Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ ПРОТОНАМИ КЛЕТОК КАРЦИНОМЫ ЛЕГКОГО ЧЕЛОВЕКА А 549 В ПРИСУТСТВИИ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА
А.В. Рзянина, Г.В. Мицын, С.В. Швидкий, А.Г. Молоканов, К.Н. Шипулин, А.В. Агапов, В.Н. Гаевский, И. Хасенова

Цель: Изучение влияния наночастиц золота на опухолевые клетки карциномы легкого человека А 549 при облучении протонами.
Материал и методы:
Клеточная культура: Клетки карциномы легкого человека А 549.
Наночастицы золота Au/PEG 6000/W 200/30 нм: в работе использовался коллоидный раствор наночастиц золота, приобретенный в фирме М 9 Nanomaterials & Technologies.
Облучение протонами: Облучение клеток проводилось на терапевтическом протонном пучке в медико-техническом комплексе Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований.
Определение радиочувствительности клеток: оценка клоногенной выживаемости клеток.
Определение генотоксической активности наночастиц под действием протонного облучения: микроядерный тест с блокированием цитокинеза. Генотоксичность наночастиц золота оценивалась по количеству микроядер на 1000 бинуклеарных клеток. Микроядра считали только в бинуклеарных клетках. Для каждой дозы просчитывалось не менее 1000 бинуклеарных клеток, эксперименты проводились в трех повторах.
Результаты:
Частота образования микроядер свидетельствует о повышении генотоксического действий наночастиц при облучении протонами в дозе 2 Гр. Протонное облучение вызывало увеличение частоты образования микроядер в зависимости от концентрации наночастиц. При облучении протонами дозой 2 Гр в присутствии и отсутствие наночастиц различие по частоте образования микроядер составило для концентрации наночастиц 2,5 мкг/мл – 1,1; для 5 мкг/мл и 10 мкг/мл – 1,2; для 15 мкг/мл – 1,3 и для 30 мкг/мл –1,5. Кривые выживаемости клеток отражают снижение их выживаемости при добавлении металлических наночастиц с высоким Z, что отражает возникновение эффектов радиосенсибилизации. Коэффициент усиления для уровней выживаемости 10% и 50% составляет 1,4 и 2,5 соответственно.
Выводы:
Под действием протонного облучения повышается генотоксическая активность наночастиц золота в клетках карциномы легкого человека А 549 в зависимости от их концентрации. Снижается выживаемость клеток карциномы легкого человека А 549, облученных протонами в присутствии наночастиц золота.

Ключевые слова: протонное облучение, наночастицы золота, клетки А 549, выживаемость

Реферат

IMPROVEMENT OF PROTON IRRADIATION EFFECTIVENESS OF HUMAN LUNG CARCINOMA CELLS A 549 IN THE PRESENCE OF GOLD NANOPARTICLES
A.V. Rzyanina, G.V. Mitsyn, S.V. Shvidkij, A.G. Molokanov, K.N. Shipulin, A.V. Agapov, V.N. Gaevsky, I. Khassenova

Purpose: To study was to study the effect of GNP nanoparticles on tumor cells of human lung carcinoma A 549 when irradiated with protons.
Materials and methods:
Cell culture: Human lung carcinoma cells A 549.
Gold nanoparticles Au/PEG 6000/W 200/30 nm: A colloidal solution of gold nanoparticles purchased from the firm M 9 Nanomaterials & Technologies was used in the work.
Proton irradiation: The irradiation of cells was carried out on a therapeutic proton beam in the Medical and Technical Complex of the Laboratory of Nuclear Problems Joint Institute for Nuclear Research.
Determination of radiosensitivity of cells: By determining the clonogenic survival of cells.
Determination of the genotoxic activity of nanoparticles under the action of proton irradiation: investigated using a micronucleus test with blocking cytokinesis. The genotoxicity of gold nanoparticles was estimated by the number of micronuclei per 1000 binuclear cells. Micronucleus were counted only in binuclear cells. At least 1000 binuclear cells were calculated for each dose, experiments were carried out in three repeats.
Results:
The frequency of micronucleus formation indicates an increase in the genotoxic effect of nanoparticles when irradiated with protons at a dose of 2 Gy. Proton irradiation caused an increase in the frequency of micronucleus formation depending on the concentration of nanoparticles. When irradiated with protons at a dose of 2 Gy in the presence and absence of nanoparticles, the difference in the frequency of micronucleus formation for the concentration of nanoparticles was 2.5 mg/ml – 1.1; for 5 mg/ml and 10 mg/ml – 1.2; for 15 mg/ml – 1.3 and for 30 mg/ml –1.5. Cell survival curves reflect a decrease in their survival rate when metal nanoparticles with high Z are added, which reflects the occurrence of radiosensitization effects. The gain for 10% and 50% survival rates is 1.4 and 2.5, respectively.
Conclusions: Under the influence of proton irradiation, the genotoxic activity of gold nanoparticles in human lung carcinoma cells A 549 increases, depending on their concentration. The survival rate of human lung carcinoma A 549 cells irradiated with protons in the presence of gold nanoparticles decreases.

Key words: proton irradiation, Au nanoparticles, cells A 549, clonogenic survival

DOI: 10.52775/1810-200X-2022-96-4-21-29