Механизмы первичной и вторичной генотоксичности углеродных наноматериалов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-25-00512

НазваниеМеханизмы первичной и вторичной генотоксичности углеродных наноматериалов

Руководитель Фатхутдинова Лилия Минвагизовна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-107 - Токсикология

Ключевые слова углеродсодержащие наноматериалы, углеродные нанотрубки, генотоксичность, механизмы генотоксичности, 3D культура, бронхиальные клетки, макрофаги, фибробласты

Код ГРНТИ76.33.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Углеродные нанотрубки (УНТ) обладают уникальными физико-химическими свойствами, что позволяет использовать их во многих сферах, включая строительство, композитные материалы, наноэлектронику; интенсивно исследуется возможность применения УНТ в биомедицине. Введение новых наноматериалов в промышленность требует понимания влияния этих материалов на окружающую среду и здоровье человека. Основное беспокойство вызывает вопрос генотоксического и канцерогенного действия углеродных нанотрубок. Изучение первичных и вторичных механизмов, потенциально приводящих к генотоксичности и нестабильности генома, имеет решающее значение, так как позволяет получить представление о степени опасности углеродных нанотрубок для здоровья человека. При этом до сих пор отсутствует полное понимание всех возможных молекулярно-клеточных механизмов генотоксичности углеродных наноматериалов, связи их физико-химических характеристик с запуском патологических процессов и дозозависимой реализации повреждающего действия. Проект направлен на изучение первичных и вторичных механизмов генотоксичности многостенных и одностенных углеродных нанотрубок (УНТ) и зависимости реализации повреждающего эффекта генетического аппарата от дозы и физико-химических характеристик наноматериала в условиях in vitro c использованием двумерных, трехмерных и совместных клеточных культур бронхиального эпителия, фибробластов и макрофагов. В частности, планируется исследование двух предполагаемых путей запуска генотоксических событий и решение следующих задач: 1) установление значения роли первичного воздействия нанотрубок и вторичной активации фагоцитов в индукции появления активных форм кислорода в зависимости от свойств и количества поступающего наноматериала; 2) выявление значения характеристик и доз нанотрубок в реализации специфического механизма генотоксичности УНТ, заключающемся во встраивании в митотический аппарат; 3) оценка проявлений генотоксического действия УНТ в диапазоне доз, включающем известные токсические и нетоксические уровни воздействия, а также концентрации, эквивалентные реальным производственным экспозициям. В ходе проекта планируется изучить ряд конечных точек генотоксичности, являющихся проявлениями различных патологических путей, в зависимости от размера, количества слоев, диаметра, наличия включений, длины, механической жесткости и электрических свойств УНТ в диапазоне концентраций, включающих известные токсические и нетоксические уровни. Для подбора концентраций будут использоваться также данные о реальных концентрациях УНТ и распределении частиц УНТ по размерам в воздухе рабочей зоны производственных помещений предприятий-производителей, полученных ранее в ходе полевых исследований на предприятиях. Изучение генотоксического действия планируется провести не только на 2D культурах, но и на 3D клеточных моделях, отражающих межклеточные взаимодействия и сохраняющих естественную форму клеток. Разработка подхода совместного культивирования двух клеточных линий (клетки бронхиального эпителия и макрофаги человека) для моделирования реального взаимодействия клеток в респираторном тракте позволит оценить механизмы вторичной генотоксичности углеродных нанотрубок и сравнить их с результатами, полученными при использовании монокультур. Полученная информация об условиях реализации механизмов генотоксичности углеродных нанотрубок поможет выявить закономерности, позволяющие оценить степень опасности конкретных углеродных нанотрубок, а также откроет возможность для разработки подходов, снижающих степень проявления генотоксических эффектов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Фатхутдинова Л.М.,Габидинова Г.Ф., Тимербулатова Г.А. Цитотоксическое влияние промышленных углеродных нанотрубок на эпителиальные клетки дыхательной системы Материалы XIII Всероссийского съезда гигиенистов, токсикологов и санитарных врачей с международным участием, посвященного 100-летию основания Государственной санитарно-эпидемиологической службы России, С.356-358 (год публикации - 2022)

2. Габидинова Г.Ф., Тимербулатова Г.А., Даминова А.Г., Галялтдинов Ш.Ф., Димиев А.М., Крючкова М.А., Фахруллин Р.Ф., Фатхутдинова Л.М. Оценка воздействия промышленных одностенных и многостенных углеродных нанотрубок на культуры эпителиальных клеток дыхательных путей человека Гигиена и санитария, Т. 101. № 12. С. 1509-1520. (год публикации - 2022)
10.47470/0016-9900-2022-101-12-1509-1520

3. Габидинова Г.Ф., Тимербулатова Г.А., Фатхутдинова Л.М. Особенности проникновения одностенных и многостенных углеродных нанотрубок в клетки бронхиального эпителия человека Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Взаимодействие науки и практики. Опыт и перспективы», С.29-31 (год публикации - 2022)

4. Фатхутдинова Л.М., Тимербулатова Г.А., Габидинова Г.Ф. Токсические эффекты промышленных углеродных нанотрубок в экспериментах in vitro ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА В XXI ВЕКЕ. КАЧЕСТВО ЖИЗНИ. Сборник научных статей. 2022, С.224-228 (год публикации - 2022)

Публикации

1. Фатхутдинова Л.М., Габидинова Г.Ф., Даминова А.Г., Димиев А.М., Хамидуллин Т.Л., Валеева Е.В., Агбоигба Эсперант Элвис Коку, Валидов Ш.З., Тимербулатова Г.А. Mechanisms related to carbon nanotubes genotoxicity in human cell lines of respiratory origin Toxicology and Applied Pharmacology (год публикации - 2023)
10.1016/j.taap.2023.116784

2. Фатхутдинова Л.М., Габидинова Г.Ф., Тимербулатова Г.А., Валеева Е.В., Косыева И.В., Убейкина Е.В., Саягфарова А.А. 3D-моделирование клеток дыхательной системы человека для исследования прооксидантных, проапоптотических и профиброгенных эффектов углеродных нанотрубок Российские нанотехнологии (год публикации - 2024)

3. Фатхутдинова Л.М., Габидинова Г.Ф., Димиев А.М., Валеева Е.В., Тимербулатова Г.А. Апоптоз как механизм гибели клеток дыхательной системы человека при воздействии углеродных нанотрубок Гигиена и санитария, 102(11): 1215–1223 (год публикации - 2023)
10.47470/0016-9900-2023-102-11-1215-1223

4. Габидинова Г.Ф., Тимербулатова Г.А., Убейкина Е.В., Саягфарова А.А., Фатхутдинова Л.М. Новые трехмерные модели in vitro для оценки токсичности углеродных нанотрубок Токсикологический вестник (год публикации - 2023)