научно-популярное приложение к газете "Голос Армении"
Menu

АРЕАЛ - ВОЗМОЖНОСТЬ РАЗВИТИЯ РАДИОБИОЛОГИИ В АРМЕНИИ,

Участники первого научного семинара по генетике на АРЕАЛе

говорит в интервью "Мосту" член-корреспондент НАН РА, завкафедрой генетики и цитологии биологического факультета ЕГУ профессор Рубен АРУТЮНЯН 

 - Г-н Арутюнян, ваша научная группа выиграла грант Госкомитета по науке по работе на линейном ускорителе АРЕАЛ Института синхротронных исследований КЕНДЛ. Какими исследованиями вы занимаетесь?

- Изучение генетических эффектов радиации - одно из основополагающих направлений радиационной биологии. Мы изучаем повреждения ДНК в клетках человека при воздействии ультракоротких электронных пучков. Длительности электронных импульсов на АРЕАЛ - меньше триллионных долей секунды, что достигается с помощью современной сверхбыстрой мощной лазерной установки. Но такие длительности реально получают на АРЕАЛЕ для релятивистских скоростей электронов, когда энергия достигает МэВов.

В статье французских радиобиологов и специалистов по геномике, опубликованной в 2010 г., было сказано, что радиационная биология ультракоротких пучков, индуцированных лазерами, - новая развивающаяся область междисциплинарных исследований, тесно связанная с чрезвычайно быстрым прогрессом в создании источников ультракороткого излучения, фемтохимией биорадикалов при высоких энергиях, молекулярной биологией и противораковой терапией. Это дает возможность real-time нанодозиметрии, что крайне необходимо для контроля облучения живых клеток при очень высоких дозах. Это подключение к области пространственно-временной радиобиологии.

Мы будем сравнивать выход повреждений ДНК при разных зарядах и энергии импульса ультракоротких пучков в нормальных и опухолевых клетках. А молекулярные физики нашей группы будут изучать эффекты пучков на свойства очищенной ДНК. В области радиационной биологии быстрых результатов от сверхбыстрых пучков не ожидается. Пока удалось показать, что вызванные ими генетические эффекты можно изучать на АРЕАЛЕ, и получили зависимости эффектов от энергии импульса. А полученные нами повреждения ДНК при действии такого электронного пучка, при той же дозе, сильнее гамма-облучения. Мы это увидели, и это потрясает. Эксперименты удались сразу, а это всегда опасно, потом возникли проблемы, но мы их решили. Это только начало. Мы проводили мозговые штурмы, искали оптимальные потоки и дозы. Меня восхитил стиль работы на АРЕАЛЕ. Нас спросили, что нам нужно сделать в мастерских? И через неделю все было готово.

 - Какие методы используются для изучения генетических эффектов облучения на ускорителе?

- Сначала мы использовали современный и эффективный метод ДНК-комет, используемый для оценки повреждений ДНК, вызванных радиацией или химическими мутагенами в отдельных клетках. Суть в том, что облученные клетки подвергают электрофорезу. При повреждениях ДНК под действием электрического поля отрицательно заряженные разорванные концы ДНК мигрируют из ядра, формируя комету с "головой" и "хвостом". Количество ДНК в "хвосте" пропорционально количеству разрывов ДНК. Мы применяем этот метод и в экотоксикологии для оценки повреждений ДНК у разных организмов при воздействии загрязнителей среды. Огромное преимущество метода в том, что флуоресцентный микроскоп позволяет видеть повреждения ДНК в каждой клетке! Чувствительность метода уникальна - вы видите ДНК-комету начиная примерно с 50 разрывов ДНК на клетку. Для анализа изображений используется компьютерная программа Comet-IV, полученная ЕГУ при финансовой поддержке президента Армении. Программа позволяет оценивать до 35 параметров повреждений ДНК, а метод комет позволяет получить предварительные результаты в течение 1-2 дней. В крупнейшем немецком Центре изучения рака, Гейдельберге, я видел, как автоматы постоянно крутят препараты с кометами под микроскопами. Так изучается чувствительность пациентов к облучению, определяются индивидуальные дозы радиотерапии.

Программа автоматического анализа ДНК-комет- Ускоритель оснащен новейшим двухфотонным микроскопом. Как он будет использоваться?

- Уникальные характеристики лазерной установки для АРЕАЛ позволяют отвести часть лазерного пучка для двухфотонного флуоресцентного лазерного микроскопа, принцип действия которого основан на одновременном поглощении молекулой двух или более фотонов с малой энергией для перехода на возбужденный уровень. Длина волны находится в области инфракрасных волн - на нашем микроскопе 1030 нанометров. Поскольку эти фотоны имеют низкую энергию, то использование инфракрасного света для возбуждения флюорофора в исследуемых тканях менее разрушительно для живых тканей и можно изучать живые клетки и ткани толщиной в миллиметры в реальном времени. Двухфотонный микроскоп обеспечивает и более высокую четкость изображения.

Созданная лаборатория чрезвычайно актуальна для многих направлений научных исследований, которые уже ведутся в Армении. Но исследования, которые проводит наша группа, связаны с определенными сложностями. Пока микроскоп настроен на узкую зону абсорбции фотонов, необходимо увеличить его возможности. Аналогичные проблемы и у молекулярных биологов. Но эти вопросы скоро решатся. Мы осваиваем новые технологии, а это стоит и денег, и времени!

- Какое прикладное значение для биомедицины может иметь АРЕАЛ?

- В Армении готовится к запуску "Циклон 18/18". Будет создан диагностический центр с оборудованием для радиологической и радионуклидной диагностики. У АРЕАЛА другой круг задач: изучение структуры ряда материалов за счет проникновения мощных релятивистских пучков электронов с высоким временным и пространственным разрешением и интенсивностью в десятки тысяч раз больше, чем у нерелятивистских источников электронов. Пока мы знаем лишь пару зарубежных публикаций с применением релятивистских пучков электронов в молекулярно-генетических исследованиях. Эти работы необходимы и для радиационной медицины, где широко применяются ультракороткие сгустки электронов.

Планов у нас много. Пока будем сравнивать повреждения ДНК нормальных клеток с опухолевыми, изучать генетические эффекты при различных зарядах и мощности пучков электронов, проводить калибровку их генетических эффектов. В перспективе можно переходить и на живые объекты, но до этого еще далеко.

- Вы занимаетесь и радиационной генетикой. Какова роль генетических исследований в радиационной биологии?

- Первую научную школу я прошел в московском Институте медицинской генетики, потом работал со многими зарубежными лабораториями, и в абсолютном большинстве из них был один, максимум двое ученых, думающих за всех. А в лаборатории академика Бочкова было несколько ярких "гроссмейстеров мутагенеза", создавших единую теорию индукции мутаций и описавших эффекты химических мутагенов и радиации на клетки человека. Многие идеи я потом перевел на уровень современной молекулярной цитогенетики. Отмечу, что особой разницы между повреждениями наследственных структур химическими, биологическими мутагенами или радиацией и их модификацией, кроме определенной специфики воздействия и системы оценок, нет. Генетика есть генетика. Это философия и основа биологии, биомедицины - анализ наследственности. Ее методы или адекватны поставленным задачам, или нет. Я же занимался изучением защиты клеток человека радиопротекторами от действия химических веществ на наследственность. Вместе с профессором Эрихом Гебхартом мы опубликовали в издательстве Шпрингер первую монографию по защите хромосом от мутагенов в клетках человека и животных, где я использовал многое из полученного в школе академика Бочкова. Говоря образно, мы анализировали повреждения хромосом и занимались их ортопедией. Моделированием индукции повреждений хромосом при действии радиации я впервые начал заниматься в Германии на самой большой коллекции клеточных культур от пациентов с дефектами репарации ДНК при их облучении линейным ускорителем нейтронов.

 ДНК - одна из чувствительных мишеней действия химических мутагенов и радиации. Анализ повреждений ДНК позволяет определить не только дозу облучения, но и его типы, что чрезвычайно важно для радиобиологов. Даже в период засилья лысенковских идей в закрытых научных центрах СССР создавались генетические лаборатории, поскольку без радиационной генетики невозможно работать с радиацией и заниматься космической биологией.

Исследования действия радиации в Армении имеют прекрасные традиции. Но на уровне молекулярно-генетических оценок эффектов излучений они пока не проводились. Меня часто приглашали в Дубну, в Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) проводить семинары и читать доклады по проблемам мутагенеза и антимутагенеза. Мы очень дружили с покойным директором ОИЯИ академиком Алексеем Сисакяном. Именем его отца, известного биохимика и организатора науки Норайра Сисакяна, названа одна из аудиторий биофака ЕГУ. В Дубне работает один из крупнейших ученых современности, академик Юрий Оганесян, который руководил открытием новых элементов системы Менделеева. В последний раз мы были в Дубне с незабвенной Анной Бояджян - директором Института молекулярной биологии. Большая конференция по радио- и космической биологии, посвященная памяти Алексея Сисакяна, открылась нашими докладами. Директор лаборатории радиационной биологии Евгений Красавин представлял пионерскую работу по моделированию происхождения жизни. На ускорителях ОИЯИ воспроизводили космические излучения с применением образцов метеоритов. В реакционную смесь добавляли формамид, встречающийся в космической пыли, в хвостах комет, и получали кирпичики нуклеиновых кислот и даже молекулы РНК. Теперь никто не опровергает возможность происхождения жизни в космических условиях. Интересно и другое - радиобиологи остроумно использовали уникальные возможности дубненских ускорителей по получению тяжелых ионов, которыми и бомбардировали реакционную смесь. Это блестящий пример использования ядерных исследований в биологии.

- У нас прекрасный коллектив, много одаренной молодежи. Мы работаем в основном с академическим Институтом молекулярной биологии. На биофаке вводится в строй центр прикладной биологии, где будет решаться часть научных задач.

Прекрасно, что, владея набором подходов, мы не ограничены в тематике. Сделано немало по молекулярной цитогенетике лейкозов и пороков развития. Занимаемся и молекулярной генетикой растений, испытываем новые препараты. Начали интереснейшие работы с зоологами по оценке генотоксичности воды и почв. Биоиндикаторами загрязнения среды служат рыбы, раки и ящерицы. На базе лабораторий биофака ЕГУ создан Институт биологии, надо работать на перспективу, формировать научное мышление у молодежи. АРЕАЛ стал одним из наших главных увлечений и перспектив. Мы ценим то, что нам доверено быть в числе первых. Необходимо самим создавать новые возможности для профессионалов разных профилей. Самое важное - чтобы работа с радиацией была не конъюнктурной, а строго обоснованной и соответствующей современным стандартам.

 

Опубликовано в Инновации
Прочитано 1022 раз
Оцените материал
(37 голосов)
Другие материалы в этой категории: « ПОЛКУ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБЫЛО АЛЮМИНИЙ VS ЛИТИЙ »

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх