Генетические эффекты чернобыльской радиации

Генетические эффекты чернобыльской радиации

В двух знаменательных исследованиях исследователи использовали передовые геномные инструменты для изучения потенциальных последствий для здоровья воздействия ионизирующего излучения, известного канцерогена, в результате аварии 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции на севере Украины. Одно исследование не нашло доказательств того, что радиационное облучение родителей приводило к новым генетическим изменениям, передаваемым от родителей к ребенку. Второе исследование задокументировало генетические изменения в опухолях людей, у которых развился рак щитовидной железы после воздействия радиации, выпущенной в результате аварии, в детстве или эмбрионе.

Результаты, опубликованные к 35-й годовщине катастрофы, сделаны международными группами исследователей под руководством исследователей из Национального института рака (NCI), входящего в состав Национальных институтов здравоохранения. Исследования были опубликованы в Интернете в журнале Science 22 апреля.

«Научные вопросы о влиянии радиации на здоровье человека изучались после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки и были снова подняты в связи с Чернобылем и ядерной аварией, последовавшей за цунами в Фукусиме, Япония», – сказал Стивен Дж. Чанок. Доктор медицины, директор отдела эпидемиологии и генетики рака NCI (DCEG). «В последние годы успехи в технологии секвенирования ДНК позволили нам приступить к решению некоторых важных вопросов, отчасти с помощью комплексного геномного анализа, проведенного в рамках хорошо спланированных эпидемиологических исследований».

В результате аварии на Чернобыльской АЭС миллионы людей в окрестностях подверглись воздействию радиоактивных веществ. Исследования предоставили большую часть сегодняшних знаний о раковых заболеваниях, вызванных радиационным воздействием аварий на атомных электростанциях. Новое исследование строится на этой основе с использованием секвенирования ДНК следующего поколения и других инструментов геномной характеристики для анализа биологических образцов от людей в Украине, пострадавших от стихийного бедствия.

В первом исследовании изучался давний вопрос о том, приводит ли радиационное облучение к генетическим изменениям, которые могут передаваться от родителей к потомству, как предполагали некоторые исследования на животных. Чтобы ответить на этот вопрос, доктор Чанок и его коллеги проанализировали полные геномы 130 человек, родившихся между 1987 и 2002 годами, и их 105 пар мать-отец.

Один или оба родителя были рабочими, которые помогали убираться после аварии, или были эвакуированы, поскольку жили в непосредственной близости от места аварии. Каждый родитель был оценен на предмет длительного воздействия ионизирующего излучения, которое могло произойти из-за употребления зараженного молока (то есть молока от коров, которые паслись на пастбищах, загрязненных радиоактивными осадками). Отцы и матери подверглись воздействию различных доз радиации.

Исследователи проанализировали геномы взрослых детей на предмет увеличения определенного типа наследственных генетических изменений, известных как мутации de novo. Мутации de novo – это генетические изменения, которые случайным образом возникают в гаметах человека (сперме и яйцеклетке) и могут передаваться их потомству, но не наблюдаются у родителей.

Что касается диапазона радиационного облучения, с которым столкнулись родители в исследовании, данные полногеномного секвенирования не показали увеличения количества или типов мутаций de novo у их детей, родившихся в период между 46 неделями и 15 годами после аварии. . Количество мутаций de novo, наблюдаемых у этих детей, было очень похоже на таковое в общей популяции со сравнимыми характеристиками. В результате полученные данные свидетельствуют о том, что воздействие ионизирующего излучения в результате аварии оказало минимальное влияние на здоровье следующего поколения, если оно вообще имело место.

«Мы считаем эти результаты очень обнадеживающими для людей, которые жили на Фукусиме во время аварии в 2011 году», – сказал д-р Чанок. «Известно, что дозы облучения в Японии были ниже, чем в Чернобыле».

Во втором исследовании исследователи использовали секвенирование следующего поколения для профилирования генетических изменений рака щитовидной железы, которые развились у 359 человек, подвергшихся в детстве или внутриутробно воздействию ионизирующего излучения радиоактивного йода (I-131), выпущенного в результате аварии на Чернобыльской АЭС и 81 человека. необлученные лица, родившиеся более чем через девять месяцев после аварии. Повышенный риск рака щитовидной железы был одним из наиболее серьезных негативных последствий для здоровья, наблюдаемых после аварии.

Энергия ионизирующего излучения разрывает химические связи в ДНК, что приводит к различным типам повреждений. Новое исследование подчеркивает важность определенного вида повреждения ДНК, которое включает разрывы обеих цепей ДНК в опухолях щитовидной железы. Связь между двухцепочечными разрывами ДНК и радиационным воздействием была сильнее у детей, подвергшихся облучению в более раннем возрасте.

Затем исследователи определили потенциальных «драйверов» рака в каждой опухоли – ключевые гены, в которых изменения позволили раку расти и выживать. Они определили драйверы более чем 95% опухолей. Почти все изменения затрагивали гены одного и того же сигнального пути, называемого путем митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), включая гены BRAF, RAS и RET.

Набор затронутых генов аналогичен тому, что сообщалось в предыдущих исследованиях рака щитовидной железы. Однако исследователи наблюдали сдвиг в распределении типов мутаций в генах. В частности, в чернобыльском исследовании рак щитовидной железы, который произошел у людей, подвергшихся более высоким дозам радиации в детстве, с большей вероятностью возник в результате слияния генов (когда обе цепи ДНК были разорваны, а затем соединены неправильные части), тогда как рак щитовидной железы. Необлученные люди или люди, подвергшиеся воздействию низких уровней радиации, с большей вероятностью были результатом точечных мутаций (изменения одной пары оснований в ключевой части гена).

Результаты показывают, что двухцепочечные разрывы ДНК могут быть ранним генетическим изменением после воздействия радиации в окружающей среде, которое впоследствии способствует росту рака щитовидной железы. Их результаты создают основу для дальнейших исследований радиационно-индуцированных онкологических заболеваний, особенно тех, которые связаны с различиями в риске в зависимости от дозы и возраста, добавили исследователи.

«Интересным аспектом этого исследования была возможность связать геномные характеристики опухоли с информацией о дозе радиации – факторе риска, который потенциально мог вызвать рак», – сказала Линдси М. Мортон, доктор философии, заместитель начальника отдела Отделение радиационной эпидемиологии DCEG, руководившее исследованием.

«Атлас генома рака установил стандарт для всестороннего анализа характеристик опухоли», – продолжил д-р Мортон. «Мы расширили этот подход, чтобы завершить первое крупное исследование геномного ландшафта, в котором было хорошо изучено потенциальное канцерогенное воздействие, что позволило нам изучить взаимосвязь между конкретными характеристиками опухоли и дозой облучения».

Она отметила, что исследование стало возможным благодаря созданию Чернобыльского банка тканей около двух десятилетий назад – задолго до того, как была разработана технология для проведения геномных и молекулярных исследований, которые распространены сегодня.

«Эти исследования представляют собой первый раз, когда наша группа провела молекулярные исследования с использованием биологических образцов, которые были собраны нашими коллегами в Украине», – сказал д-р Мортон. “Банк тканей был создан дальновидными учеными для сбора образцов опухолей у жителей сильно загрязненных регионов, у которых развился рак щитовидной железы. Эти ученые признали, что в будущем будут достигнуты значительные успехи в технологиях, и теперь исследовательское сообщество извлекает выгоду из их предвидения. . “


Источник истории:

Материалы предоставлены NIH / Национальным институтом рака . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.