Бутикова Екатерина Алексеевна – аспирант, младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ИЦиГ СО РАН; лаборант лаборатории ядерной и инновационной медицины Новосибирского Государственного Университета
630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2; 630060, г. Новосибирск, ул. Тимакова, д. 2
Ekaterina A. Butikova – postgraduate student, Junior researcher in the Laboratory of Cell Technologies of the Research Institute of Clinical and Experimental Lymрhology Branch of IC&G SB RAS; Laboratory assistant at the Laboratory of Nuclear and Innovative Medicine of the Physics Faculty at the Novosibirsk State University
Pirogova str., 2, Novosibirsk 630090; Timakova Str., 2, Novosibirsk 630060
Разумов Иван Алексеевич – доктор биологических наук., старший научный сотрудник лаборатории ядерной и инновационной медицины Новосибирского Государственного Университета, старший научный сотрудник лаборатории генетики лабораторных животных, ИЦиГ СО РАН
630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2; 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 10
Ivan A. Razumov – Dr. Sc. (Biol.), Senior Researcher at the Laboratory of Nuclear and Innovative Medicine of the Faculty of Physics at the Novosibirsk State University, Senior Researcher at the Laboratory of Genetics of Laboratory Animals of the IC&G SB RAS
Pirogova str., 2, Novosibirsk 630090; Acad. Lavrentiev Ave., 10, Novosibirsk 630090
Повещенко Ольга Владимировна – доктор медицинских наук, заведующий лабораторией клеточных технологий
630060, г. Новосибирск, ул. Тимакова, д. 2
Olga V. Poveshchenko – Dr. Sc. (Med.), Head of the Laboratory of Cell Technologies
Timakova Str., 2, Novosibirsk 630060
Каныгин Владимир Владимирович – кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией ядерной и инновационной медицины
630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2
Vladimir V. Kanygin – Cand. Sc. (Med.), Head of the Laboratory of Nuclear and Innovative Medicine of the Faculty of Physics
Pirogova str., 2, Novosibirsk 630090
Введение. Терагерцовое излучение (ТГцИ) занимает диапазон 0.1–10 ТГц и долгое время было малоизученным из-за сложности создания источников и детекторов. Недавние достижения в полупроводниках и нанотехнологиях способствовали развитию ТГц-технологий в связи, медицине и безопасности, но возникают вопросы о возможном воздействии на здоровье и окружающую среду.
Цель. Обобщить текущее состояние исследований в области клеточных эффектов, возникающих при воздействии ТГцИ. Особое внимание уделено применению омиксных технологий, в частности метаболомики, протеомики, транскриптомики для изучения воздействия ТГцИ на живые системы. Обзор также направлен на анализ ключевых паттернов биологических эффектов, вызванных ТГцИ, и оценку перспектив дальнейших исследований и применения ТГцИ в биомедицинских и биотехнологических контекстах, а также особенности организации экспериментов по изучению влияния ТГцИ. Для написания обзора был произведен поиск научных публикаций с использованием источников PubMed, Google Scholar, Scopus, IEEE Xplore за период с 2000 по 2024 годы.
Обсуждение. Исследования ТГцИ показывают нетепловые эффекты на клетки, включая генотоксичность и изменение экспрессии генов, но результаты разнятся. Большинство данных получено in vitro на разных клеточных линиях, где эффекты зависят от параметров излучения. Для эпителиальных клеток и фибробластов цитотоксичность мала до 1 ТГц, но возможны генотоксические эффекты. ТГцИ может снижать метилирование ДНК опухолевых клеток, что перспективно для диагностики. Омиксные технологии помогают изучать молекулярные механизмы воздействия, но требуется стандартизация методов для точного разграничения тепловых и нетепловых эффектов.
Заключение. Обзор подчеркивает актуальность исследований ТГцИ и его влияние на живые системы, но существующие данные ограничены и разрознены. Для понимания механизмов нетеплового воздействия необходимы более детализированные экспериментальные исследования, включая метаболомные подходы для анализа биохимических реакций на ТГц-излучение.
Background. Terahertz radiation (THz), which occupies the frequency range from 0.1 to 10 THz, has been a topic of limited research for a long time due to the difficulty in creating sources and detecting it. Recent advancements in semiconductor and nanotechnology, however, have led to the development of THz technologies in areas such as communications, medicine, and safety. Nevertheless, there are concerns about the potential health and environmental effects of these technologies.
The aim. Summarize the current state of research in the fi of cellular eff ts arising from exposure to THz. Special attention is paid to the use of offi e technologies, in particular metabolomics, proteomics, transcriptomics to study the eff ts of THz on living systems. The review also aims to analyze key patterns of biological eff ts caused by THz and assess the prospects for further research and application of THz in biomedical and biotechnological direction and also features of the experiment organization by research infl e of THz. To write the review, a search for scientifi publications was carried out using PubMed, Google Scholar, Scopus, IEEE Xplore sources for the period from 2000 to 2024.
Discussion. THz studies have shown non-thermal effects on cells, including genotoxicity and changes in gene expression. However, the results vary depending on the study conditions and cell types used. Most of the research has been conducted in vitro on various cell lines, and the effects depend on radiation parameters such as wavelength and intensity. For epithelial cells and fibroblasts, the cytotoxicity is generally low at 1 THz, although genotoxic effects cannot be ruled out. THz has also been shown to reduce DNA methylation in tumor cells, which could be useful for diagnosis. Omics technologies are helping to study the molecular mechanisms underlying these effects, but standardizing methods is crucial to accurately differentiate between thermal and non-thermal mechanisms.
Conclusion. The review emphasizes the importance of THz research and its impact on living systems. However, the available data is limited and dispersed. To comprehend the mechanisms of non-thermal effects, further detailed experimental investigations are required, including metabolomics approaches for analyzing biochemical responses to THz radiation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.