Triage biodosimetry and mechanistic insights into chromosomal aberration formation and chromothripsis for risk assessment following exposure to radiation of different qualities
Authors: Παντελιάς Αντώνιος 
Published: February 2023

Η έκθεση του ανθρώπου στην ιοντίζουσα ακτινοβολία, λόγω της ευρείας χρήσης της σε ιατρικές και βιομηχανικές εφαρμογές, μπορεί να οδηγήσει σε ποικίλες βιολογικές επιπτώσεις ανάλογα με την ποιότητα της ακτινοβολίας, την απορροφούμενη δόση και τον ρυθμό δόσης. Επιπλέον, η έκθεση σε ακτινοβολία σε περίπτωση μεγάλου ατυχήματος ή πυρηνικής τρομοκρατικής ενέργειας μπορεί να προκαλέσει σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία εκατοντάδων ή ακόμη και χιλιάδων ανθρώπων. Συνεπώς, για την διαχείριση ατυχημάτων μεγάλης κλίμακας, κρίνεται αναγκαία η ανάπτυξη κατάλληλων βιοδεικτών έκθεσης που θα μπορούσαν να επιτρέψουν τη βιοδοσιμετρία υψηλής απόδοσης, προκειμένου να ληφθούν εξατομικευμένες εκτιμήσεις δόσης. Επιπλέον, η αξιολόγηση των σχετικών επιπτώσεων μιας έκθεσης στην υγεία θα μπορούσε να διευκολυνθεί σημαντικά από την αποσαφήνιση των μηχανισμών που διέπουν τη βιολογική δράση ακτινοβολιών διαφορετικών ποιοτήτων, καθώς και τη γενετική προδιάθεση για δυσμενείς επιπτώσεις που προκαλούνται από την ακτινοβολία. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή έχουν εξεταστεί διεξοδικά όλα τα παραπάνω θέματα. Οι ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώθηκαν στην έγκαιρη εκτίμηση της εξατομικευμένης απορροφούμενης δόσης, χρησιμοποιώντας κυτταρογενετικούς βιοδείκτες, και στην αξιολόγηση του σχετικού κινδύνου για την υγεία με βάση την κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν τη γονιδιωματική αστάθεια, μετά από έκθεση σε ακτινοβολίες διαφορετικών ποιοτήτων. Συγκεκριμένα, μεταξύ των βιοδεικτών έκθεσης σε ακτινοβολία, επιλέξαμε τις χρωμοσωμικές ανωμαλίες στα λεμφοκύτταρα του περιφερικού αίματος οι οποίες μπορούν να απεικονιστούν και να αναλυθούν μέσω της πρόωρης χρωμοσωμικής συμπύκνωσης (PCC) που πραγματοποιείται με κυτταρικές συντήξεις. Βελτιώνοντας τη μέθοδο αυτή, αναπτύξαμε την ταχεία και ελάχιστα επεμβατική μέθοδο micro-PCC που έχει τη δυνατότητα να αυτοματοποιήσει την εκτίμηση απορροφούμενης δόσης σε μεγάλης κλίμακας ραδιολογικές καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, καθώς απαιτεί μόνο 100 μl αίματος και μπορεί να εκτελεστεί σε τρυβλία 96 κοιλοτήτων. Επιπλέον, διερευνήσαμε τα πλεονεκτήματα της εφαρμογής ανιχνευτών DNA και της τεχνικής πολύχρωμου in situ υβριδισμoύ φθορισμού (mFISH) σε πρόωρα συμπυκνωμένα χρωμοσώματα, για την ανάλυση των χρωμοσωμικών αναδιατάξεων και τη διερεύνηση προγνωστικών βιοδεικτών για άμεσες και απώτερες επιπτώσεις στην υγεία. Επιπρόσθετα, ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη διαλεύκανση των μηχανισμών που διέπουν τον σχηματισμό χρωμοσωμικών ανωμαλιών από ακτινοβολίες διαφορετικών ποιοτήτων και το φαινόμενο της χρωμοθρύψης, το οποίο έχει προταθεί ως εναλλακτική οδός γονιδιωματικής αστάθειας και καρκινογένεσης. Χρησιμοποιώντας κυτταρογενετικούς βιοδείκτες, παρουσιάσαμε, για πρώτη φορά, πειραματικά δεδομένα για την επαγωγή PCC σε μικροπυρήνες ως τη μηχανιστική προέλευση της χρωμοθρύψης. Επιπλέον, τεκμηριώσαμε, για πρώτη φορά, πως η ακτινοβολία υψηλής γραμμικής μεταφοράς ενέργειας (high-LET) μπορεί να προκαλέσει τοπικό θρυμματισμό χρωμοσωμάτων, τον οποίο προτείναμε ως δακτυλικό αποτύπωμα έκθεσης σε ακτινοβολία high-LET. Αυτή η παρατήρηση είναι ιδιαίτερα σημαντική, καθώς ο τοπικός θρυμματισμός χρωμοσωμάτων μπορεί να οδηγήσει σε χρωμοθρύψη, με αποτέλεσμα την χρωμοσωμική και γονιδιωματική αστάθεια, και δυνητικά την καρκινογένεση. Τέλος, για την εξατομικευμένη αξιολόγηση της εγγενούς ακτινοευαισθησίας, αναπτύξαμε μια ενισχυμένη χρωμοσωμική μέθοδο G2 (enhanced G2-assay) η οποία αναμένεται να συμβάλει ουσιαστικά στην ακτινοπροστασία, στην εξατομικευμένη ακτινοθεραπεία, καθώς και στην ασφάλεια του προσωπικού που σχετίζεται με την εξερεύνηση του διαστήματος.