В конце прошлого года стали известны результаты конкурса на соискание премий ОИЯИ для молодых ученых и специалистов за 2019-2020 годы. По итогам второго тура, прошедшего в онлайн-формате, первую премию в номинации «Научно-исследовательские экспериментальные работы» получила Р. А. Кожина (ЛРБ).
Группа флуоресцентной микроскопии занимается изучением биологического действия ионизирующих излучений разного качества на формирование различных повреждений ДНК в клетках млекопитающих и их репарацию. Репарация — особая функция клеток, которая заключается в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, поврежденных при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических реагентов.
Основным объектом исследований являются клетки гиппокампа грызунов. Гиппокамп — это небольшая структура головного мозга, которая играет критическую роль в формировании кратковременной памяти, отвечает за дальнейший переход в долговременную память и отвечает за пространственную ориентацию. Кроме того, многие исследования показали, что в гиппокампе на протяжении всей жизни происходит образование новых нейронов (нейрогенез), поэтому данный отдел является более радиочувствительным, чем другие клетки взрослого мозга. Таким образом, изучение различных повреждений, формирующихся в клетках гиппокампа, и их репаративных процессов чрезвычайно важно.
Изучение процессов формирования и репарации повреждений ДНК при действии ионизирующих излучений разного качества привносит большой вклад в понимание функционирования фундаментальных биологических систем. Однако нельзя не упомянуть и практические задачи, в решение которых данные исследования могут привнести немалый вклад. Например, планируемые длительные пилотируемые космические полеты, а также совершенствование существующих методов лечения онкологических заболеваний.
Для пилотируемых полетов в дальний космос наиболее важными являются сохранение ясности ума, способность выполнять поставленную задачу, обеспечение жизнедеятельности космического корабля и немаловажная часть — это выполнение главной исследовательской работы. Постоянное воздействие космического излучения на клетки индуцирует широкий спектр повреждений ДНК, которые, в свою очередь, могут привести как к злокачественной трансформации клеток, так и к клеточной гибели, что впоследствии может стать одной из причин изменения высших интегративных функций центральной нервной системы.
Эра радиобиологических космических исследований начиналась буквально в космосе. Перед первым полетом человека в космос исследователи проводили эксперименты на живых организмах, отправляя различные модельные системы на спутниках. Это сложно и сенсационно, но не было статистики, поскольку эксперименты были уникальны. Возникали проблемы с интерпретацией результатов и их экстраполяцией, со временем пришло понимание, что начинать надо с экспериментов в наземных условиях, тщательно набирая статистику. Вначале изучить фундаментальные механизмы биологических процессов, чтобы понимать, как те же самые процессы будут происходить в космическом пространстве.
На данный момент проведено большое количество экспериментов, направленных на изучение дозовых зависимостей формирования широкого спектра повреждений ДНК: от двунитевых разрывов до кластерных повреждений в нейрональных клетках млекопитающих. Изучены возрастные особенности радиочувствительности гиппокампа мышей при действии гамма-излучения, проведен сравнительный анализ кинетики репарации повреждений ДНК in vivo и in vitro. Кроме того, выполнена серия экспериментов по изучению действия радиомодификаторов и иммуномодуляторов, таких как монофосфорил липида А и дифосфорил липида А. На данный момент одно из основных направлений нашей работы — изучение действия ингибитора репарации ДНК 1-D-арабинофуранозилцитозина в нейрональных клетках при действии ионизирующих излучений.
В ближайших планах — продолжить детальное исследование влияния различных ингибиторов ДНК на формирующиеся повреждения в нормальных и опухолевых клетках млекопитающих, а также внедрить в работу метод Western-blotting, позволяющий оценивать экспрессию белков репарации.