Новый «сенсор» позволяет исследователям наблюдать за восстановлением ДНК в режиме реального времени

Исследования рака, тестирование безопасности лекарств и биология старения могут получить значительный импульс благодаря новому флуоресцентному датчику, разработанному в Утрехтском университете. Этот новый инструмент позволяет ученым наблюдать за повреждением и восстановлением ДНК в реальном времени внутри живых клеток. Разработка, открывающая двери для экспериментов, которые раньше были невозможны, опубликована в журнале Nature Communications.

ДНК внутри наших клеток постоянно повреждается солнечным светом, химическими веществами, радиацией или просто многими процессами, которые поддерживают нашу жизнь. Обычно клетка устраняет эти повреждения быстро и эффективно. Но когда восстановление не удается, последствия могут быть серьезными, способствующими старению, раку и другим заболеваниям.

Однако до сих пор учёным было очень трудно наблюдать за этими процессами восстановления, как они происходят. Большинство методов требовали уничтожения и фиксации клеток в разные моменты, предлагая лишь моментальные снимки действия.

Исследователи из Утрехтского университета разработали инструмент, который полностью меняет ситуацию. Они разработали датчик повреждения ДНК, который позволяет ученым наблюдать, как образуются и исчезают повреждения в живых клетках и даже в живых организмах. Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Nature Communications, открывает двери для экспериментов, которые раньше были невозможны.

Ведущий исследователь Тункай Баубек описывает инновацию как способ заглянуть в клетку, «не разрушая ее». Он объясняет, что существующие инструменты, такие как антитела или нанотела, имеют тенденцию слишком сильно связываться с ДНК. Прикрепившись, они могут помешать работе собственных ремонтных механизмов клетки.

«Наш датчик другой», — говорит он. «Он построен из частей природного белка, который клетка уже использует. Он самостоятельно перемещается по месту повреждения и покидает его, поэтому то, что мы видим, — это подлинное поведение клетки».

Датчик работает путем прикрепления флуоресцентной метки к крошечному домену, заимствованному у одного из собственных белков клетки. Этот домен ненадолго связывается с маркером, который появляется на поврежденной ДНК. Поскольку взаимодействие мягкое и обратимое, оно устраняет повреждения, не блокируя процесс восстановления.

Биолог Ричард Кардосо да Силва, который разработал и протестировал этот инструмент, хорошо помнит, когда он понял, что в них есть что-то особенное. «Я тестировал некоторые лекарства и увидел, как датчик загорелся именно там, где загорались коммерческие антитела», — говорит он. «В этот момент я подумал: это сработает».

Разница с более ранними методами существенна. Вместо того, чтобы проводить десять отдельных экспериментов, чтобы зафиксировать десять временных точек, ученые теперь могут следить за всем процессом восстановления в одном непрерывном фильме. Они могут видеть, когда появляются повреждения, как быстро прибывают восстанавливающие белки и когда клетка наконец решит проблему. «Вы получаете больше данных, более высокое разрешение и, что немаловажно, более реалистичную картину того, что на самом деле происходит внутри живой клетки», — говорит Кардосо да Силва.

Команда не остановилась на культивируемых клетках. Сотрудники Утрехтского университета протестировали белок у червя C. elegans, живого организма, широко используемого в биологии. Датчик сработал там так же хорошо и выявил запрограммированные разрывы ДНК, которые образуются во время развития червя. Для Баубека это был ключевой момент. «Оно показало, что этот инструмент предназначен не только для клеток в лаборатории. Его можно использовать и в реальных живых организмах».

Возможности теперь выходят далеко за рамки наблюдения за ремонтом. Белок может свободно присоединяться к другим частям молекулы. Это означает, что исследователи могут использовать его для картирования мест повреждения ДНК в геноме, а также для определения того, какие белки собираются вокруг поврежденного места. Они могут даже перемещать поврежденную ДНК в разные места внутри ядра клетки, чтобы увидеть, какие факторы влияют на восстановление. «В зависимости от вашего творчества и вашего вопроса вы можете использовать этот инструмент по-разному», — говорит Кардосо да Силва.

Хотя сам датчик не является медицинским средством, он может повлиять на медицинские исследования. Многие методы лечения рака действуют путем преднамеренного повреждения ДНК опухолевых клеток. На ранних стадиях разработки лекарств ученым необходимо точно измерить, насколько сильное повреждение ДНК вызывает то или иное соединение.

«Прямо сейчас клинические исследователи часто используют антитела для оценки этого», — говорит Баубек. «Наш инструмент может сделать эти тесты дешевле, быстрее и точнее». Исследователи также предполагают использование этого метода в клинической практике: от изучения естественных процессов старения до обнаружения радиационного или мутагенного воздействия.

Их инструмент уже привлек внимание. Другие лаборатории связались с ними еще до публикации, желая использовать датчик в своих собственных исследованиях по репарации ДНК. Чтобы поддержать это, команда сделала инструмент общедоступным. Баубек: «Все находится в сети. Ученые могут использовать это немедленно».

что Сильва Р.К., Элуттериу К., Реккья Д.К., Португальец В., Тен Бултс Д., Купфер Н., Фариндевеас из Иностранной НП, Ассамблея А, Хёве С., Баубек Т.
Спроектированные считыватели хроматина отслеживают динамику поврежденного хроматина в живых клетках и животных.
Нац Коммун. 20 ноября 2025 г.;16(1):10127. здесь: 10.1038/с41467-025-65706-у