inovmedИнновационная медицина КубаниInnovative Medicine of Kuban2541-9897Scientific Research Institute – Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 110.35401/2500-0268-2021-23-3-19-23inovmed-438Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМолекулярные изменения в культуре клеток рака легкого Н1299 при воздействии высокими дозами ионизирующего излученияMolecular alterations in the culture of lung cancer cells H1299 after exposure to high doses of ionizing radiationhttps://orcid.org/0000-0003-1405-8329ВошедскийВ. И.VoshedskiyV. I.

Вошедский Виталий Игоревич, врач-радиотерапевт

344037, Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

Vitaly I. Voshedskiy, Radiotherapist

63, 14th Line st, Rostov-on-Don, 344037

vvoshed@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8061-6259СакунП. Г.SakunP. G.

Сакун Павел Георгиевич, кандидат медицинских наук, врач-радиотерапевт

Ростов-на-Дону

Pavel G. Sakun, Cand. of Sci. (Med.), Radiotherapist

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-3561-098XДженковаЕ. А.GenkovaE. A.

Дженкова Елена Алексеевна, доктор биологических наук, доцент, Ученый секретарь

Ростов-на-Дону

Elena A. Genkova, Dr. of Sci. (Biol.), Associate Professor, Scientific Secretary

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0003-2385-6285ПушкинА. А.PushkinA. A.

Пушкин Антон Андреевич, научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии

Ростов-на-Дону

Anton A. Pushkin, Researcher, Laboratory of Molecular Oncology

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-6035-1756СитковскаяА. О.SitkovskayaA. O.

Ситковская Анастасия Олеговна, временно исполняющий обязанности заведующей лаборатории клеточных технологий

Ростов-на-Дону

Anastasia O. Sitkovskaya, Head of the Laboratory of Cell Technologies

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-7902-7278МежевоваИ. В.MezhevovaI. V.

Межевова Ирина Валентиновна, младший научный сотрудник Лаборатории клеточных технологий

Ростов-на-Дону

Irina V. Mezhevova, Researcher, Laboratory of Cell Technologies

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-4680-8991ВласовС. Г.VlasovS. G.

Власов Станислав Григорьевич, аспирант

Ростов-на-Дону

Stanislav G. Vlasov, Postgraduate Student

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0003-0074-0044РоговаТ. С.RogovaT. S.

Рогова Татьяна Сергеевна, клинический ординатор

Ростов-на-Дону

Tatyana S. Rogova, Resident Medical Practitioner

Rostov-on-Don

Национальный медицинский исследовательский центр онкологииРоссияNational Medical Research Centre for OncologyRussian Federation202130092021031923Copyright © Вошедский В.И., Сакун П.Г., Дженкова Е.А., Пушкин А.А., Ситковская А.О., Межевова И.В., Власов С.Г., Рогова Т.С., 20212021Вошедский В.И., Сакун П.Г., Дженкова Е.А., Пушкин А.А., Ситковская А.О., Межевова И.В., Власов С.Г., Рогова Т.С.Voshedskiy V.I., Sakun P.G., Genkova E.A., Pushkin A.A., Sitkovskaya A.O., Mezhevova I.V., Vlasov S.G., Rogova T.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.innovmedkub.ru/jour/article/view/438

Цель исследования Изучить копийность генов-компонентов сигнальных каскадов, вовлеченных в репарацию ДНК, регуляцию клеточного цикла и апоптоза при воздействии высоких доз ионизирующего излучения.

Материал и методы Исследование проведено на культуре клеток немелкоклеточного рака легкого Н1299. Клеточные линии культивировали в инкубаторе Binder (Германия) 24 ч (при 37 °C, 5% СО2 ), а затем разделили группы на терапевтическую и контрольную. Первая группа облучалась на линейном ускорителе NovalisTx, Varian дозами от 18 до 24 Гр, вторая не подвергалась облучению. Во время исследования осуществляли: контроль жизнеспособности клеток, оценку апоптотической активности, затем проводили амплификацию каждой из проб в двух повторностях. Определение относительной копийности генетических локусов осуществляли методом Real-Time qPCR (RT-qPCR).

Результаты При сравнении относительной копийности в генетических локусах культуры клеток немелкоклеточного рака легкого Н1299 после воздействия высокой дозой ионизирующего излучения было обнаружено статически достоверное снижение относительной копийности генов CASP3 и RBBP8, что может свидетельствовать о снижении потенциала каспаза-опосредованной репопуляции опухоли и повышении радиочувствительности опухолевых клеток.

Выводы Воздействие высоких доз ионизирующего излучения приводит к губительному воздействию на опухолевые клетки и позволяет преодолеть один из механизмов радиорезистентности – репопуляцию опухолевых клеток.

Objective To study the copy number of genes-components of signaling cascades involved in DNA repair, cell cycle regulation and apoptosis under the influence of high doses of ionizing radiation.

Material and Мethods The study was carried out on a culture of H1299 non-small cell lung cancer cells. Cell lines were cultured in a Binder incubator (Germany) for 24 h (at 37 °C, 5% CO2 ), and then the groups were divided into therapeutic and control. The first one was irradiated with a NovalisTx, Varian linear accelerator at doses from 18 to 24 Gy, the second was not exposed to radiation. During the study, we monitored cell viability and evaluated apoptotic activity, then each sample was amplified in two iterations. During the study, cell viability was monitored, apoptotic activity was assessed, and then each sample was amplified in two replicates. The relative copy number of genetic loci was determined by Real-Time qPCR (RT-qPCR).

Results When comparing the relative copy number in the genetic loci of the H1299 non-small cell lung cancer cell culture after exposure to a high dose of ionizing radiation, a statistically significant decrease in the relative copy number of the CASP3 and RBBP8 genes was found, which may indicate a decrease in the potential of caspase-mediated tumor repopulation and an increase in the radiosensitivity of tumor cells.

Conclusion Exposure to high doses of ionizing radiation leads to a detrimental effect on tumor cells and allows to overcome one of the mechanisms of radioresistance – tumor cell repopulation.

немелкоклеточный рак легкогометастатическое поражение головного мозгалучевая терапиярадиохирургиякультура клетоккомплексная терапияnon-small cell lung cancermetastatic brain lesionradiation therapyradiosurgerycell culturecomplex therapyReferencesJemal A, Siegel R, Ward E, et al. Cancer statistics, 2008. CA Cancer J Clin. 2008;58(2):71–96. PMID: 18287387. https://doi.org/10.1158/1078-0432.ccr-14-14-edJemal A, Siegel R, Ward E, et al. Cancer statistics, 2008. CA Cancer J Clin. 2008;58(2):71–96. PMID: 18287387. https://doi.org/10.1158/1078-0432.ccr-14-14-edCancer fact sheet. World Health Organization. 2010. URL: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/en/Cancer fact sheet. World Health Organization. 2010. URL: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/en/Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой Злокачественные новообразования в России в 2019 году (заболеваемость и смертность). − М.: МНИОИ им. П.А. Герцена − филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2020; 252 с.Kaprina AD, Starinsky VV, Shakhzadova AO, ed. Malignant neoplasms in Russia in 2019 (morbidity and mortality). National Medical Research Center of Radiology of the Russian Ministry of Health. 2020; 252 p.Howlader N, Noone AM, Krapcho M, et al. SEER cancer statistics review, 1975–2014. National Cancer Institute. 2017. https://doi.org/10.1093/jnci/djx030Howlader N, Noone AM, Krapcho M, et al. SEER cancer statistics review, 1975–2014. National Cancer Institute. 2017. https://doi.org/10.1093/jnci/djx030Donington J, FergusonM,MazzoneP, et al.American college of chest physicians and society of thoracic surgeons consensus statement for evaluation and management for high-risk patients with stage I non–small cell lung cancer. Chest. 2012;142:1620–1635. PMID: 23208335. https://doi.org/10.1378/chest.12-0790Donington J, FergusonM,MazzoneP, et al.American college of chest physicians and society of thoracic surgeons consensus statement for evaluation and management for high-risk patients with stage I non–small cell lung cancer. Chest. 2012;142:1620–1635. PMID: 23208335. https://doi.org/10.1378/chest.12-0790Hoyer M., Roed H., Hansen A.T., et al. Prospective study on stereotactic radiotherapy of limited-stage non-small-cell lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2006;66(4):S128–S135. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2006.01.012Hoyer M., Roed H., Hansen A.T., et al. Prospective study on stereotactic radiotherapy of limited-stage non-small-cell lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2006;66(4):S128–S135. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2006.01.012Fakiris AJ, McGarry RC, Yiannoutsos CT, et al. Stereotactic body radiation therapy for early-stage non-small-cell lung carcinoma: four-year results of a prospective phase II study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2009;75:677–682. PMID: 19251380. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2008.11.042Fakiris AJ, McGarry RC, Yiannoutsos CT, et al. Stereotactic body radiation therapy for early-stage non-small-cell lung carcinoma: four-year results of a prospective phase II study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2009;75:677–682. PMID: 19251380. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2008.11.042Baumann P, Nyman J, Hoyer M, et al. Outcome in a prospective phase II trial of medically inoperable stage I nonsmall-cell lung cancer patients treated with stereotactic body radiotherapy. J Clin Oncol. 2009;27(20):3290–3296. https://doi.org/10.1016/s8756-3452(09)79376-4Baumann P, Nyman J, Hoyer M, et al. Outcome in a prospective phase II trial of medically inoperable stage I nonsmall-cell lung cancer patients treated with stereotactic body radiotherapy. J Clin Oncol. 2009;27(20):3290–3296. https://doi.org/10.1016/s8756-3452(09)79376-4Timmerman R, Paulus R, Galvin J, et al. Stereotactic body radiation therapy for inoperable early stage lung cancer. JAMA. 2010;303(11):1070–1076. PMID: 20233825. PMCID: PMC2907644. https://doi.org/10.1001/jama.2010.261Timmerman R, Paulus R, Galvin J, et al. Stereotactic body radiation therapy for inoperable early stage lung cancer. JAMA. 2010;303(11):1070–1076. PMID: 20233825. PMCID: PMC2907644. https://doi.org/10.1001/jama.2010.261Ricardi U, Filippi AR, Guarneri A, et al. Stereotactic body radiation therapy for early stage non-small cell lung cancer: results of a prospective trial. Lung Cancer. 2010;68:72–77. PMID: 19556022. https://doi.org/10.1016/j.lungcan.2009.05.007Ricardi U, Filippi AR, Guarneri A, et al. Stereotactic body radiation therapy for early stage non-small cell lung cancer: results of a prospective trial. Lung Cancer. 2010;68:72–77. PMID: 19556022. https://doi.org/10.1016/j.lungcan.2009.05.007Bral S, Gevaert T, Linthout N, et al. Prospective, riskadapted strategy of stereotactic body radiotherapy for early-stage non-small-cell lung cancer: results of a phase II trial. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2011;80(5):1343–1349. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2010.04.056Bral S, Gevaert T, Linthout N, et al. Prospective, riskadapted strategy of stereotactic body radiotherapy for early-stage non-small-cell lung cancer: results of a phase II trial. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2011;80(5):1343–1349. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2010.04.056Nagata Y, Hiraoka M, Shibata T, et al. Prospective trial of stereotactic body radiation therapy for both operable and inoperable T1N0M0 non-small cell lung cancer: Japan Clinical Oncology Group study JCOG0403. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2015;93(5):989–996. PMID: 26581137. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2015.07.2278Nagata Y, Hiraoka M, Shibata T, et al. Prospective trial of stereotactic body radiation therapy for both operable and inoperable T1N0M0 non-small cell lung cancer: Japan Clinical Oncology Group study JCOG0403. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2015;93(5):989–996. PMID: 26581137. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2015.07.2278Sun B, Brooks ED, Komaki RU, et al. 7-year follow-up after stereotactic ablative radiotherapy for patients with stage I non-small cell lung cancer: results of a phase 2 clinical trial. Cancer. 2017;123(16):3031–3039. PMID: 28346656. PMCID: PMC5544582. https://doi.org/10.1002/cncr.30693Sun B, Brooks ED, Komaki RU, et al. 7-year follow-up after stereotactic ablative radiotherapy for patients with stage I non-small cell lung cancer: results of a phase 2 clinical trial. Cancer. 2017;123(16):3031–3039. PMID: 28346656. PMCID: PMC5544582. https://doi.org/10.1002/cncr.30693Кит О.И., Водолажский Д.И., Кутилин Д.С., Гудуева Е.Н. Изменение копийности генетических локусов при раке желудка. Молекулярная биология. 2015;49(4):658–666.Kit OI, Vodolazhsky DI, Kutilin DS, Gudueva EN. Change in copy number of genetic loci in stomach cancer. Molecular Biology. 2015;49(4):658–666.Huang Q, Li F, Liu X, et al. Caspase 3–mediated stimulation of tumor cell repopulation during cancer radiotherapy. Nat Med. 2011:17(7):860–866. PMID: 21725296. PMCID: PMC3132290. https://doi.org/10.1038/nm.2385.Huang Q, Li F, Liu X, et al. Caspase 3–mediated stimulation of tumor cell repopulation during cancer radiotherapy. Nat Med. 2011:17(7):860–866. PMID: 21725296. PMCID: PMC3132290. https://doi.org/10.1038/nm.2385.Кит О.И., Пушкин А.А., Росторгуев Э.Е., Тимошкина Н.Н., Кузнецова Н.С., Кавицкий С.Э., Нальгиев А.М. (2019). Дифференциальная экспрессия 15-ти генов в глиальных опухолях различной степени злокачественности. Современные проблемы науки и образования. 2019;5:66–66.Kit OI, Pushkin AA, Rostorguev EE, Timoshkina NN, Kuznetsova NS, Kavitsky SE, Nalgiev AM. Differential expression of 15 genes in glial tumors of various degrees of malignancy. Modern problems of science and education. 2019;5:66–66. (In Russ.)Кит О.И., Водолажский Д.И., и др. CNV генов в качестве биомаркера и терапевтической мишени при раке желудка. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2017;4(2):196–2.Kit O.I., Vodolazhsky D.I., Tatimov M.Z, et al. CNV genes as a biomarker and therapeutic target in gastric cancer. Proceedings of higher educational institutions. North Caucasian region. Natural Sciences. 2017;4(2):196–2. (In Russ.)Кит О.И., Вошедский В.И., Сакун П.Г., и др. Опыт применения радиохирургического комплекса Novalis Tx в практике ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России. Южно-российский онкологический журнал. 2020; 1(4):32–37. https://doi.org/10.37748/2687-0533-2020-1-4-4Kit OI, Voshedskii VI, Sakun PG, et al. Novalis Tx radiosurgical platform experience in National Medical Research Centre for Oncology of the Russian Ministry of Health. South Russian Journal of Cancer. 2020;1(4):32–37. https://doi.org/10.37748/2687-0533-2020-1-4-4

The authors declare that there are no conflicts of interest present.