Istraživačke teme

Radijaciona biologija ćelije: primena u terapiji i zaštiti

  • Saradnici:
  • Saradnici iz inostranstava i/ili spoljni saradnici: Dr Ivan Petrović, NSV
    Dr Miloš Đorđević, VNS (010)
    Dr Giacomo Cuttone, INFN – LNS
    Dr G.A.P. Cirrone, INFN – LNS
    Dr Giada Petringa, INFN – LNS
    Dr Sebastien Incerti, CENBG, CNRS/IN2P3/Université Bordeaux 1
  • Sažetak istraživanja:

    Koristeći multidisciplinarni pristup u istraživanjima, kombinovanjem znanja iz oblasti biologije, fizike i medicine, ispituju se direktni i indirektni efekti jonizujućeg zračenja na normalnim i maligno transformisanim ćelijama čoveka. Pored konvencionalnog gama zračenja, najveći deo istraživanja se odnosi na efekte visoko jonizujućeg zračenja, kao što su protoni i joni ugljenika koji se koriste u terapiji kancera, kao i helijuma i kiseonika. Takođe se planiraju inovativna in vitro ispitivanja efekata FLASH radioterapije koja predstavlja primenu izuzetno visokih brzina doze (≥ 40 Gy/s) za ozračivanje tumorskog tkiva koja istovremeno štiti okoln zdravo tkivo.

    Pored toga, biće ispitivana radiosenzitizacija ćelijskih sistema pomoću nanočestica zlata (AuNP), kao i kombinovani efekti zračenja i hemoterapijskih agenasa i novih agenasa koji se koriste u ciljanoj molekularnoj terapiji (anti-EGFR terapija). Osnovni cilj svih navedenih istraživačkih pravaca je ispitivanje ćelijskog odgovora na oštećenja koja su izazvana konvencionalnim i visoko jonizujućim zračenjem, kao i unapređenje savremenih terapijskih protokola. Odgovori ćelija na oštećenja DNK koja nastaju usled zračenja (DNA damage response – DDR) se prate pomoću bioloških parametara, kao što su promene ćelijskog ciklusa, ekspresija određenih gena uključenih u DDR kaskadu i pojava različitih oblika ćelijske smrti (apoptoze, senescencije i autofagije). Određivanje nastanka fosforilisanih H2AX jedaraca (γ-H2AX) na mestima dvolančanih oštećenja DNK se, pored klonogenog preživljavanja koje predstavlja „zlatni standard“ u radijacionoj biologiji, koristi kao biomarker za brzo otkrivanje i praćenje ćelijske radioosetljivosti u predkliničkim studijama, kao i tokom ozračivanja pacijenata.

    Osim toga, grupa je član nedavno formirane međunarodne kolaboracije u oblasti biofizike iniciranoj od GSI, kao i kolaboracije pod pokroviteljstvom CERN-a, koja se zasniva na poređenju i tumačenju eksperimentalnih rezultata koristeći i dalje razvijajući numerički simulacioni alat GEANT4 (GEometry ANd Tracking) i njegovu ekstenziju GEANT4-DNA. Sve ove aktivnosti imaju za cilj da se poboljšaju savremeni terapijski protokoli za lečenje određenih tipova kancera.
  • Projekti na temi:
    • 2021 - 23 Projekat Ideje, Utilization of interplay between inflammation and cancer in the development of compounds with anticancer activity, učesnik Dr Otilija Keta, NS
    • 2021 - 23 ESA multilateralan projekat EXPRO+ /BioRad3, AO-1-10318
    • 2019 - 22 Projekat Grande Rilevanza nо. PGR00794 (Progetto di Grande Rilevanza, MAECI – Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internationale, Italy), u okviru Izvršnog programa naučne i tehnološke saradnje između Republike Italije i Republike Srbije
    • 2018 - 21 Međunarodna naučna saradnja sa CNBG/IN2P3/CNRS/ Université Bordeaux 1 (Projets international de coopération scientifique – PICS, CNRS, No 8070), Francuska
    • 2016 - 21 Projekat Evropske komisije, ENSAR2 (European Nuclear Science and Applications Research2), Transnational Access Activities (TNAs). Grant Agreement: nо. 654002
    • 2016 - 21 Projekat Evropske komisije, ENSAR2 (European Nuclear Science and Applications Research2), Networking Activities (NAs). Grant Agreement: nо. 65400.
    • 2014 - GEANT4-DNA kolaboracija (koordinisana od strane CENBG od 2008. godine)
    • 2009-.. GEANT4 kolaboracija, Low Energy Electromagnetic Working Group i Advanced Examples Working Group, Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire – CERN, Švajcarska
  • Publikacije:
    1. M. Scholz, T. Friedrich, G. Magrin, P. Colautti, A. Ristić-Fira, I. Petrović. Characterizing radiation effectiveness in ion beam therapy, Characterizing radiation effectiveness in ion beam therapy, Part I: Introduction and Biophysical Modelling of RBE using the LEMIV, Frontiers in Physics - Medical Physics and Imaging: Applied Nuclear Physics at Accelerators, 2020, 8:272, https://doi.org/10.3389/fphy.2020.00272
    2. A. Ristic Fira, O. Keta, V. Petkovic, F. Cammarata, G. Petringa, G.A.P. Cirrone, G. Cuttone, S. Incerti, I. Petrovic. DNA damage assessment of human breast and lung carcinoma cells irradiated with protons and carbon ions. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 2020, 13 (1), 672-687, https://doi.org/10.1080/16878507.2020.1825035
    3. Dousatsu Sakata, Oleg Belov, Marie-Claude Bordage, Dimitris Emfietzoglou, Susanna Guatelli, Taku Inaniwa, Vladimir Ivanchenko, Mathieu Karamitros, Ioanna Kyriakou, Nathanael Lampe, Ivan Petrovic, Aleksandra Ristic-Fira, Wook-Geun Shin, Sebastien Incerti. Fully integrated Monte Carlo simulation for evaluating radiation induced DNA damage and following repair using Geant4-DNA. Scientific Reports, 2020, 10, 20788, https://doi.org/10.1038/s41598-020-75982-x
    4. Ivan M. Petrović, Aleksandra M. Ristić Fira, Otilija D. Keta, Vladana D. Petković, Giada Petringa, Pablo Cirrone, Giacomo Cuttone. A Radiobiological Study of Carbon Ions of Different Linear Energy Transfer in Resistant Human Malignant Cell Lines. International Journal of Radiation Biology, 2020, 96 (11), 1400-1412, https://doi.org/10.1080/09553002.2020.1820609
    5. Otilija Keta, Vladana Petković, Pablo Cirrone, Giada Petringa, Giacomo Cuttone, Dousatsu Sakata, Wook-Geun Shin, Sebastien Incerti, Ivan Petrović and Aleksandra Ristić Fira. DNA double-strand breaks in cancer cells as a function of proton linear energy transfer and its variation in time. International Journal of Radiation Biology, 2021, 97(9), 1229-1240, DOI: 10.1080/09553002.2021.1948140, https://doi.org/10.1080/09553002.2021.1948140
    6. Giada Petringa, Marco Calvaruso, Valeria Conte, Pavel Bláha, Valentina Bravatà, Francesco Paolo Cammarata, Giacomo Cuttone, Giusi Irma Forte, Otilija Keta, Lorenzo Manti, Luigi Minafra, Vladana Petkovic, Ivan Petrovic, Selene Richiusa, Aleksandra Ristic Fira, Giorgio Russo and Giuseppe Antonio Pablo Cirrone Radiobiological Outcomes, Microdosimetric Evaluations and Monte Carlo Predictions in Eye Proton Therapy. Applied Sciences, 2021, 11, 8822. https://doi.org/10.3390/app11198822
    7. Wook‐Geun Shin, Dousatsu Sakata, Nathanael Lampe, Oleg Belov, Ngoc Hoang Tran, Ivan Petrovic, Aleksandra Ristic‐Fira, Milos Dordevic, Mario A. Bernal, Marie‐Claude Bordage, Ziad Francis, Ioanna Kyriakou, Yann Perrot, Takashi Sasaki, Carmen Villagrasa, Susanna Guatelli, Vincent Breton, Dimitris Emfietzoglou and Sebastien Incerti. A Geant4‐DNA Evaluation of Radiation‐Induced DNA Damage on a Human Fibroblast. Cancers 2021, 13, 4940. https://doi.org/10.3390/cancers13194940
  • Saradnje:

    Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazioneli del Sud (INFN-LNS)

    Centre National de la Recherche Scientifique – CNRS, Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux-Gradignan – CENBG, CNRS/IN2P3/Université Bordeaux

    European Organization for Nuclear Research - Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN)