В последние годы в отделе радиационной биологии ОРРИ научные разработки ведутся по двум основным направлениям: исследуются закономерности и механизмы генетического действия тяжелых заряженных частиц, и второе направление связано с созданием новых радиофармпрепаратов для диагностики и терапии раковых заболеваний.

В истекшем году на новом ускорителе Лаборатории высоких энергий – нуклотроне нами были успешно проведены первые радиобиологические эксперименты с ускоренными ядрами углерода с энергией 500 МэВ/нуклон. В экспериментах ставилась задача изучить закономерности индукции стабильных хромосомных нарушений (транслокаций) в клетках человека тяжелыми заряженными частицами высоких энергий, получить новые данные, касающиеся проблемы влияния малых доз облучения на организм. Эти разработки имеют не только фундаментальное значение для понимания механизмов организации генетического аппарата живых клеток, но и являются весьма актуальными при решении ряда практических вопросов. Поэтому, свои дальнейшие планы в этой области мы связываем с экспериментами на пучках нуклотрона. Наши коллеги из стран-участниц, с которыми мы активно сотрудничаем, также крайне заинтересованы в успешных работах на этом ускорителе.

Второе направление работ касается задачи “мишенной” терапии раковых заболеваний. Оно заключается в решении проблемы избирательного повреждения раковых клеток в больном организме. Специалисты в различных лабораториях мира пытаются найти соединения, которые бы взаимодействовали только с опухолевыми клетками и не взаимодействовали с нормальными. При этом ищут способы надежного прикрепления к таким агентам различных радионуклидов, испускающих при распаде губительные для раковых клеток бета- или альфа-частицы. В ОРРИ успешно проведены многочисленные опыты по избирательному повреждению клеток крайне злокачественной опухоли – меланомы, препаратом, созданным в сотрудничестве со специалистами лабораторий ядерных проблем и ядерных реакций. В основе этого препарата лежит химическое соединение, накапливающееся в клетках меланомы и не поступающее в нормальные. В это соединение специалистами радиохимиками были внедрены радионуклиды, эффективно поражающие раковые клетки.

Данные направления исследований, конечно, следует развивать и я полагаю, что в ближайшие три года они будут являться для нас главными и принесут интересные, важные результаты.

При проведении радиобиологических экспериментов на пучках нуклотрона исключительное значение имеет точная дозиметрия ускоренных частиц, информация о наличии в пучках фрагментов ядер. Поэтому дозиметрические и спектрометрические исследования характеристик пучков ускорителя являются крайне важными. Для этих целей в отделе радиационных исследований ОРРИ разработаны методы прецизионной дозиметрии ускоренных тяжелых ядер различных элементов. В ближайшие три года эти дозиметрические исследования будут продолжены, что особенно важно при мониторировании пучков ядер малой интенсивности. В этот период в отделе также будут продолжены разработки систем радиационной безопасности для новых ускорителей в странах-участницах ОИЯИ, и актуальными остаются исследования характеристик новых перспективных детекторов для применения в области радиационной дозиметрии и спектрометрии.

В течение многих лет радиобиологами ОРРИ ведутся исследования в области цитогенетики - науки, занимающейся изучением организации генетических структур клеток высших организмов. Одним из актуальных ее направлений является изучение структуры интерфазных хромосом, то есть того состояния генетических структур, когда клетки находятся в покоящемся состоянии – вне периода клеточного деления. До настоящего времени неизвестно, как упакованы хромосомы в покоящемся клеточном ядре, какова пространственная структура интерфазной хромосомы, постоянное ли место занимает каждая хромосома в ядре клеток или хромосомный материал размещается случайным образом и перемещается внутри объема клеточного ядра. Эти фундаментальные проблемы в последнее время подвергаются интенсивному изучению, что стало возможным благодаря разработке совершенно новых методов цитогенетического анализа и использования техники конфокальной микроскопии. Сканируя по глубине клеточное ядро с помощью конфокального ультрафиолетового микроскопа, компьютер может реконструировать трехмерное изображение упакованной хромосомы, ее положение в клеточном ядре и дать информацию о локализации конкретных генов. Получение такой информации исключительно важно. Дело в том, что в близко расположенных друг от друга хромосомах могут возникать, как я уже упоминал, транслокации – аберрации хромосом, когда их участки взаимно обмениваются друг с другом. Эти события могут возникать спонтанно или при действии ионизирующих излучений. Часто такие транслокации могут приводить к возникновению раковых заболеваний, например, к развитию хронической миелоидной лейкемии. Поэтому исследования в этом направлении весьма актуальны и могут оказать влияние на многие представления современной биологии. Нашими специалистами совместно с коллегами из Чехии уже проводятся совместные работы по изучению закономерностей и механизмов возникновения таких хромосомных аномалий при действии излучений с разными физическими характеристиками. Последний эксперимент на нуклотроне также преследовал подобные цели. Очевидно, что в ближайшей перспективе совместные исследования в этой области принесут много интересных фундаментальных результатов, которые будут использованы и для решения многих практических задач в различных областях: в медицине, осуществлении длительных пилотируемых космических полетов вне магнитосферы Земли, решении вопросов радиационной безопасности человека и ряде других.

Я думаю, что в ОРРИ весьма удачно сочетаются исследования фундаментального плана и прикладные разработки. Дело в том, что в той области, в которой мы работаем (а это, главным образом, радиационная генетика), при решении фундаментальных задач, связанных с изучением организации и функционирования генетических структур (спонтанный и индуцированный мутагенез у клеток с различным уровнем генетического аппарата, репарационные процессы в живых клетках и их влияние на различные радиационно-индуцированные эффекты и многие другие вопросы), мы одновременно решаем и ряд практических задач. Например, изучая мутагенное действие излучений с разными физическими характеристиками на клетки, мы представляем необходимые материалы для разработки соответствующих рекомендаций при нормировании радиационного воздействия на организм человека. Такого рода исследования совершенно необходимы при использовании заряженных частиц в лучевой терапии рака. Имея в виду прикладной аспект наших исследований, я хотел бы еще раз подчеркнуть важность тех разработок, которые у нас ведутся с целью создания новых радиофармпрепаратов для диагностики и лечения опухолевых заболеваний.

В заключение я хотел бы отметить следующее. Общеизвестно, что наступивший век будет веком биологии. И весьма замечательно, что у нашего Института есть многолетний опыт работы в одной из актуальных ее областей. Пользуюсь возможностью, хочу сообщить, что в период с 24 по 26 января у нас в Институте будет проходить Международное совещание “Новые модельные и ядерно-физические методы в биофизике и биохимии”. Сопредседателями совещания являются академики Д.В.Ширков (ОИЯИ) и М.А.Островский (ИБХФ РАН). Я надеюсь, что многие теоретики ЛТФ также примут активное участие в его работе.