Science同期两篇论文:核事故的辐射导致的基因突变会遗传给后代吗?

2021
04/29

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生物世界
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核事故的影响还涉及到土壤污染及水体污染。例如食用被污染的土地种出的食材及或污染水域的产品是否会对人的身体健康造成损害;是否会遗传到下一代,导致基因变异;对其他生物会造成怎样,是否会导致大规模变异,这些变异是否在可控的范围内;这些影响又将持续多长时间。

撰文 | 赵雅琦
编审 | 王新凯

近日,日本宣布要将福岛核污水排入大海的决定,在全世界范围内都引发了广泛的讨论。这种准备让全世界一起为其 “买单” 的不负责任的行为,会将核污染的危害 “共享” 给全人类,从而引爆了人们对核污染后遗症深深的担忧。

而作为同样是最严重的 7 级核事故的前苏联切尔诺贝利事件也再一次进入了人们的视野。切尔诺贝利事件已经过去了 35 年,较长的时间跨度使得研究者能够更全面地评估它的影响,同样也可以为福岛事件的后续处理带来一些经验教训。

2021年 4 月 22 日,临近切尔诺贝利事件纪念日(4 月 26 日)的时间,Science 杂志在同期发表了两篇论文。这两篇论文都对切尔诺贝利事故幸存者及其后代进行了分析,其中,一项研究探讨了辐射对生殖细胞系的影响,另一项研究则分析了甲状腺癌组织中的 DNA 损伤和辐射剂量的相关性

辐射对生殖细胞无明显影响

切尔诺贝利核灾难的幸存者长期以来都生活在一种挥之不去的恐惧之中,他们担心辐射暴露会使他们的精子和卵子发生变异,进而使他们的孩子患上遗传病。

位于乌克兰基辅的国家辐射医学研究中心总干事、免疫学家 Dimitry Bazyka 说:" 许多人认为如果你被辐射过,你的下一代一定会受到影响。”

但是 Bazyka 和他同事们的新发现应该可以消除这种恐惧。在对 200 多名切尔诺贝利事故幸存者及其子女的研究中,研究人员发现没有证据表明存在跨代效应


这项研究在很大程度上解决了围绕世界上最严重核事故的健康影响的一个主要不确定性,为来自 2011 年日本福岛核事故污染区的疏散人员提供了一个令人放心的信息。美国国家癌症研究所癌症流行病学和遗传学部主任、遗传学家 Stephen Chanock 说:" 在日本和其他地方,人们仍然对跨代效应感到非常紧张。”

研究团队调查了父母受雇为清洁工人或在事故后暴露于职业和环境电离辐射的孩子,是否出生时有更多的种系从头突变(DNMs)。研究人员对 1987 年至 2002 年间出生的 130 名儿童及他们的父母进行全基因组测序,与以往的研究相比,未发现 DNMs 的发生率、分布或类型有所增加。


同时研究发现,无论累积孕前生殖道父系(平均值 = 365 mGy,范围 = 0-4080 mGy)或母系(平均值 = 19 mGy,范围 = 0-550 mGy)暴露于电离辐射,总 DNMs 均未升高,并得出结论,在该暴露范围内,缺乏证据表明对人类生殖系 DNMs 有实质性影响,从而表明辐射暴露对后代健康并没有明显影响。

甲状腺乳头状癌和辐射剂量的相关性

1986 年切尔诺贝利核电站事故增加了周边地区甲状腺乳头状癌 (PTC) 的发病率,尤其是暴露于放射性的碘 131 (131I) 暴露的儿童。流行病学和临床研究都表明,接触来自放射性沉降物中的 131I 会增加乳头状甲状腺癌 (PTC) 风险,幼儿所增加的风险更高。


核事故往往会释放一定的 131I,而这种碘进入人体后就会在甲状腺部位富集,可能会引发 PTC。以切尔诺贝利为例,事故发生后放射性沉降物落在草地上,131I 就可能通过绿叶菜或啃食这些草的奶牛的奶进入人体,被消化吸收。

Lindsay Morton 等人分析了数百名切尔诺贝利核事故幸存者的甲状腺肿瘤、正常甲状腺组织和血液,并将其与未接触核辐射的患者进行了比较。

具体而言,研究人员分析了来自乌克兰的 440 例 PTC 患者基因组、转录组和表观基因组特征,其中 359 例曾经在小于 18 岁的时候,暴露于 131I 中;81 例是 1986 年后出生的未暴露过的患者。


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通路中的基因,称为有丝分裂原激活的蛋白激酶 (MAPK) 通路,包括 BRAF,RAS 和 RET 基因。

具体来说,在该研究中,儿童时期受到高剂量辐射的人患甲状腺癌的可能性更大,因为基因融合 (当两条 DNA 链断裂,然后错误的片段重新连接在一起时) ,而那些未暴露的人或暴露于低水平辐射的人更可能是由点突变 (基因关键部分的单碱基对变化) 引起的。

尽管没有发现独特的与辐射相关的生物标志物,但结果显示,在切尔诺贝利事故后,人类甲状腺癌中的双股 DNA 断裂呈现出辐射剂量相关性增加。

也就是说,DNA 双链断裂可能是一种早期的遗传变化,暴露在辐射环境中,随后导致甲状腺癌的生长。研究人员补充说,他们的发现为辐射诱发癌症的进一步研究提供了基础,特别是那些涉及剂量和年龄的风险差异的癌症。

核事故影响的持续性

核事故影响是一个复杂且持续性长的研究。在辐射研究领域,目前的很多研究已经体现出辐射伤害研究的复杂之处。不同事故中的辐射类型、暴露浓度、暴露时间都是不相同的,对相关人员的追踪调查及检测等问题都为系统性研究造成了极大地困难。


此外,核事故的影响还涉及到土壤污染及水体污染。例如食用被污染的土地种出的食材及或污染水域的产品是否会对人的身体健康造成损害;是否会遗传到下一代,导致基因变异;对其他生物会造成怎样,是否会导致大规模变异,这些变异是否在可控的范围内;这些影响又将持续多长时间。

这些问题的出现离我们并不遥远,也许就在日本向大海排放核污水的不久的将来。而相关研究工作困难重重,没有人知道我们将面对未来是什么样子,只能交给时间去验证。

参考链接:
https://science.sciencemag.org/content/early/2021/04/21/science.abg2365
https://science.sciencemag.org/content/early/2021/04/21/science.abg2538
https://www.sciencemag.org/news/2021/04/no-excess-mutations-children-chernobyl-survivors-new-study-finds
https://eurekalert.org/pub_releases/2021-04/aaft-tsa041921.php
https://medicalxpress.com/news/2021-04-international-teams-explore-genetic-effects.html


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关键词:
基因突变,甲状腺癌,遗传,辐射,癌症

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