İnsanlar, düzgün çalışırken kanseri, vücuttaki anormal hücrelerin kontrolsüz bölünmesini önleyen genlere sahiptir. Onlar saat genleri olarak adlandırılırlar ve vücudumuzun kortizol hormonları, kan basıncı, melatonin, büyüme hormonları, testosteron, prolaktin, sıcaklık ve hücre replikasyonu üzerindeki gücü tutan sirkadiyen ritimlerini kontrol ederler. McGill Üniversitesi’nde çalışan bir araştırmacı olan Dr. Nicolas Cermakian, “Kanser hücre hatlarının çoğunda sirkadiyen ritimler normal hücrelerle karşılaştırıldığında yok veya daha zayıftır” dedi.
Sirkadiyen saat, başına ve ağlayan iki saat geninden oluşur ve bunlar, transkripsiyon faktörleri olarak adlandırılan gen ifadeleri (BMAL1 ve CLOCK) salınımlarını oluşturmak için birbirleriyle etkileşirler. Transkripsiyon faktörü ürünlerinin kendi ifadeleri üzerinde olumsuz bir şekilde geri dönüş yaptığı, otomatik düzenleyici bir geri bildirim döngüsü üzerinde çalışırlar.
2010 yılında yapılan bir çalışmada , saat geni transkripsiyon faktörü BMAL1’in, tümör hücresi apoptozunu, hücre döngüsü ilerlemesini, DNA hasar tepkisini ve homeostasis regülasyonunu düzenlemede nasıl bir rol oynadığını gösterdi. McGill Üniversitesi’nden bilim adamları, Kaliforniya Üniversitesi ve Montreal Üniversitesi, 2017’de benzer bir çalışma yürütmüşler ve bu durum, tümör saat genlerini aktive etmek, sirkadyen ritimleri düzeltmek ve tümör hücrelerinin çoğalmasını yavaşlatmak arasında yer alan hücresel mekanizmaların keşfiyle sonuçlanmıştır.
2017 çalışmasında, hem bir saat gen aktivatörü hem de eşzamanlayıcı olan bir glukokortikoid olan Deksametason (DEX) kullanılarak hücre proliferasyonu ve tümör büyümesi ile ilişkili olarak tümör hücresinin sirkadiyen saatinin rolünü araştırmak için fareler kullanılmıştır. Sirkadiyen ritimler hesaba katılarak yaklaşık 24 saatlik salınımlar göstererek, deneylerinden elde edilen verilere dayanarak sirkadiyen varyasyonları hesaplayabildiler. Araştırmacılar, tedaviye yanıt olarak hücre döngüsünde oynadıkları rolleri anlamak için saat gen aktivasyonundan önce ve sonra tümör hücrelerindeki gen ve protein ifadelerinin düzeylerini incelediler. Bunu, antikorlar ile hücreler ekstrakte ederek ve kuluçkaya bıraktılar ve daha sonra hücre döngüsü genleri için c-MYC, Cyclin E, CDK2 ve p21 – ve saat geni transkripsiyon faktörü BMAL1 için hücre sitometrisi ile hücre süspansiyonlarını analiz ettiler.
Her genin spesifik bir işlevi vardır, c-MYC hücre döngüsünü başlatmak için CDK2 ile Cyclin E, Cyclin E komplekslerini aktive eder ve p21 CDK2’yi inhibe eder. Hücre çoğalmasının yavaşlamasına neden olan Cyclin E’yi baskılamak için BMAL1 ve CLOCK kompleksleri birlikte transkripsiyon faktörleridir. DEX ile yapılan tedavinin, hücre döngüsü genlerini ve BMAL1 oluşumunu 24 saatlik bir ritim haline getirdiğini bulmuşlardır.
Daha sonra, DEX’in birkaç hücre döngüsü aşamasında melanoma hücrelerinin dağılımı üzerindeki etkisini test ettiler. Testler, akış sitometrisi ile zaman içinde farklı noktalardaki hücrelerin toplanması, boyanması ve analiz edilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Tedaviden 24 saat sonra, daha az sayıda hücrenin DNA replikasyon fazına girdiği bulundu. Ve tek bir DEX tedavisinin hücre sayılarını 50 saat sonra önemli ölçüde azalttığı ve ikinci bir tedavi de 96 saat sonra hücre sayımını azaltmıştır.
Bir kontrol hücresi tipine sahip olmadığımızdan, B16 (kanserli olmayan metastaz yapan tümör hücreleri) kullanıldıklarından ve farklı hücre tiplerinin farklı bölünme zamanlarına sahip olduklarından, tedavinin proliferasyon hızını normal hızlara düşürdüğünü söylemek zor”
dedi. Cermakian. Bununla birlikte, tümör saatinin aktivasyonunu DEX ile doğrulayabildiler, ancak iki yolla. İlk olarak, her 48 saatte DEX ile farelerin tümörlerinin deri altından enjekte edilmesi ve daha sonra, DEX ile tedavi edilen tümörlerde BMAL1 protein seviyelerinin önemli bir ritmini ortaya çıkaran tümör dilimlerine bir İmmunohistokimya testi gerçekleştirilmesi yoluyla.
Daha sonra farelerden melanom hücrelerini topladılar ve bir lentiviral vektör kullanarak RNA ile BMAL1 saat transkripsiyon faktörünü naklederler. Araştırmacılar daha sonra bu hücreleri farelere geri enjekte ettiler, şimdi işlevsel bir saatten yoksunlar ve DEX uyguladılar. Sirkadiyen saat transkripsiyon faktörünün nakavt edilmesinin, farelerin tümörlerinde DEX tarafından sirkadiyen ritimlerin indüksiyonunu engellediğini keşfettiler.
Araştırmacılar tedavinin sirkadiyen ritmiklik oluşturduğunu keşfettiklerinde, tümöral enjeksiyonların etkinliği ve özgüllüğü, tümörlere metilen mavisi enjekte edilerek de değerlendirildi. Enjekte edilen sıvı enjeksiyondan 6 saat sonra tüm tümör dokusuna yayıldı, ancak çevre dokularda yoktu.
DEX tedavisinden sonra azaltılmış tümör büyümesinin, ilaca karşı bir bağışıklık tepkisi sonucu ortaya çıkmadığına karar vermek için, T hücreleri, B hücreleri ve doğal öldürücü hücrelerden yoksun bağışıklık yetersiz farelerde deney tekrarladılar. Elde ettikleri sonuçlar, immün yanıtın tümör büyümesindeki azalmanın sebebi olmadığını gösterdi, fakat aslında DEX tedavisi işte. DEX’in insan hücreleri üzerindeki etkisini test etmek için bilim adamları, insan kolon karsinoma hücrelerini DEX ile tedavi ettiler ve tedaviden sonra ritmik saat geni ifadesini sergilemediklerini buldular.
Saat genleri değişmediğinde sirkadiyen saatler nasıl çalışır? Dr. Cermakian, “Bir olasılık, kanserli hücrelerde yok, mutant veya fazla ifade edilen faktörlerin ritimleri değiştiren saat mekanizmaları üzerinde bir şekilde hareket etmesidir” dedi.
Çalıştıkları diğer saat gen aktivatörleri serum şoku, ısı şoku veren hücreler 30 dakika 109.4 derece Fahrenheit sıcaklığa ve forskolin (FSK) tedavisine dayanıyordu. Hücre saatlerini, tümör hücrelerinin proliferasyonunu yavaşlatan tümör hücrelerinde indüklü transkript salınımlarını sıfırladıklarını ve her birinin bunu yapmak için farklı bir sinyal yolunu kullandıklarını bulmuşlardır.
Cermakian, “Kullandığımız tedavilerin her biri, hem saatin restorasyonu hem de tümör hücresi proliferasyonu üzerinde benzer etki büyüklüklerine sahipti” dedi. “Her tedavide, hücreler 2-4 döngü için ritmik kaldı.”
“Biz edilir değil gerçi kanseri tedavi etmek, vb glukokortikoid, forskolin, kullanımını öneren. Bazı firmaların şu anda tasarım yapmaya çalıştıkları saati hedefleyen daha spesifik ilaçlar, gelecekte bunun için kullanılabilir “diyor Dr. Cermakian.
Kişisel sirkadiyen genler halihazırda ilaç firmaları tarafından hedef alınmaktadır; 2014 yılındaki bir araştırma , dört sirkadiyen geni hedef alan Alimta adlı popüler kanser ilacının altını çizmektedir. İlaç firması Eli Lilly ve Company tarafından üretilen bu, mezotelyoma ve küçük hücreli dışı akciğer kanseri tedavisinde kullanılmaktadır.