Длинные углеродные нанотрубки заподозрили в способности провоцировать рак

Волокна асбеста и углеродные нанотрубки разной длины и в разном масштабе

Chernova et al., 2017, Current Biology

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.