РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 3, с. 313-327
ХРОНИКА
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РАДИОБИОЛОГИИ И РАДИОЭКОЛОГИИ ЗА 2013 ГОД
БО1: 10.7868/80869803114030102
РАДИОБИОЛОГИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Одним из наиболее актуальных направлений радиобиологии, получивших активное развитие в настоящее время, можно назвать проблемы лучевой терапии злокачественных опухолей. В связи с этим обращают на себя внимание исследования, посвященные роли "опухолевых стволовых клеток" (ОСК) в возникновении и развитии злокачественных новообразований. Наличие таких клеток установлено в злокачественных новообразованиях разной локализации и стабильных линиях опухолевых клеток человека и животных. Они отличаются от остальных опухолевых клеток туморогенной активностью и сходны со стволовыми клетками нормальных тканей по ряду молеку-лярно-биологических и структурно-функциональных особенностей. Показано, что ОСК характеризуются более высокой резистентностью к действию редкоио-низирующего излучения и ряда химиопрепаратов по сравнению с остальными клетками опухоли, поэтому предполагают, что именно ОСК определяют неблагоприятные отдаленные результаты радио- и химиотерапии или их комбинации. В связи с этим значительный интерес представляет изучение их свойств и выяснение механизмов радиационного воздействия на ОСК для дальнейшего совершенствования лучевой терапии онкологических заболеваний.
В МРНЦ Минздрава России (И.А. Замулаева) изучали количественные изменения популяции ОСК в культурах опухолевых клеток in vitro после у-облуче-ния. Объектом исследования были клетки меланомы мыши линии В16, аденокарциномы молочной железы человека линии MCF-7 и рака шейки матки человека линии HeLa, культивируемые в стандартных условиях. По достижении 30-40%-ной конфлюэнтности клетки подвергали действию у-излучения 60Со в дозах 1.0— 20.0 Гр (мощность дозы 0.9 Гр/мин, средняя энергия 1.253 МэВ). Относительное и абсолютное количество ОСК определяли через 48—72 ч после облучения. Было установлено, что в интактных культурах линий В16, MCF-7 и HeLa доля ОСК составляла в среднем (±SE) 0.90 ± 0.04, 1.81 ± 0.04 и 5.40 ± 0.60% соответственно.
Абсолютное количество нестволовых опухолевых клеток уменьшалось с увеличением дозы радиационного воздействия во всех исследованных клеточных культурах, хотя и в разной степени: наиболее выра-женно — в культуре В16, характеризующейся самой высокой скоростью пролиферации из исследованных; наименее выражено — в относительно медленно про-лиферирующей культуре линии HeLa. Это соответствует классическим представлениям о связи радиочувствительности клеток с пролиферативной активностью. Общее число опухолевых клеток, подавляющее
большинство которых составляют нестволовые клетки, уменьшалось аналогичным образом
Абсолютное количество ОСК возрастало с дозой радиационного воздействия в диапазоне доз от 1 до 5— 10 Гр во всех изученных культурах. При дальнейшем повышении дозы количество этих клеток либо сохранялось на достигнутом уровне (в случае В16), либо уменьшалось (в случае MCF-7 и HeLa). Наиболее выраженное увеличение абсолютного количества ОСК наблюдалось в культурах с более сильным сокращением основной популяции нестволовых опухолевых клеток (В16 и MCF-7). Относительное количество ОСК также увеличивалось наиболее сильно в облученных культурах В16 и MCF-7, что свидетельствует об относительно высокой радиорезистенности этой популяции по сравнению с остальными клетками. Авторы отмечают, что увеличение абсолютного количества ОСК может быть связано не только с сохранением этой радиорезистентной популяции (даже при облучении в достаточно высоких дозах), но и с возможной пролиферацией ОСК и дедифференцировкой нестволовых опухолевых клеток в стволовые. Установление этих механизмов требует дальнейших исследований.
И.А. Замулаева и сотр. изучали также особенности экспрессии белков теплового шока в ОСК как возможного механизма радиорезистентности этих клеток. С помощью лазерной сканирующей микроскопии исследована экспрессия БТШ27 и БТШ70 в предварительно отсортированных стволовых и нестволовых опухолевых клетках линии MCF-7 в интактном состоянии и после действия редкоионизирующего излучения в дозе 5 Гр. До облучения уровень экспрессии БТШ27 в клетках не различался (р > 0.05). После облучения содержание БТШ27 в ОСК увеличивалось значительно сильнее: прирост этого показателя в ОСК и нестволовых клетках составил 63.8 ± 6.2 и 25.0 ± 5.5 отн. ед. соответственно (р < 0.01). Конститутивный уровень экспрессии БТШ70 был выше в нестволовых клетках, чем в ОСК: 164.4 ± 14.4 и 100.0 ± 9.7 отн. ед. соответственно (р < 0.01). Однако после облучения в ОСК экспрессия БТШ70 увеличилась, в то время как в нестволовых клетках содержание этого белка не изменилось. Полученные данные являются первым доказательством участия БТШ в формировании повышенной резистентности ОСК к редкоионизирующему излучению. Результаты могут служить основанием для разработки противоопухолевых препаратов на основе ингибиторов БТШ с точки зрения элиминации ОСК.
В области радиационной генетики продолжаются исследования генетических эффектов ионизирующего излучения. В ИОГен РАН (А.В Рубанович) впервые проведено изучение аномального метилирования генов при облучении in vivo с использованием банка ДНК ликвидаторов последствий аварии на Черно-
быльской АЭС. С помощью метилчувствительной ре-стриктазы AciI и последующей ПЦР исследовали аберрантное гиперметилирование CpG-островков промоторов генов клеточного цикла (P16/CDKN2A, P14/ARF, RASSF1A) и детоксикации (GSTP1) в лейкоцитах 83 ликвидаторов (38—76 лет) и лиц двух контрольных групп (48 чел., возраст < 35 лет, и 65 чел., возраст > 35 лет). Общее количество АсП-сайтов в исследованных фрагментах составляло от 2 до 7 для разных локусов. Только у 1 человека (2.1%) из контрольной группы молодых людей (<35 лет) выявлено метилирование изученных СрG-динуклеотидов гена RASSF1A. Как у ликвидаторов, так и у лиц одновозрастной контрольной группы (>35 лет) выявлены случаи аберрантного метилирования промоторов всех генов. Доля лиц с выявленным аберрантным метилированием хотя бы одного гена в группе ликвидаторов составила 28.92%, в контрольной группе — 12.31%. Выявлена существенно повышенная частота облученных лиц с аномальным метилированием СрG-островка гена GSTP1 (р = = 0.023). С возрастом встречаемость метилирования промотора гена RASSF1A статистически значимо возрастала как в контрольной группе (r = 0.214; р = 0.023), так и у ликвидаторов (r = 0.230; р = 0.036). В отношении остальных генов подобной тенденции не обнаружено. Множественный регрессионный анализ показал, что рост числа метилированных локусов из совокупности генов p16, p14 и GSTP1 обусловлен исключительно фактом экспонирования (OR = 7.32, 95% ДИ = 2.49-25.83, р-value = 2.7 х 10-5). Таким образом, впервые показана реальность радиационно-ин-дуцированного аберрантного метилирования CpG-островков промоторов генов, участвующих в основных защитных функциях клетки в организме человека в отдаленный период после облучения.
В Северском биофизическом научном центре ФМБА России (Н.В. Литвяков) проводятся исследования по разработке диагностической панели для оценки индивидуальной радиочувствительности (ИРЧ) в условиях хронического профессионального облучения. Диагностическая панель основана на идентификации полиморфных локусов, связанных с повышенной частотой стабильных хромосомных аберраций (ХА), индуцируемых при долговременном радиационном воздействии и определяемых методом FISH. В ходе работы были подобраны системы "праймеры-зон-ды" для семи полиморфных локусов генов, которые, согласно ранее выполненным собственным микрочиповым исследованиям, ассоциированы с различными типами ХА, возникающими под действием хронического низкоинтенсивного облучения. Валидирована взаимосвязь полиморфизмов генов VCAM1 T>C rs1041163 и TNKS С/Т rs7462102, минорные генотипы которых повышали частоту возникновения дицентри-ческих хромосом (традиционного маркера радиационного воздействия) в 2-4 раза. Значимое повышение транслокаций и кольцевых хромосом (в 1.6-5.0 раз) наблюдалось у носителей минорного генотипа генов INSR С/Т rs1051690 и WRN-A>G rs1800389. Учитывая, что кольцевые хромосомы также являются маркерами радиационного воздействия, данные полиморфизмы подходят для включения их в панель для определения ИРЧ. Была валидирована связь полиморфизма гена PCTP A>G rs2114443 с хроматидными фрагментами и кольцевыми хромосомами (повышение частоты в 3 раза при минорном генотипе). На большой выборке бы-
ла дополнительно выявлена его связь с частотой аберрантных клеток, хроматидных и ХА, парных фрагментов, дицентрических хромосом и хроматидных обменов. Для данного полиморфизма также была ва-лидирована связь с повышенной частотой стабильных ХА; у носителей минорного генотипа частота стабильных ХА возрастает в 5 раз. Такое многообразие хромосомных нарушений может указывать на особую значимость гена PCTP в процессах защиты клетки от радиационного повреждения, возможно, связанное с его функциями поддержания жидкого состояния мембран (перенос фосфатидилхолина). Показано, что с повышенной частотой стабильных ХА ассоциированы полиморфизмы AKR1C3 rsl2529 и BRIP1 rs4986764, у носителей минорных генотипов которых частота стабильных ХА выше, чем у носителей "диких" + + гетерозиготных генотипов, в 5—6 раз. Полученные результаты подтвердили для большой выборки работников Сибирского химического комбината связь полиморфизмов генов INSR С/Т rs1051690, PCTP A>G rs2114443, VCAM1 T>Crs1041163, WRN-A>Grs1800389 и TNKS-С/Т rs7462102 с частотой возникновения цито-генетических аномалий.
По результатам исследований была разработана тест-система для предиктивного тестирования ИРЧ, которая может применяться в сфере профилактической медицины для выявления лиц с высокой радиочувствительностью с целью ограничения их контакта с источниками ионизирующего излучения. Полученные данные являются также основой для проведения фундаментальных исследований роли изученных SNP и их генов в реализации генотоксического действия
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.