Μεταλλάξεις εντοπίστηκαν στο DNA παιδιών από εργαζομένους του Τσέρνομπιλ

Σαράντα χρόνια συμπληρώνονται από τη νύχτα της 26ης Απριλίου 1986, όταν ο αντιδραστήρας 4 στο πυρηνικό συγκρότημα του Chernobyl Nuclear Power Plant εξερράγη, προκαλώντας τη σοβαρότερη πυρηνική καταστροφή στην ιστορία της Ευρώπης. Το ραδιενεργό νέφος που απελευθερώθηκε κάλυψε μεγάλες περιοχές της τότε Σοβιετικής Ένωσης και της Ευρώπης, ενώ χιλιάδες εργαζόμενοι (οι λεγόμενοι «εκκαθαριστές») κλήθηκαν να περιορίσουν τις συνέπειες του ατυχήματος, συχνά με ελλιπή μέσα προστασίας.

Οι άμεσες επιπτώσεις στην υγεία έχουν μελετηθεί εκτενώς τις τελευταίες δεκαετίες: αυξημένα περιστατικά καρκίνου του θυρεοειδούς, προβλήματα υγείας σε πληθυσμούς που εκτέθηκαν σε υψηλές δόσεις ακτινοβολίας και μακροχρόνιες περιβαλλοντικές συνέπειες. Ωστόσο, ένα ερώτημα παρέμενε ανοιχτό: μπορεί η γενετική βλάβη που προκάλεσε η ιονίζουσα ακτινοβολία να περάσει από τη μία γενιά στην επόμενη;

Νέα διεθνής έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports, έρχεται να δώσει για πρώτη φορά σαφή απάντηση. Τα ευρήματα δείχνουν ότι η βλάβη στο DNA από την έκθεση στην ακτινοβολία δεν περιορίζεται μόνο στους άμεσα εκτεθειμένους, αλλά αφήνει ανιχνεύσιμα ίχνη και στα παιδιά τους, επιβεβαιώνοντας μια διαγενεακή επίδραση που μέχρι σήμερα παρέμενε αντικείμενο επιστημονικής αμφισβήτησης.

Η πρώτη σαφής απόδειξη διαγενεακής επίδρασης

Η βλάβη στο DNA από ιονίζουσα ακτινοβολία (IR), που προκλήθηκε από την πυρηνική καταστροφή του 1986, φαίνεται να εντοπίζεται στα παιδιά εκείνων που εκτέθηκαν αρχικά, σύμφωνα με τους ερευνητές. Πρόκειται για την πρώτη φορά που αποδεικνύεται με σαφήνεια μια τέτοια διαγενεακή επίδραση στο ανθρώπινο γονιδίωμα.

Προηγούμενες μελέτες δεν είχαν καταλήξει σε οριστικά συμπεράσματα για το εάν η γενετική βλάβη από την ακτινοβολία μπορεί να μεταδοθεί από γονέα σε παιδί. Η νέα έρευνα, με επικεφαλής ομάδα από το University of Bonn, ακολούθησε διαφορετική προσέγγιση.

Αντί να αναζητήσουν απλώς νέες μεταλλάξεις DNA στη δεύτερη γενιά, οι επιστήμονες εστίασαν στις λεγόμενες ομαδοποιημένες de novo μεταλλάξεις (clustered de novo mutations – cDNMs): δύο ή περισσότερες μεταλλάξεις που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, εμφανίζονται στα παιδιά αλλά όχι στους γονείς. Οι μεταλλάξεις αυτές θεωρείται ότι προκύπτουν από θραύσεις στο γονικό DNA, οι οποίες προκαλούνται από την έκθεση στην ακτινοβολία.

«Βρήκαμε μια σημαντική αύξηση στον αριθμό των cDNM στους απογόνους των ακτινοβολημένων γονέων και μια πιθανή συσχέτιση μεταξύ των εκτιμήσεων δόσης και του αριθμού των cDNM στους αντίστοιχους απογόνους», αναφέρουν οι ερευνητές στη δημοσιευμένη εργασία τους.

Και προσθέτουν: «Παρά την αβεβαιότητα σχετικά με την ακριβή φύση και την ποσότητα της εμπλεκόμενης ιονίζουσας ακτινοβολίας, η παρούσα μελέτη είναι η πρώτη που παρέχει στοιχεία για την ύπαρξη διαγενεακής επίδρασης της παρατεταμένης πατρικής έκθεσης σε χαμηλή δόση ιονίζουσας ακτινοβολίας στο ανθρώπινο γονιδίωμα».

Τα στοιχεία της έρευνας: 1.515 παιδιά στο μικροσκόπιο

Τα ευρήματα βασίζονται σε σαρώσεις αλληλούχισης ολόκληρου του γονιδιώματος:

• 130 απογόνων εργαζομένων καθαρισμού του Τσερνομπίλ
• 110 απογόνων Γερμανών χειριστών στρατιωτικών ραντάρ που πιθανότατα εκτέθηκαν σε ακτινοβολία
• 1.275 απογόνων γονέων που δεν είχαν εκτεθεί σε ακτινοβολία (ομάδα ελέγχου)

Κατά μέσο όρο, οι ερευνητές εντόπισαν:

• 2,65 cDNM ανά παιδί στην ομάδα του Τσερνομπίλ
• 1,48 cDNM ανά παιδί στη γερμανική ομάδα ραντάρ
• 0,88 cDNM ανά παιδί στην ομάδα ελέγχου

Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι οι αριθμοί ενδέχεται να είναι ελαφρώς υπερεκτιμημένοι λόγω θορύβου στα δεδομένα. Ωστόσο, ακόμη και μετά από στατιστικές προσαρμογές, η διαφορά μεταξύ των ομάδων παρέμεινε στατιστικά σημαντική.

Δόση ακτινοβολίας και γενετικές συστάδες

Ένα ακόμη κρίσιμο εύρημα είναι ότι υψηλότερη δόση ακτινοβολίας στον γονέα συνδεόταν με μεγαλύτερο αριθμό συστάδων μεταλλάξεων στο παιδί. Το αποτέλεσμα αυτό ευθυγραμμίζεται με τη θεωρία ότι η ακτινοβολία παράγει αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS), μόρια ικανά να προκαλέσουν θραύσεις στις αλυσίδες DNA. Αν οι θραύσεις αυτές επισκευαστούν ατελώς, ενδέχεται να αφήσουν πίσω τους τις χαρακτηριστικές «συστάδες» μεταλλάξεων που περιγράφονται στη μελέτη.

Τι σημαίνουν τα ευρήματα για την υγεία

Παρά τη σαφή αύξηση των cDNM, τα νέα είναι σχετικά καθησυχαστικά. Τα παιδιά εκτεθειμένων γονέων δεν εμφάνισαν αυξημένο κίνδυνο ασθένειας.

Αυτό αποδίδεται εν μέρει στο γεγονός ότι μεγάλο ποσοστό των cDNM εντοπίζεται σε «μη κωδικοποιητικό» DNA, δηλαδή σε περιοχές που δεν κωδικοποιούν άμεσα πρωτεΐνες.

«Δεδομένης της χαμηλής συνολικής αύξησης των cDNM μετά την έκθεση του πατέρα σε ιονίζουσα ακτινοβολία και του χαμηλού ποσοστού του γονιδιώματος που κωδικοποιεί πρωτεΐνη, η πιθανότητα μια ασθένεια που εμφανίζεται στους απογόνους εκτεθειμένων γονέων να ενεργοποιείται από ένα cDNM είναι ελάχιστη», σημειώνουν οι ερευνητές.

Μάλιστα, οι επιστήμονες θέτουν τα ευρήματα σε ευρύτερο πλαίσιο: είναι γνωστό ότι οι μεγαλύτερης ηλικίας πατέρες μεταδίδουν περισσότερες μεταλλάξεις DNA στα παιδιά τους. Ο κίνδυνος ασθένειας που σχετίζεται με την ηλικία του πατέρα κατά τη σύλληψη είναι υψηλότερος από τον πιθανό κίνδυνο που συνδέεται με τα επίπεδα ακτινοβολίας που εξετάστηκαν στη συγκεκριμένη μελέτη.

Οι περιορισμοί της μελέτης

Οι ερευνητές αναγνωρίζουν σημαντικούς περιορισμούς:

• Η αρχική έκθεση σε ακτινοβολία συνέβη πριν από δεκαετίες, γεγονός που υποχρέωσε την ομάδα να βασιστεί σε ιστορικά αρχεία και παλαιές δοσιμετρικές συσκευές για την εκτίμηση της έκθεσης.
• Η συμμετοχή στη μελέτη ήταν εθελοντική, κάτι που ενδέχεται να εισήγαγε προκατάληψη, καθώς άτομα που υποψιάζονταν ότι είχαν εκτεθεί ίσως ήταν πιο πιθανό να συμμετάσχουν.

Παρά τα παραπάνω, το συμπέρασμα είναι σαφές: με παρατεταμένη έκθεση, η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να αφήσει ανεπαίσθητα αλλά μετρήσιμα ίχνη στο DNA των επόμενων γενεών.

«Η δυνατότητα μετάδοσης γενετικών αλλοιώσεων που προκαλούνται από την ακτινοβολία στην επόμενη γενιά προκαλεί ιδιαίτερη ανησυχία για τους γονείς που μπορεί να έχουν εκτεθεί σε υψηλότερες δόσεις ιονίζουσας ακτινοβολίας και ενδεχομένως για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους από ό,τι θεωρείται ασφαλές», καταλήγουν οι ερευνητές.

Τέσσερις δεκαετίες μετά το Τσερνομπίλ, η επιστήμη συνεχίζει να αποτυπώνει τις σιωπηλές επιπτώσεις της πυρηνικής καταστροφής, όχι μόνο στους άμεσα εκτεθειμένους, αλλά και στις επόμενες γενιές.