Углеродные нанотрубки длиной более 15 микрон, которые используются при производстве композитных материалов, обладают такой же канцерогенностью, как асбест, выяснили ученые из Великобритании. При попадании в дыхательные пути нанотрубки, как и волокна асбеста, вызывают хроническое воспаление и со временем могут способствовать развитию злокачественной опухоли соединительнотканной оболочки легких по схожему молекулярному механизму, включающему подавление функции опухолевых супрессоров. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Асбест — природный волокнистый минерал на основе кремния, который ранее широко использовался в промышленности, в том числе как строительный материал. В последние годы в развитых странах от него стали отказываться из-за высокой токсичности. Хроническое вдыхание асбестовой пыли оказалось причиной злокачественного разрастания соединительнотканной оболочки легких (плевры) — мезотелиомы. Исследования показывают, что у работников асбестовых рудников частота возникновения мезотелиомы достигает 15 процентов, причем инкубационный период заболевания может составлять десятки лет.
Ученые из токсикологического отделения Совета по медицинским исследованиям Великобритании показали, что к развитию мезотелиомы по аналогичному с асбестом механизму приводит попадание в легкие длинных углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки с различными параметрами в настоящее время используются в промышленности при производстве композитных материалов, а также в микроэлектронике и даже в медицине.
Исследователи сравнили воздействие длинных (длиной более 15 микрон) и коротких асбестовых волокон, а также длинных и коротких углеродных нанотрубок, на соединительнотканные оболочки у мышей. Частицы вводили мышам в дыхательные пути в разных концентрациях, соответствующих острому воздействию или слабому, но длительному. Срок введения составлял от недели до 20 месяцев. В течение эксперимента, а также 20 месяцев после него авторы работы оценивали изменения в легочной оболочке, куда из легких перемещаются неразлагаемые в организме частицы.
Ученые показали, что присутствие длинных асбестовых волокон и длинных нанотрубок приводило со временем к развитию хронического воспаления, окислительного повреждения ДНК, и активации про-онкогенных сигнальных путей в клетках оболочки. К концу наблюдения в разных группах от 10 до 25 процентов мышей страдали от мезотелиомы, что соответствует уровню заболеваемости среди людей.
Оказалось, что на молекулярном уровне к развитию мезотелиомы приводит подавление экспрессии гена CDKN2A в результате гиперметилирования его регуляторного участка. В некоторых случаях наблюдались даже делеции в области этого генетического локуса, приводящие к утрате функции гена. Ген CDKN2A кодирует белок p16, который регулирует клеточный цикл и является важным опухолевым супрессором, то есть белком, функции которого предотвращают неконтролируемое клеточное деление. Потеря клетками плевры белка p16 наблюдалась как при разрушении оболочки частицами асбеста, так и длинными углеродными нанотрубками. При этом короткие нанотрубки не вызывали изменений плевры, видимо благодаря своевременной утилизации малых частиц клетками иммунитета.
Открытие молекулярного механизма, лежащего в основе развития мезотелиомы, позволит оценивать состояние легких и плевры по соответствующим биомаркерам у людей из группы риска — главным образом, работников вредных производств.
Ученые подчеркивают, что их выводы относятся не ко всем типам углеродных нанотрубок, и их главная задача - привлечь внимание производителей и регуляторов, чтобы они могли выбирать более безопасные варианты наноматериалов. Вместе с тем, на заводах, производящих наноматериалы, уже принимаются соответствующие меры безопасности.
Ранее мы рассказывали, что жидкий пластик для 3D-печати оказался ядовитым для рыб.
Дарья Спасская
Они не вызвали нежелательных реакций
Первая фаза клинических испытаний показала, что имплантация предшественников дофаминергических нейронов, полученных из эмбриональных стволовых клеток, в головной мозг людей с болезнью Паркинсона безопасна и приводит к облегчению двигательных нарушений. Как сообщается на сайте компании-разработчика терапии BlueRock Therapeutics, по данным позитронно-эмиссионной томографии после имплантации клетки в клетках наблюдался рост дофаминергической активности. Идея о том, что при болезни Паркинсона может помочь восстановление или замена пораженных дофаминергических нейронов с помощью клеточной терапии, появилась в начале 80-х годов прошлого столетия. Тогда врачи и ученые предположили, что клетки различных обновляющихся тканевых популяций могут заменить клетки, продуцирующие дофамин. В основном такие манипуляции проводили на животных, и эти исследования продолжаются и по сей день. В 2020 году американские ученые опубликовали результаты первого клинического исследования клеточной терапии болезни Паркинсона на людях. Тогда пациенту с болезнью Паркинсона пересадили нейроны, полученные из клеток его кожи. За два с половиной года у него не возникло никаких побочных эффектов, а нейродегенерация затормозилась. Теперь на Международном конгрессе по болезни Паркинсона и двигательным расстройствам представители фармацевтической компании Bayer и компании BlueRock Therapeutics, занимающейся клеточной терапией, объявили о результатах первой фазы клинических испытаний клеточной терапии болезни Паркинсона у 12 человек. Терапия состояла в том, что из эмбриональных плюрипотентных стволовых клеток получают предшественники дофаминергических нейронов, которые имплантируют в головной мозг человека. У всех 12 участников нейроны прижились хорошо, а вся процедуры не вызвала серьезных нежелательных реакций. Кроме того, позитронно-эмиссионная томография показала признаки выживания и приживления клеток как в группах с низкой, так и в группе с высокой дозой клеток. Через год после процедуры у семи участников, получивших высокую дозу, время облегчения симптомов в среднем увеличилась на 2,16 часа в день, а время ухудшения симптомов сократилось на 1,91 часа в день. У пяти участников из группы меньшей дозы сообщили о меньшем абсолютном изменении периодов с симптомами и без них. В целом тяжесть моторных нарушений значительно снизилась. Старт второй фазы испытаний этой терапии намечен на первую половину 2024 года. Ранее мы рассказывали о том, что развитие болезни Паркинсона можно спрогнозировать по толщине слоев сетчатки глаза.