Οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες (ΙΑ) αποτελούν μεταλλαξιογόνο, και τοξικό για το γονιδίωμα παράγοντα, δεδομένου ότι οι επιπτώσεις τους στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών μπορούν να προκαλέσουν διατάραξη όλων των κυτταρικών συστατικών και λειτουργιών. Το γεγονός αυτό τις καθιστά τοξικές για τους υγιείς ιστούς, αλλά σημαντικές για την προαγωγή κυτταρικού θανάτου στα καρκινικά κύτταρα. Για το λόγο αυτό, η μελέτη των επιδράσεων της ΙΑ είναι σημαντική τόσο για τη βελτίωση της ακτινοπροστασίας των υγειών ιστών, όσο και για την βελτίωση της ακτινοθεραπείας κατά του καρκίνου, με τα είδη και τις δόσεις των αντίστοιχων ακτινοβολιών να διαφέρουν ανάλογα με την περίπτωση. Έτσι λοιπόν, η παρούσα εργασία είναι επικεντρωμένη στην μελέτη των αλλαγών που συμβαίνουν στην έκφραση των γονιδίων θηλαστικών, μετά από έκθεση σε ιοντίζουσες σωματιδιακές ακτινοβολίες. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται ένα σύνολο δεδομένων από γονίδια θηλαστικών που έχουν εκτεθεί σε ακτινοβολίες διαφορετικού είδους, διαφορετικής δόσης, διαφορετικής γραμμικής μεταφοράς ενέργειας (LET), και για διαφορετικούς χρόνους έκθεσης. Τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται στην παρούσα μελέτη συλλέχθηκαν είτε με αναζήτηση στην διεθνή επιστημονική βιοϊατική βιβλιογραφία, είτε με υπολογιστική ανάλυση μικροσυστοιχιών, και περιλαμβάνουν δεδομένα έκφρασης γονιδίων μετά από την ακτινοβόληση τους με ακτίνες χ, ακτίνες γ, πρωτόνια, ιόντα άνθρακα και σωμάτια α, καθώς και πληροφορίες για τα βιολογικά και φυσικά χαρακτηριστικά της αντίστοιχης μελέτης. Στο σύνολο δεδομένων αυτό, εφαρμόστηκε στη συνέχεια μια Βιοπληροφορική ανάλυση, με χρήση διαδυκτιακών εργαλείων, με σκοπό την εύρεση κοινά ρυθμιζόμενων γονιδίων για τις διάφορες ακτινοβολίες, καθώς επίσης και τη σχέση τους με βιολογικά μονοπάτια και μονοπάτια ασθενειών που επηρεάζονται από το κάθε είδος ακτινοβόλησης. Επιπλέον, με τη χρήση λογισμικού προσομοιώσεων, υπολογίστηκε ο αριθμός των βλαβών που προκαλούνται στο DNA από τους διαφορετικούς τύπους ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα της εργασίας αυτής έδειξαν ότι οι ΙΑ υψηλότερης LET συνδέονται με μονοπάτια ρύθμισης ανοσοποιητικού και φλεγμονών, απόκριση σε οξειδωτικό στρες και κυτταρικό θάνατο, ενώ υψηλότερες δόσεις ΙΑ συνδέονται με παύση του κυτταρικού κύκλου, απόπτωση, και οξειδωτικό στρες. Επιπλέον, βρέθηκαν ενδείξεις προ-φλεγμονώδους απόκρισης για τις υψηλότεροες δόσεις, έναντι ενδείξεων για αντι-φλεγμονώδη δράση των χαμηλότερων κλινικών δόσεων ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα αυτά, μετά από περεταίρω και πιό στεχευμένη μελέτη, θα μπορούσαν να έχουν κλινική εφαρμογή τόσο στις ακτινοθεραπείες και την ακτινοπροστασία, αλλά και γενικότερα προσφέροντας μια βαθύτερη κατανόηση της αντίδρασης των κυττάρων στις ιοντίζουσες ακτινοβολίες.
(EL)
Ionizing radiation (IR) can act as a genotoxic and mutagenic agent, as it can disrupt all cellular functions and components. For this reason, the study of IR effects on cells can be beneficial both in radiotherapy (RT) and radiation protection, by providing a more profound understanding of the underlying mechanisms governing the varying cells’ responses to IR. The present thesis focuses on changes in the expression of mammalian genes after exposure to IR of different types, doses and linear energy transfer (LET). Pertinent information was derived from literature mining in the international scientific biomedical literature, or by computational microarray analysis, and gene expression data related to x-ray, γ-ray, proton, carbon ion and α-particle irradiation were collected, along the corresponding biological and physical characteristics of each study. On the collected dataset, a Bioinformatics analysis using online tools was applied, in order to find not only commonly regulated genes between the various radiation groups, but also their relation to biological and disease pathways affected by each type of radiation. The DNA damage caused by the different types of radiation has also been computed using simulation software. Results of this study indicate that higher LET irradiation is more related to immunomodulation, inflammation, oxidative stress responses, and cell death, while higher doses of radiation are related with apoptosis, cell cycle arrest and oxidative stress. Moreover, there are indications of pro-inflammatory responses following higher doses of irradiation, compared to lower doses where anti-inflammatory responses are also present. These results, after further study, could have clinical application both in radiotherapy and radioprotection, and in general, offering a deeper understanding of the cell reaction to ionizing radiations.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
