揭秘切尔诺贝利核辐射对人类遗传的影响

1986年4月26日，切尔诺贝利核电站发生爆炸，造成了史上最严重的核电站事故。今年是国际切尔诺贝利灾难35周年，联合国秘书长古特雷斯在纪念日那天提醒人们，“灾难无国界”。

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切尔诺贝利事故发生后，约三十五万人被迫离开位于重污染区的家园，这给他们的人生带来了深度的伤害和持久影响。暴露在这些电离辐射下对人类潜在的健康影响具体有哪些？又为当今新发的核电站事故带来哪些思考？近日由美国国家癌症研究所（NCI）的研究人员发布在Science上的两篇文章为我们带来了答案。

在这两项具有里程碑意义的研究中，研究人员使用了尖端的基因组学工具来调查电离辐射对健康的影响。第一项研究发现，没有证据表明父母受到辐射后导致新的遗传变化会遗传给孩子。第二项研究记录了那些在儿童或胎儿时期暴露于事故辐射后患上甲状腺癌的人的基因变化。

NCI癌症流行病学和遗传学部门（DCEG）主任、医学博士Stephen J. Chanock说：“自从广岛和长崎的原子弹爆炸以来，人们一直在探索辐射对人类健康的影响，在发生切尔诺贝利和日本福岛核事故后，这一问题再次被提起。近年来，DNA测序技术的进步使我们能够开始解决这一重要的问题”。

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。新研究使用下一代DNA测序和其他基因组特征工具分析了受灾乌克兰人群的生物样本，是我们对核电站事故辐射泄露导致癌症的知识有了更深入的了解。

第一项研究调查了一个长期存在的问题，即辐射暴露是否会导致基因变化，并能从父母遗传给孩子。为了回答这个问题，Chanock博士和他的同事分析了1987—2002年出生的130人及其父母的完整基因组。

DOI: 10.1126/science.abg2365

这些父母中的曾有一人或两人是帮助清理事故的工人，或因居住在事故现场附近而被疏散。每位父母都被评估为长期暴露于核辐射，例如食用受污染的牛奶（曾被放射性尘埃污染的牛生产的奶）等。

研究人员通过分析成年子女的基因组，观察是否有特殊类型的遗传性基因变化，即新生突变。新生突变是在一个人的配子（精子和卵子）中随机出现的遗传变化，可以遗传给后代，但突变不存在于父母当中。

结果显示，在研究中父母所经历的辐射范围内，没有证据表明他们在事故发生后46周至15年之间出生的孩子发生新发突变的数量或类型有所增加。孩子DNM总数与孕前电离辐射剂量之间的母体（-0.02 DNM/mGy，95%CI：-0.04-0.007，p=0.17）或父体（-0.0007 DNM/mGy，95%CI：-0.003-0.002，p=0.56）关系与普通人群高度相似。

受孕年龄、累积电离辐射剂量和吸烟史与DNM数量的关系

因此，研究结果表明，事故中的电离辐射对下一代的健康影响即使有，也很小。

众所周知，日本的辐射剂量比切尔诺贝利记录的要低。因此Chanock博士认为，这对于2011年事故发生时生活在福岛的人来说是个非常令人放心的结果。

第二项研究纳入了359名甲状腺癌患者，他们曾在儿童或子宫内时期暴露于切尔诺贝利核事故释放的放射性碘（I-131）电离辐射，同时研究还纳入了在事故发生9个月以后出生的81名未暴露于辐射的甲状腺癌患者作为对照组。研究人员使用下一代测序技术对所有受试者的遗传变化进行了分析。

DOI: 10.1126/science.abg2538

甲状腺癌的风险增加是事故后观察到的最重要的不良健康影响之一。电离辐射会打破DNA化学键，导致许多不同类型的损害。这项研究强调了一种特殊DNA损伤类型的重要性，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来说，DNA双链断裂和辐射暴露之间的联系更为强烈。

研究人员确定了每种肿瘤的候选“驱动因素”，这些关键基因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。研究发现，几乎所有的改变都涉及同一信号传导途径，称为有丝分裂原激活的蛋白激酶（MAPK）通路，涉及BRAF、RAS和RET基因。

I-131暴露相关的辐射剂量的分布，按驱动器类型和途径而定

这组关键基因与先前甲状腺癌相关研究中所报告的结果相似。但研究人员在辐射组观察到基因中的突变类型分布发生了变化。具体来说，在受切尔诺贝利核辐射影响的受试者中，儿童时期暴露于较高辐射剂量的人发生的甲状腺癌更有可能是由基因融合（当DNA的两条链被破坏时，错误的片段被重新连接在一起）导致的，而未暴露于辐射的人或暴露于低水平辐射的人更有可能是由点突变（基因的一个关键部分的单碱基对变化）导致。

这些结果表明，DNA双链断裂可能是暴露于环境中的辐射后的一个早期遗传变化，后期会导致甲状腺癌的发生和发展。

研究人员补充说，他们的发现为进一步研究辐射诱发的癌症提供了基础，特别是那些涉及剂量和年龄风险差异的研究。

主导这项研究的DCEG辐射流行病学部门副主任Lindsay M. Morton博士说：“这项研究的令人兴奋的方面是有机会将肿瘤的基因组特征与有关辐射剂量的信息联系起来，辐射剂量是可能导致癌症的危险因素。”

癌症基因组图谱为如何全面描述肿瘤特征设定了标准，而这项扩展了这种方法，完成了第一个大型基因组景观研究。

而这些研究是通过大约二十年前建立切尔诺贝利组织库而得以实现的，远远早于当今常见的基因组和分子研究。该组织库是由有远见的科学家建立的，这些科学家认识到，未来的技术会有实质性的进步，而研究界现在正受益于他们的远见卓识。

切尔诺贝利灾难是由政府协同学术界、民间社会及其他方面为了共同利益而控制住的。这为今天应对包括福岛核电站事故在内的其他类似事件提供了重要的经验教训。

参考文献：

1.Genetic effects of Chernobyl radiation.Science daily.

2.Meredith Yeager, Mitchell J. Machiela, et al. Lack of transgenerational effects of ionizing radiation exposure from the Chernobyl accident. DOI: 10.1126/science.abg2365

3.Lindsay M. Morton, Danielle M. Karyadi, Chip Stewart, et al. Radiation-related genomic profile of papillary thyroid cancer after the Chernobyl accident.DOI: 10.1126/science.abg2538