Исследование структуры ядер клеток линии аденокарциномы Эрлиха с радиорезистентным фенотипом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Одна из проблем лучевой терапии злокачественных новообразований — возникновение субпопуляции клеток, обладающих меньшей радиочувствительностью, чем исходная опухоль. Фракционированное облучение при лучевой терапии часто приводит к тому, что клетки с радиорезистентным фенотипом могут полностью заместить клетки исходной популяции. Мы предполагаем наличие изменений в эпигенетическом профиле клетки, которые затрагивают укладку хроматина в ядре, что приводит к формированию радиорезистентного фенотипа.

Цель — исследовать структуры ядер субпопуляции клеток линии аденокарциномы Эрлиха с радиорезистентным фенотипом.

Материалы и методы. В эксперименте клетки аденокарциномы Эрлиха (перевивная асцитная опухоль мышей) подвергали облучению в установке РХ-30-гамма (источник 60Co, мощность дозы 0,87 Гр/мин), после чего перевивали самкам аутбредных мышей ICR (CD-1). Облучение исходной популяции аденокарциномы Эрлиха показало, что клетки теряли способность к перевивке при дозе облучения 20 Гр и выше. В серии облучений с постепенным увеличением дозы (от 10 до 40 Гр) удалось получить субпопуляцию клеток, сохранившую способность к перевивке после облучения дозой 40 Гр. Для исходной и радиорезистентной субпопуляции клеток линии аденокарциномы Эрлиха проведены тесты по оценке чувствительности к действию ионизирующего излучения и получены препараты ядер клеток для исследования их структуры методом малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS).

Результаты. Анализ данных рассеяния, полученных на SAXS-дифрактометре показал, что структура ядер аденокарциномы Эрлиха практически не меняется для образцов, полученных от клеток исходной популяции и переживших облучение дозами 20 и 30 Гр. При этом клетки аденокарциномы Эрлиха, пережившие облучение дозой 40 Гр, демонстрируют аномально низкую фрактальную размерность в масс-фрактальном режиме (на размерах 40–200 нм).

Заключение. Изменение характера укладки хроматина в ядрах клеток с радиорезистентным фенотипом может помочь понять изменения, происходящие в клетке и приводящие к формированию радиорезистентности.

Об авторах

Владимир Станиславович Бурдаков

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»

Email: burdakov_na@pnpi.nrcki.ru
ORCID iD: 0000-0001-6025-7367

младший научный сотрудник

Россия, Гатчина

Игнатий Анатольевич Кулаков

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»

Автор, ответственный за переписку.
Email: kulakov_ia@pnpi.nrcki.ru
ORCID iD: 0009-0003-5952-4773
SPIN-код: 6895-7452

старший лаборант

Россия, Гатчина

Любовь Алексеевна Иванова

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»

Email: ivanova_la@pnpi.nrcki.ru
ORCID iD: 0000-0002-3341-4344

младший научный сотрудник

Россия, Гатчина

Юлия Евгеньевна Горшкова

Объединенный институт ядерных исследований

Email: gorshk@nf.jinr.ru
ORCID iD: 0000-0002-5016-1553
SPIN-код: 6493-3711

канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

Россия, Дубна

Геннадий Петрович Копица

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»; Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова — филиал Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»

Email: kopitsa_gp@pnpi.nrcki.ru
ORCID iD: 0000-0002-0525-2480
SPIN-код: 3176-8490

старший научный сотрудник; старший научный сотрудник

Россия, Гатчина; Санкт-Петербург

Дмитрий Витальевич Лебедев

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»

Email: Lebedev_dv@pnpi.nrcki.ru
ORCID iD: 0000-0003-4313-9953
SPIN-код: 7937-5595

канд. физ.-мат. наук, заместитель руководителя по науке

Россия, Гатчина

Алексей Александрович Богданов

Санкт-Петербургский клинический научно-практический центр специализированных видов медицинской помощи (онкологический) им. Н.П. Напалкова

Email: a.bogdanov@oncocentre.ru
ORCID iD: 0000-0002-7887-4635
SPIN-код: 5625-8391

канд. физ.-мат. наук, заместитель директора по научной работе

Россия, Санкт-Петербург

Николай Александрович Верлов

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»

Email: verlov_na@pnpi.nrcki.ru
ORCID iD: 0000-0002-3756-0701
SPIN-код: 8787-7492

канд. биол. наук, заведующий Ресурсным центром Отделения молекулярной и радиационной биофизики

Россия, Гатчина

Список литературы

  1. Bernier J., Hall E.J., Giaccia A. Radiation oncology: a century of achievements // Nat Rev Cancer. 2004. Vol. 4, N 9. P. 737–747. doi: 10.1038/nrc1451
  2. Windholz F. Problems of acquired radioresistance of cancer; adaptation of tumor cells // Radiology. 1947. Vol. 48, N 4. P. 398–404. doi: 10.1148/48.4.398
  3. Busato F., Khouzai B.E., Mognato M. Biological mechanisms to reduce radioresistance and increase the efficacy of radiotherapy: state of the art // IJMS. 2022. Vol. 23, N 18. P. 10211. doi: 10.3390/ijms231810211
  4. Fang M., Marta G.N. Hypofractionated and hyper-hypofractionated radiation therapy in postoperative breast cancer treatment // Rev Assoc Med Bras (1992). 2020. Vol. 66, N 9. P. 1301–1306. doi: 10.1590/1806-9282.66.9.1301
  5. Raveendran C., Meloot S.S., Yadev I. Survival outcomes of post-mastectomy breast cancer patients treated with hypofractionated radiation treatment compared to conventional fractionation – a retrospective cohort study // Gulf J Oncolog. 2023. Vol. 1, N 42. P. 26–34.
  6. Rivera S., Hannoun-Lévi J.-M. Hypofractionated radiation therapy for invasive breast cancer: From moderate to extreme protocols // Cancer Radiothér. 2019. Vol. 23, N 8. P. 874–882. doi: 10.1016/j.canrad.2019.09.002
  7. Dagogo-Jack I., Shaw A.T. Tumour heterogeneity and resistance to cancer therapies // Nat Rev Clin Oncol. 2018. Vol. 15, N 2. P. 81–94. doi: 10.1038/nrclinonc.2017.166
  8. Falk M., Lukášová E., Kozubek S. Chromatin structure influences the sensitivity of DNA to gamma-radiation // Biochim Biophys Acta. 2008. Vol. 1783, N 12. P. 2398–2414. doi: 10.1016/j.bbamcr.2008.07.010
  9. Hawkins R.B. The influence of concentration of DNA on the radiosensitivity of mammalian cells // Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2005. Vol. 63, N 2. P. 529–535. doi: 10.1016/j.ijrobp.2005.05.055
  10. Levantino M., Yorke B.A., Monteiro D.C., et al. Using synchrotrons and XFELs for time-resolved X-ray crystallography and solution scattering experiments on biomolecules // Curr Opin Struct Biol. 2015. Vol. 35. P. 41–48. doi: 10.1016/j.sbi.2015.07.017
  11. Lebedev D.V., Filatov M.V., Kuklin A.I., et al. Fractal nature of chromatin organization in interphase chicken erythrocyte nuclei: DNA structure exhibits biphasic fractal properties // FEBS Lett. 2005. Vol. 579, N 6. P. 1465–1468. doi: 10.1016/j.febslet.2005.01.052
  12. Isaev-Ivanov V.V., Lebedev D.V., Lauter H., et al. Comparative analysis of the nucleosome structure of cell nuclei by small-angle neutron scattering // Phys Solid State. 2010. Vol. 52, N 5. P. 1063–1073. doi: 10.1134/S1063783410050379
  13. Lebedev D.V., Zabrodskaya Y.A., Pipich V., et al. Effect of alpha-lactalbumin and lactoferrin oleic acid complexes on chromatin structural organization // Biochem Biophys Res Commun. 2019. Vol. 520, N 1. P. 136–139. doi: 10.1016/j.bbrc.2019.09.116

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема получения радиорезистентной субпопуляции клеток аденокарциномы Эрлиха (белый круг — перевиваемые клетки; серый — клетки, утратившие способность к перевивке). WT — дикий тип (Wild Type), материнская (исходная) линия клеток.

Скачать (177KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость доли выживших клеток от поглощенной дозы для клеток аденокарциномы Эрлиха (АКЭ) дикого типа и субпопуляции АКЭ40+ с радиорезистентным фенотипом (* p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001; **** p < 0,0001).

Скачать (201KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры малоуглового рентгеновского рассеяния ядер клеток аденокарциномы Эрлиха (АКЭ) дикого типа и субпопуляций АКЭ20+, АКЭ30+ и АКЭ40+ с радиорезистентным фенотипом.

Скачать (114KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).