Vědecké studie
Terahertzové vlny inhibují aktivitu telomerázy, čímž potlačují růst nádorových buněk o 70–80 % ve dvou liniích buněk rakoviny prsu. Indukují dysfunkci telomer, buněčné stárnutí a apoptózu, což nabízí nový nefarmakologický přístup k léčbě rakoviny.
Abstrakt: Telomery, DNA-proteinové komplexy nacházející se na koncích eukaryotických chromozomů, se během každého cyklu replikace buněk postupně zkracují o 50–200 párů bází v důsledku defektů replikace DNA. Aby se tento deficit vyrovnal, telomeráza využívá svou vlastní RNA šablonu k syntéze telomer a tím udržuje jejich stabilitu. Re-exprese telomerázy v rakovinných buňkách hraje klíčovou roli při umožnění jejich neomezené proliferace a dlouhodobého přežití. Nicméně použití inhibitorů telomerázy jako terapeutické strategie při léčbě rakoviny naráží na problémy, jako jsou nízká specifita, rezistence na léky a toxicita. V této studii jsme identifikovali nefarmakologický a neinvazivní přístup modulace terahertzových (THz) vln [1–3], který je schopen dlouhodobě potlačovat rakovinné buňky cílením na aktivitu telomerázy. Prostřednictvím experimentů s filtrováním frekvencí a simulací molekulární dynamiky [4] jsme zjistili, že ozařování fotony o frekvenci 33 THz významně inhibuje aktivitu telomerázy ve dvou liniích buněk rakoviny prsu, konkrétně MCF-7 a 4T1. Po 21 dnech kontinuální expozice THz vlnám klesla aktivita telomerázy o 77 % a 80 % u buněk MCF-7 a 4T1, doprovázeno dysfunkcí telomer. Dále byl u obou typů buněk pozorován významný nárůst buněčného stárnutí, apoptózy a dvojvláknových zlomů DNA [5]. Pozoruhodně se tumorigenicita buněk 4T1 snížila in vivo o 70 % po 21 dnech ozařování vlnami o frekvenci 33 THz. Tato studie tak otevírá nové možnosti pro léčbu rakoviny pomocí modulace terahertzových vln, což poskytuje potenciální alternativy k tradičním inhibitorům telomerázy.
zdroj: https://ieeexplore.ieee.org/document/10625776
Abstrakt: Dysfunkce telomer se podílí na věkem podmíněných degenerativních onemocněních, jako jsou kardiovaskulární choroby, neurodegenerativní onemocnění a rakovina. Telomery se s věkem postupně zkracují, což vede ke ztrátě jejich integrity, chromozomální nestabilitě, buněčnému stárnutí a zhoršené regeneraci tkání. Ačkoli byly zkoumány přírodní malé molekuly, které aktivují telomerázu a zlepšují délku telomer, stále přetrvávají obavy z jejich možných vedlejších účinků. Alternativní přístupy, které zvyšují aktivitu telomerázy a prodlužují délku telomer bez těchto nevýhod, jsou tedy vysoce žádoucí.
Pomocí frekvenčního screeningu a simulací molekulární dynamiky jsme identifikovali terahertzovou (THz) vlnu o frekvenci 34,5 THz, která významně zvyšuje aktivitu telomerázy o 20 %. Experimentální analýza potvrdila, že aktivace telomerázy je způsobena tím, že terahertzové vlny podporují fosforylaci telomerázy. Dlouhodobé vystavení vlně o frekvenci 34,5 THz vede k výraznému prodloužení délky telomer ve srovnání s kontrolní skupinou.
Navíc tato modulace terahertzovými vlnami dokáže zvrátit škodlivé účinky inhibitorů telomerázy, zmírňuje buněčné stárnutí a apoptózu a podporuje opravu DNA. Naše zjištění ukazují potenciál terahertzové modulace jako nefarmakologického přístupu ke zvýšení aktivity telomerázy a prodloužení délky telomer.
Netermální účinky terahertzových vln poskytují bezpečný a účinný způsob, jak podpořit fosforylaci telomerázy a následně zvýšit její aktivitu v buňkách. Pozorované prodloužení délky telomer nabízí nadějné vyhlídky pro zmírnění věkem podmíněných degenerativních onemocnění a podporu opravy tkání. Další výzkum je nezbytný pro prozkoumání přesných mechanismů terahertzové modulace a jejích dlouhodobých účinků na buněčné funkce.