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国际研究小组探索切尔诺贝利辐射的遗传效应

国际研究小组探索切尔诺贝利辐射的遗传效应

医学翻译 遗传学 全文翻译
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2021-04-23 20:22:22


  在两项具有里程碑意义的研究中,研究人员使用了最先进的基因组工具,研究了自1986年乌克兰北部切尔诺贝利核电站事故以来,暴露于一种已知的致癌物质电离辐射对健康的潜在影响。一项研究发现没有证据表明暴露于父母的辐射会导致新的遗传变化从父母传给孩子。第二项研究记录了儿童或胎儿暴露于事故释放的放射线后患甲状腺癌的人的肿瘤遗传变化。

  这项发现是在灾难发生35周年之际发表的,这些研究结果来自国立卫生研究院下属国家癌症研究所(NCI)的研究人员领导的国际研究人员团队。这些研究于4月22日在线发表在《科学》杂志上。

  “自广岛和长崎发生原子弹爆炸以来,已经就辐射对人类健康的科学问题进行了调查,切尔诺贝利核电站以及日本福岛海啸之后的核事故再次引起了人们对核辐射的关注,”史蒂芬·J·尚诺克(Stephen J. Chanock)说, NCI癌症流行病学和遗传学(DCEG)主任,医学博士。“近年来,DNA测序技术的进步使我们能够开始解决一些重要问题,部分是通过在精心设计的流行病学研究中进行的全面基因组分析。”

  切尔诺贝利事故使周围地区的数百万人暴露于放射性污染物。研究提供了当今有关由核电站事故引起的辐射暴露引起的癌症的许多知识。这项新的研究基于此基础,使用下一代DNA测序和其他基因组表征工具来分析受灾难影响的乌克兰人的生物标本。

  第一项研究调查了一个长期存在的问题,即放射线照射是否会导致遗传变化可以从父母传给后代,正如一些动物研究表明的那样。为了回答这个问题,Chanock博士和他的同事们分析了1987年至2002年之间出生的130人的完整基因组,以及他们的105对父母。

  父母中的一个或两个都是曾经帮助清理事故的工人,或者因为他们住在事故现场附近而被疏散了。对每位父母进行了长期暴露于电离辐射的评估,这可能是由于食用了受污染的牛奶(即,在牧场上被放牧的牛所产的牛奶,这些牛被放射性尘埃污染了)。父母们经历了一系列的辐射剂量。

  研究人员分析了成年儿童的基因组,发现了一种特殊的遗传基因变化,即从头突变。从头突变是一种遗传变化,在人的配子(精子和卵子)中随机发生,可以传播给后代,但父母却没有观察到。

  对于父母在研究中所经历的放射线照射范围,从全基因组测序数据中没有证据显示事故发生后46周至15岁之间出生的孩子的从头突变数量或类型增加。 。在这些儿童中观察到的从头突变的数量与具有类似特征的普通人群高度相似。结果,发现表明事故造成的电离辐射暴露对后代的健康影响很小(如果有的话)。

  查诺克博士说:“对于2011年事故发生时住在福岛的人们,这些结果令人十分放心。” “众所周知,日本的辐射剂量低于切尔诺贝利核电站的记录。”

  在第二项研究中,研究人员使用下一代测序技术对359名儿童或子宫内因切尔诺贝利核事故释放的放射性碘(I-131)的电离辐射而暴露的359人中甲状腺癌的遗传变化进行了描述,并在81人中进行了研究。事故发生后九个月以上出生的未暴露个体。事故发生后,增加的甲状腺癌风险一直是最重要的不良健康影响之一。

  电离辐射产生的能量破坏了DNA中的化学键,导致了许多不同类型的破坏。这项新研究强调了一种特殊的DNA损伤的重要性,这种损伤涉及甲状腺肿瘤中两条DNA链的断裂。对于年龄较小的儿童,DNA双链断裂与放射线之间的关联更强。

  接下来,研究人员确定了每种肿瘤中候选的癌症“驱动因素”,这些关键基因的改变使癌症得以生长和存活。他们在超过95%的肿瘤中确定了驱动因素。几乎所有的改变都涉及同一信号传导途径中的基因,称为有丝分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)途径,包括BRAF,RAS和RET基因。

  受影响的基因集与先前甲状腺癌研究中报道的相似。然而,研究人员观察到基因突变类型的分布发生了变化。具体而言,在切尔诺贝利研究中,暴露于较高辐射剂量的人群中发生的甲状腺癌是儿童,因为儿童更可能是由于基因融合(当两条DNA链断裂然后错误的片段重新结合在一起时)而导致的。未暴露的人群或暴露于低辐射水平的人群更可能是由于点突变(基因关键部分的单个碱基对变化)引起的。

  结果表明,DNA双链断裂可能是暴露于环境中的辐射后的早期遗传改变,随后使甲状腺癌得以生长。研究人员补充说,他们的发现为进一步研究放射诱发的癌症提供了基础,尤其是那些涉及风险随剂量和年龄而变化的癌症。

  “这项研究的令人兴奋的方面是将肿瘤的基因组特征与辐射剂量信息联系起来的机会,辐射剂量是可能导致癌症的危险因素,”该研究中心副主任Lindsay M. Morton博士说。领导该研究的DCEG辐射流行病学分会。

  “癌症基因组图谱为如何全面分析肿瘤特征设定了标准,” Morton博士继续说道。“我们扩展了该方法,以完成第一个大型基因组景观研究,该研究充分阐明了潜在的致癌性,从而使我们能够研究特定肿瘤特征与辐射剂量之间的关系。”

  她指出,大约二十年前,由于建立了切尔诺贝利组织库,这项研究才得以实现。

  莫顿博士说:“这些研究是我们小组第一次使用我们在乌克兰的同事收集的生物标本进行分子研究。” “组织库是由有远见的科学家建立的,目的是从高度污染的地区发展为甲状腺癌的居民那里收集肿瘤样本。这些科学家认识到,未来技术将有实质性的进步,而研究界正在从他们的远见中受益。”

 

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  来源于:nih


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