Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН обнаружили, что наночастицы из двуокиси церия способны защищать организм мышей от фатальных доз радиации, говорится в статье, опубликованной в журнале RSC Advances.
"Эти наночастицы, вероятно, могут влиять на различные внутриклеточные сигнальные пути, связанные с восстановлением ДНК. Если она повреждена незначительно, допустим, разорвана только одна нить, то ДНК-полимеразы могут восстановить молекулу. В самой клетке заложены системы нейтрализации ионизирующего излучения и восстановления повреждений, а наночастицы помогают этим процессам",
— заявил Антон Попов из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино, чьи слова приводит пресс-служба заведения.
Человек и прочие живые существа крайне негативно реагируют на облучение радиацией по той причине, что ионизирующее излучение напрямую вносит разрывы в цепочки ДНК или опосредованно "ломает" их, порождая множество химически агрессивных веществ при взаимодействии с содержимым клетки. Эти повреждения заставляют многие клетки считать, что они необратимо повреждены, что вызывает их массовую гибель и приводит к смерти организма в целом.
Попов и его коллеги из московских институтов РАН и университета Томска обнаружили, что часть этих эффектов можно подавить или даже полностью предотвратить, если в облучаемых клетках будет присутствовать некоторое количество наночастиц, состоящих из оксида церия (CeO2).
Как рассказывают ученые, на идею провести подобные эксперименты их натолкнуло то, что порошки из оксида церия обладают антикоррозийными свойствами, а нанокристаллы из двуокиси этого металла заметно уменьшают концентрацию пероксида водорода и других агрессивных молекул в водяных растворах различных веществ после их облучения рентгеном.
Руководствуясь этой идеей, биологи проверили, что произойдет с клетками мышей, если в них ввести наночастицы двуокиси церия и после этого облучить их смертельной дозой радиации. Оказалось, что такие клетки погибали в два раза реже, чем их "кузены" из контрольной группы, не насыщенные наночастицами.
Убедившись в том, что двуокись церия действительно защищает клетки от радиации, Попов и его коллеги ввели их в организм мышей, облучили их дозой в 7 Грэй ионизирующего излучения, смертельной как для грызунов, так и для человека. Часть мышей получила инъекции наночастиц уже после облучения.
Как показал этот эксперимент, через 15 дней все особи из контрольной группы погибли от последствий облучения, тогда как примерно 40% их сородичей, которым ученые ввели наночастицы уже после облучения, оставались живы к тому времени и не умирали еще как минимум на протяжении месяца наблюдений. Мыши, получившие уколы наночастиц заблаговременно, справились с радиацией еще лучше – больше половины из них (60%) пережило эту процедуру.
Как считают ученые, это произошло по той причине, что наночастицы диоксида церия проникли в самые уязвимые части организма, в том числе и костный мозг, где они захватывали свободные радикалы и переводили их в более безопасные для клеток соединения во время и после облучения. Попов и его коллеги считают, что наночастицы могут исполнять еще одну защитную функцию – возможно, что двуокись церия, поглощает излучение сама по себе, тем самым минимизируя вред организму.
Успешные результаты вдохновили авторов статьи продолжить работу. Теперь они собираются подробно исследовать, как именно наночастицы диоксида церия помогают восстанавливать ДНК, поврежденную излучением. Кроме того, их занимает вопрос о том, как долго наночастицы могут находиться в клетках, каким образом выводятся и как их пребывание влияет на организм. Эти вопросы крайне важны для оценки безопасности подобной защиты от радиации.