Биология

Исследователи изучили повреждение ДНК ионами углерода

J.‐M. Kim, et al.

Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН провели исследование по выявлению повреждений ДНК в лейкоцитах крови мышей, облученных ускоренными ионами углерода. Результаты работы актуальны для лучшего понимания последствий космических полетов и протоколов лечения онкологических заболеваний. Статья опубликована в International Journal of Radiation Biology.

Изучение биологических эффектов ускоренных тяжелых частиц на живые организмы связано с решением проблем космобиологии и медицины. Помимо использующегося в радиотерапии опухолей рентгеновского или гамма-излучения, в клиниках применяют облучение тяжелыми частицами, такими как быстрые ионы углерода или протоны. Воздействие этими частицами более эффективно и не повреждает окружающие здоровые ткани. В отличие от пучка ускоренных частиц, направленного на локальный участок тела пациента, воздействие ионизирующего излучения при пилотируемых космических полетах осуществляется на весь организм. Несмотря на низкие дозы и небольшие мощности, высокоэнергетические частицы космоса индуцируют повреждения ДНК клеток крови космонавтов. Побочным эффектом воздействия ускоренных частиц при радиотерапии и при долговременных космических полетах является возникновение злокачественных новообразований.

«Одним из методов, выявляющих широкий спектр повреждений ДНК индивидуальных клеток (одно-, двунитевые разрывы, щелочелабильные апуриновые/апиримидиновые сайты ДНК), является щелочная версия метода "комета-тест"», — рассказывают авторы исследования.

Уровень повреждений ДНК ученые оценивали по количеству ДНК в хвосте кометы, выраженному в процентах (% TDNA). B норме процент TDNA клеток интактных организмов отражает процессы возникновения и репарации повреждений ДНК, поскольку ДНК постоянно подвергается спонтанной тепловой и гидролитической деградации, окислению и метилированию. Этот метод не требует большого количества биологического материала, что позволяет проводить мониторинг уровня повреждений ДНК клеток крови облученных животных в течение длительного пострадиационного периода.

Авторы исследовали гены, которые участвуют в контроле клеточного цикла (CDKN1A), индукции апоптоза (BBC3, TXN2) и репарации (восстановлении) первичных повреждений ДНК (APEX1). Через сутки после облучения животных углеродом обнаружили дозозависимое (0,1–2 Гр) увеличение уровня повреждений ДНК лейкоцитов и увеличение уровней экспрессии генов CDKN1A и BBC3 в клетках костного мозга. Экспрессия других генов не изменялась.

Ученые показали, что динамика изменений уровня повреждений ДНК в лейкоцитах у мышей, облученных ионами углерода, в течение 30 дней аналогична таковой у мышей, подвергшихся воздействию сублетальных (не смертельных) доз рентгеновского излучения. Сохранение высокого уровня повреждения ДНК к 75-му дню после облучения углеродом в пике Брэгга указывает на значительное повреждение клеток из разных клеточных пулов системы крови. Высокий уровень повреждения ДНК может быть связан не только со сложными кластерными повреждениями ДНК, но и с хроническим окислительным стрессом.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.