Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Том 70. № 4
DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-4-5-9
А.А. Мельникова1, 2, А.А. Афонин1, Л.Н. Комарова1, В.О. Сабуров2
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ПРОТОНОВ И ХИМИОПРЕПАРАТА ДОКСОРУБИЦИНА
НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ BIRC5 (SURVIVIN) И PMAIP1 (NOXA)
В КЛЕТКАХ ЛИНИИ MCF-7
1 Обнинский институт атомной энергетики, Обнинск
2 Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба Минздрава России, Обнинск
Контактное лицо: Анжелика Александровна Мельникова, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
РЕФЕРАТ
Цель: Анализ экспрессии генов PMAIP1 и BIRC5 в клетках рака молочной железы после воздействия протонов как при монотерапии, так и в комбинации с доксорубицином.
Материал и методы: Объектом исследования являлись клетки линии MCF-7. Было сформировано четыре группы исследования: группа, подверженная воздействию ионизирующего излучения; группа, обработанная доксорубицином; группа комбинированного воздействия ионизирующего излучения и доксорубицина; необработанная контрольная группа. Облучение клеток проводили на комплексе протонного излучения «Прометеус» на базе МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиала ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России сканирующим пучком протонов в дозе 4 Гр (энергия протонов 100 МэВ) в центре распределенного пика Брэгга. Клетки обрабатывали химиопрепаратом доксорубицин в концентрации 0,004 мг/мл за 24 ч до облучения. Тотальная РНК выделялась с помощью набора RNA Solo и количественно определена спектрофотометрически (NanoDrop ND-1000). Обратная транскрипция и амплификация проводились одновременно в режиме реального времени с использованием набора OneTube RT-PCR (Евроген) с SYBR Green I в качестве флуоресцентного индикатора.
Результаты: Анализ показал, что доксорубицин подавляет экспрессию BIRC5 (до 0,02), что согласуется с его известной апоптогенной активностью. Однако комбинированное воздействие доксорубицина и облучения приводит к повышению экспрессии BIRC5 (до 0,63) и одновременному снижению экспрессии PMAIP1 (до 0,0003). Это свидетельствует о запуске сложных компенсаторных механизмов выживания клеток, направленных на подавление апоптоза и усиление репарации ДНК в условиях комбинированного цитотоксического стресса. Менее выраженное снижение экспрессии BIRC5 при монотерапии ионизирующим излучением (до 0,16) по сравнению с доксорубицином (0,02), вероятно, объясняется различиями в характере и кинетике повреждения ДНК, индуцированного этими агентами. Полученные данные указывают на нелинейный характер клеточного ответа на комбинированное воздействие и подчеркивают сложность прогнозирования эффективности комбинированной радиохимиотерапии.
Ключевые слова: протонная терапия, доксорубицин, комбинированное действие, белки семейства Bcl-2, MCF-7, BIRC5, PMAIP1
Для цитирования: Мельникова А.А., Афонин А.А., Комарова Л.Н., Сабуров В.О. Исследование комбинированного действия протонов и химиопрепарата доксорубицина на экспрессию генов birc5 (Survivin) и Pmaip1 (noxa) в клетках линии mcf-7 // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Т. 70. № 4. С. 5–9. DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-4-5-9
Список литературы
1. Состояние онкологической помощи населению России в 2023 году / Под ред. Каприна А.Д., Старинского В.В., Шахзадовой А.О. М.: МНИОИ им. П.А.Герцена, 2024. 262 с. [Sostoyaniye Onkologicheskoy Pomoshchi Naseleniyu Rossii v 2023 Godu = The State of Oncological Care for the Population of Russia in 2023. Ed. Kaprin A.D., Starinskiy V.V., Shakhzadova A.O. Мoscow. MNIOI im. P.A. Gertsena Publ., 2024. 262 p. (In Russ.)].
2. Keta O.D., Todorovic D.V., Bulat T.M., Cirrone P.G., Romano F., Cuttone G., Petrovic I.M., Ristic Fira A.M. Comparison of Human Lung Cancer Cell Radiosensitivity after Irradiations with Therapeutic Protons and Carbon Ions. Exp Biol Med (Maywood). 2017;242;10:1015-1024. doi:10.1177/1535370216669611.
3. Delgado Y., Torres A., Milian M. Apoptosis Activation Associated to BH3 only Domain and BCL-2 Homology Domain Proteins: New Way to Design Anti-Cancer Drugs. J. Cancer Prev Curr Res. 2019;10:54-59. doi: 10.15406/jcpcr.2019.10.00391.
4. Greaves G., Milani M., Butterworth M., Carter R.J., Byrne D.P., Eyers P.A., Luo X., Cohen G.M., Varadarajan S. BH3-Only Proteins are Dispensable for Apoptosis Induced by Pharmacological Inhibition of Both MCL-1 and BCL-X L. Cell Death Differ. 2019;26:1037-1047. doi: 10.1038/s41418-018-0183-7.
5. Huang K., O’Neill K.L., Li J., Zhou W., Han N., Pang X., Wu W., Struble L., Borgstahl G., Liu Z. BH3-only Proteins Target BCL-XL/MCL-1, Not BAX/BAK, to Initiate Apoptosis. Cell Res. 2019;29:942-952. doi: 10.1038/s41422-019-0231-y.
6. Hagenbuchner J., Ausserlechner M.J., Porto V., David R., Meister B., Bodner M., Villunger A., Geiger K., Obexer P. The Anti-Apoptotic Protein BCL2L1/Bcl-XL Is Neutralized by pro-Apoptotic PMAIP1/Noxa in Neuroblastoma, Thereby Determining Bortezomib Sensitivity Independent of Prosurvival MCL1 Expression. J Biol Chem. 2010;285:6904-6912. doi: 10.1074/jbc.M109.038331.
7. Lopez H., Zhang L., George N.M., Liu X., Pang X., Evans J.J., Targy N.M., Luo X. Perturbation of the Bcl-2 Network and an Induced Noxa/Bcl-XL Interaction Trigger Mitochondrial Dysfunction after DNA Damage. J Biol Chem. 2010;285:15016-15026. doi: 10.1074/jbc.M109.086231.
8. Zhang L., Lopez H., George N.M., Liu X., Pang X., Luo X. Selective Involvement of BH3-Only Proteins and Differential Targets of Noxa in Diverse Apoptotic Pathways. Cell Death Differ. 2011;18:864-873. doi: 10.1038/cdd.2010.152.
9. Warrier N.M., Agarwal P., Kumar P. Emerging Importance of Survivin in Stem Cells and Cancer: the Development of New Cancer Therapeutics. Stem Cell Rev Rep. 2020;16;5:828-852. doi:10.1007/s12015-020-09995-4.
10. Южаков В.В., Корчагина К.С., Фомина Н.К., Корякин С.Н., Соловьев А.Н., Ингель И.Э., Корецкая А.Е., Севанькаева Л.Е., Яковлева Н.Д., Цыганова М.Г. Действие γ-излучения и сканирующего пучка протонов на морфофункциональные характеристики саркомы М-1 крыс // Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра). 2020. №2. C. 101-114 [Yuzhakov V.V., Korchagina K.S., Fomina N.K., Koryakin S.N., Solov’yev A.N., Ingel’ I.E., Koretskaya A.Ye., Sevan’kayeva L.Ye., Yakovleva N.D., Tsyganova M.G. Effect of γ-Radiation and Scanning Proton Beam on the Morphofunctional Characteristics of Rat Sarcoma M-1. Radiatsiya i Risk Byulleten’ Prekrashcheniya Radiatsionno-epidemiologicheskogo Registra = Radiation and Risk Bulletin of the Termination of the Radiation Epidemiological Registry. 2020;2:101-114. (In Russ.)]. doi: 10.21870/0131-3878-2020-29-2-101-114.
11. Calaf G.M., Crispin L.A., Muñoz J.P., Aguayo F., Narayan G., Roy D. Cell Adhesion Molecules Affected by Ionizing Radiation and Estrogen in an Experimental Breast Cancer Model. Int J Mol Sci. 2022;23;20:12674. doi:10.3390/ijms232012674.
12. Ritner C., Popovic J., Abouzeid A., Li Y., Paunesku T., Papineni R., Woloschak G. Gene Expression and Early Radiation Response of Two Distinct Neuroblastoma Cell Lines. Oncology. 2023;101;7:446-456. doi:10.1159/000530902.
13. Kuchur O.A., Zavisrskiy A.V., Shtil A.A. Transcriptional Reprogramming Regulates Tumor Cell Survival in Response to Ionizing Radiation: a Role of p53. Bull Exp Biol Med. 2023;174;5:659-665. doi:10.1007/s10517-023-05764-8.
14. Popescu R.C., Savu D.I., Bierbaum M., Grbenicek A., Schneider F., Hosser H., Vasile B.Ș., Andronescu E., Wenz F., Giordano F.A., Herskind C., Veldwijk M.R. Intracellular Delivery of Doxorubicin by Iron Oxide-Based Nano-Constructs Increases Clonogenic Inactivation of Ionizing Radiation in HeLa Cells. Int J Mol Sci. 2021;22;13:6778. doi:10.3390/ijms22136778.
15. George N., Joshi M.B., Satyamoorthy K. DNA Damage-Induced Senescence is Associated with Metabolomic Reprogramming in Breast Cancer Cells. Biochimie. 2024;216:71-82. doi:10.1016/j.biochi.2023.09.021.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Участие авторов. А.А. Мельникова – проведение экспериментов, разработка теоретической основы исследования; А.А. Афонин – проведение экспериментов; Л.Н. Комарова – концепция исследования, научное руководство; В.О. Сабуров – проведение экспериментов.
Поступила: 20.03.2025. Принята к публикации: 25.04.2025.