Уявіть собі, що рятувальникам, які ризикують отримати дозу радіоактивного опромінення, роблять укол з суспензією наночастинок, оберігаючи таким чином організм від подальших важких захворювань і загибелі. Поки це здається фантастикою, однак вчені з Інституту теоретичної та експериментальної біофізики РАН (ИТЕБ) в Пущино наблизили такий сценарій до реальності.
Команда під керівництвом Антона Попова з Лабораторії росту клітин і тканин, вивчаючи дію наночастинок діоксиду церію на клітини живого організму, довела, що опромінені миші виживають, якщо у них в клітинах є ці наночастинки.
Діоксид церію широко використовують у промисловості для створення сенсорів, антикорозійних покриттів і як абразив. А якщо порошок з цього з’єднання подрібнити до частинок нанометрового розміру (10-9 метра), то вони набувають унікальні властивості, цікаві для медицини. Наночастки діоксиду церію стають сильними антиоксидантами, тобто нейтралізують активні форми кисню (вільні радикали, іони кисню). Останні постійно утворюються в процесі метаболізму в живих клітинах, але іноді їх занадто багато, і вони починають вбивати клітини.
Вільні радикали в надмірній кількості утворюються в клітинах, наприклад, при рентгенівському опроміненні або радіотерапії. Вчені намагаються зрозуміти, як можна захистити організм від руйнівної дії радіації, але панацеї поки немає.
Команда з ИТЕБ РАН звернула увагу на наночастки діоксиду церію — CeO2. Спочатку вони експериментували з фібробластами — клітинами сполучної тканини, взятих у мишей. В них вводили наночастки діоксиду церію, які накопичувалися в цитоплазмі і лізосомах, а потім клітини опромінювали в рентгенівській установці і оцінювали їх виживання. Виявилося, що опромінені клітини з наночастинками CeO2 всередині гинули в два рази рідше, ніж в контрольному експерименті.
На наступному етапі гризунам зробили укол з наночастинками, після чого облучили їх смертельною дозою радіації, і 60% випробовуваних вижили завдяки тому, що клітини кісткового мозку у них краще збереглися.
Як вважають вчені, наночастки діоксиду церію захоплювали вільні радикали і переводили їх у безпечніші для клітин з’єднання. Вони також припускають, що в клітці, куди ввели наночастинки, діє ще один захисний механізм: діоксид церію, можливо, поглинає випромінювання, тим самим мінімізуючи шкоду.
У авторів роботи є припущення і про третій захисному механізмі наночастинок CeO2, який включається у вже пошкодженої випромінюванням клітці. Справа в тому, що, коли наночастинки вводили мишам після опромінення, то виживали 40% піддослідних.
«Ці наночастинки, ймовірно, можуть впливати на різні внутрішньоклітинні сигнальні шляхи, сприяючи відновленню ДНК, — пояснює Антон Попов. — Якщо пошкоджена ДНК незначно, припустимо, розірвана тільки одна нитка, то ДНК-полімерази можуть відновити молекулу. В самій клітці закладені процеси нейтралізації шкідливого іонізуючого випромінювання і відновлення пошкоджень, а наночастинки діоксиду церію допомагають цим процесами».
Щоб наночастки діоксиду церію стали біоактивними, їх потрібно синтезувати особливим способом, тому до дослідження приєдналися вчені з Інституту загальної та неорганічної хімії ім. Н.С. Курнакова РАН. Позитивні результати надихнули фахівців продовжити роботу. Тепер вони збираються детально дослідити, як саме наночастки діоксиду церію допомагають відновлювати ДНК, пошкоджену випромінюванням. Крім того, залишається відкритим питання, як довго наночастинки можуть перебувати у клітинах, яким чином виводяться і як їх перебування впливає на організм.
Стаття російський вчених була опублікована в науковому журналі RSC Advances.
