Исследование объяснило, как алкоголь повреждает ДНК и увеличивает риск рака

Тот факт, что алкоголь повышает риск возникновения у человека онкологических заболеваний, хорошо известен учёным на протяжении нескольких десятилетий. Но как именно алкогольные напитки приводят к этому – чёткого ответа наука не давала. Новое исследование, проведённое сотрудниками Кембриджского университета, впервые пролило свет на этот процесс и доказало, что алкоголь повреждает ДНК, что в свою очередь приводит к возникновению рака.

Учёные достаточно давно предположили, что ацетальдегид, возникающий при расщеплении алкоголя печенью, несёт ответственность за повышение шансов возникновения в организме раковых опухолей. Всем известно, что это вещество токсично, так что ничего удивительного в этом предположении не было. В рамках нового исследования учёные вводили в организм лабораторных мышей этиловый спирт, после чего наблюдала за изменениями в их организме посредством секвенирования и анализа ДНК. Эксперимент отчётливо продемонстрировал, что ацетальдегид повреждает ДНК в стволовых клетках крови, что в несколько раз повышает риск возникновения нескольких видов рака.

«Некоторые типы рака развиваются из-за повреждения ДНК в стволовых клетках. И хотя некоторые повреждения происходят случайно от ряда других факторов, наше исследование доказывает, что регулярное употребление алкоголя значительно повышает этот риск», — рассказывает Кетан Патель, ведущий автор исследования.

Учёные также исследовали то, как организм справляется с внезапным притоком ацетальдегида. Вещество это разрушается в организме рядом ферментов, называемых альдегиддегидрогеназами (ALDH). Некоторые люди обладают дефектными ферментами ALDH, поэтому их организм не способен эффективно очищаться от ацетальдегида после употребления алкоголя. Накопление этого вещества в их телах может привести к ещё более сильному повреждению ДНК. Когда алкоголь давали мышам с дефектными ферментами, их ДНК разрушалась в четыре раза активнее, нежели у грызунов с функциональными ALDH.

Данное исследование впервые чётко описывает механизм, связывающий алкоголь и онкологические заболевания. На данный момент наука тесно связывает семь типов рака, к которым приводит употребление алкоголя. Это рак ротовой полости, рак горла, гортани, пищевода, рак груди, печени и кишечника. Дальнейшие исследования группы учёных из Кембриджа должны выяснить, почему именно эти, а не другие виды онкологии чаще всего преследуют любителей спиртного. Результаты исследования можно прочесть в журнале Nature.

Создана первая полусинтетическая бактерия с искусственной ДНК

Вся биологическая жизнь на планете Земля основывается на четырёх нуклеиновых (азотистых) основаниях ДНК: A, T, C и G (аденин, цитозин, тимин и гуанин). Но что будет, если человеку удастся создать новые искусственные нуклеиновые основания и вшить их в ДНК организма? Исследователям из Научно-исследовательского института Scripps удалось провернуть именно такой трюк. Учёные создали два совершенно новых нуклеиновых основания и создали на основе данной «неестественной» ДНК первую в истории полусинтетическую бактерию.

На протяжении нескольких лет исследователи из Scripps работали над созданием стабильного живого организма с искусственными парами ДНК-оснований. Созданные ими искусственные азотистые основания получили незамысловатые названия «X» и «Y», так что искусственная ДНК теперь может включать в себя шесть строительных элементов: A, T, C, G, X и Y. Учёные интегрировали новые элементы в ДНК бактерий кишечной палочки (Escherichia coli), тем самым впервые создав штамм полусинтетических организмов. В ходе экспериментов исследователи пришли к выводу, что стабилизированные ими полусинтетические бактерии не только способны расти и делиться, но ещё и передавать синтетические нуклеиновые основания «X» и «Y» новым поколениям совершенно естественным путём.

Следующим этапом исследований было заставить бактерии генерировать совершенно новые молекулы, используя обретённые ими нуклеиновые основания. Все организмы вырабатывают белки из нитей аминокислот, используя основные четыре буквы «алфавита ДНК». Жизнь, которую мы с вами знаем, опирается на 20 стандартных аминокислот. Но добавив к «алфавиту» всего две новые буквы, учёные получили организм, способный генерировать до 152 совершенно новых аминокислот. Всё это значит лишь одно: полусинтетические бактерии способны создавать новые молекулы, которые гипотетически могли бы стать основой для, например, новых лекарств и так далее.

Чтобы проиллюстрировать эту особенность полусинтетических организмов наглядно, учёные заставили бактерии произвести на свет особый флуоресцентный белок, светящийся в темноте (вы можете видеть это на фотографии чуть выше). Этот белок стал первой искусственной молекулой, когда-либо созданной полусинтетическим организмом. Оценить потенциал данного научного прорыва пока очень сложно. Ведь на сегодняшний день учёные всё ещё экспериментируют с изменением экспрессии существующих генов с помощью специальных механизмов генного редактирования. Теперь же исследователи смогут получить в свои руки куда более впечатляющий механизм для создания совершенно новых форм жизни и новых молекул. Результаты исследования вы можете прочитать в журнале Nature.