از زمانی که دانشمندان نقش حیاتی DNA را در حیات کشف کردند، مشخص شد که سلول‌های ما دارای سیستم‌های ترمیم داخلی هستند که مواد ژنتیکی آسیب‌دیده را اصلاح می‌کنند. اما تحقیقات اخیر نکته غیرمنتظره‌ای را نشان داده است – برخی انواع آسیب DNA می‌توانند از این مکانیسم‌های ترمیم فرار کرده و برای سال‌ها در سلول‌های ما باقی بمانند، و فرصت‌های متعددی برای جهش‌های سرطان‌زا ایجاد کنند.
کشف علمی جدید
تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر مایکل اسپنسر چپمن از مؤسسه ولکام سانگر و مؤسسه سرطان بارتس، این کشف را با مطالعه مجموعه‌ای گسترده از «شجره‌نامه‌های سلولی» انجام دادند.
یافته‌های این تحقیق که در مجله Nature منتشر شده است، باورهای دیرینه درباره چگونگی عملکرد آسیب DNA را به چالش می‌کشد.
آسیب‌های DNA که سال‌ها دوام می‌آورند
دانشمندان شجره‌نامه‌های صدها سلول منفرد از افراد مختلف را تحلیل کردند. این شجره‌نامه‌ها که از الگوهای جهشی مشترک تشکیل شده‌اند، اطلاعاتی درباره نسب سلول‌ها ارائه می‌دهند.
با بررسی سلول‌های بنیادی خون، سلول‌های اپیتلیال برونش و سلول‌های کبد، محققان الگوهای غیرمنتظره‌ای از وراثت جهش‌ها را کشف کردند.
در سلول‌های بنیادی خون، تا ۲۰ درصد جهش‌ها ناشی از آسیب DNA خاصی هستند که به مدت دو تا سه سال یا بیشتر بدون ترمیم باقی می‌مانند.
دکتر چپمن توضیح داد:
«با این شجره‌نامه‌ها می‌توانیم روابط صدها سلول را بررسی کنیم، یعنی می‌توانیم به عقب برگردیم و تقسیم‌هایی که هر سلول از سر گذرانده است را دنبال کنیم.»
این ماندگاری به این معنی است که DNA آسیب‌دیده می‌تواند در طی تقسیم سلولی، جهش‌های جدیدی ایجاد کند. هر بار که DNA آسیب‌دیده تکثیر می‌شود، خطر ایجاد خطاهای جدید وجود دارد و فرصت‌های متعددی برای جهش‌های سرطان‌زا فراهم می‌شود.
جهش‌ها و تغییرات ساختاری DNA
آسیب‌های DNA و جهش‌ها مفاهیم مرتبط اما متفاوتی هستند. جهش زمانی رخ می‌دهد که یکی از بازهای DNA (A، T، C، یا G) که «حروف» کد ژنتیکی هستند، در جای اشتباهی قرار گیرد.
این حالت مانند غلط‌املایی در یک جمله نوشتاری است. به عنوان مثال، جایگزینی «C» با «T» می‌تواند معنی دستورالعمل ژنتیکی را تغییر دهد.
از سوی دیگر، آسیب DNA به تغییرات شیمیایی در ساختار DNA اشاره دارد. در این حالت، به جای «حرف اشتباه»، مانند این است که یک حرف لک‌دار یا مخدوش شده باشد و نتوان آن را خواند. این نوع آسیب می‌تواند از کپی‌برداری یا درک صحیح DNA جلوگیری کند.
آسیب DNA و خطر سرطان
اگر مکانیسم‌های ترمیم سلول نتوانند آسیب را اصلاح کنند، در طی تقسیم سلولی ممکن است جهش‌های دائمی ایجاد شود.
وقتی سلول DNA خود را تکثیر می‌کند، ممکن است بخش آسیب‌دیده را به‌اشتباه تفسیر یا کپی کند و خطاهایی در کد ژنتیکی وارد کند. این خطاها می‌توانند انباشته شوند و با گذشت زمان به بیماری‌هایی مانند سرطان منجر شوند.
امیلی میچل، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد:
«هنگام بررسی شجره‌نامه‌های سلول‌های بنیادی خون، نوعی آسیب DNA را یافتیم که منجر به حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد از جهش‌ها می‌شود و می‌تواند برای چندین سال باقی بماند.»
این یافته سؤالات مهمی را مطرح می‌کند: چرا این آسیب پایدار در سلول‌های بنیادی خون رخ می‌دهد اما در بافت‌های دیگر دیده نمی‌شود؟ ماهیت دقیق این آسیب چیست؟
تأثیر بر تحقیقات سرطان
آسیب DNA پایدار چالشی برای باورهای قبلی درباره چگونگی شکل‌گیری جهش‌های سرطان‌زا ایجاد می‌کند. پیش از این، تصور می‌شد که بیشتر آسیب‌های DNA یا به سرعت ترمیم می‌شوند یا از بین می‌روند، و اثرات بلندمدتی ندارند.
اما این مطالعه نشان می‌دهد که برخی انواع آسیب‌های DNA می‌توانند برای سال‌ها بدون ترمیم باقی بمانند و در هر بار تقسیم سلولی، جهش‌هایی ایجاد کنند. این یافته‌ها درک ما را از نحوه انباشت جهش‌ها در طول زمان و نقش آنها در بیماری‌هایی مانند سرطان تغییر می‌دهند.
دکتر پیتر کمپبل، یکی از نویسندگان این تحقیق، گفت:
«این یافته‌ها با آنچه دانشمندان پیش از این تصور می‌کردند، همخوانی ندارد. این تغییر پارادایم، بُعد جدیدی به نحوه تفکر ما درباره جهش‌ها اضافه می‌کند.»
هدف قرار دادن آسیب‌های DNA برای مبارزه با سرطان
این مطالعه از مؤسسه ولکام سانگر و مؤسسه سرطان بارتس، درک ما از نقش آسیب‌های DNA در سرطان را تغییر می‌دهد. پیش‌تر دانشمندان معتقد بودند که بیشتر آسیب‌های DNA توسط مکانیسم‌های طبیعی بدن به سرعت ترمیم می‌شوند.
با این حال، این تحقیق نشان می‌دهد که برخی انواع آسیب‌ها می‌توانند برای سال‌ها بدون ترمیم باقی بمانند. این آسیب‌های ماندگار می‌توانند در هر بار تقسیم سلولی، جهش‌های جدیدی ایجاد کنند و خطر تغییرات زیان‌آور که به سرطان منجر می‌شوند را افزایش دهند.
با کشف این فرآیند، دانشمندان فرصت‌های جدیدی برای مطالعه و مبارزه با سرطان ایجاد کرده‌اند. برای مثال، درک اینکه چرا برخی آسیب‌های DNA از ترمیم فرار می‌کنند، ممکن است به درمان‌هایی منجر شود که این مشکلات ماندگار را هدف قرار داده و اصلاح کنند، نرخ جهش را کاهش داده و از توسعه سرطان پیشگیری کنند.
همان‌طور که دانش ما درباره ژنوم – مجموعه کامل DNA در بدن – افزایش می‌یابد، این مطالعه نشان می‌دهد که حتی تغییرات کوچک و سخت‌تشخیص در DNA می‌توانند تأثیرات عمده‌ای بر سلامت ما داشته باشند. این تحقیق یادآور این است که درک این تغییرات کوچک کلید مقابله با بیماری‌های بزرگ مانند سرطان است.
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
