Новый механизм повреждений ДНК наночастицами (Е. Рябцева)

Новый механизм повреждений ДНК наночастицами

Е. Рябцева

Согласно результатам исследования, опубликованным 5 ноября в on-line версии журнала Nature Nanotechnology в статье «Nanoparticles can cause DNA damage across a cellular barrier», наночастицы могут повреждать ДНК даже без непосредственного контакта. Эти данные поднимают новые вопросы касательно безопасности наноматериалов, используемых в клинической практике.

Ассоциированные с наночастицами повреждения ДНК описаны для многих разновидностей наночастиц, однако все известные до сих пор типы повреждений возникают при непосредственном контакте наночастиц с ДНК. Авторы впервые описали механизм опосредованного губительного действия наночастиц на ДНК.

Ученые используют современные нанотехнологии в разработке систем для доставки в различные органы и ткани лекарств и визуализирующих агентов, однако результаты некоторых работ свидетельствуют о токсичности таких частиц. Например, уже доказана взаимосвязь между вдыханием наночастиц или нанотрубок и развитием кардиореспираторной патологии. Кроме того, известно, что наночастицы из кобальтохромового сплава (CoCr), которые могут высвобождаться металлическими протезами суставов, повреждают человеческие клетки в культуре.

Для боле детального изучения токсичности кобальтохромовых наночастиц ученые из университета Бристоля (Великобритания), работающие под руководством Чарльза Патрика Кейза (Charles Patrick Case), проанализировали состояние человеческих фибробластов, подвергавшихся воздействию наночастиц непосредственно в культуре или через барьер из живых клеток (в условиях живого организма таким барьером может являться плацента или легочной эпителий). Они создали барьер путем культивирования толстого слоя линии человеческих клеток BeWo, часто используемой для создания барьеров в различных экспериментальных моделях, на пористой пластиковой вставке, которую впоследствии помещали на культуру фибробластов. Спустя 24 часа воздействия наночастиц авторы оценивали уровень повреждений ДНК в фибробластах. Они выявили значительное количество повреждений ДНК во всех клетках, как подвергавшихся непосредственному воздействию наночастиц, так и защищенных барьером из клеток BeWo. Аналогичные результаты были получены и в параллельных экспериментах с использованием микрочастиц.

При планировании экспериментов исследователи рассчитывали на эффективность BeWo-барьера, поэтому их очень удивило, что уровень повреждений ДНК в защищенных им клетках был таким же высоким, как в клетках, подвергавшихся непосредственному воздействию наночастиц.

Анализ культуральной среды под пластиковой вставкой не выявил присутствия наночастиц. Это говорит о том, что BeWo-барьер, толщина которого достигала четырех слоев клеток, эффективно задерживал наночастицы.