Ανίχνευση σύνθετων βλαβών στο DNA φυσιολογικών κυττάρων κατόπιν έκθεσής τους σε σωματιδιακή ιοντίζουσα ακτινοβολία - Κασμά, Μαρία-Άννα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής, 2017)
Η αλληλεπίδραση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας (Ι.Α.) με τη βιολογική ύλη έχει ως αποτέλεσμα την επαγωγή ποικίλων βλαβών στο κυτταρικό DNA. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον μελέτης παρουσιάζουν οι λεγόμενες σύνθετες βλάβες του DNA δηλ. οι δίκλωνες θραύσεις (double strand breaks-DSBs) και οι οξειδωτικές ομαδοποιημένες μη-δίκλωνες βλάβες του DNA (oxidatively-induced clustered DNA lesions: OCDLs). Οι σύνθετες βλάβες π.χ. δίκλωνες θραύσεις αυξημένης πολυπλοκότητας που συνοδεύονται και από βλάβες βάσεων στην εγγύς περιοχή-, θεωρούνται ως οι πιο επιβλαβείς, λόγω της μεγάλης δυσκολίας επιδιόρθωσής τους. Μάλιστα, για ακτινοβολίες με υψηλή γραμμική εναπόθεση ενέργεια (Linear Energy Transfer: LET), όπως είναι η κοσμική ακτινοβολία στην οποία εκτιθέμεθα καθημερινά και ειδικά οι αστροναύτες στο διάστημα, οι βλάβες εμφανίζονται ακόμα πιο πυκνές και ομαδοποιημένες. Το κύτταρο αποκρίνεται σε αυτές τις επαγόμενες βλάβες με την ενεργοποίηση ενός πολύπλοκου μηχανισμού ανίχνευσης κι επιδιόρθωσής τους. Σε περίπτωση ανεπαρκούς ή μη επιδιόρθωσή τους ενδέχεται να οδηγήσουν σε μεταλλάξεις, οι οποίες είτε προάγουν την εξελικτική διαδικασία είτε είναι επιζήμιες οδηγώντας σε γονιδιωματική αστάθεια και καρκινογένεση. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, της οποίας στόχος είναι η ανίχνευση σύνθετων βλαβών DNA σε κύτταρα που έχουν ακτινοβοληθεί με σωματιδιακή ιοντίζουσα ακτινοβολία, μελετήθηκαν φυσιολογικά ανθρώπινα βρογχικά επιθηλιακά κύτταρα (NHBEC3-KT), τα οποία είχαν ακτινοβοληθεί με δέσμες ιόντων (άνθρακα και οξυγόνου) υψηλής LET και χαμηλών δόσεων (0,084Gy, 0,256Gy, 0,494Gy), στο διεθνές επιταχυντή της NASA για διαστημικές μελέτες NSRL (https://www.bnl.gov/nsrl/), στο Brookhaven National Laboratory (BLN, Upton, NY, USA). Σε πειραματικό επίπεδο χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του in situ έμμεσου ανοσοφθορισμού. Έγινε χρήση ειδικών αντισωμάτων έναντι των διάφορων πρωτεϊνών που συμμετέχουν στην επιδιόρθωση των επιμέρους βλαβών DNA. Πιο συγκεκριμένα, ως βιοδείκτης των DSBs χρησιμοποιήθηκε αντίσωμα κατά της ιστόνης γ-Η2ΑΧ η οποία φωσφορυλιώνεται άμεσα στα σημεία των δίκλωνων θραύσεων, ενώ ως βιοδείκτες των βλαβών βάσεων έγινε χρήση αντισωμάτων κατά των πρωτεϊνών ΑPE1 και OGG1. Για την καταμέτρηση των εστιών φθορισμού, καθώς και για την εκτίμηση του συνεντοπισμού σε εικόνες φθορισμού, μέσω της παραμέτρου Pclc, έγινε χρήση των βελτιωμένων λογισμικών JCountPro και JQuantPlus. Βασικό πλεονέκτημα της παραμέτρου Pclc αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Βλαβών DNA στο ΕΜΠ, είναι το γεγονός ότι αφενός υπολογίζεται άμεσα ο πιθανός συνεντοπισμός δύο πρωτεϊνών και αφετέρου διαφαίνεται από την τιμή της αν είναι τυχαίος (Pclc ~1) ή βιολογικά σημαντικός (Pclc > 1). Για την εξέταση του φαινομένου του συνεντοπισμού, επιχειρήθηκε να διαπιστωθεί ποιο διάλυμα blocking, μεταξύ του PBG και του f.blocking, είναι καταλληλότερο. Επίσης, τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντικό συνεντοπισμό αυξανομένου του LET στις περισσότερες περιπτώσεις κάτι που είναι συμβατό με την αύξηση της συνθετότητος βλαβών λόγω αύξησης της LET. Σε κάθε περίπτωση συνιστάται η περαιτέρω διερεύνηση αυτής της μεθοδολογίας για την ανίχνευση των ομαδοποιημένων βλαβών στο DNA ύστερα από έκθεση σε ιοντίζουσες ακτινοβολίες και ειδικά αυτών που υφίστανται στο διάστημα ή χρησιμοποιούνται στη αδρονική θεραπεία (πρωτόνια και άνθρακας).