Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Том 70. № 3
DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-3-11-15
C.А. Корнева1, А.К. Чигасова1, 2, 3, А.А. Осипов2, М.А. Игнатов1, 2,
Н.Ю. Воробьева1, 2, В.О. Сабуров4, Е.И. Казаков4, С.Н. Корякин4,
Ю.А. Федотов1, 2, А.Ю. Бушманов1, А.Н. Осипов1, 2
ПОСТРАДИАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФОКУСОВ БЕЛКОВ ΓH2AX И РATM В МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТКАХ ЧЕЛОВЕКА, ОБЛУЧЕННЫХ НЕЙТРОНАМИ 14,1 МЭB
1 Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
2 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва
3 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
4 Медицинский радиологический научный центр имени А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск
Контактное лицо: Андреян Николаевич Осипов, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Реферат
Цель: Сравнительный анализ дозовых зависимостей и кинетики пострадиационных изменений количества фокусов белков γH2AX и pATM в мезенхимальных стволовых клетках человека (МСК), подвергшихся воздействию нейтронов с энергией 14,1 МэВ и гамма-излучения кобальта-60.
Материал и методы: В работе использовали первичную культуру МСК человека, полученную из коллекции ООО «БиолоТ» (Россия). Облучение клеток проводили на нейтронном генераторе НГ-14 (ФГУП «ВНИИА», Россия), обеспечившим потоки нейтронов с энергией 14,1 МэВ, и гамма-терапевтическом аппарате «РОКУС-АМ» (АО «Равенство», Россия; кобальт-60, мощность дозы 0,5 Гр/мин) в дозах 0,1, 0,25 и 0,5 Гр. Для количественной оценки фокусов γН2АХ и pAТМ использовали иммуноцитохимическое окрашивание с использованием антител к γН2АХ и pAТМ соответственно. Статистическую значимость оценивали с использованием дисперсионного анализа (ANOVA).
Результаты: Показано, что кинетика пострадиационных изменений количества фокусов γH2AX в клетках, облученных нейтронами, является более медленной, чем после облучения гамма-излучением. Через 24 ч после облучения нейтронами регистрировалось ~ 62 % фокусов γH2AX и ~ 52 % фокусов pATM от их количества через 0,5 ч после облучения. Эти значения были статистически значимо (р<0,001) выше долей остаточных фокусов, рассчитанных после воздействия гамма-излучения: ~ 16 % и 6 % соответственно. Полученные результаты свидетельствуют о том, что доля сложных, трудных для репарации повреждений ДНК в клетках, облученных нейтронами, значительно выше, чем при облучении гамма-излучением.
Ключевые слова: мезенхимальные стволовые клетки, быстрые нейтроны, гамма-излучение, γH2AX, рATM, повреждения ДНК, репарация ДНК
Для цитирования: Корнева C.А., Чигасова А.К., Осипов А.А., Игнатов М.А., Воробьева Н.Ю., Сабуров В.О., Казаков Е.И., Корякин С.Н., Федотов Ю.А., Бушманов А.Ю., Осипов А.Н. Пострадиационные изменения количества фокусов белков γH2AX и рATM в мезенхимальных стволовых клетках человека, облученных нейтронами 14,1 МэB // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Т. 70. № 3. С. 11–15. DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-3-11-15
Список литературы
1. Nickoloff J.A., Sharma N., Allen C.P., Taylor L., Allen S.J., Jaiswal A.S., et al. Roles of Homologous Recombination in Response to Ionizing Radiation-Induced DNA Damage. Int J Radiat Biol. 2023;99;6:903-14. doi: 10.1080/09553002.2021.1956001.
2. Mladenov E., Mladenova V., Stuschke M., Iliakis G. New Facets of DNA Double Strand Break Repair: Radiation Dose as Key Determinant of HR Versus c-NHEJ Engagement. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24;19:49-56. doi: 10.3390/ijms241914956.
3. Belov O., Chigasova A., Pustovalova M., Osipov A., Eremin P., Vorobyeva N., et al. Dose-Dependent Shift in Relative Contribution of Homologous Recombination to DNA Repair after Low-LET Ionizing Radiation Exposure: Empirical Evidence and Numerical Simulation. Current Issues in Molecular Biology. 2023;45;9:7352-73. doi: 10.3390/cimb45090465.
4. Krenning L., van den Berg J., Medema R.H. Life or Death after a Break: what Determines the Choice? Mol Cell. 2019;76;2:346-58. doi: 10.1016/j.molcel.2019.08.023.
5. Torgovnick A., Schumacher B. DNA Repair Mechanisms in Cancer Development and Therapy. Front Genet. 2015;6:157. doi: 10.3389/fgene.2015.00157.
6. White R.R., Vijg J. Do DNA Double-Strand Breaks Drive Aging? Mol Cell. 2016;63;5:729-38. doi: 10.1016/j.molcel.2016.08.004.
7. Jiang Y. Contribution of Microhomology to Genome Instability: Connection between DNA Repair and Replication Stress. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23;21:129-37. doi: 10.3390/ijms232112937.
8. Sishc B.J., Davis A.J. The Role of the Core Non-Homologous End Joining Factors in Carcinogenesis and Cancer. Cancers (Basel). 2017;9;7:81. doi: 10.3390/cancers9070081.
9. Osipov A., Chigasova A., Yashkina E., Ignatov M., Vorobyeva N., Zyuzikov N., et al. Early and Late Effects of Low-Dose X-ray Exposure in Human Fibroblasts: DNA Repair Foci, Proliferation, Autophagy, and Senescence. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25;15:8253. doi: 10.3390/ijms25158253.
10. Barbieri S., Babini G., Morini J., Friedland W., Buonanno M., Grilj V., et al. Predicting DNA Damage Foci and their Experimental Readout with 2D Microscopy: a Unified Approach Applied to Photon and Neutron Exposures. Sci Rep. 2019;9;1:14019. doi: 10.1038/s41598-019-50408-5.
11. Rothkamm K., Barnard S., Moquet J., Ellender M., Rana Z., Burdak-Rothkamm S. DNA Damage Foci: Meaning and Significance. Environ Mol Mutagen. 2015;56;6:491-504. doi: 10.1002/em.21944.
12. Penninckx S., Pariset E., Cekanaviciute E., Costes S.V. Quantification of Radiation-Induced DNA Double Strand Break Repair Foci to Evaluate and Predict Biological Responses to Ionizing Radiation. NAR Cancer. 2021;3;4:zcab046. doi: 10.1093/narcan/zcab046.
13. Belyaev I.Y. Radiation-Induced DNA Repair Foci: Spatio-Temporal Aspects of Formation, Application for Assessment of Radiosensitivity and Biological Dosimetry. Mutat Res. 2010;704;1-3:132-41. doi: 10.1016/j.mrrev.2010.01.011.
14. Wanotayan R., Chousangsuntorn K., Petisiwaveth P., Anuttra T., Lertchanyaphan W., Jaikuna T., et al. A Deep Learning Model (FociRad) for Automated Detection of Gamma-H2AX Foci and Radiation Dose Estimation. Sci Rep. 2022;12;1:5527. doi: 10.1038/s41598-022-09180-2.
15. Vorobyeva N.Y., Osipov A.A., Chigasova A.K., Yashkina E.I., Osipov A.N. Changes in the Number of Residual γH2AX Foci in Ki-67-Positive and Ki-67-Negative Human Fibroblasts Irradiated with X-Rays in Doses of 2-10 Gy. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2023;175;4:450-3. doi: 10.1007/s10517-023-05883-2.
16. Vorobyeva N.Y., Astrelina T.A., Yashkina E.I., Chigasova A.K., Osipov A.A., Usupzhanova D.Y., et al. Effect of a Humic-Fulvic Acid Preparation on the Quantitative Yield of Residual γH2AX Foci and Proliferative Activity in Irradiated Human Mesenchymal Stromal Cells. Medical Radiology and Radiation Safety. 2023;68;2:11-5. doi: 10.33266/1024-6177-2023-68-2-11-15.
17. Falaschi A., Chiaramonte A., Testi S., Scarpato R. Dual Immunofluorescence of gammaH2AX and 53BP1 in Human Peripheral Lymphocytes. J Vis Exp. 2023;197:654-72. doi: 10.3791/65472.
18. Vorobyeva N.Y., Osipov A.A., Chigasova A.K., Pustovalova M.V., Kabanov D.I., Barchukov V.G., et al. Comparative Study of Changes in the γh2ax and 53bp1 Foci Number in Human Mesenchymal Stromale Cells Incubated with 3H-thymidine or Tritiated Water. Medical Radiology and Radiation Safety. 2023;68;3:5-10. doi: 10.33266/1024-6177-2023-68-3-5-10.
19. Slonina D., Kowalczyk A., Janecka-Widla A., Kabat D., Szatkowski W., Biesaga B. Low-Dose Hypersensitive Response for Residual pATM and gammaH2AX Foci in Normal Fibroblasts of Cancer Patients. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2018;100;3:756-66. doi: 10.1016/j.ijrobp.2017.10.054.
20. Chigasova A.K., Pustovalova M.V., Osipov A.A., Korneva S.A., Eremin P.S., Yashkina E.I., et al. Post-Radiation Changes in The Number of Phosphorylated H2ax and Atm Protein Foci in Low Dose X-Ray Irradiated Human Mesenchymal Stem Cells. Medical Radiology and Radiation Safety. 2024;69;1:15-9. doi: 10.33266/1024-6177-2024-69-1-15-19.
21. Valente D., Gentileschi M.P., Guerrisi A., Bruzzaniti V., Morrone A., Soddu S., et al. Factors to Consider for the Correct Use of gammaH2AX in the Evaluation of DNA Double-Strand Breaks Damage Caused by Ionizing Radiation. Cancers (Basel). 2022;14;24:6204. doi: 10.3390/cancers14246204.
22. Shibata A., Jeggo P.A. ATM’s Role in the Repair of DNA Double-Strand Breaks. Genes (Basel). 2021;12;9:1370. doi: 10.3390/genes12091370.
23. Osipov A.N., Pustovalova M., Grekhova A., Eremin P., Vorobyova N., Pulin A., et al. Low Doses of X-Rays Induce Prolonged and ATM-Independent Persistence of GammaH2AX Foci in Human Gingival Mesenchymal Stem Cells. Oncotarget. 2015;6;29:27275-87. doi: 10.18632/oncotarget.4739.
24. Ozerov I.V., Osipov A.N. Kinetic Model of DNA Double-Strand Break Repair in Primary Human Fibroblasts Exposed to Low-LET Irradiation with Various Dose Rates. Computer Research and Modeling. 2015;7;1:159-76. doi: 10.20537/2076-7633-2015-7-1-159-176.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследования выполнены в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (№ 1023112000035-8, шифр «Космос-ДНК»).
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 20.02.2025. Принята к публикации: 25.03.2025.