Биолог из Университета Джона Хопкинса является частью исследовательской группы, которая продемонстрировала способ оценки устойчивости клетки к радиации, шаг, который в конечном итоге может помочь улучшить лечение рака.
Лаборатория Джоселин ДиРуджеро предоставила некоторые из микроорганизмов, использованных в исследовании, в котором инструмент, который работает немного как электронный микроскоп, обнаружил характерные молекулярные структуры, связанные с устойчивостью к вредному воздействию ионизирующего излучения или ИК-излучения. Испытания, в которых используется метод, называемый спектроскопией электронного парамагнитного резонанса, показывают, что одни и те же молекулярные структуры обеспечивают сопротивление всем типам живых клеток, обнаруженных на Земле, от микроорганизмов до клеток человека.
Результаты исследования только что опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Под руководством Майкла Дж. Дейли, биолог из Университета медицинских наук в Бетесде, штат Мэриленд, изучал образцы бактерий, дрожжей, человеческие клетки и область одноклеточных организмов, называемых архей. Для всего этого молекулярные структуры, которые они определили для исследования, оказались подходящими "самый мощный из известных измерителей биологической устойчивости к инфракрасному излучению между организмами и внутри организмов, представляющих все три области жизни."
Дейли много лет назад опроверг давнишнюю идею о том, что вред радиационного воздействия заключается только в повреждении цепочек ДНК. Он показал, что проблема заключалась не в самом повреждении ДНК, а в неспособности клеток восстановить повреждение. В организмах, устойчивых к ИК-излучению, белки оставались функциональными для восстановления повреждений ДНК, позволяя клеткам пережить радиационное воздействие.
Дейли также показал в исследовании 2004 года, что радиационная стойкость связана с присутствием в клетке ионов марганца, связанных с небольшими органическими молекулами, образующих мощные антиоксидантные комплексы. ДиРуджеро обнаружил те же комплексы марганца у архей и других бактерий, поддерживая идею универсального механизма устойчивости к инфракрасному излучению. Было обнаружено, что комплексы обладают мощными антиоксидантными свойствами, которые поддерживают белки в клетке, что, в свою очередь, усиливает способность клетки восстанавливать повреждения ДНК.
Новое исследование сообщает о методе определения активной формы этих комплексов ионов марганца и демонстрирует, что они связаны с радиационной стойкостью. Например, бактерия с высокой устойчивостью к ИК-излучению, Deinococcus radiodurans, показана как .94 по индексу комплексов марганца, а радиационно-чувствительный E. coli имеет значение .17. Клетки человека имеют индекс .95, который чрезвычайно устойчив, учитывая большой размер генома и большое количество мишеней для повреждения ДНК.
ДиРуджеро, предоставивший образцы трех типов микроорганизмов в архейной и бактериальной областях, сказал, что спектроскопия электронного парамагнитного резонанса, используемая в этом исследовании, может быть использована для изучения раковых клеток, чтобы определить их устойчивость к радиации и соответственно адаптировать лучевую терапию.
Она сказала, что также возможно, что комплексы с ионами марганца могут быть разработаны в форме, которую можно будет давать людям для повышения их устойчивости к радиации.