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, Узбекистан, 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 культурах нормальных и опухолевых клеток млекопитающих и человека, а также гистологических срезах нормальных и опухолевых тканей, облученных животных при действии излучений с разной ЛПЭ.

2. Изучение закономерностей индукции и молекулярной природы генных и структурных мутаций, механизмов генетической стабильности в клетках высших и низших эукариот при действии ионизирующих излучений разного качества.

3. Изучение формирования комплексных хромосомных аберраций в нормальных и опухолевых клетках млекопитающих и человека при действии излучений с разной ЛПЭ.

4. Исследование нарушений поведенческих реакций и патоморфологических изменений в структурах центральной нервной системы (ЦНС) облученных лабораторных животных.

5. Изучение нейродегенеративных изменений в различных системах ЦНС при действии ионизирующих излучений разного качества.

6. Изучение молекулярно-клеточных механизмов влияния арабинозидцитозина (АраЦ) в нормальных и опухолевых клетках в комплексе с различными модификаторами репаративного синтеза ДНК при действии пучков протонов и фотонов.

7. Математическое моделирование острых и отдаленных радиационно-биологических эффектов, реализуемых на разных уровнях биологической организации (от молекулекулярного до тканевого уровня) при действии излучений разного качества.

8. Совершенствование методов физико-дозиметрического мониторирования пучков заряженных частиц различных энергий для радиобиологических экспериментов. Расчет радиационных защит для новых ядерно-физических установок. Участие в создании и тестировании приборов для 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 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.

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

6. Продолжить изучение закономерностей формирования и репарации кластерных двунитевых разрывов ДНК при действии фотонов и ускоренных тяжелых ионов в клетках ЦНС млекопитающих.

7. Продолжить изучение закономерностей индукции структурных перестроек в клетках дрожжей при действии излучений с разной ЛПЭ.

8. Продолжить исследование влияния повреждений митохондриальной ДНК на радиочувствительность и мутагенез клеток дрожжей.

9. Продолжить анализ хромосомных нарушений, выявленных у радиационно- индуцированных мутантов в разные сроки после облучения культуры клеток млекопитающих.

10. Провести анализ метафазным и mFISH методом хромосомных аберраций, индуцированных в лимфоцитах периферической крови обезьян (Macaca mulatta) после воздействия ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками.

11. Продолжить исследование индукции комплексных аберраций в нормальных и опухолевых клетках человека при действии ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками методом mFISH.

12. Исследовать радиационно-индуцированную секрецию воспалительных цитокинов TNF- alpha, Il-1, IL-6 и MCP-1 в гомогенатах мозга мышей в отдаленные сроки после облучения головы животных протонами.

13. Оценить уровень основного белка миелина (МBP) в гомогенатах мозга мышей в отдаленные сроки после облучения головы животных протонами.

14. Продолжить исследование образования и элиминации γH2AX/53BP1 фокусов в культуре клеток глиобластомы U87 и меланомы B16 при облучении протонами в пике Брэгга и фотонами в условиях влияния   АраЦ в комплексе с различными модификаторами репаративного синтеза ДНК.

15. Продолжить исследование закономерностей формирования двунитевых разрывов ДНК в различных отделах ЦНС грызунов при облучении in vivo протонами и фотонами в условиях влияния   АраЦ в комплексе с различными модификаторами репаративного синтеза ДНК.

16. Провести анализ и оценку морфологических изменений и апоптоза (методом TUNEL-окрашивания) в печени, головном мозге, почках половозрелых крыс после комбинированного применения АраЦ и протонного облучения.

17. Провести анализ нейро-протекторного действия Церебролизина после облучения мелких лабораторных животных протонами.

18. Продолжить исследование поведенческих, морфологических и функциональных нарушений у грызунов при действии фотонных и протонных пучков в различные периоды после облучения.

19. Применить алгоритмы компьютерного зрения для обработки биологических данных, в гистологии и поведенческих экспериментах.

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

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

22. Продолжить математическое моделирование нарушений структуры и функций белков синаптических рецепторов методом молекулярной динамики.

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

24. Провести математическое моделирование индукции хромосомных аберраций в клетках млекопитающих и человека при действии ионизирующих излучений с различными характеристиками.

25. Продолжить работы по тестированию метода "меченных протонов" совместно с ИКИ РАН на фазотроне ЛЯП.

26. Обеспечить проведение радиобиологических экспериментов на ускорителях ОИЯИ.

27. Принять участие в проектировании и создании станции SIMBO на прикладных пучках ARIADNA комплекса NICA.

28. Разработать конструкцию симулятора космического излучения для прикладных пучков Нуклотрона.

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