Российские учёные обнаружили наночастицы, спасающие организм от вредного воздействия радиации
Представьте
себе, что спасателям, которые рискуют получить дозу радиоактивного
облучения, делают укол с суспензией наночастиц, предохраняя таким
образом организм от последующих тяжёлых заболеваний и гибели. Пока это
кажется фантастикой, однако учёные из
Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ) в Пущино приблизили такой сценарий к реальности.
Команда под руководством
Антона Попова из Лаборатории роста клеток и тканей, изучая действие наночастиц
диоксида церия на клетки живого организма,
доказала, что облученные мыши выживают, если у них в клетках есть эти наночастицы.
Диоксид церия широко используют в
промышленности для создания сенсоров, антикоррозионных покрытий и как
абразив. А если порошок из этого соединения измельчить до частиц
нанометрового размера (10-9 метра), то они приобретают
уникальные свойства, интересные для медицины. Наночастицы диоксида церия
становятся сильными антиоксидантами, то есть нейтрализуют активные
формы кислорода (свободные радикалы, ионы кислорода).
Последние постоянно образуются в процессе метаболизма в живых клетках,
но иногда их слишком много, и они начинают убивать клетки.
Свободные радикалы в избыточном
количестве образуются в клетках, к примеру, при рентгеновском облучении
или радиотерапии. Учёные пытаются понять, как можно защитить организм от
разрушительного действия радиации, но панацеи пока нет.
Команда из ИТЭБ РАН обратила внимание на наночастицы диоксида церия — CeO2.
Сначала они экспериментировали с фибробластами — клетками
соединительной ткани, взятыми у мышей. В них вводили наночастицы
диоксида церия, которые скапливались в цитоплазме и лизосомах, а затем
клетки облучали в рентгеновской установке и оценивали их выживаемость.
Оказалось, что облучённые клетки с наночастицами CeO2 внутри погибали в два раза реже, чем в контрольном эксперименте.
На следующем этапе грызунам сделали
укол с наночастицами, после чего облучили их смертельной дозой радиации,
и 60% испытуемых выжили благодаря тому, что клетки костного мозга у них
лучше сохранились.
Как считают учёные, наночастицы диоксида
церия захватывали свободные радикалы и переводили их в более безопасные
для клеток соединения. Они также предполагают, что в клетке, куда ввели
наночастицы, действует ещё один защитный механизм: диоксид церия,
возможно, поглощает излучение, тем самым минимизируя вред.
У авторов работы есть предположение и о третьем защитном механизме наночастиц CeO2,
который включается в уже повреждённой излучением клетке. Дело в том,
что, когда наночастицы вводили мышам после облучения, то выживали 40%
подопытных.
"Эти наночастицы, вероятно, могут влиять на различные внутриклеточные
сигнальные пути, способствуя
восстановлению ДНК,
— поясняет Антон Попов. — Если ДНК повреждена незначительно, допустим,
разорвана только одна нить, то ДНК-полимеразы могут восстановить
молекулу. В самой клетке заложены процессы нейтрализации вредного
ионизирующего излучения и восстановления повреждений, а наночастицы
диоксида церия помогают этим процессами".
Чтобы наночастицы диоксида церия стали
биоактивными, их нужно синтезировать особым способом, поэтому к
исследованию присоединились учёные из
Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН. Положительные
результаты вдохновили специалистов продолжить работу. Теперь они
собираются подробно исследовать, как именно наночастицы диоксида церия
помогают восстанавливать ДНК, повреждённую излучением. Кроме того,
остаётся открытым вопрос, как долго наночастицы могут находиться в
клетках, каким образом выводятся и как их пребывание влияет на организм.
Статья российский учёных была опубликована в научном журнале RSC Advances.
