Чернобыль: есть ли связь между радиацией и генными мутациями?

  • 26 апреля 2016
Профессор Юрий Дуброва из университета Лестера Правообладатель иллюстрации Yuri Dubrova
Image caption Профессор Юрий Дуброва предпочитает быть консервативным в своих выводах. Доверять можно, по его словам, только цифрам

Связь между воздействием радиации и увеличением частоты мутаций установлена, однако на крайне специфических участках ДНК, сказал в интервью Русской службы Би-би-си профессор генетики университета Лестера Юрий Дуброва. По его словам, теперь появляется возможность проследить эту зависимость на целых последовательностях генома человека.

Юрий Дуброва посвятил радиационной генетике уже несколько десятков лет, работая вначале в лаборатории известного советского и российского генетика Юрия Алтухова в Москве, а затем на кафедре генетики университета британского города Лестера.

Вместе с украинскими, белорусскими и казахстанскими коллегами Юрий Дуброва проводил в разные годы изучение мутаций на генном уровне у жителей этих стран, подвергшихся облучению радиацией в результате Чернобыльской катастрофы, а также испытаний ядерного оружия бывшего СССР в Казахстане.

С Юрием Дубровой беседовала корреспондент Русской службы Би-би-си Роза Кудабаева.

Би-би-си: Юрий Евгеньевич, вы начали работать над исследованиями в этой сфере еще до взрыва в Чернобыле?

Юрий Дуброва: Да, началось все это в конце 1970-х. С 1979 по 1994 годы я работал в Институте общей генетики, в лаборатории под руководством Юрия Алтухова. Юрий Петрович тогда поставил задачу - поиск методов, с помощью которых можно выявлять генетические последствия воздействия мутагенов [химических и физических факторов, вызывающих наследственные изменения - мутации] на человека. А когда здесь, в Англии, в Лестере, сэр Алек Джеффрис сделал замечательное открытие генетического фингерпринта, то есть обнаружил в нашем геноме крайне высокоизменчивые последовательности ДНК, которые позволяют различать каждого человека с точностью до единицы, стало понятно, что у нас в руках появился новый мощный инструмент.

Мы узнали о новых локусах – участках ДНК в геноме человека и других млекопитающих, которые обладают крайне высокой изменчивостью, а изменчивость эта связана, в свою очередь, с необыкновенно высокой скоростью возникновения мутаций в этих участках ДНК, то есть они сами по себе являются крайне нестабильными.

Поэтому родилась идея, что если они сами по себе такие хрупкие, сами по себе неустойчивые, то воздействие внешних факторов может изменять частоту возникновения мутаций в этих участках. Мы попробовали тогда эксперименты на мышах – облучали их в Москве, и я приехал в Англию на полгода с образцами тканей этих мышей.

Получилось, что на крайне небольшой выборке мышей в диапазонах доз облучения, которые могут в реальности получать люди в результате аварий, катастроф, мы обнаружили значимое увеличение частоты возникновения мутаций по этим участкам ДНК. И сразу встал вопрос, если на мышах это работает, почему не проверить на людях, получивших дозы радиации?

Усилиями наших белорусских коллег из Могилева была собраны образцы крови у группы семей, проживающих в Могилевской области, члены которых получили существенные дозы радиации после аварии на Чернобыльской атомной станции. Мы обследовали эти семьи, и результаты показали, что частота возникновения мутаций в этих семьях превышает таковую в группе семей необлученных людей, здесь в Великобритании. Это было не очень правильно, так как контрольная группа - то есть необлученные люди – были из Англии.

Тогда были предприняты две другие попытки. Во-первых, вместе с нашими коллегами из Алма-Аты собрали образцы крови членов семей, проживавших вблизи Семипалатинского полигона в Казахстане. Эти люди с конца 1949 года получали дозы радиации после испытаний ядерного оружия. И здесь уже мы шли по правильному пути, собирая параллельно образцы крови от такой же этнической группы людей, но проживающих в чистых районах Казахстана.

Во-вторых, этим же занимались наши коллеги из Киева. Они собрали для нас образцы крови людей, которые проживали севернее Киева (мы говорим о Киевской и Житомирской областях) и получили серьезные дозы радиации из-за близости к Чернобыльской станции. И здесь наши украинские коллеги преподнесли нам подарок – в деревнях, где брались образцы крови, они собрали анализы не только у взрослых, но и у детей, которые были рождены до Чернобыля и после. То есть идеальный контроль.

Би-би-си: А о каких годах идет речь?

Ю.Д.: Белорусская выборка – дети, которые родились 3-4 года спустя после катастрофы. Украинская – от 2 до 5-6 лет после катастрофы.

Би-би-си: И к чему вы пришли, изучив эти данные?

Ю.Д.: Мы использовали крайне специфические участки человеческого генома, их очень мало, они составляют крохотный процент от всего генома. Эти участки, по каким-то причинам, состоят из повторов. Грубя говоря, это выглядит как поезд, состоящий из одинаковых вагонов. В качестве вагонов там выступают относительно короткие фрагменты ДНК длиной от 10 до 60 букв-нуклеотидов. И когда мы говорим о мутациях, то речь идет – в нашем сравнении - об изменении числа вагонов. Вот представьте, у вас на путях стоят несколько одинаковых поездов, и сцепщик меняет количество вагонов в этих поездах. Приблизительно такие изменения происходят в этих локусах (участках ДНК).

Когда мы их посмотрели, выяснилось, что частота возникновения новых мутаций в семьях, которые получили радиационное облучение как в Семипалатинске, так и в Чернобыле, в полтора-два раза превышает таковую для семей, которые не были облучены.

То есть, мы получили свидетельство того, что воздействие радиации на семьи как постчернобыльские, так и в районе Семипалатинского полигона, вызывает дополнительные мутации в этих семьях. Вот что мы получили.

Би-би-си: То есть, речь идет о мутациях у детей облученных людей?

Ю.Д.: Объясню, как работает эта система – мы берем образцы ДНК от двух родителей и сравниваем их с образцами ДНК их детей. И мы смотрим на мутации, то есть у ребенка появляется нечто новое, что отсутствует у его родителей. Поясню вновь на примере поездов и вагонов. У меня два родителя – у одного 20 вагонов, а у другого 25, то есть у ребенка должно быть 20 и 25, а если у ребенка 20 и 23 вагона, значит, произошла мутация – 2 вагона потерялось от 25.

Вот на что мы смотрим - на мутации, которые возникают в половых клетках родителей, и соответственно, попадают либо в яйцеклетки матери, либо в сперматозоиды отца, и наследуются их детьми.

Би-би-си: А в чем проявляются эти два пропавших вагона? Это заболевания какие-то, видимые изменения?

Ю.Д.: Это очень правильный вопрос с вашей стороны: что это означает? А означает это ничего. Потому что мутации в этих участках ДНК никак не сказываются на приспособленности их носителей. Это не синдром Дауна, когда лишняя хромосома. Эти гены настолько безумные, что все, что там происходит, абсолютно не сказывается на приспособленности их носителей. Поэтому к нашим данным надо относиться очень аккуратно. Мы показали, что да, в этих семьях наблюдается повышенная частота возникновения мутаций в половых клетках, но перенести эти данные и сказать, что то же самое происходит во всем остальном огромном геноме, и мы можем ожидать, допустим, двукратное увеличение частоты мутаций по всему геному, мы не можем. Для этого нужны другие методы.

Би-би-си: А как тогда объяснить многочисленные публикации в интернете, сопровождаемые фотографиями, где изображены дети или животные с различными ужасными отклонениями, и в них утверждается, что все это – последствие радиации. Поэтому поясните, говорим ли мы об увеличении числа внешних отличий-отклонений, либо мы говорим о резком увеличении числа каких-то болезней у детей и внуков облученных людей - например, раковых заболеваний?

Ю.Д.: Здесь все очень сложно, потому что однозначных данных о том, что произошло существенное увеличение объема наследственной патологии после Чернобыля и Семипалатинска, у нас нет. Одиночные случаи рождения детей с пороками развития ни о чем не говорят, так как, к сожалению, такие дети рождаются без всякого воздействия радиации и прочих мутагенов. У нас возникают мутации, и, к сожалению, какая-то часть из них приводит к очень серьезным порокам развития.

Чтобы показать, что радиация или какие-то факторы приводят к их увеличению, нужно просмотреть колоссальные выборки, нужно проводить очень тщательное сопоставление данных по контрольным семьям (то есть семьям, которые не были облучены), с семьями, получившими дозы радиации.

Подобная работа, проведенная в Хиросиме и Нагасаки, показала, что частота встречаемости пороков развития у детей, рожденных от облученных родителей, существенно не отличается от таковой в контрольной группе. Это блестящие работы, проведенные американскими и японскими исследователями.

Что же касается Чернобыля, то данные здесь крайне противоречивые. Наиболее полный анализ всех подобных данных, проведенный в Белоруссии, показал, что никакого значимого увеличения частоты встречаемости порокового развития после Чернобыля не наблюдается.

В отношении Семипалатинска выборка не очень велика, поэтому к этим данным нужно относиться очень аккуратно.

В качестве консервативного высказывания я бы сказал, что у нас нет достоверных свидетельств о том, что произошли серьезные сдвиги, но сказав, что у нас нет достоверных свидетельств, я не могу сказать, что там ничего нет. Мы просто не знаем.

Би-би-си: Исследование последствий ядерной бомбежки Хиросимы и Нагасаки, Чернобыльская катастрофа и взрывы на Семипалатинском ядерном полигоне дали толчок развитию радиационной генетики. Какие задачи стоят перед вами и вашими коллегами на сегодняшний день?

Ю.Д.: Мы сейчас снова пошли по пути, по которому шли 20 с лишним лет назад, то есть мы сейчас пытаемся использовать новые методы для изучения мутаций у человека. Эти методы появились. Мы живем в счастливую постгеномную эру, когда расшифрована полная последовательность генома человека. Этот колоссальный труд принес нам не только неимоверное количество новой информации, но дал просто чудовищный толчок для развития новых технологий. И то, что 20-25 лет назад представляло собой область научной фантастики, сейчас стало реальностью.

Мы сейчас совершенно реально можем изучать последовательности генома целиком, и изучать не единичные последовательности, а десятки и сотни этих последовательностей.

В сотрудничестве с учеными из Института Сангера – геномного исследовательского центра в Кембриджшире – мы недавно опубликовали работу, в которой изучили полную последовательность геномов 12 мышей, потомков облученных и необлученных мышей-самцов.

Анализируя даже такое небольшое количество потомков, мы обнаружили высокодостоверное увеличение частоты мутаций среди потомков облученных мышей. То есть, мы можем теперь работать на уровне целого генома. Тот объем информации, который мы получили, он просто неимоверен.

И следующий вопрос состоит в том, можем ли мы это использовать для анализа уже собранных образцов ДНК, которые хранятся в наших коллекциях и в других лабораториях мира, от семей, которые получали различные дозы облучения или подвергались воздействию целого ряда химических препаратов. И это наше будущее. Вот теперь мы должны начинать систематический анализ полной последовательности геномов детей, родители которых были облучены либо подвергались воздействию химических препаратов. И сравнивать эти данные с полными последовательностями геномов детей и их родителей, которые не получали дозы радиации или химического воздействия.

Когда у нас будут эти данные, вот только тогда мы сможем ответить на вопрос: "До какой степени воздействие мутагенов среды – таких, как радиация или химия, - приводит к изменению частоты возникновения мутаций у человека?", и, соответственно, делать выводы, до какой степени это является опасным для здоровья следующих поколений.

Когда мы определим, что вот такая доза приводит, допустим, к двукратному увеличению частоты возникновения мутаций, то тогда мы можем сказать, до какой степени это повлияет на здоровье детей, рожденных от этих родителей. Это наше будущее, и над этим мы работаем.

К сожалению, человечество плохо учится на собственных ошибках. Через 25 лет после Чернобыля произошла Фукусима. И в общем-то, все то же самое. Чем убедительнее мы сможем доказать, что последствия подобных катастроф будут не только для облученных людей, но и для их потомков, тем больше человечество будет понимать, что к этому нужно относиться очень осторожно и принимать все возможные меры безопасности. И не строить, например, атомные станции на берегу океана, где их может залить цунами.

Новости по теме