Ľudský organizmus sa prispôsobil striedaniu fáz svetla a tmy počas 24 - hodinového dňa reguláciou biologických rytmov. Slúžia mu na to biologické hodiny (cirkadiánne hodiny), ktoré majú približne 24-hodinový rytmus a sú synchronizované svetlom.

Taktiež bunkový cyklus, ktorého zlyhanie je sprevádzané vznikom nádorového ochorenia, má periódu približne 24 hodín.

Vedci už dávnejšie predpokladali, že biologické hodiny súvisia s onkologickými procesmi.  „Prvé štúdie boli vlastne len štatistické analýzy, ktoré vyhodnocovali, aký vplyv má práca na smeny na zdravie ľudí,“ vysvetľujú docentka Iveta Herichová a profesor Michal Zeman z Prírodovedeckej fakulty Univrezity Komenského.

Nepravidelný pracovný režim totiž spôsobuje, že naše biologické hodiny nefungujú správne. Po 10-15 rokoch takejto práce sa zvyšuje u týchto ľudí pravdepodobnosť onkologického ochorenia. Pokroky v identifikovaní genómu človeka  a iných cicavcov umožnili vedcom skúmať neskôr aj funkčnú podstatu tohto procesu.

Zamerali sa na mRNA

Výskum tímu fyziológov z Prírodovedeckej fakulty UK k tejto téme sa začal už v roku 2004 na báze dobrých vzťahov profesora Zemana a docenta Viciana, pôsobiaceho na Prvej Chirurgickej klinike Univerzitnej nemocnice a Lekárskej fakulte Univerzity Komenského.

„Cirkadiánny systém je založený na rytmickej expresii hodinových génov. Tieto gény neustále oscilujú s periódou približne 24 hodín a vždy, keď sa zmenia vonkajšie podmienky, napríklad pri prelete cez časové pásma, ich oscilácie sa tomu prispôsobia a následne nastavia do správnych fázových vzťahov aj ostatné procesy v organizme,“ uviedli docentka Herichová a profesor Zeman.  

Keď vedci skúsili niektoré z hodinových génov zmutovať, nádorové tkanivo rástlo rýchlejšie. Toto bol prvý priamy experimentálny dôkaz, že cirkadiánny systém ovplyvňuje nádorové bujnenie.

V tom čase sa už do problematiky vložili aj vedci z Univerzity Komenského s novým prístupom. Využili tkanivá, ktoré boli odobraté počas operácií kolorektálneho karcinómu.

„V našom laboratóriu skúmame génové expresie v nádorovom a priľahlom tkanive, ktoré sa považuje za zdravé. To znamená, že neanalyzujeme mutácie v deoxyribonukleovej kyseline (DNA), čo je najčastejší experimentálny prístup k onkologickým ochoreniam, ale prvý produkt DNA – mediátorovú ribonukleovú kyselinu (mRNA), ktorá tvorí podklad pre tvorbu proteínov,“ uviedli.  

Keď vedci porovnávali medzi skupinami pacientov génovú expresiu génu per2, ktorý reguluje okrem iného aj biologické hodiny, ukázalo sa, že čím bolo štádium nádoru vyššie, tým bola expresia per2 nižšia.

Význam chronoterapie

V druhej fáze použili vedci technológiu paralelného snímania expresie mnohých génov súčasne. „Vybrali sme set 84 génov, ktoré regulujú bunkové delenie a porovnali sme ich medzi pacientmi s maximálnou expresiou voči pacientom s minimálnou expresiou per2 v nádorovom tkanive,“ hovoria.

Takto sa im podarilo určiť regulačné gény, ktorých expresia sa mení podobne ako expresie per2. „Bolo zaujímavé zistiť, že tie gény, ktoré vykazovali podobnosť s expresiou per2 boli také, ktoré nádorové bujnenie zastavujú. Čím bola vyššia expresia per2, tým bola vyššia expresia aj ochranných, tumor potlačujúcich, génov,“ dodávajú.

Odhalenie prepojenia hlavného hodinového génu per2 s génmi, ktoré majú pre pacienta ochrannú funkciu, naznačuje význam chronoterapie, čiže načasovanie liečby na konkrétny čas. Liečba by mohla byť v budúcnosti načasovaná tak, aby bola čo najefektívnejšia a s čo najmenšími vedľajšími účinkami.

Ďalším novým dôležitým zistením je, že aktivita génov sa mení podľa štádia ochorenia nielen v nádorovom tkanive, ale aj v priľahlom tkanive. Toto sa môže javiť ako morfologicky zdravé, ale procesy, ktoré v ňom prebiehajú, už môžu byť zmenené.

Tieto poznatky sa plánujú využiť na spresnenie dĺžky úseku, ktorý má byť pri operácii odobratý.

Výsledky výskumu, ktorý podporila Agentúra na podporu výskumu a vývoja, už vedci publikovali v odborných časopisoch.