新しい「センサー」により、研究者は DNA 修復をリアルタイムで観察できるようになりました

がん研究、薬物安全性試験、老化生物学はすべて、ユトレヒト大学で開発された新しい蛍光センサーによって大きな後押しを受ける可能性があります。この新しいツールにより、科学者は生きた細胞内で DNA の損傷と修復がリアルタイムで起こるのを観察できるようになります。この開発は、これまで実現不可能だった実験への扉を開くもので、学術誌「Nature Communications」に掲載される。

私たちの細胞内の DNA は、太陽光、化学物質、放射線、または単に私たちの命を維持するためのさまざまなプロセスによって常に損傷を受けています。通常、細胞はこの損傷を迅速かつ効率的に修復します。しかし、修復が失敗すると、老化、がん、その他の病気の原因となる深刻な結果が生じる可能性があります。

しかしこれまで、科学者たちはこれらの修復プロセスが起こるのを観察することが非常に困難でした。ほとんどの方法では、細胞をさまざまな時点で殺傷および修復する必要があり、アクションのスナップショットのみが提供されていました。

ユトレヒト大学の研究者は、これを完全に変えるツールを開発しました。彼らは、生きた細胞や生物の中で損傷がどのように形成され、消滅するかを科学者が観察できるようにする DNA 損傷センサーを開発しました。 Nature Communications 誌に今週掲載されたこの研究は、これまで不可能だった実験への扉を開きます。

主任研究者のタンケイ・ボーベック氏は、このイノベーションを「細胞を破壊することなく」細胞を調べる方法だと説明している。彼は、抗体やナノボディなどの既存のツールは DNA との結合が強すぎる傾向があると説明しています。一度付着すると、細胞自体の修復機構に干渉する可能性があります。

「私たちのセンサーは違います」と彼は言います。 「それは、細胞がすでに使用している天然のタンパク質から採取された部分から作られています。損傷部位に勝手に出入りするので、私たちが見ているのは細胞の本物の挙動です。」

このセンサーは、細胞自身のタンパク質の 1 つから借用した小さなドメインに蛍光タグを付けることで機能します。このドメインは、損傷した DNA 上に現れるマーカーに短時間結合します。相互作用は穏やかで可逆的であるため、修復プロセスを妨げることなくダメージを軽減します。

このツールを設計しテストした生物学者のリチャード・カルドーソ・ダ・シルバ氏は、彼らが何か特別なものを持っていることに気づいたときのことをはっきりと覚えています。 「私はいくつかの薬をテストしていましたが、市販の抗体が点灯するのとまったく同じ場所でセンサーが点灯するのを見ました」と彼は言います。 「これはうまくいくだろうと思った瞬間でした。」

以前の方法との違いは劇的です。科学者は、10 回の個別の実験を行って 10 回の時点を捉える代わりに、修復プロセス全体を 1 つの連続したムービーで追跡できるようになりました。彼らは、損傷がいつ現れるか、修復タンパク質がどのくらい早く到着するか、そして細胞が最終的に問題を解決する時期を知ることができます。 「より多くのデータ、より高い解像度、そして重要なことに、生きた細胞内で実際に何が起こっているのかをより現実的に表現できるようになります」とカルドーソ・ダ・シルバ氏は言う。

研究チームは培養細胞にとどまりませんでした。ユトレヒト大学の共同研究者らは、生物学で広く使用されている生物である線虫線虫のタンパク質をテストした。そこでもセンサーは同様に機能し、線虫の発生中に形成されるプログラムされたDNA切断を明らかにした。ボーベックにとって、これは重要な瞬間でした。 「このツールは研究室の細胞だけを対象としたものではなく、実際の生物にも同様に使用できることが示されました。」

可能性は今や修理の観察をはるかに超えています。タンパク質は他の分子部分に自由に結合できます。これは、研究者がこれを使用して、ゲノム内の DNA 損傷が発生する場所をマッピングし、損傷したスポットの周囲にどのタンパク質が集まっているかを特定できることを意味します。さらに、損傷した DNA を細胞核内の別の場所に移動させて、どのような要因が修復に影響を与えるかを確認することもできます。 「あなたの創造性と質問に応じて、このツールはさまざまな方法で使用できます」と Cardoso Da Silva 氏は言います。

センサー自体は医療行為ではありませんが、医学研究に影響を与える可能性があります。多くのがん治療法は、腫瘍細胞の DNA を意図的に損傷することによって作用します。初期の医薬品開発では、科学者は化合物が引き起こす DNA 損傷の程度を正確に測定する必要があります。

「現在、臨床研究者はこれを評価するために抗体を使用することが多いです」とバウベック氏は言う。 「私たちのツールを使えば、これらの検査をより安く、より速く、より正確に行えるようになるでしょう。」研究者らはまた、自然な老化プロセスの研究から放射線や変異原性曝露の検出まで、臨床現場での使用も想定している。

彼らのツールはすでに注目を集めています。他の研究室も出版前から彼らに連絡を取り、DNA修復に関する独自の研究にこのセンサーを使用したいと考えていました。それをサポートするために、チームはツールをオープンに利用できるようにしました。バウベック: 「すべてがオンラインです。科学者はすぐにそれを使用できます。」

そのシルバ RC、エルテリウ K、レッキア DC、ポルトガル人 V、テン ブルツ D、クプファー N、外国人 NP のファリンデウェアス、フーベ S のアセンブリ A、バウベック T.
操作されたクロマチン リーダーは、生きた細胞や動物の損傷したクロマチンの動態を追跡します。
ナットコミューン。 2025 11 20;16(1):10127。ここ： 10.1038/s41467-025-65706-y