Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2023. Том 68. № 1
DOI:10.33266/1024-6177-2023-68-1-5-14
В.А. Никитина, Т.А. Астрелина, В.Ю. Нугис, И.В. Кобзева, Е.Е. Ломоносова, Ю.Б. Сучкова, Т.Ф. Маливанова, В.А. Брунчуков, Д.Ю. Усупжанова,
В.А. Брумберг, А.А. Расторгуева, Е.И. Добровольская, Т.В. Карасева,
М.Г. Козлова, М.В. Пустовалова, А.К. Чигасова, Н.Ю. Воробьева, А.Н. Осипов, А.С. Самойлов
Цитогенетический анализ клеточной линии мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток человека при длительном культивировании после воздействия рентгеновского излучения в малых и средних дозах
Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
Контактное лицо: Виктория Андреевна Никитина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Реферат
Цель: Оценить влияние однократного воздействия рентгеновского излучения в дозах 80, 250 и 1000 мГр на частоты и спектр хромосомных аберраций (ХА) в клеточной линии мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) человека в процессе длительного культивирования.
Материал и методы: ММСК выделяли из слизистой ткани десны человека ферментативным способом и культивировали в бессывороточной среде. Присутствие поверхностных антигенов определяли с помощью метода проточной цитометрии. Способность клеточной линии дифференцироваться в остеогенном, адипогенном и хондрогенном направлениях исследовали с использованием индукционных сред. Аутентификацию осуществляли методом генотипирования полиморфных STR-локусов, цитогенетический анализ – методом мультицветной флуоресцентной гибридизации in situ (mFISH). Облучение проводили на рентгеновской биологической установке РУБ РУСТ-М1 (Россия) при мощности дозы 40 мГр/мин, напряжении 100 кВ, токе 0,8 мА.
Результаты: На первом пассаже после облучения статистически достоверное увеличение частоты неклональных ХА по сравнению с контролем зафиксировано после облучения в дозе 80, но не 250 и 1000 мГр. На поздних этапах культивирования средняя частота разрывов на хромосому в группе необлученных клеток не отличалась от значений, полученных после облучения в дозах 80, 250 и 1000 мГр (p > 0,05). Однако в ММСК, облученных в дозе 80 мГр, чаще происходили повреждения в парах хромосом 6 и 10, а в дозе 1000 мГр – в паре хромосом 9. Однократное облучение ММСК in vitro не повлияло на рост и прогрессию характерных для исследованной первичной клеточной линии ММСК клональных клеток с хромосомными транслокациями и моносомией X, но привело к увеличению представленности клона с тетрасомией 8. Общее количество возникших de novo случайных клонов с хромосомными транслокациями увеличилось только после облучения в дозе 1000 мГр.
Заключение: Незначительные колебания доли клеток с неклональными ХА в зависимости от полученной дозы на ранних сроках после облучения (1–4 пассаж) исчезали на поздних этапах культивирования (8–14 пассаж). Средние частоты разрывов в хромосомах облученных и необлученных ММСК не отличались, но после облучения повреждения в некоторых хромосомах могли происходить чаще, чем в других. Однократное рентгеновское облучение ММСК может способствовать росту и прогрессии первичных патологических цитогенетических клонов независимо от полученной дозы, а также увеличению общего количества возникших de novo клеточных клонов с хромосомными транслокациями.
Ключевые слова: мезенхимальные мультипотентные стромальные клетки, хромосомные аберрации, mFISH, рентгеновское излучение, малые дозы
Для цитирования: Никитина В.А., Астрелина Т.А., Нугис В.Ю., Кобзева И.В., Ломоносова Е.Е., Сучкова Ю.Б., Маливанова Т.Ф., Брунчуков В.А., Усупжанова Д.Ю., Брумберг В.А., Расторгуева А.А., Добровольская Е.И., Карасева Т.В., Козлова М.Г., Пустовалова М.В., Чигасова А.К., Воробьева Н.Ю., Осипов А.Н., Самойлов А.С. Цитогенетический анализ клеточной линии мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток человека при длительном культивировании после воздействия рентгеновского излучения в малых и средних дозах // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2023. Т. 68. № 1. С. 5–14. DOI: 10.33266/1024-6177-2023-68-1-5-14
Список литературы
1. Niwa O., Barcellos-Hoff M.H., Globus R.K., Harrison J.D., Hendry J.H., Jacob P., et al. ICRP Publication 131: Stem Cell Biology with Respect to Carcinogenesis Aspects of Radiological Protection // Ann. ICRP. 2015. V.44, No. 3-4. P. 7-357. DOI: 10.1177/0146645315595585.
2. Hendry J.H., Niwa O., Barcellos-Hoff M.H., Globus R.K., Harrison J.D., Martin M.T., et al. ICRP Publication 131: Stem Cell Biology with Respect to Carcinogenesis Aspects of Radiological Protection // Ann. ICRP. 2016. V.45, No. 1. P. 239-252. DOI: 10.1177/0146645315621849.
3. Morikawa S., Mabuchi Y., Kubota Y., Nagai Y., Niibe K., Hiratsu E., et al. Prospective Identification, Isolation, and Systemic Transplantation of Multipotent Mesenchymal Stem Cells in Murine Bone Marrow // J. Exp. Med. 2009. V.206, No. 11.
P. 2483-2496. DOI: 10.1084/jem.20091046.
4. Cairns J. Mutation Selection and the Natural History of Cancer // Nature. 1975. No. 255. P. 197–200. DOI: 10.1038/255197a0.
5. Ильин Л.А., Рождественский Л.М., Котеров А.Н., Борисов Н.М. Актуальная радиобиология: Курс лекций. М.: Издательский дом МЭИ. 2015. 240 с. ISBN 978-5-383-00932-1.
6. Горбунова В.Н., Баранов В.С. Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных заболеваний: Учебное пособие для студентов медицинских вузов. СПб.: Специальная Литература, 1997. 287 с. ISBN 5-87685-076-4.
7. Gothe H.J., Minneker V., Roukos V. Dynamics of Double-Strand Breaks: Implications for the Formation of Chromosome Translocations // Adv. Exp. Med. Biol. 2018. No. 1044. P. 27-38. DOI:10.1007/978-981-13-0593-1_3.
8. Терских В.В., Васильев А.В., Воротеляк Е.А. Поляризация и ассиметричное деление столовых клеток // Цитология. 2007. Т.49, № 11. С. 933-938.
9. Бочков Н.П., Никитина В.А. Цитогенетика стволовых клеток человека // Молекулярная медицина. 2008. № 3.
С. 40-47.
10. Chen M.F., Lin C.T., Chen W.C., Yang C.T., Chen C.C., Liao S.K., et al. The Sensitivity of Human Mesenchymal Stem Cells to Ionizing Radiation // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2006. V.66, No. 1. P. 244-253. doi:10.1016/j.ijrobp.2006.03.062.
11. Fekete N., Erle A., Amann E.M., Fürst D., Rojewski M., Langonné A., et al. Effect of High-Dose Irradiation on Human Bone-Marrow-Derived Mesenchymal Stromal Cells // Tissue Engineering Part C Methods. 2015. V.21, No. 2. P. 112-122. DOI: 10.1089/ten.TEC.2013.0766.
12. Nicolay N.H., Lopez Perez R., Saffrich R., Huber P.E. Radio-Resistant Mesenchymal Stem Cells: Mechanisms of Resistance and Potential Implications for the Clinic // Oncotarget. 2015. V.6, No. 23. P. 19366-19380. DOI: 10.18632/oncotarget.4358.
13. Sugrue T., Lowndes N.F., Ceredig R. Mesenchymal Stromal Cells: Radio-Resistant Members of the Bone Marrow // Immunol Cell. Biol. 2013. V.91, No. 1. P. 5-11. DOI: 10.1038/icb.2012.61.
14. Rieger K., Marinets O., Fietz T., Körper S., Sommer D., Mücke C., et al. Mesenchymal Stem Cells Remain of Host Origin Even a Long Time after Allogeneic Peripheral Blood Stem Cell or Bone Marrow Transplantation // Exp. Hematol. 2005. V.33,
No. 5. P. 605-611. doi: 10.1016/j.exphem.2005.02.004.
15. Ломоносова Е.Е., Нугис В.Ю., Снигирева Г.П., Козлова М.Г., Никитина В.А., Галстян И.А. Цитогенетический анализ культур лимфоцитов периферической крови пациента в отдаленные сроки после аварийного облучения с помощью трехцветного FISH-метода // Радиационная биология. Радиоэкология. 2022. Т.62, № 1. С. 5-17. DOI: 10.31857/S0869803122010064.
16. Dominici M., Le Blanc K., Mueller I., Slaper-Cortenbach I., Marini F., Krause D., et al. Minimal Criteria for Defining Multipotent Mesenchymal Stromal Cells. The International Society for Cellular Therapy Position Statement // Cytotherapy. 2006. V.8, No. 4. P. 315-317. doi: 10.1080/14653240600855905.
17. Shaffer L.G., McGowan-Jordan J., Schmid M. ISCN 2013: an International System for Human Cytogenetic Nomenclature - 2013. Basel: Karger, 2013.
18. Никитина В.А., Астрелина Т.А., Кобзева И.В., Нугис В.Ю., Ломоносова Е.Е., Семина В.В. и др. Цитогенетическая характеристика диплоидных линий мезенхимных мультипотентных стромальных клеток // Цитология. 2021. Т.63, № 3. С. 207-220. DOI 10.31857/S0041377121030081.
19. Бочков Н.П., Воронина Е.С., Катосова Л.Д., Никитина В.А. Цитогенетическое исследование мультипотентных мезенхимных стромальных клеток человека в процессе культивирования // Медицинская генетика. 2009. Т.12, № 90.
С. 3-6.
20. Кольцова А.М., Зенин В.В., Петросян М.А., Турилова В.И., Яковлева Т.К., Полянская Г.Г. Получение и характеристика линий мезенхимных стволовых клеток, выделенных из разных областей плаценты одного донора // Цитология. 2020. Т.62, № 9. С. 623-637. DOI:10.31857/S0041377120090035.
21. Полянская Г.Г. Сравнительный анализ характеристик линий мезенхимных стволовых клеток человека, полученных в коллекции культур клеток позвоночных (обзор) // Клеточные культуры. 2018;34:3-18.
22. Barkholt L., Flory E., Jekerle V., Lucas-Samuel S., Ahnert P., Bisset L., et al. Risk of Tumorigenicity in Mesenchymal Stromal Cell-Based Therapies - Bridging Scientific Observations and Regulatory Viewpoints // Cytotherapy. 2013. V.15, No. 7. P. 753-759. DOI:10.1016/j.jcyt.2013.03.005.
23. Pustovalova M., Grekhova A., Astrelina Т., Nikitina V., Dobrovolskaya E., Suchkova Y., et al. Accumulation of Spontaneous γH2AX Foci in Long-Term Cultured Mesenchymal Stromal Cells // Aging. 2016. V.8, No. 12. P. 3498-3506. DOI: 10.18632/aging.101142.
24. Pustovalova M., Astrelina Т.A., Grekhova A., Vorobyeva N., Tsvetkova A., Blokhina T., et al. Residual γH2AX Foci Induced by low Dose X-Ray Radiation in Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Do Not Cause Accelerated Senescence in the Progeny of Irradiated Cells // Aging. 2017. V.9, No. 11. P. 2397-2410. DOI: 10.18632/aging.101327.
25. Nikitina V., Nugis V., Astrelina T., Zheglo D., Kobzeva I., Kozlova M., et al. Pattern of Chromosomal Aberrations Persisting Over 30 Years in a Chernobyl Nuclear Power Plant Accident Survivor: Study Using mFISH // J. Radiat. Res. 2022. V.63, No. 2. P. 202-212. DOI:10.1093/jrr/rrab131.
26. Величко А.К., Разин С.В., Кантидзе О.Л. Клеточный ответ на повреждения ДНК, возникающие в рибосомных генах // Молекулярная биология. 2021. Т.55, № 2. С. 210-222. DOI: 10.31857/S0026898421020142.
27. Hemsing A.L., Hovland R., Tsykunova G., Reikvam H. Trisomy 8 in Acute Myeloid Leukemia // Expert Rev. Hematol. 2019. V.12, No. 11. P. 947-958. DOI: 10.1080/17474086.2019.1657400.
28. Dugan L.C., Bedford J.S. Are Chromosomal Instabilities Induced by Exposure of Cultured Normal Human Cells to Low- or High-LET Radiation? // Radiat. Res. 2003. V.159, No. 3.
P. 301-311. DOI:10.1667/0033-7587(2003)159[0301:aciibe]2.0.co;2.
29. Serakinci N., Guldberg P., Burns J.S., Abdallah B., Schrødder H., Jensen T., et al. Adult Human Mesenchymal Stem Cell as a Target for Neoplastic Transformation // Oncogene. 2004. V.23, No. 29. P. 5095-5098. DOI:10.1038/sj.onc.1207651.
30. Nikitina V., Astrelina T., Nugis V., Ostashkin A., Karaseva T., Dobrovolskaya E., et al. Clonal Chromosomal and Genomic Instability During Human Multipotent Mesenchymal Stromal Cells Long-Term Culture // PLoS One. 2018. V.13, No. 2.
P. e0192445. DOI:10.1371/journal.pone.0192445.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 20.09.2022. Принята к публикации: 25.11.2022.