Ora administrării radioterapiei poate influența răspunsul la tratament și supraviețuirea

Un studiu realizat la Research Centre CABIMER și University Hospital Virgen Macarena și publicat în Nature Communications la 1 decembrie 2025 a analizat modul în care ritmul circadian reglează repararea rupturilor duble de ADN prin recombinare omoloagă, demonstrând că proteina CRY1 modulează direct rezecția capetelor de ADN și influențează evoluția tumorală și răspunsul la radioterapie. Cercetarea arată că momentul din zi poate modifica eficiența reparării ADN-ului și sensibilitatea cancerelor la tratament.

Rezumat

• Rezecția ADN prezintă o oscilație circadiană, cu activitate maximă dimineața devreme și minimă spre seară.

• Oscilația depinde de CRY1, care stabilizează complexul anti-rezecție CCAR2 și limitează activitatea CtIP.

• Fosforilarea CRY1 mediată de DNA-PK este necesară pentru retenția la nivelul rupturilor de ADN și inhibarea recombinării.

• Nivelurile crescute de CRY1 se asociază cu deficit de recombinare omoloagă, instabilitate genomică și răspuns mai bun la radioterapie.

• Momentul administrării radioterapiei influențează supraviețuirea la unele tipuri de cancer, susținând conceptul de cronoterapie.

Context

Rupturile duble de ADN pot fi reparate prin două mecanisme principale:

• Repararea dependentă de omologie – fidelă, bazată pe șablon ADN intact.

• Reunirea capetelor neomoloage – rapidă, dar mai eronată.

Decizia dintre aceste căi este controlată de rezecția capetelor ADN, proces dependent de CtIP și antagonizat de CCAR2.
În paralel, numeroase procese celulare urmează ritmul circadian de 24 de ore, reglat molecular de axa BMAL1/CLOCK–PER/CRY. Interacțiunea dintre ritmul circadian și repararea ADN era sugerată anterior, dar mecanismul direct rămânea neclar.

Despre studiul actual

Design experimental și modele

• Linii celulare umane (U2OS, RPE1) și fibroblaste embrionare murine.

• Sincronizare circadiană prin dexametazonă sau forskolin timp de 2 ore.

• Inducerea rupturilor duble prin iradiere ionizantă (până la 10 Gy) sau sisteme enzimatice (AsiSI).

• Analize: imunofluorescență pentru focare RPA, BRCA1, RAD51; ChIP-seq; teste de conversie genică; clonogenitate; modele xenogrefă la șoarece; baze de date TCGA și cohortă clinică umană (2018–2023).

Parametri cantitativi relevanți

• ≥250 celule analizate per condiție pentru focarele RPA.

• 4 experimente independente pentru majoritatea analizelor.

• 214 situri de clivaj AsiSI evaluate prin ChIP-seq.

• 6 șoareci per condiție în xenogrefe.

• Cohortă clinică: pacienți iradiați între 08:00–14:00 vs. 14:00–20:00.

Rezultate

Oscilația circadiană a rezecției ADN

• Activitatea de rezecție este maximă imediat după sincronizare (corespunzător dimineții biologice) și minimă la 12 ore, când nivelul CRY1 este maxim.

• Modelul se menține ≥48 ore și apare în celule umane și murine.

• Lungimea fragmentelor rezecate este:

  • Mai mare la începutul ciclului.

  • Semnificativ redusă la 12 ore.

• Recrutarea:

  • BRCA1 – crescută dimineața.

  • RIF1 – crescută la vârful CRY1.

  • RAD51 – redusă la 12 ore.

Rolul direct al CRY1

• Depleția CRY1:

  • Crește focarele RPA și recombinarea omoloagă.

  • Abolește oscilația circadiană.

  • Nu reduce semnificativ NHEJ.

• Supraexprimarea sau stabilizarea CRY1 (KL001):

  • Diminuează rezecția și recombinarea.

• Conversia genică și recombinarea independentă de RAD51 sunt stimulate la CRY1 scăzut și inhibate la CRY1 crescut.

Mecanism molecular CRY1–CCAR2–CtIP

• CRY1:

  • Interacționează constitutiv cu CCAR2 și CtIP.

  • Este recrutat rapid la rupturile de ADN.

  • Crește retenția CCAR2 pe cromatină și limitează CtIP.

• Depleția CRY1:

  • Reduce CCAR2 fosforilat pe cromatină.

  • Crește acumularea CtIP și rezecția.

Fosforilarea CRY1 dependentă de DNA-PK

• Iradierea induce fosforilarea CRY1, diminuată prin inhibiția DNA-PK.

• CRY1 fosforilabil:

  • Inhibă rezecția.

• Mutant nefosforilabil:

  • Nu inhibă rezecția.

• Mutant fosfo-mimetic:

  • Inhibă rezecția chiar fără DNA-PK.

• Fosforilarea permite retenția CRY1 la rupturile ADN.

Impactul asupra stabilității genomice și supraviețuirii celulare

• Depleția CRY1:

  • Crește supraviețuirea clonogenică după iradiere sau etoposid.

  • Reduce micronucleii și rupturile cromozomiale persistente.

  • Scade semnalul γH2AX la 24 ore.

• Stabilizarea CRY1 produce efecte inverse.

Relevanța oncologică și clinică

• În TCGA:

  • Niveluri mari CRY1 → semnătură mutațională HR-deficientă (SBS3) și recidivă tumorală mai rapidă.

• În cancerul mamar:

  • CRY1 crescut → răspuns mai bun la radioterapie și supraviețuire mediană mai mare cu 571 zile.

  • CCAR2 crescut → avantaj de 957 zile.

• Xenogrefe:

  • Lipsa CRY1 → creștere tumorală mai rapidă și rezistență la etoposid.

• Analiză clinică:

  • Radioterapia după-amiaza/seara → prognostic global mai bun.

  • Beneficiu evident în:

    • cancer de prostată

    • cancer mamar

    • posibil melanom

  • Fără beneficiu în:

    • cancer pulmonar

    • gliom

    • tumori cap-gât

Concluzii

Repararea rupturilor duble de ADN este reglată circadian prin CRY1, care controlează echilibrul dintre recombinarea omoloagă și NHEJ prin stabilizarea CCAR2 și inhibarea CtIP.
Această reglare influențează instabilitatea genomică, evoluția cancerului și eficiența radioterapiei, sugerând că momentul administrării tratamentului poate deveni un factor terapeutic esențial.