Kas slypi žmonių, išgyvenusių didžiausią avariją branduolinės energetikos istorijoje, genuose – ir kas padeda apsisaugoti nuo jonizuojančiosios spinduliuotės? Į šiuos klausimus atsakymų ieško Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto Biomedicinos mokslų instituto Žmogaus ir medicininės genetikos katedros mokslininkės doc. Laima Ambrozaitytė, dr. Ingrida Domarkienė, dokt. Gabrielė Žukauskaitė ir dr. Aušra Matulevičienė, informaciją renkančios iš pirmų lūpų – Černobylio katastrofos likviduotojų.
Kuo ypatingas Černobylio likviduotojų genomas?
Mokslininkės, atliekančios Lietuvos Černobylio katastrofos likviduotojų genomo tyrimus, siekia išsiaiškinti, kuo Černobylio likviduotojų genomas galėtų būti ypatingas ir kaip jis lemia išlikimą bei adaptaciją. Pasak šio tyrimo vadovės doc. L. Ambrozaitytės, norima ne tik ištirti genomą, bet ir įvertinti adaptacinius mechanizmus – ir tokius genomų variantus, kurie leido sąlyginai dideles jonizuojančiosios spinduliuotės dozes patyrusiems tiriamiesiems sulaukti įprasto, statistinio gyventojų amžiaus.
„Šis tyrimas suskirstytas į dvi pagrindines dalis. Tai plataus masto genotipavimas – apie 700 tūkst. genomo nukleotidų, išsidėsčiusių tam tikra tvarka, tyrimas, siekiant nustatyti ir susieti konkrečias genomo sritis su vienomis ar kitomis ligomis ar tam tikrais požymiais. Šis tyrimas taip pat leidžia nustatyti kopijų skaičiaus pokyčius – struktūrinius genomo variantus. Kita dalis – viso genomo sekoskaitos tyrimas, siekiant identifikuoti visą žmogaus genomo seką ir taip įvertinti ne tik atskirus genomo taškus, bet ir visas genines, reguliacines, tarpgenines sekas, kurių kitais tyrimo metodais identifikuoti negalime“, – tikslus pristato tyrimo vadovė.
Pasak jos, genomo variacija nebūtinai tiesiogiai lemia konkrečius fenotipo plačiąja prasme požymius, tačiau ieškant genomo ir aplinkos veiksnių kombinacijų jie leistų įvertinti adaptacinius mechanizmus evoliucijos kontekste – ir išsiaiškinti, kokią genomo variaciją turintis žmogus yra labiau linkęs prisitaikyti prie kintančios aplinkos.
„Be abejo, pagrindinis tyrimo išskirtinumas yra jo tiriamieji – tai vien tik grupė vyrų, avarijos metu dirbusių Černobylyje, kuriuos, praėjus jau daugiau nei 30 metų po katastrofos, galime apibūdinti kaip sąlyginai sveikus, remiantis jų asmeninių sveikatos istorijų analizėmis. Jų viso genomo sekos tyrimai – vienintelis ir pirmasis toks darbas Lietuvoje, tokio tipo tyrimų nėra ir pasaulyje“, – pasakoja doc. L. Ambrozaitytė.
Atliekant šį tyrimą itin svarbu atsižvelgti į tiriamųjų patirtos jonizuojančiosios spinduliuotės dozes, tačiau tai nustatyti nėra lengva: „Tiriamieji į Černobylį vyko skirtingu metu, dirbo skirtingus darbus: tai gydytojai, deaktyvacijos darbuotojai, vairuotojai, buvo ir elektrinės viduje dirbusių asmenų – ir net tokių, kuriems radioaktyvius grafito gabalus teko nurinkti savomis rankomis. Tačiau visi sutaria dėl vieno – darbo saugos priemonių buvo juokingai mažai – prijuostė, suvirintojo kaukė ir kareiviška kepurė, dėl to kai kurie juokaudami save vadina biorobotais“, – apie tyrimo dalyvius pasakoja dr. I. Domarkienė.
Jonizuojančioji spinduliuotė siejama su akių ir kraujagyslių ligomis
Mokslininkių teigimu, nors tyrimas dar nėra pasibaigęs ir konkrečias išvadas daryti dar anksti, dalis jau turimų duomenų lyginant Černobylio likviduotojų genomo variantus tarpusavyje ir su bendrosios lietuvių populiacijos variantais, leidžia nustatyti ryšius tarp tam tikrų ligų ir jonizuojančiosios spinduliuotės. Remiantis klinikiniais duomenimis, dažnai su onkologiniais susirgimais siejama jonizuojančioji spinduliuotė nėra tiesioginė šių ligų priežastis.
„Neišskirtume, kad mūsų tiriamųjų grupė turėtų daugiau onkologinių susirgimų nei bendroji populiacija, kaip teigiama kai kurių mokslininkų hipotezėse. Žinoma, svarbu atsižvelgti į tai, kad tiriame tam tikrą grupę, į kurią pateko tik išlikusieji gyvi Černobylio likviduotojai. Tačiau esame pastebėjusios daugiau ryšių su kitomis ligomis – tai eksfoliacinis sindromas su glaukoma – nes yra žinoma, kad jonizuojančioji spinduliuotė akims gali sukelti oksidacinį stresą, taip pat dantų patologijos – periodontitas“, – gautus duomenis komentuoja gydytoja genetikė dr. A. Matulevičienė.
Tyrėjos pastebi ir kitų tiriamiesiems būdingų sutrikimų, kurie su patirta jonizuojančiąja spinduliuote siejami dažniau nei onkologinės ligos.
„Yra žinoma, kad 0,1–0,5 milisivertų apšvitos dozės jau sukelia kraujotakos sistemos pakitimus, o beveik kiekvienam tiriamajam yra diagnozuota viena ar kita širdies ir kraujagyslių sistemos liga. Dar vienas įdomus radinys – Černobylio likviduotojams nebūdingos infekcinės ligos. Ko gero, tai galima sieti su tam tikrais genomo ypatumais, lemiančiais imuninį žmogaus atsaką ir organizmo atsparumą infekcijoms – nes kartą patirta jonizuojančioji spinduliuotė dėl radionuklidų žmoguje lieka tol, kol suskyla ir yra pašalinama iš organizmo. Todėl ji greičiausiai veikia kaip apsauginis skydas nuo infekcijų“, – išskirtinius tyrimo rezultatus pristato tyrėjos.
Dokt. G. Žukauskaitė pabrėžia, kad labai svarbus aspektas nagrinėjant tiesioginę jonizuojančiosios spinduliuotės įtaką žmogaus organizmui ir jos lemiamus padarinius yra jos rūšis ir dozė, kuri gali būti smūginė arba patirta per ilgesnį laiką, skirtingas ir jos intensyvumas. Tai tyrėjos vertina atsižvelgdamos į surinktus dokumentus ir klausimyno duomenis, kurie leidžia nustatyti, kiek laiko, kokiu atstumu nuo pagrindinio jonizuojančiosios spinduliuotės židinio gyveno ir dirbo likviduotojai.
„Spinduliuotės intensyvumo intervalas tiriamųjų grupėje yra nuo 1 iki 25 rentgenų, o didžiausia mūsų tyrime dalyvaujanti grupė yra patyrusi 10-20 rentgenų spinduliuotę. Palyginkime su įprastomis dozėmis – vidutiniškai kasmet žmogui tenkanti apšvitos dozė siekia iki 10 milisivertų – 1 rentgeno, o bene didžiausią kūno plotą apimanti stuburo juosmens rentgenograma – apie 0,15 rentgeno. Turime ir didesnes jonizuojančiosios spinduliuotės dozes patyrusiųjų, jie gyveno ir dirbo Pripetėje – pavojingoje vadinamojoje 30 km elektrinės zonoje“, – pasakoja tyrėja.
Visa ši informacija surenkama atliekant tyrimą ir pasitelkiant klausimyną: „Klausimynas parengtas taip, kad rezultatus galėtume palyginti su bendrąja Lietuvos tiriamųjų, kurie irgi yra vertinami kaip sąlyginai sveiki, grupe, o kita dalis pritaikyta labai specifiniam – asmeniškai patirtų veiksnių, labiausiai susijusių su radiacijos dozėmis – tyrimui. Galiausiai kiekvienas iš tiriamųjų yra įvertinamas gydytojo genetiko ir tai leidžia labai tiksliai nustatyti jų sveikatos būklę, turėtas ir dabartines ligas, kitus aspektus“, – pasakoja tyrimo vadovė.
Nuo ko priklauso atsparumas radiacijai?
Anot dr. I. Domarkienės, evoliucija, geografinė vietovė ir kiti veiksniai lemia tam tikrą konkrečios populiacijos prisitaikymą prie aplinkos ir jos ypatumų. Pavyzdžiui, inuitai yra žemesnio, palyginti su europiečiais, ūgio ir apskritesnės kūno formos, nes šios fizinės savybės leidžia ilgiau išlaikyti šilumą ir pakelti didesnį šaltį. Rytiečių organizmas geba greičiau skaidyti krakmolą, todėl jiems netrinka žarnyno veikla vartojant didelius kiekius ryžių – o Pabaltijo tautos dėl galvijų domestifikacijos ir išplėtotos gyvulininkystės yra prisitaikiusios visą gyvenimą gerti pieną.
„Tai bendri populiacijoms būdingi bruožai, tačiau yra ir labai individualių, genuose slypinčių savybių, unikalių kombinacijų, genomo variantų iš kelių tūkstančių ar milijonų nukleotidų, todėl populiacijoje iš tiesų esama žmonių, kurie yra atsparesni jonizuojančiajai spinduliuotei. Tikimės, kad tokie yra Černobylio likviduotojai, ir norime atrasti, kaip jų genome veikia apsauginės funkcijos“, – sako doc. L. Ambrozaitytė.
Mokslininkių teigimu, pati jonizuojančioji spinduliuotė nėra svetima mūsų organizmui – tam tikrą jos kiekį kasdien patiriame iš kosmoso, iš eksploatuojamų statybinių medžiagų, apskaičiuoti net iš šalia miegančio žmogaus sklindantys radiacijos kiekiai. Visa tai – įrodymai, kad egzistuoja tam tikri užkoduoti genetiniai mechanizmai, kurie leidžia prie to prisitaikyti, galbūt net saugo nuo radiacijos.
„Genomas nėra stabilus, greičiau jis – reaktyvi sistema ir gali reaguoti per epigenetines modifikacijas čia ir dabar, pavyzdžiui, taip pat, kaip ilgainiui priprantama prie vaistų, kai jie nuolat vartojami. Todėl, kalbant apie atsparumą radiacijai, itin reikšmingas molekulinis lygmuo – svarbu išlaikyti nepažeistą DNR ir kiek įmanoma labiau susidoroti su oksidaciniu stresu, o kaip tai pavyks – iš dalies užkoduota genuose“, – pavyzdį pateikia dr. I.Domarkienė.
Nors už atsparumą išorės veiksniams atsakinga sudėtinga organizmo biologinių procesų sąveika, mokslininkė pabrėžia, kad labai svarbios yra baltymų sistemos, taisančios pažeidimus ląstelėje. „Vis dėlto žmonėms visuomet labai įdomu, kaip vizualiai turėtų atrodyti radiacijos nebijantis žmogus – tam reikėtų kur kas storesnės odos ir švino šarvų vietoje įprastų drabužių, specialių akinių. Iš esmės jonizuojančioji spinduliuotė mus veikia dėl organizme esančio vandens, tad žmogus turėtų būti atsparus ir dehidratacijai. Lengviausia būtų tapti panašiems į gyvūną lėtūną – tuomet galėtume nesibaiminti ir dėl Astravo pašonėje“, – sako dr. I.Domarkienė.
Bendradarbiaujama su Černobylio likviduotojais
Vykdant šį tyrimą, itin svarbiu veiksniu tapo bendradarbiavimas, nes užsibrėžtas tikslas – labai ambicingas. Pirmiausia siekiama surinkti kuo didesnę biobazę, o tam pasitelkiami ir Gyvybės mokslų centro genetiko prof. Juozo Lazutkos, Nacionalinio vėžio instituto mokslininkės dr. Giedrės Smailytės ir kitų darbai. Jau surinktų duomenų bazė ir pažangios šiandienos technologijos leido atlikti viso genomo tyrimą nauju lygmeniu.
„Pagrindinis šio tyrimo idėjos autorius yra akademikas prof. Vaidutis Kučinskas, kuris jau daugybę metų Vilniaus universiteto Žmogaus ir medicininės genetikos katedroje analizuoja lietuvių populiaciją, todėl labai vertiname ankstesnį kolegų įdirbį. Be Nacionaliniame vėžio institute sukauptos duomenų bazės nebūtume taip lengvai sužinoję, kad į Černobylį iš Lietuvos vyko net apie 7000 žmonių – deja, šiandien išlikusių yra perpus mažiau. Be to, turime galimybę patikslinti tiriamųjų patirtas jonizuojančiosios spinduliuotės dozes. Itin glaudžiai bendradarbiaujame ir su Lietuvos judėjimu „Černobylis“, vienijančiu Černobylio likviduotojų bendruomenę“, – pasakoja doc. L.Ambrozaitytė.
Tyrėjos pabrėžia, kad ne mažiau svarbus bendradarbiavimas ir su pačiais tiriamaisiais. Nors mokslininkės pasiryžusios surinkti kuo daugiau tiriamųjų ir įtraukti juos bet kuriame tyrimo etape, norinčiuosius dalyvauti sudėtinga pasiekti ne tik dėl pandemijos šalyje.
„Šiuo metu esame įtraukę 115 tiriamųjų, tačiau viską apsunkina jų patirtas nusivylimas, nes tiek katastrofos metu, tiek po jos Černobylio likviduotojais nebuvo tinkamai pasirūpinta, per mažai dėmesio skiriama jų sveikatos priežiūrai, teisiniams ir kitiems aspektams. Paradoksalu, bet daugiau dėmesio ir aktyvumo sulaukėme iš regionų, o ne iš didmiesčių, kaip tikėjomės. Žinoma, įvertiname ir tai, kad žmonės jau garbaus amžiaus, o norintiems dalyvauti reikia atvykti duoti kraujo, užpildyti išsamų klausimyną“, – pasakoja dr. I.Domarkienė.
Todėl mokslininkės siekia abipusio bendradarbiavimo ir yra pasiruošusios suteikti atgalinį ryšį – po atliktų tyrimų grįžti pas tiriamuosius su rezultatais ir rekomendacijomis, kurios bus naudingos jų gyvensenai, sveikatos būklei palaikyti. „Esame be galo dėkingos sutikusiems dalyvauti tyrime. Šiuo gestu parodome ir tai, kad mokslininkai ne tik tikisi ateiti ko nors pasiimti neatlygintai, bet yra linkę ir duoti. Tada ir tiriamiesiems dalyvavimas atrodo vertingesnis“, – teigia dr. I.Domarkienė.
Genetinė informacija – personalizuotai medicinai
Tyrėjos, siekiančios surinkti kiek įmanoma daugiau duomenų, įsitikinusios, kad genomas – sunkiai išsemiamas informacijos šaltinis, todėl rezultatų analizė ir interpretavimas galės nuolat vykti ir pasibaigus šiam tyrimui.
„Visuomet lieka kiti genomo tyrimų sluoksniai – epigenetinės modifikacijos, transkriptomo tyrimai, lyginimas su bendrąja lietuvių populiacija ieškant skirtumų ir konkrečių genomo variantų. Taikymo galimybės labai plačios – ne tik funkcinių tyrimų, diagnostikos, bet ir vaistų paieškos srityse“, – įsitikinusi projekto vadovė.
Dr. I.Domarkienės teigimu, atskira ateities tyrimų kryptis galėtų būti Černobylio likviduotojų vaikų tyrimai, kurie galėtų parodyti genetinę variaciją, galimas mutacijas kartose. „Taip pat labai norėtųsi mūsų tyrimo duomenis integruoti su tokių šalių, kurios patyrė panašius iššūkius – pavyzdžiui, Japonijos, tam tikrais radiacinių nelaimių atvejais Pietų Amerikoje“, – įvardija tyrėja.
Mokslininkės užsimena, kad jau dabar siekiama užmegzti ryšius su labai konkrečių mokslininkų grupėmis, su kuriomis galėtų bendradarbiauti genomo duomenų palyginimo klausimais. Tačiau ir be tolimesnio pritaikymo toks tyrimas, anot dr. I.Domarkienės, yra itin svarbus – nes aiškiai parodo fundamentinio mokslo naudą.
„Be fundamentinio pagrindo, siekiant nustatyti genomo seką, būtų sunku imtis praktinio pritaikymo klausimų, kurių svarba šiandienos pandemijos situacijoje yra akivaizdi. Pavyzdžiui, nenustačius viruso genomo sekos, negalima sukurti įrankių diagnostikai ir gydymui, nėra žinomas viruso elgesys, mutacijos, todėl sunkiau kurti ir vakciną. Be to, tik turėdami genetinę informaciją, galėsime judėti personalizuotos medicinos link“, – teigia dr. I. Domarkienė.
Finansavimą projektui „Adaptaciniai genetiniai mechanizmai – plataus masto Lietuvos Černobylio katastrofos likviduotojų viso genomo tyrimas“ skyrė Lietuvos mokslo taryba (LMTLT), sutarties nr. S-MIP-20-35
