Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Том 67. № 4
Д.В. Гурьев1, 2, А.А. Цишнатти1, 3, С.М. Роднева1,
Ю.А. Федотов1, 2,Д.В. Молодцова1, Т.М. Блохина1, 2,
Е.И. Яшкина1, 2, А.Н. Осипов1, 2
ОСОБЕННОСТИ ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА
ЛИНИИ HeLa,ВЫЖИВШИХ И ДАВШИХ УСТОЙЧИВЫЙ РОСТ
ПОСЛЕ ОСТРОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ
1Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
2Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва
3Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва
Контактное лицо: Денис Владимирович Гурьев, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
РЕФЕРАТ
Цель: Оценка эффективности репарации двунитевых разрывов (ДР) ДНК, пролиферативной активности и выхода цитогенетических нарушений в опухолевых клетках человека линии HeLa, выживших и давших устойчивый рост после острого облучения в дозе 15 Гр.
Материал и методы: В работе использовали линию опухолевых клеток человека HeLa (карцинома шейки матки). Облучение клеток проводили на рентгеновской биологической установке РУБ РУСТ-М1 (Россия), оснащенной двумя рентгеновскими излучателями, при мощности дозы 0,85 Гр/мин, напряжении 200 кВ, суммарном токе трубок 10 мА, фильтре 1,5 мм Al. Для получения клонов выживших клеток (HeLaRR), после острого облучения в дозе 15 Гр культуры клеток инкубировали в стандартных условиях СO2-инкубатора (37 °C, 5 % CO2) в течение нескольких недель до получения хорошо пролиферирующих клеток. Для количественной оценки остаточных (24 ч после облучения) фокусов репарации ДР ДНК использовали иммуноцитохимическое окрашивание фокусов фосфорилированного белка Н2АХ (γН2АХ). Количество микроядер (МЯ) оценивали в цитохалазин-Б цитокинез-блокированных двуядерных клетках, окрашенных акридиновым оранжевым с помощью люминесцентной микроскопии. Время удвоения клеточной популяции анализировали по кривым роста клеток, полученным путем ежедневного подсчета клеток в течение пяти дней. Распределение по стадиям клеточного цикла оценивали методом проточной цитометрии с использованием красителя пропидий йодид. Все количественные показатели исследований обрабатывали с применением t-критерия Стьюдента для независимых выборок и критерия Колмогорова–Смирнова.
Результаты: В результате проведенных исследований выявлено, что острое облучение в высокой дозе ведет к селекции клеток с более высокой репаративной способностью, что подтверждается низким уровнем остаточных фокусов репарации ДР ДНК и МЯ после тестирующего облучения в дозах 5 и 10 Гр. Выявлено значительное снижение пролиферативной активности клеток, выживших после острого рентгеновского облучения в дозе 15 Гр. Время удвоения популяции необлученных клеток, находящихся на стадии экспоненциального роста, составило ~18 ч, тогда как для выживших после облучения в дозе 15 Гр клеток ~42 ч. Снижение пролиферативной активности сопровождалось изменением распределения по фазам клеточного цикла.
Ключевые слова: HeLa, γH2AX, микроядра, пролиферация, остаточные фокусы, двунитевые разрывы ДНК, рентгеновское излучение
Для цитирования: Гурьев Д.В., Цишнатти А.А., Роднева С.М., Федотов Ю.А., Молодцова Д.В., Блохина Т.М., Яшкина Е.И., Осипов А.Н. Особенности опухолевых клеток человека линии HeLa, выживших и давших устойчивый рост после острого рентгеновского облучения // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Т. 67. № 4. С. 5–9. DOI:10.33266/1024-6177-2022-67-4-5-9
Список литературы
1. Dean M, Fojo T, Bates S. Tumour stem cells and drug resistance. Nat Rev Cancer. 2005 Apr;5(4):275-84. PubMed PMID: 15803154.
2. Alhaddad L, Pustovalova M, Blokhina T, Chuprov-Netochin R, Osipov AN, Leonov S. IR-Surviving NSCLC Cells Exhibit Different Patterns of Molecular and Cellular Reactions Relating to the Multifraction Irradiation Regimen and p53-Family Proteins Expression. Cancers. 2021;13(11):2669.
3. Pustovalova M, Alhaddad L, Smetanina N, Chigasova A, Blokhina T, Chuprov-Netochin R, et al. The p53–53BP1-Related Survival of A549 and H1299 Human Lung Cancer Cells after Multifractionated Radiotherapy Demonstrated Different Response to Additional Acute X-ray Exposure. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(9):3342.
4. Almendro V, Marusyk A, Polyak K. Cellular heterogeneity and molecular evolution in cancer. Annu Rev Pathol. 2013 Jan 24;8:277-302. PubMed PMID: 23092187. Epub 2012/10/25.
5. De Sousa EMF, Vermeulen L, Fessler E, Medema JP. Cancer heterogeneity--a multifaceted view. EMBO Rep. 2013 Aug;14(8):686-95. PubMed PMID: 23846313. Pubmed Central PMCID: PMC3736134. Epub 2013/07/13.
6. Butof R, Dubrovska A, Baumann M. Clinical perspectives of cancer stem cell research in radiation oncology. Radiother Oncol. 2013 Sep;108(3):388-96. PubMed PMID: 23830466. Epub 2013/07/09.
7. Peitzsch C, Kurth I, Kunz-Schughart L, Baumann M, Dubrovska A. Discovery of the cancer stem cell related determinants of radioresistance. Radiother Oncol. 2013 Sep;108(3):378-87. PubMed PMID: 23830195. Epub 2013/07/09.
8. Krause M, Dubrovska A, Linge A, Baumann M. Cancer stem cells: Radioresistance, prediction of radiotherapy outcome and specific targets for combined treatments. Adv Drug Deliv Rev. 2017 Jan 15;109:63-73. PubMed PMID: 26877102. Epub 2016/02/16.
9. Pustovalova M, Alhaddad L, Blokhina T, Smetanina N, Chigasova A, Chuprov-Netochin R, et al. The CD44high Subpopulation of Multifraction Irradiation-Surviving NSCLC Cells Exhibits Partial EMT-Program Activation and DNA Damage Response Depending on Their p53 Status. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(5):2369.
10. Peitzsch C, Tyutyunnykova A, Pantel K, Dubrovska A. Cancer stem cells: The root of tumor recurrence and metastases. Semin Cancer Biol. 2017 Jun;44:10-24. PubMed PMID: 28257956. Epub 2017/03/05.
11. International Atomic Energy Agency. Cytogenetic analysis for radiation dose assessment : a manual. Vienna: International Atomic Energy Agency; 2001. 127 p. p.
12. Siddiqui MS, Francois M, Fenech MF, Leifert WR. Persistent gammaH2AX: A promising molecular marker of DNA damage and aging. Mutat Res Rev Mutat Res. 2015 Oct-Dec;766:1-19. PubMed PMID: 26596544.
13. Sorokin M, Kholodenko R, Grekhova A, Suntsova M, Pustovalova M, Vorobyeva N, et al. Acquired resistance to tyrosine kinase inhibitors may be linked with the decreased sensitivity to X-ray irradiation. Oncotarget. 2017;9(4):5111-24.
14. Babayan N, Vorobyeva N, Grigoryan B, Grekhova A, Pustovalova M, Rodneva S, et al. Low Repair Capacity of DNA Double-Strand Breaks Induced by Laser-Driven Ultrashort Electron Beams in Cancer Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(24):9488.
15. Banáth JP, Klokov D, MacPhail SH, Banuelos CA, Olive PL. Residual γH2AX foci as an indication of lethal DNA lesions. BMC Cancer. 2010;10(1).
16. Raavi V, Perumal V, F.D. Paul S. Potential application of γ-H2AX as a biodosimetry tool for radiation triage. Mutation Research/Reviews in Mutation Research. 2021;787:108350.
17. Vaurijoux A, Voisin P, Freneau A, Barquinero JF, Gruel G. Transmission of persistent ionizing radiation-induced foci through cell division in human primary cells. Mutat Res. 2017 Mar;797-799:15-25. PubMed PMID: 28340407.
18. Akudugu JM, Theron T, Serafin AM, Bohm L. Influence of DNA double-strand break rejoining on clonogenic survival and micronucleus yield in human cell lines. Int J Radiat Biol. 2004 Feb;80(2):93-104. PubMed PMID: 15164791.
19. Akudugu JM, Bohm L. Micronuclei and apoptosis in glioma and neuroblastoma cell lines and role of other lesions in the reconstruction of cellular radiosensitivity. Radiat Environ Biophys. 2001 Dec;40(4):295-300. PubMed PMID: 11820738.
20. Liu C, Nie J, Wang R, Mao W. The Cell Cycle G2/M Block Is an Indicator of Cellular Radiosensitivity. Dose-Response. 2019;17(4):155932581989100.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Все авторы внесли одинаковый вклад в концепцию, дизайн, проведение, обработку данных исследования и создание текста статьи.
Финансирование. Работа была выполнена по ГЗ НИР «Разработка подходов к снижению радиорезистентности опухолевых стволовых клеток», номер ЕГИСУ НИОКТР АААА-А19-119122000097-6.
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 17.01.2022. Принята к публикации: 15.03.2022.