Конференции

Радиобиология в ОИЯИ: 55 лет исследований и перспективы

Конференция "Современные направления в радиобиологии и астробиологии. Молекулярные, генетические, клеточные и тканевые эффекты" работала в Дубне с 28 по 30 октября. Актуальные проблемы космической радиобиологии, астробиологии, радиационной генетики, лучевой терапии, молекулярной и клеточной радиобиологии обсудили ведущие специалисты из России, Италии, США, сотрудники ЛРБ, студенты университета "Дубна". Конференция была приурочена к 20-летию организации Отделения радиационных и радиобиологических исследований ОИЯИ и к 10-летию создания на его базе Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ.

Приветствуя собравшихся, директор ОИЯИ академик В.А.Матвеев подчеркнул, что наличие таких направлений исследований в Объединенном институте, как радиобиология и астробиология, подтверждает высочайший исследовательский уровень нашего научного центра. "Ваша конференция - славное событие для Объединенного института. Очень приятно видеть здесь молодые лица, означит, есть кому продолжать эти работы".

Научную программу конференции открыл доклад директора ЛРБ члена-корреспондента РАН Е.А.Красавина "55 лет проведения радиобиологических исследований на ускорителях ОИЯИ", в котором он показал историю развития от первых медико-биологических экспериментов до радиобиологических и астробиологических исследований в Институте. Отвечая на вопросы дубненских журналистов, он сказал:

- Эта конференция проходит под эгидой и при активном участии двух советов РАН - по радиационной биологии и по астробиологии. Дело в том, что мы будем рассматривать не только вопросы радиобиологического плана, но и проблемы астробиологии. Это удивительно интересный пласт работ - проблемы происхождения жизни и на Земле, и в космосе. В работе нашей конференции принимают участие два выдающихся специалиста в области астробиологии, которые исследуют разные аспекты этой проблемы. Профессор Э.Ди Мауро очень тесно сотрудничает с нашей лабораторией и нашим Институтом, он занимается задачей оценки возможности формирования пробиотических соединений, которые образуют живое - создают генетические структуры, крупные информационные макромолекулы РНК и ДНК.

Второй аспект - это поиск проявления деятельности сообществ различных живых систем, таких как микроорганизмы и, возможно, более сложные системы, которые запечатлены в различных классах метеоритов, различных геологических структурах. Этот аспект исследований на конференции будет представлять профессор Р.Гувер - большой друг академика А.Ю.Розанова, возглавляющего совет по астробиологии РАН. Р.Гувер раньше работал в NASA (США), сейчас представляет другие структуры, с которыми мы тоже тесно сотрудничаем.

В своем докладе я постарался отметить основные вехи наших исследований, показать важнейшую роль тех базовых установок, которыми располагает Институт, и уникальность этих работ, поскольку в других исследовательских центрах нашей страны и стран-участниц практически невозможно проводить такого рода эксперименты. Более 50 лет назад были проведены обширные исследования биологического действия космических видов радиации, прежде всего, протонов высоких энергий. Фактически ОИЯИ сыграл огромную роль в успешной реализации программы пилотируемых космических полетов. Сейчас в связи с тем, что человечество планирует реализовать такие масштабные проекты, как полет на Луну, освоение Марса, опять наш Институт выходит на передний план, потому что такие физические установки, как Нуклотрон, - великолепный инструмент для моделирования действия космических видов радиации, что позволит решить проблему так называемого радиационного барьера. Это проблема колоссальной сложности, решать ее надо именно в земных условиях, лететь без соответствующих оценок опасности, которую представляют космические виды излучений, нельзя.

Такого рода работы требуют современной аппаратуры, современных химических исследований. Все это весьма и весьма дорого, но дирекция ОИЯИ идет нам навстречу, и живем мы очень неплохо по сравнению с академическими институтами. Приобретение современной аппаратуры - это условие того, что дорогостоящее время на институтских базовых установках будет использовано с максимальной эффективностью.

- Какие органы и системы человека подвергаются опасности в первую очередь?

Как всегда интересным было выступление директора НИИЯФ МГУ М.И.Панасюка, посвященное различным радиационным опасностям для человека и электроники в космосе.

- Прежде всего, речь идет об оценке опасности действия космических видов радиации, в первую очередь, тяжелых ядер галактического космического излучения на структуру и функции центральной нервной системы. Опыты наших коллег из NASA и наши исследования на базовых установках говорят о том, что действие в сравнительно небольших дозах таких ядер, как ядра железа, может сильно модифицировать интегративные функции центральной нервной системы. Наблюдаются нарушения памяти, функции обучения, что озадачивает и беспокоит специалистов, занимающихся вопросами оценки радиационной опасности при межпланетных полетах. Я думаю, мы будем двигаться все более интенсивно в плане моделирования действия тяжелых заряженных частиц на строение и функции центральной нервной системы.

Р.Гувер (Университет Афин, США): Я работал с 1966 года по декабрь 2012-го в NASA, затем перешел в университет Афин (штат Алабама) и астробиологическую группу университета Бакингема (Великобритания). В NASA я занимался физикой Солнца и рентгеновской астрономией, а последние несколько лет работаю в области астробиологии, изучаю микрофоссилии (микроскопические окаменелости, ископаемые - О.Т.) в углеродистых метеоритах. Их наличие в метеоритах дает многообещающее основание для развития идеи внеземного происхождения жизни. В своем докладе я покажу много изображений этих окаменелостей.

Меня очень вдохновляет участие в этой конференции и сильно привлекает возможность изучения метеоритов при помощи изотопного анализа. Я надеюсь провести точные измерения содержания в метеоритах редкоземельных элементов, а также стабильных изотопов.

Академик РАН А.Ю.Розанов отвечал на вопросы журналистов, как всегда, в шутливой манере:

- Я приехал, чтобы послушать, что творится в радиобиологии, потому что в этом ничего не понимаю. Но нутром чувствую, что между радиобиологией, которой здесь занимается Евгений Александрович Красавин, и астробиологией, которой занимаюсь я, есть какие-то глубокие связи, а вот в чем они - хорошо бы понять.

- Как возникло ваше сотрудничество с ЛРБ ОИЯИ?

- Все было очень просто. Люди, занимающиеся исследованием космической пыли, говорили мне, что совершенно необходима чистая комната. Я обращался в разные учреждения, все мне что-то обещали, но никто ничего не делал. Единственный, кто сказал: "Давайте попробуем", - был Евгений Александрович, и работы начались в Дубне. Сейчас уже отремонтирован этаж в корпусе, и я надеюсь, чистая комната будет уже в следующем году.

- Как сейчас научное сообщество относится к идее внеземного происхождения жизни?

- Раньше все считали, что этого не может быть, потому что не может быть никогда. Теперь стали сомневаться: может быть, действительно, что-то прилетело. Я, например, не сомневаюсь. Но когда встаю утром, спрашиваю себя: "Как ты думаешь, ты вообще нормальный?". И отвечаю - да. "А как, ты думаешь, смотрят на тебя окружающие?" - не знаю. Сейчас в метеоритах уже найдены микроорганизмы, заведомо эукариоты - окаменевшие инфузории или панцирные амебы, так что для меня этот вопрос очевидный. Поскольку я много лет прожил в науке, у меня в практике было семь-восемь случаев, когда я делал какие-то серьезные вещи, которые потом весь мир использовал. Сначала меня обвиняли в неграмотности, потом говорили, что я сумасшедший, а в конце концов - что я ломлюсь в открытые двери, это всем давно ясно.

В этой конференции участвует Э. Ди Мауро, итальянцы сделали в Дубне замечательную вещь. Сейчас стало ясно, что в космическом пространстве есть такое соединение, как формамид, и есть метеориты, космическая пыль. Этого достаточно, чтобы создать все составные компоненты для живых организмов. Если то, что было вычислено с помощью эксперимента в Дубне, будет подтверждено в эксперименте "Бион" (космические аппараты серии "Бион" предназначены для биологических экспериментов - О.Т.), то это будет очень интересно, а если не подтвердится - будет еще интереснее...

В выступлении Л.П.Жаворонкова (Медицинский радиологический научный центр, Обнинск) непривычным образом сочетались термины стволовые клетки и онкология. За объяснением я обратилась к самому Леониду Петровичу:

- Понятие стволовых клеток в последние несколько десятилетий из экзотического стало общеупотребительным. В организме существует ряд клеточных популяций - это кроветворение, эпителий кишечника, семенной эпителий и не только, в которых имеются родоначальные, стволовые клетки. Они очень важны. Они должны воспроизводить сами себя, поддерживать свою популяцию и они должны давать начало новым клеткам, которые, дозревая, будут выполнять свою функцию. Это могут быть разные клетки, как, например, в кроветворении из одной клетки получаются разного вида лейкоциты, эритроциты, тромбоциты. Это могут быть одинаковые клетки, но стволовой принцип должен сохраняться и давать начало последующим. В большинстве своем стволовые клетки к излучению очень неустойчивы.

В последние годы выяснилось, что подобное соотношение клеток есть и в опухолях. Опухоль перестают рассматривать как некую однородную структуру, происходящую из клетки, вышедшей из подчинения. Оказалось, что в опухолях, как минимум, три категории клеток. Не более чем несколько процентов клеток можно назвать стволоподобными: они сами воспроизводятся, дают начало последующей популяции и, наконец, более зрелые - опухолевые клетки растут и поддерживают опухоль. Принципиальная разница оказалась в том, что при лучевом воздействии на опухоль эта категория клеток - стволовые или стволоподобные - наиболее радиоустойчива. Именно она приводит к последующей репопуляции, восстановлении опухоли и, соответственно, неуспеху лучевой терапии. Появились методики, по которым можно выделять эти клетки и испытывать на всякого рода воздействия, что и делается в нашем центре.

В отделе биохимии под руководством профессора И.А.Замулаевой выяснили очень интересные вещи. Во-первых, подтвердили, что именно эти клетки лежат в основе устойчивости опухолей. Далее, когда их начали тщательно изучать, выяснилось, что они редко делятся, - на то они и стволовые, они не должны часто делиться, иначе быстро выйдут в тираж. Кроме того, они производят большое количество защитных белков. Эта особая категория белков, называемая белками теплового шока, обнаружена при термической обработке клеточных популяций. Таких белков известно три варианта. Есть фармакологическая возможность угнетать образование этих белков. Оказалось, такое угнетение приводит к существенному повышению радиочувствительности стволовых клеток опухоли и, следовательно, к конечному успеху радиотерапии. Еще интересно, что степень восстановления этой популяции такова, что не сходятся концы с концами: почему их становится так много? Оказалось, происходит возврат в категорию стволовых их ближайших потомков, которые находятся как бы в промежуточном состоянии. Чтобы проверить, так ли это, мы применили специальные маркеры этого процесса, и оказалось, действительно, такой процесс также имеется. Сейчас мы пытаемся затормозить и этот процесс, чтобы стволовых клеток стало меньше и повысилась эффективность лучевой терапии в лечении онкологических заболеваний. Эти разработки проверяются не только на культурах клеток, но и на клиническом материале - удаленных опухолях, биопсическом материале, и все закономерности подтверждаются. Это направление исследований - одно из прорывных в деле излечения от злокачественных опухолей.

С докладом "Нейтронный активационный анализ и микроскопия объектов внеземного происхождения" выступила М.В.Фронтасьева (ЛНФ): Торфяные колонки - природные планшеты, позволяющие отслеживать ретроспективу атмосферных выпадений тяжелых металлов, которые они накапливают слой за слоем. Колонку разрезают на слои, и есть возможность их датировать. У нас была большая колонка длиной 76 см с места Тунгусской катастрофы. И что же показал анализ? Я, честно говоря, хотела бы, чтобы восторжествовала теория Н.Тесла. Он разрабатывал гипотезу о беспроводной передаче энергии на большие расстояния. Он обращался в библиотеку Конгресса США за картами Западной Сибири. Это подтвержденный факт. Зачем человеку, сидящему в Лонг-Айленде, интересоваться Западной Сибирью? Многочисленные экспедиции к месту Тунгусской катастрофы анализировали поваленные деревья, территорию и выводы делались разные. Мне по душе была версия с экспериментами Тесла. Но, увы, мы видим там взрыв - по металлам, которые можно вполне предположить или в составе болида, метеорита, либо даже в составе космического корабля, потерпевшего там аварию, поскольку присутствуют металлы, используемые в сплавах.

Интересно, что эта торфяная колонка ко мне пришла из Польши, то есть это был какой-то российско-польский проект, к которому мы не имеем прямого отношения. Мы сделали эту работу, поскольку сотрудничество с Польшей у нас активное, и мне было безумно интересно узнать, что же там на самом деле произошло более 100 лет назад. Так что результат получили красивый.

Второй результат, который можно отметить, это работа с румынскими коллегами по конкрециям, которыми занимался в свое время еще Г.Н.Флеров. Он искал сверхтяжелые элементы в природе, и откуда только он разные конкреции не привозил. Это очень древние образования, следы потоков космических частиц, океанское дно выстлано ими как брусчаткой. Основу марганцевых конкреций составляет окись марганца, плюс дополнительные элементы. Это очень прочные образования. Конкреции с плато Кларион-Клиппертон в Тихом океане мы получили от нашего коллеги профессора О.Г.Дулиу (Румыния). Наш анализ позволил определить их полный элементный состав, который ранее в таком масштабе не давался. Наш метод нейтронной активации позволяет определить 45 элементов периодической таблицы. С результатами этой работы, опубликованными в престижном журнале, мы вошли в десятку лучших мировых работ 2013 года.

В своем сегодняшнем выступлении я подчеркнула возможности нашего реактора ИБР-2 для биологов: низкая температура в каналах облучения позволяет работать с биологическими образцами. Можно выделить биологическую компоненту из метеоритов и определить ее элементный состав. Это следующий этап работы: астробиологи выделят эти биологические образования, а мы их проанализируем.

* * *

На завершившем конференцию круглом столе Е.А.Красавин сказал: "До недавнего времени мы в ОИЯИ занимались только радиобиологией и радиационной генетикой, используя уникальные установки Института. Опыт наших последних встреч позволил привести два направления: радиобиологию и астробиологию - к единому знаменателю. Это хорошо и плодотворно, особенно в тех случаях, когда трудно разделить астробиологию и радиобиологию. Это направление можно успешно развивать, используя инструменты ОИЯИ. Такие встречи нужно продолжать!".

P.S. Анализируя прозвучавшие на конференции выступления, А.Ю.Розанов заметил: "Сейчас уже нельзя говорить: земная или внеземная жизнь. Жизнь стала единой, и нельзя отдельно рассматривать земную и внеземную ее формы".

Ольга ТАРАНТИНА,
перевод Сергея НЕГОВЕЛОВА, фото Евгения ДАНИЛОВА