Обнаружен общий механизм молекулярного ответа на наночастицы у разных видов

Исследователи из FHAIVE (Финского центра разработки и валидации комплексных подходов) Университета Тампере обнаружили новый специфический механизм ответа на воздействие наночастиц, общий для множества видов.

Анализируя обширную коллекцию данных о молекулярном ответе на наноматериалы, докторант Джузи дель Джудиче выявила древний эпигенетический защитный механизм. Он объясняет, как разные виды — от человека до более простых организмов — адаптируются со временем к такому воздействию.

Результаты исследования, которым руководил профессор Дарио Греко с факультета медицины и медицинских технологий, представлены в статье «Древний молекулярный ответ на частицы наноматериалов», недавно опубликованной в Nature Nanotechnology.

«Мы впервые продемонстрировали, что существует специфический ответ на наночастицы, и он взаимосвязан с их нано-свойствами. Это исследование проливает свет на то, как разные виды реагируют на частицы схожим образом. Оно предлагает решение проблемы "один химикат — одна сигнатура", которая в настоящее время ограничивает использование токсикогеномики в оценке химической безопасности», — говорит директор FHAIVE, профессор биоинформатики Университета Тампере Дарио Греко.

Связь наночастиц и иммунитета

Значение этого исследования выходит за рамки токсикологии. Пандемия COVID-19 подчеркнула важность иммунной активации для прогнозирования клинического исхода вирусной инфекции. В более загрязнённых районах COVID-19 оказывал более серьёзное воздействие на население.

«Наши результаты раскрывают важную связь между пониманием базовых защитных механизмов в живых организмах и их иммунными функциями», — отмечает Греко.

«Когда речь идёт о лекарствах или вирусах, мы поняли, что любое воздействие или инфекция оставляет след в нашей иммунной системе, и этот след повлияет на то, как мы отреагируем на будущие агенты. Теперь у нас есть доказательства, что даже частицы материи "подготавливают" наш иммунитет», — говорит Джузи дель Джудиче, первый автор научной публикации.

Вредное воздействие загрязнения воздуха на дыхательные функции известно давно, но лишь недавно учёные из Института Фрэнсиса Крика доказали, что оно является одной из движущих причин рака лёгких у некурящих. В обоих случаях — COVID-19 и рак лёгких — влияние частиц на иммунную систему способствовало этим эффектам.

«Связь между частицами материи и иммунной активацией чрезвычайно важна и может иметь решающие эпидемиологические последствия», — говорит дель Джудиче.

Шаг к здоровью планеты

Ещё один важный урок пандемии COVID-19 касается концепции здоровья планеты: все живые организмы на Земле взаимосвязаны, и воздействие на один вид в конечном итоге распространится на другие. В этом свете результаты данного исследования также открывают новые пути для создания комплексных моделей, предсказывающих эффекты химического воздействия на многие виды одновременно.

«Наши результаты движутся в этом направлении, описывая фундаментальные защитные механизмы, общие для многих видов на протяжении всего древа жизни», — говорит дель Джудиче.

Нанотехнологии играют важную роль во многих областях — от биомедицины до энергетики и климата. Искусственные наноматериалы — это химические вещества или материалы с размером частиц от 1 до 100 нанометров, что составляет одну треть толщины человеческого волоса.

В настоящее время тысячи потребительских товаров содержат наноматериалы, что требует проверки их возможного воздействия на здоровье и окружающую среду. Поскольку традиционная токсикология полагается на тесты на животных или in vitro для мониторинга фенотипических изменений в ответ на воздействия, она не успевает за этим технологическим развитием.

«Мы не можем тестировать каждый новый наноматериал на каждом возможном виде на Земле. Нам нужны инновационные способы надёжной оценки возможных опасных продуктов как можно быстрее. Научные доказательства, подобные полученным в этом исследовании, могут помочь разработать новые модели, не требующие большого количества экспериментов на животных», — говорит Греко.