Radioprotection of targeted and bystander cells by methylproamineReport as inadecuate

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Strahlentherapie und Onkologie

, Volume 191, Issue 3, pp 248–255

First Online: 23 September 2014Received: 01 July 2014Accepted: 02 September 2014DOI: 10.1007-s00066-014-0751-9

Cite this article as: Burdak-Rothkamm, S., Smith, A., Lobachevsky, P. et al. Strahlenther Onkol 2015 191: 248. doi:10.1007-s00066-014-0751-9


IntroductionRadioprotective agents are of interest for application in radiotherapy for cancer and in public health medicine in the context of accidental radiation exposure. Methylproamine is the lead compound of a class of radioprotectors which act as DNA binding anti-oxidants, enabling the repair of transient radiation-induced oxidative DNA lesions. This study tested methylproamine for the radioprotection of both directly targeted and bystander cells.

MethodsT98G glioma cells were treated with 15 μM methylproamine and exposed to Cs γ-ray-X-ray irradiation and He microbeam irradiation. Radioprotection of directly targeted cells and bystander cells was measured by clonogenic survival or γH2AX assay.

ResultsRadioprotection of directly targeted T98G cells by methylproamine was observed for Cs γ-rays and X-rays but not for He charged particle irradiation. The effect of methylproamine on the bystander cell population was tested for both X-ray irradiation and He ion microbeam irradiation. The X-ray bystander experiments were carried out by medium transfer from irradiated to non-irradiated cultures and three experimental designs were tested. Radioprotection was only observed when recipient cells were pretreated with the drug prior to exposure to the conditioned medium. In microbeam bystander experiments targeted and nontargeted cells were co-cultured with continuous methylproamine treatment during irradiation and postradiation incubation; radioprotection of bystander cells was observed.

Discussion and conclusionMethylproamine protected targeted cells from DNA damage caused by γ-ray or X-ray radiation but not He ion radiation. Protection of bystander cells was independent of the type of radiation which the donor population received.

KeywordsRadioprotection Methylproamine Radiation-induced bystander effect γH2AX Radiotherapy Radioprotektive Wirkung von Methylproamine auf direkt bestrahlte Zellen und Bystander-ZellenZusammenfassung

EinleitungRadioprotektive Agenzien sind sowohl in der Strahlentherapie von Krebserkrankungen als auch im Strahlenschutz im Zusammenhang mit akzidenteller Exposition von Bedeutung. Methylproamine ist die Leitsubstanz einer Klasse von Radioprotektoren, die ihre Wirkung als DNA-bindende Antioxidanzien entfalten und so die Reparatur von transienten strahleninduzierten oxidativen DNA-Schäden ermöglichen. Die Studie untersucht die radioprotektive Wirkung von Methylproamine auf direkt bestrahlte und Bystander-Zellen.

MethodenT98G-Gliomzellen wurden mit 15 μM Methylproamine inkubiert und anschließend mit Cs-γ -Strahlen-Röntgenstrahlung bzw. He-Microbeam-Bestrahlung behandelt. Die Radioprotektion direkt bestrahlter und Bystander-Zellen wurde als klonales Zellüberleben oder im γH2AX-Foci-Assay gemessen.

ErgebnisseEine radioprotektive Wirkung wurde für T98G-Gliomzellen nach direkter Bestrahlung mit Cs-γ-und Röntgenstrahlung beobachtet, nicht jedoch nach Bestrahlung mit He-Ionen. Der radioprotektive Effekt von Methylproamine auf die Bystander-Population wurde sowohl für Röntgenstrahlung als auch He-Microbeam-Bestrahlung untersucht. Die Bystander-Experimente für Röntgenstrahlen wurden mithilfe von Zellkulturmediumtransfers von bestrahlten zu unbestrahlten Zellkulturen durchgeführt, drei verschiedene Experimentdesigns wurden getestet. Radioprotektion wurde nur beobachtet, wenn die Empfängerkultur mit Methylproamine vorbehandelt wurden, bevor sie dem konditionierten Zellkulturmedium ausgesetzt wurden. In den Microbeam-Bystander-Experimenten wurden bestrahlte und unbestrahlte Zellen kokultiviert, und die Behandlung mit Methylproamine erstreckte sich kontinuierlich über den Zeitraum der Bestrahlung und die anschließende Inkubationszeit.

Diskussion und FazitMethylproamine schützte direkt bestrahlte Zellen vor DNA-Schädigung durch γ-Strahlen und Röntgenstrahlung, jedoch nicht vor Schäden durch He-Ionen. Die Protektion der Bystander-Zellen war unabhängig von der Art der Bestrahlung, der die Donorpopulation ausgesetzt war.

SchlüsselwörterRadioprotektion Methylproamine Strahleninduzierter Bystander-Effekt γH2AX Strahlentherapie  Download fulltext PDF

Author: Susanne Burdak-Rothkamm - Andrea Smith - Pavel Lobachevsky - Roger Martin - Kevin M. Prise


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