Автор: Сара Харрисон
Новое исследование показало, что радиационное воздействие не нанесло генетического вреда будущим поколениям, а другая научная работа предлагает понимание того, как радиация вызывает рак щитовидной железы.
В один из дней 1986 года рабочие проводили проверку безопасности на Чернобыльской АЭС на севере современной Украины. Но испытание пошло наперекосяк, вызвав пожар в реакторе и приведя к одной из крупнейших ядерных катастроф в истории. Дым от пожара и второй взрыв привели к выбросу радиоактивных элементов в атмосферу, разбросав их по окрестным полям и городам. Теперь, 35 лет спустя, ученые все еще пытаются оценить масштабы ущерба и пытаются найти ответы на вопросы о долгосрочном наследии радиационного воздействия на рабочих электростанции, людей в соседнем сообществе и даже членов их семей, родившихся много лет спустя.
В двух статьях, опубликованных в ранее в журнале Science, международная группа исследователей пыталась найти ответ на два очень разных, но важных вопроса. В первой статье отслеживалось влияние радиации на детей людей, которые подверглись облучению, и было обнаружено, что никаких трансгенных мутаций от родителей не передалось. Вторая была посвящен раку щитовидной железы, вызванному радиационным воздействием, в ней изучалось то как радиация воздействует на ДНК, вызывая рост раковых опухолей.
Исследователи смогли наконец разобраться в этих давних вопросах благодаря дальновидности ученых, которые после катастрофы собрали пострадавших рабочих и жителей, согласившихся принять участие в изучении их здоровья в долгосрочной перспективе. Исследователи также хранили образцы тканей человеческих опухолей. В то время у них не было инструментов для изучения некоторых аспектов заболевания, но они надеялись, что в будущем развитие науки позволит использовать собранные ими материалы.
Рак вызывается мутациями в ДНК человека. Несколько строк генетического кода удаляются или меняются, и это изменение приводит к ненормальному размножению и росту клеток. Иногда эти изменения ДНК являются генетическими — люди наследуют их от своих родителей, но иногда они вызваны факторами окружающей среды. Понимание ДНК опухоли может помочь создать целевые генные методы лечения.
В течение многих лет эпидемиологические исследования показывали, что рак щитовидной железы особенно распространен среди людей, подвергшихся воздействию радиоактивного йода, особенно в детстве. В достаточно высоких дозах радиоактивный йод убивает клетки щитовидной железы. Но радиации от Чернобыля было недостаточно, чтобы убить клетки. Вместо этого, говорит Мортон, месячное воздействие более низких доз вызвало изменения в клетках, которые привели к опухолям.
В своей статье Мортон и ее коллеги смогли поближе познакомиться с опухолями людей, живших недалеко от Чернобыля, изучив ДНК более 350 человек, у которых развился рак щитовидной железы после воздействия радиации в раннем детстве. Они создали исчерпывающую молекулярную картину этих опухолей. Затем, чтобы увидеть, чем они отличаются от рака щитовидной железы, вызванного другими факторами, исследователи сравнили эти опухоли с тканями 81 человека, который родился недалеко от Чернобыля после 1986 года и заболел раком щитовидной железы, но никогда не подвергался воздействию радиации. Они также сравнили опухоли с данными из Атласа генома рака, который охарактеризовал геномы тысяч видов заболевания.
Ччёные обнаружили, что в случаях рака, вызванных воздействием радиоактивного йода после аварии, гены мутировали, разрывая двойные цепи ДНК на части. Напротив, рак щитовидной железы в Атласе генома рака и в контрольной группе из 81 человека, не подвергавшегося облучению, с большей вероятностью был вызван одноточечными мутациями, при которых изменяется только одна пара оснований ДНК.
После катастрофы ученые наблюдали за многими общинами вблизи Чернобыля, а также за рабочими, которым было поручено очистить и заключить радиоактивный реактор в стальной и бетонный саркофаг. Исследователи также провели обширные интервью с жителями о косвенном воздействии радиации. Например, радиоактивные изотопы из реактора падали на окружающие поля и были съедены пасущимися коровами, передавая излучение молоку, а затем людям, которые его пили. Таким образом, информация о потреблении молочных продуктов дает подсказки о том, каково было косвенное воздействие радиации. Физики и эпидемиологи работали вместе, чтобы объединить все эти прямые и косвенные измерения в реконструкцию доз, которые получили люди, пожертвовавшие образцы тканей. «Это уникальное обстоятельство, в котором мы много знаем об экспозиции», — говорит Чанок. «Большинство крупных исследований ландшафта генома не содержат информации о том, где и чему подвергались люди».
Это дало исследователям возможность внимательно изучить, как именно работает процесс рака. Они обнаружили, что чем больше радиации получил человек и чем моложе он был во время воздействия, тем больше у него будет двухцепочечных разрывов ДНК.
Наконец, команда изучила движущие силы рака, конкретные гены, мутации которых ответственны за рост опухоли. Они обнаружили, что молекулярные характеристики рака, вызванного радиацией, не сильно отличались от того, что наблюдалось при случайно возникающем раке щитовидной железы. Только причина — эти двухцепочечные разрывы ДНК — была другой. «Это дало нам представление о том, как радиация вызывает рак» — говорит Мортон.
Не существовало специальных биомаркеров, которые пометили бы эти клетки как мутировавшие под действием излучения, что говорит ученым о том, что воздействие радиации произошло на ранней стадии канцерогенного процесса и что биомаркеры, если таковые были, оказались утеряны или вымыты по мере роста рака. Это молекулярное сходство указывает на то, что эти случаи не требуют нового лечения. «Эти виды рака в конечном итоге выглядят как типичные виды рака щитовидной железы, поэтому нет никаких особых последствий для выбора другого подхода к лечению» — говорит специалист.
Во второй статье исследователи сконцентрировались на 130 детях, родители которых подверглись воздействию радиации либо потому, что они жили недалеко от Чернобыля, либо потому, что они были в группе «ликвидаторов», рабочих, которые устраняли последствия катастрофы. Случайные генные мутации в яйцеклетках или сперматозоидах родителей являются нормальным явлением; это мутации «зародышевой линии» — то, как эволюция работает с течением времени. Но на протяжении десятилетий люди задавались вопросом, увеличит ли облучение вероятность этих мутаций, передавая эффект будущим поколениям.
Исследователи секвенировали полные геномы детей, родившихся через 46 недель и 15 лет после катастрофы. Но несмотря на данные, полученные на некоторых моделях животных, которые предполагали наличие генетического эффекта, исследователи обнаружили, что у детей, переживших чернобыльскую аварию, не было больше мутаций ДНК, чем у детей, родители которых никогда не подвергались воздействию радиации. «Мы были приятно удивлены», — говорит Чанок о результатах, которые будут особенно обнадеживающими для этих детей, некоторым из которых сейчас чуть за двадцать, и они подумывают о создании собственных семей. «Результат, который по сути является нулевым результатом, должен их обнадежить», — говорит он.
Это также важная информация для других выживших после радиационного облучения, включая людей, которые жили недалеко от атомной электростанции «Фукусима», где в 2011 году землетрясение вызвало аварию в трех реакторах. Там дозы облучения были ниже, чем зафиксированные в Чернобыле. «Подобные исследования на людях чрезвычайно редки» — пишет в электронном письме Эрик Грант, заместитель начальника отдела исследований Фонда исследования радиационных эффектов (RERF). RERF, совместное исследовательское усилие Японии и США, исследовало влияние атомной бомбы, сброшенной на Японию, и аварию на Фукусиме. Грант говорит, что люди, пострадавшие от обоих событий, были обеспокоены тем, что воздействие может означать для их детей. «Отсутствие эффектов трансгенерации, наблюдаемое в этом исследовании, несомненно, является хорошей новостью для населения, подвергшегося радиационному облучению» — пишет он. «Хотя результаты не могут полностью исключить унаследованные мутации, ясно, что если трансгенерационные мутации действительно имели место, то они не происходили с высокой частотой».
Взятые вместе, эти исследования не только дают исследователям новое представление о длительных эффектах радиации, но также показывают, насколько важны долгосрочные инвестиции в научные исследования и сбор данных. Хотя в этом исследовании используются преимущества последних открытий в области геномики и эпигенетики, его невозможно было бы провести без образцов тканей, радиационного мониторинга и сбора интервью, которые продолжались десятилетиями. Когда эти усилия начались в 1980-х годах, ученые не могли знать, какие технологии появятся, чтобы помочь другим использовать их работу. Чарнок говорит, что при проведении стольких научных исследований важно помнить об этом: то, что сейчас кажется неважным, может сыграть огромную роль, которую мы не можем предсказать. «Вложения в это окупятся позже», — говорит он. «Не завтра, а в будущем».
Сара Харрисон – автор-фрилансер, пишет на темы науки и бизнеса. Она окончила школу журналистики Калифорнийского университета в Беркли и Карлтон-колледж.
Оригинал: Wired
