Kinder der Reinigungsmannschaft von Tschernobyl haben keine übermäßigen Mutationen

Vergrößern /. Bäume wachsen in der Nähe eines ehemaligen Krankenhauses in einer Stadt, die aufgrund der Katastrophe von Tschernobyl verlassen wurde.

Tschernobyl gilt allgemein als der schlimmste nukleare Unfall, bei dem 31 Menschen direkt getötet und in Eurasien weit verbreitet kontaminiert wurden. Es wird geschätzt, dass Tausende von Menschen irgendwann früher sterben werden als aufgrund der durch ihre Exposition verursachten Krebserkrankungen.

Jetzt haben internationale Forscherteams die genetischen Schäden untersucht, die das Erbe der Exposition von Tschernobyl sind. Eine Gruppe untersuchte die genetischen Veränderungen bei Schilddrüsentumoren, die mit der Exposition gegenüber dem während der Katastrophe ausgestoßenen radioaktiven Jod in Verbindung gebracht wurden. Ein anderes Team untersuchte die Kinder von Personen, die für die Säuberung von Tschernobyl zuständig waren, und stellte fest, dass der Schaden eher auf die Exponierten als auf die Weitergabe beschränkt zu sein scheint.

Strahlung und DNA

Strahlung verursacht langfristige Probleme, da sie unsere DNA schädigen kann. Die genaue Art des Schadens ist jedoch kompliziert. Die Strahlung kann einzelne DNA-Basen schädigen und zu geringfügigen Mutationen führen. Es kann aber auch zu Brüchen in beiden Strängen der Doppelhelix der DNA führen (die Biologen kreativ als “doppelsträngige Brüche” bezeichnen).

Diese Brüche werden dann vom DNA-Reparatursystem der Zelle mit unterschiedlichen Ergebnissen behandelt. In einigen Fällen werden sie wahrscheinlich ordnungsgemäß repariert und die Zelle fährt fort. In anderen Fällen werden jedoch Fehler während der Reparatur gemacht. Dies sind oft kurze Löschungen: Einige Basen um die Stelle des Schadens werden weggeschnitten, und die beiden Enden der Unterbrechung werden wieder verbunden. In anderen Fällen werden große Bereiche rund um die Pause vollständig gelöscht. In einigen Fällen wird das Reparatursystem stark verwirrt und verbindet die beschädigten Teile mit Bereichen an anderer Stelle im Genom, wodurch eine komplexe Umlagerung entsteht.

Wie sich dies im menschlichen Körper auswirkt, ist ebenfalls kompliziert. Die Exposition von einer externen Quelle kann relativ gleichmäßig sein, aber wenn ein radioaktives Isotop auf irgendeine Weise aufgenommen wird, kann es sich in einem bestimmten Gewebe ansammeln. Jod gelangt beispielsweise in die Schilddrüse, die es zur Synthese eines Hormons verwendet. Strontium ist chemisch ähnlich wie Kalzium und landet so in den Knochen; usw. Unterschiedliche Isotope erzeugen auch unterschiedliche Arten von Strahlung bei unterschiedlichen Energien, was mehr oder weniger wahrscheinlich bestimmte Arten von DNA-Schäden verursachen kann.

All dies bedeutet, dass es keinen einfachen Weg gibt, die Folgen einer Exposition durch Tschernobyl vorherzusagen. Wir haben einige Erwartungen, die auf anderen Vorfällen von Strahlenexposition beruhen, aber unser Verständnis ist begrenzt.

Überprüfung der Gene

Tschernobyl ist unter anderem eine Chance, unser Verständnis zu verbessern. Und so haben verschiedene Teams die Gesundheit von Menschen verfolgt, die Strahlung oder Isotopen ausgesetzt waren. Eine der beiden neuen Studien befasst sich mit Personen, die als “Liquidatoren” bezeichnet werden und bei der ersten Säuberung eine entscheidende Rolle spielten, und den Bewohnern der nächstgelegenen Stadt namens Pripyat. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Expositionsniveaus der meisten dieser Personen sorgfältig verfolgt, sodass die Forscher Änderungen in ihrer DNA mit ihrer Exposition korrelieren konnten.

Die Studie führte eine Genomsequenzierung sowohl für die Exponierten als auch für ihre Kinder durch, wodurch die Forscher feststellen konnten, wie viele neue Mutationen von den Exponierten geerbt worden waren. Mit jeder Generation treten eine Reihe neuer Mutationen auf, sodass das Team eine höhere Rate als bei Kontrollen nach dem Ereignis feststellte.

Und die Forscher fanden nichts. Ihre Suche war so sensibel, dass sie den Einfluss des elterlichen Alters auf die Anzahl neuer Mutationen feststellen konnten (alte Eltern geben mehr Mutationen an ihre Nachkommen weiter), aber es wurde kein Einfluss auf die Strahlendosis festgestellt, die ihre Eltern erhalten hatten. Das Rauchen und Trinken der Eltern hatte ebenfalls keinen Einfluss auf die DNA ihrer Nachkommen.

Eines der von Tschernobyl weit verbreiteten radioaktiven Elemente war ein radioaktives Jodisotop, das erhöhte Schilddrüsenkrebserkrankungen verursacht. Wie erwartet haben seitdem eine Reihe von Menschen, die den Trümmern von Tschernobyl ausgesetzt sind, diesen Krebs entwickelt, und die Forscher haben sowohl krebsartiges als auch gesundes Gewebe von ihnen erhalten. Wieder sequenzierten sie die Genome und untersuchten die Mutationen, die bei diesen Krebsarten auftraten.

Verschont

Da Krebszellen aus verschiedenen Gründen häufig dazu neigen, zusätzliche DNA-Schäden aufzunehmen, wiesen alle Proben Mutationen auf. Daher konzentrierten sich die Forscher darauf, die Arten von Mutationen zu identifizieren, die mit zunehmender Exposition zunahmen. Die Klasse, die vor allem durch Strahlenexposition erhöht wurde, waren kleine Deletionen, die typischerweise durch die Reparatur eines doppelsträngigen Bruchs in der DNA verursacht wurden. Doppelsträngige Brüche, die zu größeren Umlagerungen wie dem Austausch von DNA zwischen Chromosomen führten, wurden ebenfalls durch Exposition verstärkt.

In einigen Fällen schienen diese Mutationen direkt mit dem genetischen Schaden verbunden zu sein, der den Krebs selbst trieb. In anderen Fällen war die Verbindung schwer zu bestimmen.

Insgesamt ist die große Neuigkeit, dass, obwohl die Strahlenexposition ausreichend zu sein scheint, um umfangreiche DNA-Schäden und Krebs zu verursachen, es nicht so aussieht, als würde dieser Schaden mit nennenswerter Geschwindigkeit an zukünftige Generationen weitergegeben. Während Tschernobyl ein schreckliches Erbe hinterlassen hat, gibt es Grenzen, wie weit sich das Erbe wahrscheinlich ausbreiten wird.

Science, 2021. DOI: 10.1126 / science.abg2538, 10.1126 / science.abg2365 (Über DOIs).

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