Otporni crvi iz Černobila pomažu u istraživanju raka

Katastrofa u nuklearnoj elektrani u Černobilu 1986. godine pretvorila je okolno područje u najradioaktivniji krajolik na Zemlji. Ljudi su evakuirani, ali mnoge biljke i životinje nastavljaju živjeti u regiji, unatoč visokim razinama radijacije koje postoje gotovo četiri desetljeća kasnije.

Nova studija koju su vodili istraživači sa Sveučilišta New York otkriva da izloženost kroničnom zračenju iz Černobila nije oštetila genome mikroskopskih crva koji tamo danas žive, što ne znači da je regija sigurna, upozoravaju znanstvenici, ali sugerira da ti crvi su izuzetno otporni.

Posljednjih su godina istraživači otkrili da su neke životinje koje žive u zoni isključenja u Černobilu, regiji u sjevernoj Ukrajini unutar radijusa od 28,6 milja od elektrane, fizički i genetski različite od svojih kolega drugdje, postavljajući pitanja o utjecaju kronične zračenje na DNK.

"Černobil je bio tragedija neshvatljivih razmjera, ali još uvijek nemamo dobar uvid u učinke katastrofe na lokalno stanovništvo", rekla je Sophia Tintori, postdoktorska suradnica na Odsjeku za biologiju na NYU i prva autorica studije. "Je li iznenadna promjena okoliša odabrala vrste, ili čak jedinke unutar vrste, koje su prirodno otpornije na ionizirajuće zračenje?"

Kako bi istražili ovo, Tintori i njezini kolege okrenuli su se nematodama, sićušnim crvima s jednostavnim genomima i brzom reprodukcijom, što ih čini posebno korisnima za razumijevanje osnovnih bioloških fenomena.

"Ovi crvi žive posvuda i žive brzo, tako da prolaze kroz desetke generacija evolucije dok tipični kralježnjak još uvijek oblači cipele", rekao je Matthew Rockman, profesor biologije na NYU i stariji autor studije.

“Vidjela sam snimke zabranjene zone i iznenadilo me kako je izgledala bujno i zaraslo, nikad nisam mislila da je prepuna života,” dodala je Tintori. "Ako želim pronaći crve koji su posebno tolerantni na izloženost zračenju, ovo je krajolik koji je možda već odabran za to."

U suradnji sa znanstvenicima u Ukrajini i američkim kolegama, uključujući biologa Timothyja Mousseaua sa Sveučilišta Južne Karoline, koji proučava učinke zračenja izazvane katastrofama u Čornobilu i Fukushimi, Tintori i Rockman posjetili su zonu isključenja u Čornobilu 2019. kako bi vidjeli ima li zračenje vidljiv utjecaj na crve u regiji.

S Geigerovim brojačima u ruci za mjerenje lokalnih razina zračenja i osobnom zaštitnom opremom za zaštitu od radioaktivne prašine, skupljali su crve iz uzoraka tla, trulog voća i drugog organskog materijala. Crvi su skupljani s lokacija u cijeloj zoni s različitim količinama zračenja, u rasponu od niskih razina u rangu s New Yorkom (zanemarivo radioaktivno) do mjesta s visokim zračenjem u rangu sa svemirom (opasno za ljude, ali nejasno hoće li biti opasno za crve).

Nakon prikupljanja uzoraka na terenu, tim ih je donio u Mousseauov terenski laboratorij u bivšoj stambenoj kući u Černobilu gdje su odvojili stotine nematoda iz tla ili voća. Od tamo su se uputili u kijevski hotel gdje su pomoću putnih mikroskopa izolirali i uspostavili kulture iz svakog crva. 

Usmjerili su svoje analize na 15 crva vrste nematoda nazvane Oscheius tipulae, koja je korištena u genetskim i evolucijskim studijama. Sekvencirali su genome 15 crva O. tipulae iz Černobila i usporedili ih s genomima pet O. tipulae iz drugih dijelova svijeta.

Istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da, korištenjem nekoliko različitih analiza, nisu mogli otkriti znakove oštećenja od zračenja na genomima crva iz Černobila.

"To ne znači da je Černobil siguran, vjerojatnije znači da su nematode zaista otporne životinje i mogu izdržati ekstremne uvjete", primjećuje Tintori. "Također ne znamo koliko je dugo svaki od crva koje smo sakupili bio u Zoni, tako da ne možemo biti sigurni koja je točna razina izloženosti pojedinom crvu i njegovim precima tijekom posljednja četiri desetljeća."

Pitajući se je li nedostatak genetskog potpisa bio zato što su crvi koji žive u Černobilu neobično učinkoviti u zaštiti ili popravljanju svoje DNK, istraživači su osmislili sustav za usporedbu brzine rasta populacije crva i upotrijebili ga za mjerenje osjetljivosti potomaka svakog od njih. 20 genetski različitih crva imalo je različite vrste oštećenja DNK.

Dok su se loze crva razlikovale jedna od druge po tome koliko su dobro podnosile oštećenje DNK, te razlike nisu odgovarale razinama radijacije na svakom mjestu sakupljanja. Njihova otkrića upućuju na to da crvi iz Černobila nisu nužno tolerantniji na zračenje i da ih radioaktivni krajolik nije natjerao da se razvijaju.

Rezultati daju istraživačima naznake kako popravak DNK može varirati od pojedinca do pojedinca i unatoč genetskoj jednostavnosti O. tipulae, mogao bi dovesti do boljeg razumijevanja prirodnih varijacija kod ljudi.

"Sada kada znamo koji su sojevi O. tipulae osjetljiviji ili tolerantniji na oštećenje DNK, možemo upotrijebiti te sojeve da proučimo zašto je vjerojatnije da će različiti pojedinci patiti od učinaka karcinogena od drugih", rekla je Tintori.

Kako različite jedinke u vrsti reagiraju na oštećenje DNK glavna je tema za istraživače raka koji žele razumjeti zašto neki ljudi s genetskom predispozicijom za rak razviju bolest, dok drugi ne.

Studiju objavljenu u časopisu PNAS možete pronaći na ovoj poveznici.