ادوکت دیانای چیست؟
در ژنتیک مولکولی، ادوکت دیانای (DNA adduct) به بخشی از دیانای گفته میشود که به یک ماده شیمیایی سرطانزا متصل شده است. این فرآیند میتواند به شکلگیری سلولهای سرطانی یا همان سرطانزایی منجر شود. در آزمایشهای علمی، از ادوکتهای دیانای به عنوان زیستنشانگر تماس (Biomarker of exposure) استفاده میشود. این نشانگرها برای سنجش کمّی میزان مواجهه یک موجود زنده با مواد سرطانزا بسیار کاربردی هستند. حضور چنین ادوکتی نشان میدهد که فرد پیشتر با یک ماده سرطانزای بالقوه تماس داشته، اما لزوماً به معنای ابتلا به سرطان در او نیست.
ادوکتهای دیانای در محیطهای آزمایشگاهی مورد پژوهش قرار میگیرند. در یک طرح آزمایشی معمول، پژوهشگران این ادوکتها را با مواد سرطانزای شناختهشده القا میکنند. مجلات علمی نیز اغلب نام ماده سرطانزا را در کنار طرح آزمایش خود میآورند. برای مثال، اصطلاح «ادوکت DMBA-دیانای» در یک مقاله علمی، به قطعهای از دیانای اشاره دارد که ماده شیمیایی DMBA به آن متصل شده است.
تأثیر مواد سرطانزا
بیماریهای متعددی از جمله سرطان، ریشه در دیانای جهشیافته دارند. عوامل درونی و بیرونی، با ایجاد جهش در دیانای، این بیماریها را رقم میزنند. مواد سرطانزا عاملهای فیزیکی یا شیمیایی هستند که به دیانای آسیب رسانده و این آسیبها ممکن است بعدها به سرطان تبدیل شوند. این مواد با اختلال در فرآیند همانندسازی، جهشزایی را آغاز میکنند. این تعاملات معمولاً باعث شکلگیری ادوکتهای شیمیایی در سلول میشوند. از اینرو، ادوکتهای دیانای میتوانند به عنوان زیستنشانگر تماس با مواد سرطانزای محیطی عمل کنند. این نشانگرها بسیار جذاب هستند، زیرا پایدار، فراوان و بهراحتی قابل شناساییاند. تماس با این مواد میتواند مستقیم یا غیرمستقیم به دیانای آسیب برساند. در تماس مستقیم، ماده سرطانزا به دیانای متصل شده و باعث تغییر شکل یا اتصال متقاطع (Cross-linking) آن میشود. با وجود اینکه فرآیند ترمیم دیانای در شرایط عادی انجام میشود، گاهی دیانای خود را ترمیم نمیکند. این مسئله میتواند نقطه آغاز یک جهش باشد. تکرار جهشها نیز به سرطانزایی که همان آغاز سرطان است، منجر میشود.
حضور مواد سرطانزای درونزاد (Endogenous) به سطح ادوکتهای دیانای در بیمار میافزاید. این موضوع میتواند در سنجش دقیق مواد سرطانزای ناشی از محیط، خطای آماری ایجاد کند. پژوهشهای جاری بر ادوکتهای دیانای تلاش میکنند بر این پیچیدگیها غلبه کنند. امید میرود در آینده پزشکی، ادوکتهای دیانای راهنمای درمانهای هدفمندتر و مؤثرتری باشند.
مکانیسم آسیب دیانای
شکلگیری ادوکت به ساختار مواد شیمیایی واکنشپذیر، حرکت الکتروفیلها و ظرفیت ترکیبها برای اتصال به دیانای بستگی دارد؛ عواملی که میتوانند تشکیل ادوکت را به سمت سایتهای اختصاصی نوکلئوفیلی سوق دهند. جایگاههای N3 و N7 در نوکلئوتیدهای گوانین و آدنین، نوکلئوفیلیترین مکانها تلقی میشوند و بنابراین، نسبت به اتمهای اکسیژن خارج از حلقه، بهطور انتخابپذیری ادوکت تشکیل میدهند. عوامل فضایی (Steric factors) نیز بر تولید ادوکتهای دیانای تأثیر میگذارند. جایگاه N7 گوانین در شیار اصلی دیانای دو رشتهای قرار دارد و در معرض دید است؛ از اینرو، برای تشکیل ادوکت مناسبتر از جایگاه N3 آدنین به شمار میرود که در شیار فرعی قرار گرفته است.
بسیاری از ترکیبها برای سرطانزا شدن و آسیب زدن به دیانای، نیازمند فعالسازی آنزیمی متابولیسم هستند. علاوه بر این، واسطههای واکنشپذیر میتوانند در بدن بر اثر استرس اکسیداتیو تولید شوند و به دیانای آسیب برسانند. برخی مواد سرطانزای شیمیایی، متابولیتها و ترکیبهای درونزاد که طی فرآیندهای التهابی ایجاد میشوند، عامل استرس اکسیداتیو هستند. این مسئله میتواند به شکلگیری گونههای فعال اکسیژن (ROS) یا گونههای فعال نیتروژن (RNS) منجر شود. گونههای ROS و RNS از طریق فرآیندهای اکسیداتیو به دیانای آسیب میرسانند. این جایگاهها برای پژوهشگرانی که شکلگیری ادوکت دیانای را مطالعه میکنند، بسیار حائز اهمیتاند. تحقیقات نشان داده که مواد شیمیایی گوناگون میتوانند دیانای انسان را تغییر دهند و سبک زندگی و ویژگیهای میزبان، میزان آسیب دیانای را تحت تأثیر قرار میدهند. انسانها همواره در معرض ترکیبی متنوع از مواد خطرناک بالقوه قرار دارند که ممکن است به دیانای آسیب برسانند.
مواد شیمیایی تشکیلدهنده ادوکت دیانای
- استالدئید (Acetaldehyde) - جزء اصلی دود سیگار
- سیسپلاتین (Cisplatin) - با دیانای پیوند شده و باعث اتصال متقاطع و مرگ سلولی میشود
- DMBA (7,12-دیمتیلبنزآنتاسن)
- مالوندیآلدئید (Malondialdehyde) - محصول طبیعی پراکسیداسیون چربی
- هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقهای (PAHs)
- نیترو-PAHs
- نیتروزآمینها
- آفلاتوکسینها
- گازهای خردل (Mustards)
- آمینهای آروماتیک
- آمینهای آروماتیک حلقوی ناجور (HAAs)
- متیلکنندهها
- سایر آلکیلکنندهها
- هالوآلکانها
روشهای آزمایش و تشخیص
- آزمون برچسبگذاری با فسفر-32 (32P-postlabeling assay): این روش با انتقال فسفر-32-ATP به توالی نوکلئوتیدی حاوی ماده سرطانزا، ادوکتهای دیانای را ردیابی میکند و ویژگی آن در تشخیص نوکلئوتیدهای تغییریافته است.
- کروماتوگرافی مایع - طیفسنجی جرمی (LC–MS): این روش در آزمایش ادوکتهای دیانای بسیار مفید است، اما رویکردی متفاوت از آزمون برچسبگذاری با فسفر-32 دارد.
- برچسبگذاری فلورسنت: از آنجا که برخی ادوکتهای دیانای حاوی کروموفورهای فلورسنت هستند، با استفاده از این روش قابل تشخیصاند.
- آزمون ایمونوسوربنت متصل به آنزیم (ELISA): در این روش، آنتیژنی در محلول وجود دارد که به ادوکتهای دیانای متصل میشود. آنتیژن آزاد باقیمانده فلورسانس میدهد. این ویژگی به ELISA اجازه میدهد تا ادوکتها را کمّی کرده و ارتباط معکوسی میان آسیب دیانای و شدت فلورسانس نمونهها را ترسیم کند.
ادوکت دیانای به عنوان زیستنشانگر تماس
رژیم غذایی گوشت
مصرف بیش از حد گوشت قرمز (گوساله، گوسفند یا خوک) در روز، خطر ابتلا به سرطان روده بزرگ را افزایش میدهد، در حالی که مصرف مرغ چنین خطری ندارد. خطر بالاتر سرطان روده بزرگ ناشی از گوشت قرمز، احتمالاً به دلیل افزایش بیشتر ادوکتهای دیانای در هضم این گوشت است. وقتی موشها با گوشت گوساله یا مرغ تغذیه شدند، سه نوع ادوکت دیانای در بافت روده بزرگ پس از مصرف گوساله بهطور قابلتوجهی بیشتر از مصرف مرغ بود. این ادوکتها عبارت بودند از: نوعی متیل-سیتوزین، ادوکتی متشکل از دو مولکول مالوندیآلدئید با گوانین، و کاربوکسیل-آدنین.
مصرف دخانیات
تماس انسان با دود سیگار با افزایش خطر سرطان ریه مرتبط است. دود سیگار با مواد شیمیایی مانند فرمالدئید و استالدئید که مستقیماً با دیانای واکنش داده و ادوکت تشکیل میدهند، خطر بسیار زیادی برای دیانای ایجاد میکند. علاوه بر این، مواد سرطانزای اختصاصی دیگری نیز در دخانیات وجود دارند که از نظر متابولیسمی فعال میشوند؛ مانند کتون نیتروزآمین مشتق از نیکوتین (NNK) و N-نیتروزونورنیکوتین (NNN). این مواد سرطانزا در واکنش با دیانای، ادوکتهایی به نام ادوکتهای پیریدیل اکسوبوتیل (POB) تشکیل میدهند.
تحلیلهای بیشتر نشان داده است که 1 و 3-بوتادین (BD) یک ماده سرطانزای انسانی است که در کنار صنایع پلیمری مصنوعی، در دود سیگار نیز یافت میشود. آزمایشهایی برای درک تفاوت سطح ادوکتهای ادراری BD-دیانای در میان گروههای قومی مختلف شامل سفیدپوستان، آمریکاییهای ژاپنیتبار و هاواییهای بومی انجام شد. نتایج نشان داد سیگاریهای آمریکایی ژاپنیتبار، سطح بالاتری از ادوکتهای گوانین ادراری ناشی از BD نسبت به سفیدپوستان و هاواییهای بومی داشتند، در حالی که در میان غیرسیگاریها تفاوتی بر اساس قومیت وجود نداشت. درک عوامل اپیژنتیکی و ژنتیکی که این تفاوتها را رقم میزنند، گام بعدی این پژوهش است و پلی میان جامعهشناسی و علوم زیستی محسوب میشود.
ذرات معلق هوایی
ذرات معلق (PM) که عموماً به عنوان آلودگی هوا شناخته میشوند، توسط آژانس بینالمللی تحقیقات سرطان به عنوان یک ماده سرطانزای گروه ۱ طبقهبندی شدهاند. هرچند هنوز مشخص نیست آیا ارتباط مستقیمی میان سرطان و تماس با این ذرات وجود دارد یا خیر، اما احتمال دارد مواجهه با آنها تا حدی به آسیب سلولی منجر شود. بررسیهای بیشتر نشان داد که تماس با ذرات معلق باعث استرس اکسیداتیو میشود؛ این استرس، گونههای فعال اکسیژن تولید کرده، ادوکتهای دیانای تشکیل میدهد و شکستگیهای دو رشتهای (DSBs) را القا میکند. در خصوص شکلگیری ادوکت دیانای، این تحلیل پس از بررسی گلبولهای سفید ساکنان شهرهای پرجمعیت (مانند مناطق آلوده با ترافیک طولانیمدت) انجام شد. هیدروکربن آروماتیک چندحلقهای (PAH) که جزء رایج ذرات معلق است، یکی از مولکولهایی بود که ارتباط بالایی با حضور ضایعات حجیم دیانای در این افراد داشت. این یافتهها از نظریهای حمایت میکنند که حضور ادوکت دیانای، نشانگر سطحی از فعالیت سرطانزایی است.