Низкие дозы радиации увеличивают количество клеток с мутациями в р53

В работе, опубликованной в Cell Stem Cell, ученые из Великобритании поставили вопрос: будут ли быстрее распространяться клетки с мутацией в гене р53 после окислительного стресса, вызванного низкой дозой радиации? В качестве модельного объекта использовали эпителий пищевода мыши, который состоит из нескольких слоев постепенно дифференцирующихся кератиноцитов. Исследователи сфокусировались именно на гене p53 (у человека — TP53, у мыши — Trp53), так как мутации в нем тесно связаны с трансформацией клеток в раковые: в норме p53 мутирован в 5–10% клеток, но в раковом эпителии такая мутация присутствует практически во всех клетках.

Дозу облучения подбирали экспериментально и остановились на 50 мГр, что эквивалентно 3–4 обследованиям в компьютерном томографе. При такой дозе образовывалось около одного двунитевого разрыва ДНК в расчете на 5 клеток, но не индуцировался апоптоз. Чтобы отличать нормальные клетки от мутантных, авторы использовали желтый флуоресцентный белок (YFP), экспрессия которого индуцировалась при рекомбинации в клетках трансгенных мышей Ahcre^ERTRosa26^flEYFP/WT. Меченые клетки передавали свою способность к флуоресценции по наследству, таким образом можно было наблюдать распространение их потомков в эпителии. Спустя неделю после индукции экспрессии YFP ученые облучали мышей 50 мГр ионизирующего излучения и через сутки определяли размеры клонов с помощью 3D конфокальной микроскопии. При этом количество клонов, экспрессирующих YFP, пропорционально увеличивалось благодаря усилению дифференцировки и компенсирующей её пролиферации базальных клеток.

Далее предположили, что за обнаруженные изменения в поведении клеток после облучения ответственны активные формы кислорода (АФК), продуцируемые митохондриями. Это проверили с помощью флуоресцентного биосенсора Mito-Grx1-roGFP, локализующегося в митохондриях и изменяющего характер флуоресценции в ответ на окисление. Изменений не происходило, если клетки обрабатывали восстановителем дитиотрейотолом (DTT), но при воздействии экзогенной АФК H₂O₂ эффект был таким же, как при облучении 50 мГр.

С помощью перечисленных выше экспериментов установили, что клетки с мутантным p53 устойчивее нормальных в условиях окислительного стресса, поэтому и получают преимущество. Нивелировать это преимущество удалось, вводя мышам антиоксидант N-ацетилцистеин (NAC) перед облучением. Это исследование не только проливает свет на влияние низких доз радиации, но и открывает возможности использования антиоксидантов для терапии раковых заболеваний без побочных эффектов на соседние ткани.