνεχής και ζωντανή, και όχι απλή φωτογραφία μίας στιγμής.
Η νέα τεχνολογία επιτρέπει κάτι που μέχρι σήμερα ήταν αδιανόητο: την καταγραφή ολόκληρης της διαδικασίας επιδιόρθωσης σαν ταινία υψηλής ευκρίνειας. Από την πρώτη λάμψη βλάβης, μέχρι την προσέλευση των πρωτεϊνών και την τελική εξαφάνιση του προβλήματος. Το αποτέλεσμα δεν είναι μόνο περισσότερα δεδομένα, αλλά και πιο ακριβή δεδομένα. Γιατί οι επιστήμονες βλέπουν την πραγματική συμπεριφορά του DNA μέσα στο περιβάλλον που το ενδιαφέρει περισσότερο: το ζωντανό κύτταρο.
Η αξία της τεχνολογίας δεν περιορίζεται στα καλλιεργημένα ανθρώπινα κύτταρα. Η ομάδα δοκίμασε τον αισθητήρα και μέσα στο C. elegans —ένα μικροσκοπικό αλλά δημοφιλές μοντέλο οργανισμού στη βιολογία— και ανακάλυψε ότι λειτουργεί εξίσου καλά. Μάλιστα, μπόρεσαν να καταγράψουν φυσιολογικά, προγραμματισμένα «σπασίματα» του DNA που εμφανίζονται κατά την ανάπτυξη του σκουληκιού. Αυτό θεωρήθηκε κρίσιμη απόδειξη ότι ο αισθητήρας δεν είναι ένα τεχνητό εργαλείο που δουλεύει μόνο στο εργαστήριο, αλλά μια πλατφόρμα που μπορεί να εφαρμοστεί σε πραγματικά ζωντανά συστήματα.
Το εύρος των δυνατοτήτων είναι τεράστιο. Οι ερευνητές μπορούν να συνδέσουν τον αισθητήρα με άλλες μοριακές μονάδες και να δημιουργήσουν χάρτες βλαβών DNA σε ολόκληρο το γονιδίωμα. Μπορούν να παρακολουθήσουν ποια πρωτεΐνη φτάνει πρώτη στο σημείο, ποιες συνεργάζονται μεταξύ τους, ακόμη και πού μετακινείται το κατεστραμμένο DNA μέσα στον πυρήνα.
Η ιατρική έρευνα μπορεί να ωφεληθεί άμεσα. Πολλά αντικαρκινικά φάρμακα λειτουργούν προκαλώντας ελεγχόμενη ζημιά στο DNA των καρκινικών κυττάρων. Σήμερα οι δοκιμές σε πρώιμο στάδιο βασίζονται συχνά σε αντισώματα για τη μέτρηση της βλάβης. Η νέα τεχνολογία υπόσχεται πιο γρήγορη, πιο φθηνή και σημαντικά πιο ακριβή αξιολόγηση. Ταυτόχρονα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έρευνες γύρω από το γήρας, την αντίδραση του οργανισμού στην ακτινοβολία, αλλά και στην ανίχνευση χημικών ουσιών που προκαλούν μεταλλάξεις.
Η ανταπόκριση της επιστημονικής κοινότητας είναι ήδη ζωηρή. Ερευνητικές ομάδες επικοινώνησαν με τους δημιουργούς πριν ακόμη δημοσιευθεί η μελέτη. Ανταποκρινόμενοι στη ζήτηση και στη φιλοσοφία της ανοικτής επιστήμης, οι Baubec και συνεργάτες διαθέτουν ελεύθερα όλα τα εργαλεία και οδηγίες. Όπως λένε, ο στόχος δεν είναι η κατοχύρωση μιας τεχνολογίας, αλλά η επιτάχυνση της γνώσης.
Αν η παρακολούθηση του DNA μέχρι τώρα ήταν σαν να προσπαθείς να παρακολουθήσεις ταινία μόνο από μεμονωμένα καρέ, η νέα τεχνολογία μοιάζει με την ξαφνική μετάβαση στο πλήρες βίντεο. Είναι μια αλλαγή προοπτικής που υπόσχεται να αποκαλύψει άγνωστες λεπτομέρειες και να ανοίξει νέους δρόμους στη βιολογία. Και καθώς η ικανότητά μας να παρατηρούμε το αόρατο βελτιώνεται, ίσως βρεθούμε πιο κοντά στην κατανόηση της ίδιας της ζωής, καθώς ξετυλίγεται μπροστά μας σε πραγματικό χρόνο.
