Исследования биологического действия

тяжелых заряженных частиц различных энергий

Участвующие страны и международные организации:

Армения, Беларусь, Болгария, Вьетнам, Германия, Италия, Куба, Монголия, Польша, Россия, Румыния, Сербия, Словакия, Чехия.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Теоретические и экспериментальные исследования биологического действия тяжелых заряженных частиц различных энергий на базовых установках ОИЯИ.

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:

1. Исследование закономерностей и механизмов возникновения молекулярных нарушений структуры ДНК и их репарации в клеточных культурах нормальных и опухолевых клеток млекопитающих и человека, а также гистологических срезах тканей различных отделов центральной нервной системы облученных животных в результате действия излучений с разной ЛПЭ.

2. Изучение закономерностей индукции и молекулярной природы различных типов генных и структурных мутаций в клетках млекопитающих и низших эукариот в зависимости от дозы и величины ЛПЭ излучения, репарационного статуса, развития оксидативного стресса, а также механизмов генетической стабильности.

3. Изучение формирования комплексных хромосомных аберраций в нормальных и опухолевых клетках человека и лабораторных животных. Оценка отдаленных последствий действия излучений с различной ЛПЭ.

4. Исследование нарушений поведенческих реакций, патоморфологических изменений в различных структурах головного и спинного мозга, критических органах и системах облученных лабораторных животных. Поиск новых средств фармакологической защиты от излучений.

5. Изучение радиационно-индуцированных эффектов в микроглии, олигодендроцитах и их предшественниках, а также в структуре миелиновой оболочки при действии плотноионизирующих излучений.

6. Исследование механизмов действия АраЦ и других радиосенсибилизаторов при облучении различных культур нормальных и опухолевых клеток, а также мышей с трансплантированными опухолям.

7. Разработка иерархии математических моделей радиационно-биологических эффектов, описывающих как радиационно-индуцированные патологии развиваются на разных уровнях организации (от молекул до популяций клеток) и во временных рамках (острые и отдаленные последствия).

8. Совершенствование методик радиобиологических экспериментов на ускорителях. Расчет защит новых ядерно-физических установок, оценка радиационной обстановки и разработка систем радиационной безопасности. Участие в создании и тестировании приборов ядерной планетологии.

Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:

1. Продолжить анализ закономерностей формирования и репарации кластерных двунитевых разрывов ДНК при действии тяжелых заряженных частиц в ядрах фибробластов кожи человека, в радиорезистентных опухолевых клетках глиобластомы человека U87.

2. Продолжить анализ закономерностей формирования и структуры сложноорганизованных кластерных повреждений ДНК методом иммуноцитохимического окрашивания белков репарации γН2АХ, 53ВР1, OGG1, XRCC1 в ядрах фибробластов человека при действии ускоренных тяжелых ионов.

3. Продолжить сравнительный анализ вклада различных путей репарации двунитевых разрывов ДНК в фибробластах человека при действии излучений разного качества методом иммуноцитохимического окрашивания белков репарации RAD51 (HR) и DNA PKcs (NHEJ).

4. Продолжить изучение закономерностей формирования и кинетики репарации кластерных двунитевых разрывов ДНК при действии тяжелых заряженных частиц в ядрах клеток предшественников и зрелых нейронах, а также глиальных клетках ЦНС млекопитающих с использованием маркеров клеточных субпопуляций - NeuN, doublecortin, GFAP, BrdU, calbindin.

5. Продолжить эксперименты по изучению экспрессии генов кодирующих белки, участвующие в репарации (RAD51, DNAPKcs, NBS1, MRE11 и др.) в фибробластах кожи человека при действии тяжелых заряженных частиц.

6. Продолжить изучение закономерностей индукции апоптоза в фибробластах кожи человека, в нейронах ЦНС млекопитающих при действии тяжелых заряженных частиц.

7. Продолжить изучение закономерностей формирования и репарации двунитевых разрывов ДНК при действии γ-квантов и ускоренных тяжелых ионов в нейронах ЦНС млекопитающих.

8. Продолжить изучение закономерностей индукции структурных перестроек в клетках лабораторных штаммов дрожжей при действии излучений с разными ЛПЭ.

9. Исследовать радиочувствительность пробиотических штаммов дрожжей.

10. Продолжить исследование влияния нарушения дыхания в результате повреждения митохондриальной ДНК на чувствительность к летальному и мутагенному действию излучения клеток дрожжей.

11. Произвести картирование мутаций, понижающих чувствительность дрожжевых клеток к излучению, и изучение механизма радиопротекции.

12. Исследовать влияние инактивации фосфатазы дрожжей НАР1 на радиочувствительность и генетическую стабильности ядерного и митохондриального геномов.

13. Провести анализ структурных и хромосомных нарушений, выявленных у радиационно- индуцированных мутантов в разные сроки после облучения культуры клеток млекопитающих.

14. Оценить отдаленные хромосомные нарушения после облучения головы обезьян (Macaca mulatta) ускоренными ионами криптона метафазным методом.

15. Продолжить исследование индукции комплексных аберраций в нормальных (лимфоциты) и опухолевых (карцинома молочной железы Cal 51) клетках человека in vitro при действии фотонов, протонов и ускоренных ионов азота методом mFISH.

16. Продолжить исследования методом mFISH хромосомных аберраций, индуцированных в лимфоцитах периферической крови человека различными видами излучений, используемых в терапии рака.

17. Продолжить кариотипирование и анализ структурных и численных хромосомных аберраций в различных линиях культивируемых in vitro стволовых клеток человека методом mFISH.

18. Продолжить анализ индукции разрывов хроматина в разные сроки после облучения гамма, протонами и ускоренными ионами в нормальных (лимфоциты) и опухолевых (карцинома молочной железы Cal 51) клетках человека методом преждевременной конденсации хроматина (ПКХ).

19. Исследовать секрецию воспалительных цитокинов TNF alpha, Il-1, IL-6 и MCP-1 в гомогенатах мозга мышей в различные времена после облучения головы животных протонами в пике Брэгга.

20. Оценить уровень основного белка миелина (МBP) в гомогенатах мозга мышей в различные времена после облучения головы животных протонами в пике Брэгга.

21. Продолжить исследование влияния АраЦ на выживаемость различных линий нормальных и опухолевых клеток млекопитающих и человека (по критерию клонообразования, формированию апоптоза) при действии протонов и γ-квантов.

22. Продолжить исследование образования и элиминации γH2AX/53BP1 фокусов в культуре клеток глиобластомы U87 и меланомы B16 при облучении протонами в пике Брэгга и γ-квантами в нормальных условиях и в присутствии АраЦ (+/- ГМ).

23. Продолжить исследование закономерностей формирования двунитевых разрывов ДНК в различных отделах центральной нервной системы грызунов при облучении in vivo протонами и γ-квантами без применения радиомодификаторов и в присутствии АраЦ (+/- ГМ).

24. Продолжить исследование модификации поведенческих реакций мелких лабораторных животных после воздействия ТЗЧ в присутствии препарата АраЦ.

25. Оценить патологические изменения в различных клеточных популяциях головного мозга и возможность их купирования нейропротекторным лекарственным средством Церебролизин.

26. Продолжить исследование морфологических и функциональных изменений в ЦНС крыс линии SD и мышей CD-1 после воздействия протонного излучения.

27. Продолжить исследование патогенеза в различных тканях и органах млекопитающих после воздействия ТЗЧ.

28. Исследовать отдаленные эффекты морфологических изменений в ЦНС крыс после воздействия протонного излучения.

29. Исследовать изменения липидного состава мозга мышей и крыс после воздействия протонного излучения.

30. Продолжить математическое моделирование формирования и репарации повреждений ДНК при действии тяжелых заряженных частиц различных энергий на нормальные и опухолевые клетки.

31. Продолжить математическое моделирование динамики популяции опухолевых клеток при действии ионизирующих излучений в присутствии ингибиторов синтеза ДНК.

32. Провести математическое моделирование роста популяции опухолевых клеток при действии ионизирующих излучений в присутствии металлических наночастиц.

33. Продолжить математическое моделирование нарушений структуры и функций мутантных и оксидированных форм нейронных белков методом молекулярной динамики.

34. Продолжить математическое моделирование радиационно-индуцированных нарушений нейрогенеза и глиогенеза, нейровоспалительных процессов в структурах центральной нервной системы.

35. Продолжить проектирование, тестирование и калибровку приборов ядерной планетологии с генераторами быстрых нейтронов на стенде ЛРБ.

36. Обеспечить проведение радиобиологических экспериментов на ускорителях ОИЯИ.

37. Принять участие в проектировании и создании станции СОДИБ на радиобиологическом канале Нуклотрона.

38. Разработать проект симулятора поля Галактического космического излучения в станции СОДИБ на радиобиологическом канале Нуклотрона.

39. Выполнить измерения радиационной обстановки (полей нейтронов) вокруг бустера NICA в процессе пуско-наладочных работ.