Биологические последствия радиационно-индуцированного повреждения ДНК: значение для лучевой терапии

Повреждение ДНК в облучённой опухолевой ткани приводит к гибели клеток — это одно из неблагоприятных последствий воздействия ионизирующего излучения, которое используют для достижения терапевтического эффекта. Характер дискретного энерговыделения при прохождении трека ионизирующего излучения определяет пространственное распределение повреждений ДНК. Часть участков повреждения представляет собой кластеры нескольких повреждений, сосредоточенных в пределах нескольких нанометров, на фоне одиночных повреждений эндогенного происхождения. Такие кластерные повреждения, которые можно считать характерным признаком ионизирующего излучения, лежат в основе его неблагоприятных биологических последствий. Разработанные концепции отчасти опираются на то, что ионизирующее излучение вызывает значительное количество кластерных повреждений ДНК, включая сложные двунитевые разрывы, и тем самым приводит к гибели опухолевых клеток: кластерные повреждения трудно репарировать. Сниженная репарабельность кластерных повреждений с помощью определённых путей репарации может быть использована в лучевой терапии рака. Мы обсуждаем возможные стратегии повышения радиочувствительности за счёт воздействия на пути репарации радиационно-индуцированных кластерных повреждений и сложных двунитевых разрывов ДНК. Для этого предлагается ингибировать определённые белки, не участвующие в путях репарации эндогенных повреждений. Разнообразие и тяжесть повреждений ДНК, вызванных ионизирующим излучением, также зависят от микроокружения опухоли, в частности от обеспеченности клеток кислородом. Например, известно, что оксид азота влияет на типы повреждений, возникающих под действием излучения в условиях гипоксии. В качестве возможной стратегии доставки оксида азота в гипоксические опухоли во время лучевой терапии обсуждается биоредуктивная активация пролекарств с его высвобождением. Цель этого обзора — побудить к дальнейшему изучению того, как знания о сложности радиационно-индуцированных повреждений ДНК могут способствовать разработке дополнительных методов лучевой терапии.