Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Влияние нейтронного излучения на жизнеспособность опухолевых клеток, культивируемых в присутствии изотопа бора 10B


https://doi.org/10.20862/0042-4676-2016-97-5-283-288

Полный текст:


Аннотация

Цель исследования – изучение влияния потока нейтронов, формируемого на ускорительном источнике эпитепловых нейтронов ИЯФ им. Г.И. Будкера, на жизнеспособность опухолевых клеток человека и клеток млекопитающих, культивируемых в присутствии изотопа бора 10В. Материал и методы. Клетки глиомы человека U251 и T98G и клетки китайского хомячка CHO-K1 и V-79 инкубировали в ростовой среде, содержащей L-борфенилаланин, обогащенный изотопом 10В в различных концентрациях. Клетки облучали потоком нейтронов на ускорительном источнике эпитепловых нейтронов. Для оценки жизнеспособности облученных клеток использовали клоногенный тест. Поглощенные дозы, полученные в результате упругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах вещества, и дозы, полученные в результате захвата нейтронов бором, рассчитывали с использованием кода NMC. Поглощенные дозы гамма-излучения измеряли дозиметром смешанного излучения. Результаты. Проведен анализ жизнеспособности борсодержащих и интактных клеток линий глиом человека U251 и T98G и клеток китайского хомячка CHO-K1 и V-79 после облучения нейтронным пучком. Показано, что облучение клеток всех четырех линий, культивируемых в присутствии 10B, уменьшает их колониеобразующую способность по сравнению с контролем. Повышение содержания бора в ростовой среде приводит к достоверному уменьшению доли выживших клеток. Наиболее выраженное влияние облучения на способность к пролиферации наблюдается для клеток глиомы человека линии U251. Заключение. На культурах опухолевых клеток человека и клеток млекопитающих показано, что поток нейтронов, формируемый на созданном в ИЯФ им. Г.И. Будкера ускорительном источнике эпитепловых нейтронов, эффективно снижает жизнеспособность опухолевых клеток в присутствии 10B.

Об авторах

О. Ю. Волкова
ФГБУН «Институт молекулярной и клеточной биологии» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 8/2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация;
Россия
к. б. н., ст. науч. сотр.


Л. В. Мечетина
ФГБУН «Институт молекулярной и клеточной биологии» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 8/2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация; ФГБОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
Россия
к. б. н., ст. науч. сотр.


А. В. Таранин
ФГБУН «Институт молекулярной и клеточной биологии» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 8/2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация; ФГБОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
Россия
д. б. н., заведующий лабораторией


А. А. Заборонок
University of Tsukuba, Tsukuba, 305-8577, Japan
Япония
к. м. н., доцент


K. Nakai
University of Tsukuba, Tsukuba, 305-8577, Japan
Япония
д. м. н., доцент


С. И. Лежнин
Новосибирский филиал ФГБУН «Институт проблем безопасного развития атомной энергетики» Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 1, Новосибирск, 630090, Российская Федерация; ФГБОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
Россия
д. ф.-м. н., профессор, гл. науч. сотр.


С. А. Фролов
Новосибирский филиал ФГБУН «Институт проблем безопасного развития атомной энергетики» Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 1, Новосибирск, 630090, Российская Федерация;
Россия
инженер


Д. А. Касатов
ФГБУН «Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация;
Россия
мл. науч. сотр.


А. Н. Макаров
ФГБУН «Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация;
Россия
к. ф.-м. н., мл. науч. сотр.


И. Н. Сорокин
ФГБУН «Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация;
Россия
к. т. н., науч. сотр.


Т. В. Сычева
ФГБУН «Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация;
Россия
инженер


И. М. Щудло
ФГБУН «Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация;
Россия
аспирант


С. Ю. Таскаев
ФГБУН «Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера» Сибирского отделения Российской академии наук, пр-т Академика Лаврентьева, 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация; ФГБОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
Россия
д. ф.-м. н., вед. науч. сотр.


Список литературы

1. Locher G.L. Biological effects and therapeutic possibilities of neutrons. Am. J. Roentgenol. Radium Ther. 1936; 36: 1–13.

2. Sauerwein W., Wittig A., Moss R., Nakagawa Y. (eds). Neutron capture therapy: pronciples and applications. Springer; 2012.

3. Tsuchida K., Kiyanagi Y., Uritani A., Watanabe K., Shimizu H., Hirota K. et al. Development of an accelerator-driven compact neutron source for BNCT in Nagoya University. In: Book of abstracts of the 16 International Congress on Neutron Capture Therapy. 2014, June 14–19; Helsinki, Finland: 206–7.

4. Kumada H., Kurihara H., Yoshioka M., Kobayashi H., Matsumoto H., Sugano T. et al. Development of beryllium-based neutron target system with three-layer structure for accelerator-based neutron source for boron neutron capture therapy. Appl. Radiat. Isot. 2015; 106: 78–83.

5. Abe Y., Fuse M., Fujii R., Nakamura M., Imahoru Y., Itami J. Hospitalbased boron neutron capture therapy in National Cancer Center. An installation design for the accelerator-based epithermal neutron source. In: Abstracts of 15th International Congress on Neutron Capture Therapy. 2012, Sept. 10–14; Tsukuba, Japan: 109–10.

6. Таскаев С.Ю. Ускорительный источник эпитепловых нейтронов. Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2015; 46 (6): 1770–830. [Taskaev S.Yu. Accelerator based epithermal neutron source. Fizika Elementarnykh Chastits i Atomnogo Yadra (Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei, Russian journal). 2015; 46 (6): 1770–830 (in Russ.).]

7. Wittig A., Huiskamp R., Moss R., Bet P., Kriegeskotte C., Scherag A. et al. Biodistribution of (10)B for Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) in a mouse model after injection of sodium mercaptoundecahydro-closo-dodecaborate and l-para-boronophenylalanine. Radiat. Res. 2009; 172 (4): 493–9.

8. Wittig A., Moss R., Sauerwein W. Glioblastoma, brain metastases and soft tissue sarcoma of extremities: candidate tumors for BNCT. Appl. Radiat. Isot. 2014; 88: 46–9.

9. Sun T., Zhou Y., Xie X., Chen G., Li B., Wei Y. et al. Selective uptake of boronophenylalanine by glioma stem/progenitorcells. Appl. Radiat. Isot. 2012; 70 (8): 1512–8.

10. Wittig A., Sauerwein W., Coderre J. Mechanisms of transport of p-borono-phenylalanine through the cell membrane in vitro. Radiat. Res. 2000; 153 (2): 173–80.

11. Yasui L., Kroc T., Gladden S., Andorf C., Bux S., Hosmane N. Boron neutron capture in prostate cancer cells. Appl. Radiat. Isot. 2012; 70 (1): 6–12.

12. Yamamoto T., Nakai K., Kageji T., Kumada H., Endo K., Matsuda M. et al. Boron neutron capture therapy for newly diagnosed glioblastoma. Radiother. Oncol. 2009; 91 (1): 80–4.

13. Kankaanranta L., Seppala T., Koivunoro H., Valimaki P., Beule A., Collan J. et al. L-boronophenylalanine-mediated boron neutron capture therapy for malignant glioma progressing after external beam radiation therapy: a Phase I study. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2011; 80 (2): 369–76.

14. Wadabayashi N., Honda C., Mishima Y., Ichihashi M. Selective boron accumulation in human ocular melanoma vs surrounding eye components after 10B1-p-boronophenylalanine administration. Prerequisite for clinical trial of neutron-capture therapy. Melanoma Res. 1994; 4 (3): 185–90.

15. Yoshino K., Suzuki A., Kakihana H., Honda C., Mishima Y., Kobayashi T. et al. Improvement of solubility of p-boronophenylalanine by complex formation with monosaccharides. Strahlenther. Onkol. 1989; 165 (2–3): 127–9.

16. Иванов А.А., Касатов Д.А., Кошкарев А.М., Макаров А.Н., Остреинов Ю.М., Сорокин И.Н. и др. Получение протонного пучка с током 5 мА в ускорителе-тандеме с вакуумной изоляцией. Письма в Журнал технической физики. 2016; 42 (12): 1–8. [Ivanov A.A., Kasatov D.A., Koshkarev A.M., Makarov A.N., Ostreinov Yu.M., Sorokin I.N. et al. Generation of the proton beam of 5 mA on a tandem accelerator with vacuum insulation. Pis'ma v Zhurnal Tekhnicheskoy Fiziki (Technical Physics Letters, Russian journal). 2016; 42 (12): 1–8 (in Russ.).]

17. Bayanov B., Kashaeva E., Makarov A., Malyshkin G., Samarin S., Taskaev S. A neutron producing target for BINP accelerator-based neutron source. Appl. Radiat. Isot. 2009; 67 (7–8): 282–4.

18. Yurov D., Anikeev A., Bagryan- sky P., Brednikhin S., Frolov S., Lezhnin S. et al. Parameters optimization in a hybrid system with a gas dynamic trap based neutron source. Fusion Eng. Des. 2012; 87 (9): 1684–92.

19. Санников А.В., Лебедев В.Н., Кустарев В.Н., Савицкая Е.Н., Спиров Е.Г. Индивидуальный дозиметр смешанного излучения ДВГН-01: Разработка и исследование характеристик. Препринт ИФВЭ 2005-6. Протвино; 2005. [Sannikov A.V., Lebedev V.N., Kustarev V.N., Savitskaya E.N., Spirov E.G. The individual dosimeter of mixed radiation DVGN-01: development and study of characteristics. IHEP Preprint 2005-6. Protvino; 2005 (in Russ.).]

20. Franken N., Rodermond H., Stap J., Haveman J., Bree C. Clonogenic assay of cells in vitro. Nat. Protoc. 2006; 1 (5): 2315–9.

21. Yoshida F., Matsumura A., Shibata Y., Yamamoto T., Nakauchi H., Okumura M. et al. Cell cycle dependence of boron uptake from two boron compounds used for clinical neutron capture therapy. Cancer Lett. 2002; 187 (1–2): 135–41.

22. Sato E., Yamamoto T., Shikano N., Ogura M., Nakai K., Yoshida F. et al. Intracellular boron accumulation in CHO-K1 cells using amino acid transport control. Appl. Radiat. Isot. 2014; 88: 99–103.

23. Yoshida F., Yamamoto T., Nakai K., Zaboronok A., Matsumura A. Additive effect of BPA and GdDTPA for application in accelerator-based neutron source. Appl. Radiat. Isot. 2015; 106: 247–50.

24. Van Meir E.G., Hadjipanayis C.G., Norden A.D., Shu H.K., Wen P.Y., Olson J.J. Exciting new advances in neuro-oncology: the avenue to a cure for malignant glioma. Cancer J. Clin. 2010; 60 (3): 166–93.

25. Okumura K., Kinashi Y., Kubota Y., Kitajima E., Okayasu R., Ono K. et al. Relative biological effects of neutron mixed-beam irradiation for boron neutron capture therapy on cell survival and DNA double-strand breaks in cultured mammalian cells. J. Radiat. Res. 2013; 54 (1): 70–5.

26. Kinashi Y., Takahashi S., Kashino G., Okayasu R., Masunaga S., Suzuki M. et al. DNA doublestrand break induction in Ku80-deficient CHO cells following Boron Neutron Capture Reaction. Radiat. Oncol. 2011; 5 (6): 106.

27. Wang P., Zhen H., Jiang X., Zhang W., Cheng X., Guo G. et al. Boron neutron capture therapy induces apoptosis of glioma cells through Bcl-2/Bax. BMC Cancer. 2010; 2 (10): 661.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Волкова О.Ю., Мечетина Л.В., Таранин А.В., Заборонок А.А., Nakai K., Лежнин С.И., Фролов С.А., Касатов Д.А., Макаров А.Н., Сорокин И.Н., Сычева Т.В., Щудло И.М., Таскаев С.Ю. Влияние нейтронного излучения на жизнеспособность опухолевых клеток, культивируемых в присутствии изотопа бора 10B. Вестник рентгенологии и радиологии. 2016;97(5):283-288. https://doi.org/10.20862/0042-4676-2016-97-5-283-288

For citation: Volkova O.Y., Mechetina L.V., Taranin A.V., Zaboronok A.A., Nakai K., Lezhnin S.I., Frolov S.A., Kasatov D.A., Makarov A.N., Sorokin I.N., Sycheva T.V., Shchudlo I.M., Taskaev S.Y. Impact of neutron radiation on the viability of tumor cells cultured in the presence of boron-10 isotope. Journal of radiology and nuclear medicine. 2016;97(5):283-288. (In Russ.) https://doi.org/10.20862/0042-4676-2016-97-5-283-288

Просмотров: 353

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 0042-4676 (Print)
ISSN 2619-0478 (Online)