Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1085910.32607/20758251-2019-11-3-99-102Short communicationsКраткие сообщенияShort CommunicationA Unique Prototypic Device for Radiation Therapy: The p53-Independent Antiproliferative Effect of Neutron RadiationУникальный прототип радиотерапевтической установки: р53-независимый антипролиферативный эффект нейтронного облученияYurkovD. I.ЮрковД. И.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comSyromukovS. V.СыромуковС. В.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comTatarskiyV. V.ТатарскийВ. В.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comIvanovaE. S.ИвановаЕ. С.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comKhamidullinaA. I.ХамидуллинаА. И.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comYastrebovaM. A.ЯстребоваМ. А.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comSysoevV. I.СысоевВ. И.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comDobrovR. V.ДобровР. В.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comBelousovA. V.БелоусовА. В.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comMorozovV. N.МорозовВ. Н.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comKolyvanovaM. A.КолывановаМ. А.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comKrusanovG. A.КрусановГ. А.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comZverevV. I.ЗверевВ. И.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comShtilA. A.ШтильА. А.
Russian Federation
shtilaa@yahoo.comN.L. Dukhov All-Russia Research Institute of AutomaticsВсероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. ДуховаBlokhin National Medical Center of OncologyНациональный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава РоссииInstitute of Gene Biology, Russian Academy of SciencesИнститут биологии гена РАНA.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical CenterФедеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА РоссииMoscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваD.V. Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics at Moscow State UniversityНИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцина при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова15092019113VOL 11, NO3 (2019)ТОМ 11, №3 (2019)9910221012020Copyright ©; 2019, Yurkov D.I., Syromukov S.V., Tatarskiy V.V., Ivanova E.S., Khamidullina A.I., Yastrebova M.A., Sysoev V.I., Dobrov R.V., Belousov A.V., Morozov V.N., Kolyvanova M.A., Krusanov G.A., Zverev V.I., Shtil A.A.Copyright ©; 2019, Юрков Д.И., Сыромуков С.В., Татарский В.В., Иванова Е.С., Хамидуллина А.И., Ястребова М.А., Сысоев В.И., Добров Р.В., Белоусов А.В., Морозов В.Н., Колыванова М.А., Крусанов Г.А., Зверев В.И., Штиль А.А.2019Yurkov D.I., Syromukov S.V., Tatarskiy V.V., Ivanova E.S., Khamidullina A.I., Yastrebova M.A., Sysoev V.I., Dobrov R.V., Belousov A.V., Morozov V.N., Kolyvanova M.A., Krusanov G.A., Zverev V.I., Shtil A.A.Юрков Д.И., Сыромуков С.В., Татарский В.В., Иванова Е.С., Хамидуллина А.И., Ястребова М.А., Сысоев В.И., Добров Р.В., Белоусов А.В., Морозов В.Н., Колыванова М.А., Крусанов Г.А., Зверев В.И., Штиль А.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10859

Radiation therapy with heavy particles including neutrons, an otherwise therapeutically perspective because of its high tissue penetration and efficient tumor damage, is currently limited by the lack of adequate equipment. An NG-24 generator (140 kg, 42 × 110 cm, ~1011 particles/s, > 14 MeV) has been designed and engineered to replace the huge and environmentally harmful neutron reactors, cyclotrons, and accelerators with a compact, portable, safe, and potent source of high-energy neutrons. We demonstrate that the neutron beam produced by NG-24 causes a significant antiproliferative effect on human tumor cell lines regardless of the status of the anti-apoptotic p53 protein. Phosphorylation of histone 2A and increased amounts of p21, cyclin D, and phospho-p53 were detectable in HCT116 colon carcinoma cells (wild-type p53) irradiated with 4 Gy several days post-treatment, accompanied by G2/M phase arrest. These treatments dramatically reduced the ability of single cells to form colonies. In the HCT116p53KO subline (p53 -/-), the G2/M arrest was independent of the aforementioned mechanisms. Hence, the NG-24 generator is a source of a powerful, therapeutically relevant neutron flux that triggers a p53-independent antiproliferative response in tumor cells.

Лучевая терапия с использованием тяжелых частиц (в частности, нейтронов) предусматривает создание нового оборудования. Для замены применяемых в настоящее время ядерных реакторов, циклотронов и линейных ускорителей сконструирован компактный, переносной и мощный генератор нейтронов НГ-24 (вес 140 кг, размеры 42 × 110 см, мощность потока частиц 1011 н/с, энергия ~ 14 МэВ). Облучение нейтронами, генерируемыми НГ-24, вызывало выраженный антипролиферативный эффект на культурах опухолевых клеток человека независимо от статуса проапоптотического белка р53. Фосфорилирование гистона 2A и увеличение количества белков p21, циклина D и фосфорилированного p53 выявлены в клетках линии HCT116 рака толстой кишки (интактный p53), облученных в дозе 4 Гр. Облучение приводило к задержке клеточного цикла в фазе G2/M. Способность клеток к колониеобразованию существенно снижалась. В сублинии HCT116p53KO (нокаут p53) задержка в G2/M оказалась не связанной с указанными молекулярными событиями. Таким образом, НГ-24 - прототип клинически приемлемого источника высокоэнергетических нейтронов, вызывающих противоопухолевые эффекты в терапевтических дозах.

fast neutronsneutron generatorstumor cellsDNA damagecell deathбыстрые нейтроныгенераторы нейтроновопухолевые клеткиповреждения ДНКгибель клетокThis work was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (Agreement with the Institute of Gene Biology, Russian Academy of Sciences, No. 14.W03.31.002).Работа поддержана грантом Минобрнауки Российской Федерации (соглашение № 14.W03.31.002 с Институтом биологии гена РАН).1. Specht H.M., Neff T., Reuschel W., Wagner F.M., Kampfer S., Wilkens J.J., Petry W., Combs S.E. // Front. Oncol. 2015. V. 5. P. 262.2. Valcović V. 14 MeV neutrons: Physics and applications. Boca Raton: CRC Press, Taylor and Francis Group, 2015. 516 p.3. Syromukov S.V., Stepnov V.V. Generator neytronov. - Poleznaya model’ dlya patenta RF №166092 ot 03.06.20164. Syromukov S.V., Stepnov V.V., Dobrov R.V., Sysoev V.I., Mel’nik A.V., Bogatikov K.V., Starostin A.N., Letichevskii R.D. // Atomic Energy. 2015. V. 119. P. 68-71.5. Sevast’yanov V.D., Kovalenko O.I., Orlov A.V., Shibaev R.M., Obudovskii S.Yu., Portnov B.D., Batyunin A.V., Kashchuk Yu.A. // Measur. Tech. 2016. V. 59. P. 994-1001.6. Syromukov S.V. // Atomic Energy. 2018. V. 123. P. 267-274.7. Lityaev V.M., Ulyanenko S.E., Koryakin S.N., Brovin A.I., Syromukov S.V., Bogolyubov E.P., Ryzhova V.I., Gorbushin N.G. Apparat dlya distancionnoy neytronnoy terapii. - Patent RF №2526244 ot 28.08.20138. Agostinelli S., Allison J., Amako K., Apostolakis J., Araujo H., Arce P., Asai M., Axen D., Banerjee S., Barrand G., et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Section A. 2003. V. 506. P. 250-303.9. Bunz F., Dutriaux A., Lengauer C., Waldman T., Zhou S., Brown J.P., Sedivy J.M., Kinzler K.W., Vogelstein B. // Science. 1998. V. 282. P. 1497-1501.10. Tikhomirov A.S., Lin C.Y., Volodina Y.L., Dezhenkova L.G., Tatarskiy V.V., Schols D., Shtil A.A., Kaur P., Chueh P.J., Shchekotikhin A.E. // Eur. J. Med. Chem. 2018. V. 148. P. 128-139.11. Nadysev G.Y., Tikhomirov A.S., Lin M.-H., Yang Y.-T., Dezhenkova L.G., Chen H.-Y., Kaluzhny D.N., Schols D., Shtil A.A., Shchekotikhin A.E., et al. // Eur. J. Med. Chem. 2018. V. 143. P. 1553-1562.12. Volodina Y.L., Dezhenkova L.G., Tikhomirov A.S., Tatarskiy V.V., Kaluzhny D.N., Moisenovich A.M., Moisenovich M.M., Isagulieva A.K., Shtil A.A., Tsvetkov V.B., et al. // Eur. J. Med. Chem. 2019. V. 165. P. 31-45.