Background and Purpose:
DNA double-strand breaks (dsbs) in lymphoblastoid cell lines (LCLs), fibroblasts and white blood cells from healthy donors, cancer patients with and without late effects of grade 3–4 (RTOG) as well as donors with known radiosensitivity syndromes were examined with the aim to detect dsb repair ability as a marker for radiosensitivity.
Material and Methods:
LCLs from six healthy donors, seven patients with a heterozygous or homozygous genotype for ataxiatelangiectasia (ATM) and Nijmegen breakage syndrome (NBS), two patients with a late toxicity of grade 3–4 (RTOG), and one cell line with a ligase IV–/– status and its parental cell line were examined. Furthermore, fibroblasts from patients with ATM, NBS, two healthy control individuals, and leukocytes from 16 healthy and 22 cancer patients including seven patients with clinical hypersensitivity grade 3 (RTOG) were examined. Cells were irradiated in vitro with 0–150 Gy. Initial damage as well as remaining damage after 8 and 24 h were measured using constant field gel electrophoresis.
Results:
In contrast to cells derived from patients homozygous for NBS, impaired dsb repair ability could be detected both in fibroblast and lymphoblastoid cells from ATM and ligase IV–/– patients. The dsb repair ability of all 38 leukocyte cell lines (patients with grade 3–4 late effects and controls) was similar, whereas the initial damage among healthy donors was less.
Conclusion:
Despite showing a clinically elevated radiosensitivity after irradiation, the DNA repair of the patients with clinical hypersensitivity grade 3 (RTOG) appeared to be normal. Other mechanisms such as mutations, altered cell cycle or defective apoptosis could play a critical role toward determining radiosensitivity.
Hintergrund und Ziel:
DNA-Doppelstrangbrüche in lymphoblastoiden Zelllinien (LCLs), Fibroblasten und Leukozyten von Probanden, Krebspatienten mit und ohne Spättoxizität Grad 3–4 (RTOG) sowie von Spendern mit Strahlenempfindlichkeitssyndromen wurden mit dem Ziel untersucht, Doppelstrangbruch-Reparaturfähigkeit als einen Marker zur Detektion von Strahlenempfindlichkeit zu verwenden. Dies basiert auf der Hypothese, dass erhöht strahlenempfindliche Zellen auf In-vitro-Bestrahlung eine erniedrigte Reparaturfähigkeit von Doppelstrangbrüchen zeigen.
Material und Methodik:
Epstein-Barr-Virus-(EBV-)transformierte LCLs von sechs gesunden Spendern, sieben Patienten mit heterozygotem oder homozygotem Genotyp für Ataxia teleangiectatica (ATM) und Nijmegen-Breakage-Syndrom (NBS), zwei Patienten mit Spättoxizität Grad 3–4 (RTOG) und eine Zelllinie mit einem Ligase-IV–/–-Status mit ihrer Mutterzelllinie wurden untersucht. Des Weiteren wurden Fibroblasten von Patienten mit ATM bzw. NBS und zwei gesunden Kontrollpersonen sowie Leukozyten von 16 Gesunden und 22 Krebspatienten einschließlich sieben Patienten mit nachgewiesener Strahlenempfindlichkeit untersucht. Die Zellen wurden in vitro mit einer Einzeldosis zwischen 0 und 150 Gy bestrahlt. Der Initialschaden sowie der Restschaden nach einer Reparaturzeit von 8 bzw. 24 h wurden mit Hilfe der Gelelektrophorese gemessen.
Ergebnisse:
Im Gegensatz zu den Zellen, die von NBS-Patienten stammten, ließ sich sowohl in den Fibroblasten als auch in den lymphoblastoiden Zelllinien, bei den ATM-Zellen und der Ligase-IV–/–-Zelllinie eine erniedrigte Doppelstrangbruch-Reparaturfähigkeit nachweisen. Die Doppelstrangbruch-Reparaturfähigkeit der Leukozyten aller 38 Patienten und Kontrollpersonen war sehr ähnlich, während die Leukozyten der Kontrollpersonen erniedrigte Initialschäden aufwiesen. Entsprechend konnten keine strahlenempfindlichen Krebspatienten durch erniedrigte Doppelstrangbruch-Reparaturfähigkeit identifiziert werden.
Schlussfolgerung:
Trotz erhöhter klinischer Strahlenempfindlichkeit konnte keine signifikant erhöhte Anzahl von verbleibenden DNA-Doppelstrangbrüchen in den Leukozyten dieser Patienten gefunden werden. Andere Mechanismen, wie erlittene Mutationen oder gestörte Regelmechanismen in Zellzykluskontrolle oder Apoptose, könnten dafür ursächlich sein.
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Strasser, H., Grabenbauer, G.G., Sprung, C.N. et al. DNA Double-Strand Break Induction and Repair in Irradiated Lymphoblastoid, Fibroblast Cell Lines and White Blood Cells from ATM, NBS and Radiosensitive Patients. Strahlenther Onkol 183, 447–453 (2007). https://doi.org/10.1007/s00066-007-1683-4
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DOI: https://doi.org/10.1007/s00066-007-1683-4