WWW.KN.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные ресурсы
 

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОИЯИ RADIOBIOLOGICAL RESEARCH AT JINR Дубна • 2015 Р15 Составители: Член-корреспондент РАН Е. А. ...»

-- [ Страница 2 ] --

Принцип иммуноокрашивания основан на специфичном связывании антител с антигенами. Для каждого белка, или антигена, можно синтезировать специфичное только для него антитело (первичное антитело). Первичное антитело соединяется с исследуемым белком, после чего к первичному антителу присоединяется специфичное для него вторичное антитело. Вторичное антитело несет с собой флуоресцентную метку, которая позволяет визуализировать исследуемый белок. Помимо гистона Н2АХ использование данной методики позволяет визуализировать некоторые белки, участвующие в репарации ДР ДНК (такие как 53ВР1). С использованием метода иммуноцитохимического окрашивания и конфокальной микроскопии международной группой радиобиологов (А. В. Борейко, Л. Иежкова, С. Козубек, М. Фальк, М. Г. Заднепрянец, Е. А. Круглякова) были получены трехмерные изображения ядер фибробластов человека, облученных -квантами 60Со (ЛПЭ = 0,3 кэВ/мкм) и ускоренными ионами 11B (ЛПЭ = 135 кэВ/мкм). Для исследования кинетики репарации повреждений ДНК при действии ионов 11B облучение образцов проводилось фронтально относительно клеточного монослоя. Облучение образцов под малым углом (10) направления пучка позволило проанализировать формирование и структуру кластерных повреждений ДНК вдоль трека прохождения частицы. Для количественной оценки индукции и репарации повреждений ДНК проводился подсчет колокализованных фокусов Н2АХ и 53BP1, являющихся маркерами двунитевых разрывов ДНК.

В этих экспериментах изучалась кинетика формирования и элиминации радиационно-индуцированных Н2АХ/53ВР1-фокусов в ядрах фибробластов при действии -квантов 60Со и ускоренных ионов 11B.

Продемонстрировано, что при действии ускоренных ионов 11B в фибробластах человека формируется больше фокусов Н2АХ/53BP1, чем при действии -квантов 60Сo. Максимум выхода радиационно-индуцированных фокусов при -облучении достигается через 1 ч ( 25 фокусов на клетку) после облучения, и через 4 ч бльшая часть фокусов ( 80 %) элиминируется. Наибольший выход фокусов Н2АХ/53BP1 при облучении ускоренными ионами 11B наблюдается через 45  мин пострадиационной инкубации ( 72 фокуса на клетку). Через 24 ч после облучения в клетках, подвергшихся воздействию ускоренных ионов 11B, количество радиационно-индуцированных фокусов значительно превышает это значение в клетках, облученных -квантами 60Сo, что свидетельствует о наличии более сложных повреждений, индуцированных ускоренными ионами. Различный характер формирования ДР ДНК при -облучении клеток и действии тяжелых заряженных частиц был проиллюстрирован при сопоставлении материалов после облучения -квантами Со60 и ускоренными ионами 11В в дозе 1 Гр в плоскости, перпендикулярной направлению распространения пучка, и под углом 10. В последнем случае было выявлено, что частица, проходя через ядро, формирует трек, состоящий из нескольких близко расположенных радиационно-индуцированных фокусов. Показано, что кластерные повреждения ДНК формируются вдоль трека прохождения частицы уже в  первые минуты после облучения.

Различный характер индуцируемых ДР ДНК при действии излучений электромагнитной природы и тяжелых заряженных частиц, снижение репарационной способности клеток при действии тяжелых ионов отражается на характере проявления апоптотической гибели клеток (Е. В. Баранова, А. В. Борейко, И. И. Равначка, М. Г. Савельева, С. И. Стукова). Инициирующим сигналом в  индукции апоптоза  — программируемой клеточной гибели, как известно, являются двунитевые разрывы ДНК. Количественные и качественные различия в образовании ДР ДНК при действии ионизирующих излучений с  разными физическими характеристиками должны проявляться в реализации апоптотического ответа клеток. Действительно, в выполненных экспериментах по облучению лимфоцитов крови человека -квантами и ускоренными ионами кислорода и неона (ЛПЭ = 170 и 180 кэВ/мкм соответственно) это находит четкое отражение.





В группе радиационной цитогенетики лаборатории проводятся исследования по ряду направлений (Р. Д. Говорун, Е. М. Зайцева, О. В. Комова, И. В. Кошлань, Н. А. Кошлань, П. В. Куцало, Е. А. Насонова, Н. Л. Шмакова, Т. А. Фадеева). На терапевтическом протонном пучке с энергией 170  МэВ с  применением цитогенетических методов оценена эффективность воздействия этого вида излучения на клетки человека. В качестве модели использованы лимфоциты периферической крови человека. Образцы цельной крови (клетки в G0-фазе) и культуру стимулированных к делению лимфоцитов в сроки, соответствующие прохождению ими разных фаз клеточного цикла, подвергали облучению в двух точках глубинного дозового распределения — на входе пучка в объект (ЛПЭ 0,5 кэВ/мкм) и в области модифицированного пика Брэгга (Е 0–30 МэВ, ЛПЭ-спектр до  100 кэВ/мкм). Было установлено, что по критерию частоты образования аберрантных клеток и общего числа аберраций хромосом при облучении в G0-фазе клеточного цикла величина  ОБЭ протонов в области пика Брэгга составляет 1,2.

Определена наибольшая радиочувствительность лимфоцитов, облученных в G2-фазе клеточного цикла протонами в области пика Брэгга, по различным показателям:

наиболее продолжительная задержка деления (до 10 ч), высокая частота образования клеток с хромосомными нарушениями и наибольшее общее число аберраций хромосом, резкое увеличение фрагментоза хромосом (до 85 % от общего числа аберраций), высокая частота образования клеток со множественными хромосомными аберрациями. Установлены выраженные изменения в соотношениях хромосомных аберраций разных типов при облучении лимфоцитов в  G0- и G2-фазах клеточного цикла протонами в области пика Брэгга: высокий уровень аберраций хромосомного типа с преобладанием обменных аберраций сменяется преимущественным выходом аберраций хроматидного типа с преобладанием фрагментов. Получены коэффициенты эффективности облучения протонами в области пика Брэгга. С учетом вклада в эффект наиболее радиочувствительной фракции лимфоцитов (облученных в  G2-фазе клеточного цикла) по сравнению с неделящимися лимфоцитами коэффициенты эффективности протонов с энергией 170  МэВ составляют в среднем  1,45.

Выполнен цикл работ по исследованию индивидуальной радиочувствительности хромосомного аппарата клеток человека и биологической дозиметрии. Проведена серия экспериментов по исследованию индивидуальных отклонений распределения повреждений генетических структур в хромосомах 2, 8, 14 (лимфоциты периферической крови человека) в зависимости от ЛПЭ излучений. Использовались ускоренные ионы 11В, 17Li и 20Ne. Результаты экспериментов показывают, что междонорные отличия могут быть причиной ошибки в биодозиметрии при определении полученной дозы облучения.

Более того, отношение между выходом центрических колец и дицентриков в хромосоме 2 может являться реперной величиной для оценки дозы облучения при высоких ЛПЭ.

В ходе исследования выявлены существенные различия в радиочувствительности образцов донорской крови, облученных в G0- и G2-фазах клеточного цикла. В целом результаты показывают более высокую вариабельность между образцами крови доноров по частоте хромосомных аберраций для ускоренных заряженных частиц, чем для -квантов. Были замечены отличия относительно уровня радиочувствительности донора при анализе обычным метафазным методом и преждевременной конденсацией хроматина  (PCC).

Установлено, что радиочувствительность к излучениям с высокой ЛПЭ индивидуальна для каждого донора.

Фингерпринт-оценка частот F (отношение дицентриков к кольцам) и C (отношение комплексных аберраций к простым аберрациям) выявила различие между донорами по данным показателям при использовании различных методик цитогенетического анализа. Обнаружена дозовая зависимость фактора F для  -излучения; в то же время для заряженных частиц не наблюдается его зависимости от дозы и времени фиксации. При анализе методом PCC FISH была показана четкая корреляция факторов F и C с ЛПЭ. Установлено, что между донорами выше вариабельность фактора C, чем фактора F. Эти результаты хорошо объясняют различия в данных, полученных в других лабораториях мира, и подтверждают важность анализа методом PCC FISH при оценке качества излучения для биологической дозиметрии.

В группе были продолжены исследования биологических эффектов малых доз ионизирующей радиации (О. В. Комова, П. В. Куцало, Е. А. Насонова, Н. Л. Шмакова, Т. А. Фадеева). Ранее было показано, что при дозах свыше 30 сГр выход повреждений линейно зависит от дозы, что находится в полном соответствии с общепринятой концепцией. В области меньших доз эта зависимость имеет нелинейный характер. На начальном участке дозовой кривой выявлена аномально высокая радиочувствительность клеток (выход повреждений на единицу дозы), после которого следует участок повышенной радиорезистентности, где выход хромосомных аберраций имеет фактически обратную зависимость от дозы. Максимальный эффект превышает контрольный уровень в 2–3 раза и достигается при дозах 5–7 сГр (пик гиперчувствительности). При дальнейшем увеличении дозы до 10–15 cГр частота хромосомных аберраций резко снижается — в некоторых случаях практически до контрольного уровня. Аналогичные результаты были получены при облучении лимфоцитов крови человека ионами углерода, где отчетливый пик гиперчувствительности наблюдался при дозах 5 сГр.

Следует отметить, что в лимфоцитах некоторых доноров гиперчувствительность/повышенная резистентность на начальном участке дозовой зависимости выхода хромосомных аберраций не наблюдалась, что позволяет рассматривать данный феномен как индивидуальную особенность некоторых доноров. На лимфоцитах было также установлено, что независимо от качества используемого излучения в области гиперчувствительности основным типом повреждений хромосом являются аберрации хроматидного типа.

Согласно представлениям классической радиобиологии аберрации хроматидного типа не индуцируются радиацией в нестимулированных лимфоцитах.

В то же время они вносят основной вклад в спонтанный мутагенез, который, как известно, обусловлен действием эндогенных активных форм кислорода (АФК). Основным источником АФК в клетке являются митохондрии, в дыхательной цепи которых в процессе нормального метаболизма 2–3 % кислорода конвертируется в супероксид анион. В результате его взаимодействия с рядом клеточных субстратов образуется целый спектр вторичных активных радикалов, среди которых наибольшую опасность для клетки представляют гидроксил радикал и перекись водорода. Эти обстоятельства были положены в основу гипотезы о механизмах действия малых доз радиации.

Главные ее положения следующие: а)  наблюдаемая на начальном участке дозовой кривой гиперчувствительность обусловлена возрастанием выхода оксиповреждений в  ДНК клетки в результате радиационно-индуцированной амплификации АФК в клеточных митохондриях; б) повышенная радиорезистентность, проявляющаяся у клеток при дальнейшем увеличении дозы, является следствием активации цитопротекторных механизмов, направленных на подавление окислительного стресса. В качестве такого механизма рассматривался каскад реакций, приводящий к активации сигнал-регулируемой протеинкиназы ERK, который запускается в ответ на возрастание выхода митохондриальных АФК и действие радиации и вызывает увеличение пролиферации клеток.

Для проверки данной гипотезы были использованы различные модификаторы, воздействующие на АФК, митохондриальную дыхательную цепь и ERK.

Изменение формы дозовой кривой выхода аберрантных клеток в присутствии этих модификаторов позволило провести оценку вклада вышеперечисленных процессов в явления гиперчувствительности и повышенной радиорезистентности в диапазоне малых доз ионизирующей радиации.

На клетках карциномы молочной железы человека было показано, что вещества, воздействующие на АФК, а именно, DMSO-перехватчик свободных радикалов, циклоспорин А (CsA) — блокатор генерирования АФК митохондриями  — и SB203580-ингибитор p38 MAP-киназы, блокирующий пролонгированную генерацию АФК НАДФ-оксидазой, устраняют гиперчувствительность. В то же время антимицин — ингибитор электронного транспорта в митохондриях, широко используемый в качестве генератора АФК в биологических системах, — вызывал еще более резкое увеличение выхода хромосомных аберраций в области малых доз. Для выяснения защитной роли ERK были использованы два ингибитора, подавляющие ее активность: PD98059 и U125.

Как и ожидалось, ингибирование ERK предотвращает увеличение радиорезистентности. При дозах 7–8  сГр, соответствующих максимальной радиорезистентности у необработанных клеток, процент аберрантных клеток возрастает в 1,5–2 раза. Все эти факты свидетельствуют о том, что активация данного белка является необходимым фактором для защиты клетки, когда конститутивные цитопротекторные системы не справляются с возросшим числом оксидативных повреждений, наблюдаемых в области гиперчувствительности.

В целом эксперименты с использованием различных модификаторов, влияющих на выход эндогенных АФК, показали, что эти соединения, обладающие высоким мутагенным потенциалом, вносят существенный вклад в индукцию хромосомных повреждений в клетках карциномы молочной железы в области малых доз. Этот факт позволяет предполагать, что радиационно-индуцированный окислительный стресс и, как следствие, нарушение клеточного гомеостаза в целом могут в значительной степени влиять на судьбу облученной клетки.

Вторым направлением в изучении биологических эффектов в области малых доз ионизирующей радиации явились исследования закономерностей радиоадаптивного ответа, индуцируемого в лимфоцитах крови человека различными дозами -излучения (от 2 до 15 сГр). Как известно, адаптивный ответ  является одним из специфических эффектов малых доз радиации и заключается в их способности повышать устойчивость клеток и организма к последующему воздействию большими дозами излучения. Адаптивный ответ зависит от многих факторов, таких как величина первичной и основной доз, мощность дозы, стадия клеточного цикла в момент облучения и время между предоблучением и облучением последующей большой дозой. Все эти факторы накладывают весьма существенные ограничения на проявление адаптивного ответа.

Кроме того, в повторных экспериментах на тех же самых биологических объектах в идентичных экспериментальных условиях предоблучение малой дозой во многих случаях приводило к противоположным эффектам:

от ярко выраженного адаптивного ответа до увеличения эффекта, вызванного облучением большой дозой. Все это ставит под сомнение универсальность данного феномена. Целью исследования было установить, какова воспроизводимость радиоадаптивного ответа и существуют ли оптимальные адаптирующие дозы для каждого конкретного индивидуума, которые, как предполагалось, могут зависеть от индивидуальной радиочувствительности организма в различных диапазонах малых доз. Исследование адаптивного ответа проводили на G0-лимфоцитах трех доноров в широком диапазоне адаптирующих доз -излучения. Предварительное облучение дозой 1 Гр осуществляли в G2фазе клеточного цикла. В качестве критерия использовался показатель выхода аберрантных лимфоцитов, регистрируемых метафазным методом. В общей сложности было проведено три эксперимента с интервалами в полгода.

Исследование подтвердило высокую степень вариабельности в проявлении данного феномена как между отдельными донорами, так и у одного донора при повторных исследованиях. Было показано, что фактор индивидуальной радиочувствительности не влияет на способность к адаптации при облучении клеток малыми дозами. Более того, оказалось невозможным установить оптимальные для каждого конкретного индивидуума дозы, предварительное облучение которыми оказывало бы радиозащитное действие в каждом из проведенных экспериментов. Очевидно, что существует некий стохастический фактор, влияющий на проявление радиоадаптивного ответа. Его природу трудно установить, поскольку механизм этого феномена неизвестен. Таким образом, крайняя нестабильность адаптивного ответа не позволяет считать его универсальным явлением, которое могло бы быть использовано в  клинической практике или учитываться в оценке радиационных рисков.

В группе радиационной цитогенетики продолжены широкомасштабные исследования мутагенного действия ионизирующих излучений разного качества на клетки млекопитающих и проблемы геномной нестабильности (П. Блаха, Р. Д. Говорун, И. В. Кошлань, Н. А. Кошлань). На клетках китайского хомячка при облучении протонами (ЛПЭ 0,22  кэВ/мкм) и ускоренными ионами 11В, 14N, 18O, 20Ne (диапазон ЛПЭ от 50 до 153 кэВ/мкм) исследованы закономерности формирования HPRT-мутаций. Обнаружено, что проявление мутаций зависит от сроков высева облученных клеток в селективную питательную среду с 6-тиогуанином («времени экспрессии» мутаций) и от ЛПЭ излучений. Частота спонтанного и радиационно-индуцированного мутагенеза при «времени экспрессии» 4 сут составила около 1,2 105. При более продолжительном периоде экспрессии отмечено увеличение уровня мутагенеза в  3 раза до максимального значения. Положение этого максимума зависело от ЛПЭ ускоренных ионов. С увеличением ЛПЭ значение максимума смещается в сторону более продолжительного периода экспрессии. Так, максимальный уровень мутагенеза наблюдался через 11  сут после облучения ионами кислорода 18O (ЛПЭ 116  кэВ/мкм) и через 23  сут после облучения ионами неона 20Ne (ЛПЭ 153  кэВ/мкм). Эти сроки соответствуют примерно 40–50 генерациям клеток (один цикл деления клеток китайского хомячка составляет 11–12  ч). В дальнейшем частота радиационно-индуцированных мутантов снижалась до уровня спонтанного мутагенеза при посеве через 30–45 сут.

На  основании ранее проведенных исследований можно предположить, что повышение уровня радиационно-индуцированного мутагенеза определяется возросшей хромосомной нестабильностью популяции облученных клеток, и его проявление при разных «временах экспрессии» зависит от тяжести первоначальных повреждений.

При выявлении и селекции мутантных субклонов отмечено появление мутантов с замедленным ростом по сравнению с интактным контролем.

Замедление роста многих мутантных субклонов в селективной среде с 6-тиогуанином могло определяться возникновением мутаций, приводящих к снижению активности HPRT-фермента или синтезу меньшего его количества.

В  этих случаях жизнеспособность мутантной популяции могла обеспечиваться только за счет клеток, не успевающих в течение клеточного цикла утилизировать пуриновый аналог. Также обнаружены нестандартные типы роста мутантных субклонов, выделенных из клеток китайского хомячка, облученных ускоренными ионами 18O (ЛПЭ 130 кэВ/мкм) в дозах 0,5, 1 и 2 Гр.

В одинаковых условиях роста некоторые мутанты демонстрируют необычные морфологические признаки по сравнению с контрольной популяцией клеток  — ажурный, цепочечный и звездчатый характер роста. Зафиксировано появление колоний до достижения монослоя клеток мутантных субклонов.

Данные признаки могут свидетельствовать об инициации процесса злокачественной трансформации клеток.

В группе радиационной генетики низших эукариот на культурах одноклеточных дрожжей Saccharomyces cerevisiae продолжаются исследования закономерностей индукции мутаций различной молекулярной природы при действии разных типов излучений (Н. А. Колтовая). Эти работы ведутся с использованием нескольких генетических систем, позволяющих тестировать определенные типы повреждений генетических структур. Для тестирования замен пар оснований используются две генетические системы, основанные на замене нуклеотида в кодонах критической аминокислоты в гене CYC1 — цистеина Cys22 (CAA TGC CAC) и глутаминовой кислоты Glu50 (ATC GAA TTG), позволяющие тестировать все типы транзиций и трансверсий. Генетические системы сконструированы таким образом, что реверсии могут возникать только за счет истинных обратных мутаций. К недостаткам системы CYC1 относится нарушение дыхания, которое само по себе может оказывать влияние на мутагенез. Кроме того, на частоту ревертирования могут влиять близлежащие нуклеотидные последовательности. В связи с этим начаты работы с другой тестерной системой: TRP5. Мутации в этом гене не нарушают дыхание, что позволяет отбирать ревертанты на фоне активного дыхания, и окружение критического кодона гена TRP5 отличается от нуклеотидной последовательности критического кодона гена CYC1. Таким образом, данные, полученные с  использованием второй тестерной системы, позволяют обобщить закономерности индукции замен пар оснований под действием излучения.

Были получены кривые выживаемости под действием УФ-света для всех гаплоидных (YMH1-7) и диплоидных (YMH51-57) штаммов тестерной системы CYC1. Кривые выживаемости гаплоидных и диплоидных штаммов имеют сигмоидную форму. Для диплоидного штамма YMH53 получены кривые мутагенеза под действием УФ-света; они имеют линейно-квадратичный характер. При выживаемости порядка 1 % частота трансверсий АТ–ТА возрастает в 18 раз и составляет 10-8. Для шести штаммов тестерной системы TRP5 также получены кривые выживаемости и мутагенеза под действием УФ-света.

Штаммы не отличаются по выживаемости и имеют типичную форму кривых выживания. У гаплоидных штаммов генетической системы CYC1 не удалось индуцировать мутации УФ-светом, а в тестерной системе TRP5 мутации эффективно индуцировались, причем в  спектре превалировали транзиции GC–AT и AT–GC.

Для штаммов тестерной системы CYC1 получены кривые выживания и мутагенеза под действием -излучения. Кривые выживания гаплоидных штаммов имеют экспоненциальную форму, а у диплоидных штаммов — сигмоидную. Наблюдаются линейная (для гаплоидов) и степенная (для диплоидов) зависимости индукции мутаций от дозы облучения. -излучение эффективно индуцирует все типы замен пар оснований; при выживаемости 1 % максимальная частота мутаций составляла 10-6. У гаплоидных штаммов наиболее эффективно индуцировались трансверсии GC–CG и транзиции GC–AT, а у диплоидных штаммов — транзиции GC–AT и трансверсии GC–TA. В настоящее время проводится изучение индукции замен пар оснований под действием -излучения на второй тестерной сиcтеме TRP5.

Для изучения закономерностей индукции мутаций типа сдвига рамки считывания используются две генетические тестерные системы, в которых штаммы, несущие мутации сдвига рамки считывания lys2-Bgl и hom3-10 в генах LYS2 и HOM3 соответственно, ревертировали в результате выпадения одного или двух нуклеотидов в треках 5А или 4С у мутанта lys2-Bgl и 7Т у мутанта hom3-10.

Для тестирования индукции протяженных делеций размером несколько тысяч нуклеотидных пар используется плазмидная система, позволяющая генетическими методами определять выпадение фрагментов ДНК, содержащих несколько генов. В шатл-вектор с регуляторными элементами поддержания плазмиды в бактериальных и дрожжевых клетках были встроены пять генов.

Большой размер плазмиды и ее нуклеосомная структура позволяют экстраполировать полученные данные на ДНК хромосомного типа. Размер и локализацию делеции определяли с помощью электрофоретического и рестрикционного анализа плазмидной ДНК.

Эксперименты показали, что делеции индуцируются УФ-светом.

Наблюдается экспоненциальная зависимость частоты делеционных мутантов от дозы облучения, причем доля более протяженных делеций возрастает с  увеличением дозы. -излучение также индуцирует делеционные мутанты, наблюдается нелинейная зависимость частоты мутаций от дозы облучения.

При дозе облучения 100 Гр частота составляет 10-5.

В группе проводится изучение влияния генотипа на закономерности индукции делеций. Показано, что у мутанта rad53 УФ-свет и -излучение индуцируют делеции, причем наблюдается степенная зависимость от дозы облучения. Мутация rad53 в checkpoint-гене приводит к снижению частоты индукции делеционных мутаций; таким образом, продемонстрировано участие гена RAD53 в репарации двунитевых разрывов путем воссоединения концов двунитевого разрыва ДНК.

В секторе фоторадиобиологии были продолжены начатые в ОРРИ исследования радиационных повреждений в структурах глаза млекопитающих (хрусталике и сетчатке). Хрусталик глаза является одним из весьма радиочувствительных органов. Еще в конце XIX  в. стало известно, что воздействие радиации (рентгеновское излучение) приводит к его помутнению, т. е. возникновению катаракты. Международной комиссией по радиологической защите приняты пороговые дозы в 2 и 5 Гр для возникновения катаракты при однократном и дробном воздействии радиации на человека. Вместе с тем анализ эпидемиологических данных, собранных в последние годы, позволяет утверждать, что  указанные пороговые дозы завышены по крайней мере в 5–10 раз. Поэтому в развитых европейских странах и США активизируются исследования, посвященные изучению как механизмов формирования радиационной катаракты, так и эпидемиологии этого заболевания среди тех групп населения, которые по существующим понятиям не должны входить в группу риска.

50 лет исследования космоса человеком показали, что одним из последствий космических полетов является заболевание космонавтов катарактой.

Особую актуальность эта проблема принимает в связи с планами длительных пилотируемых полетов вне магнитосферы Земли. Основная причина — воздействие космических лучей на организм. Космические лучи представляют собой смесь излучений; при этом в условиях космического полета защита от их главного компонента  — высокоэнергетических тяжелых заряженных частиц  — практически невозможна. Поэтому важным прикладным аспектом проблемы радиационной катаракты является исследование механизма возникновения катаракты под действием такого излучения.

В секторе фоторадиобиологии были продолжены исследования механизмов формирования радиационной катаракты (К. О. Муранов, М. А. Островский).

Установлено, что, так же как и при старческой катаракте, при облучении структура слоя эпителия изменяется: в нем появляются пустоты и дефектные клетки, истончается капсула, и в ткани органа возрастает концентрация кислорода. Нарушается морфогенез волоконных клеток, в сформированных клетках остаются ядра, митохондрии и другие клеточные органеллы, которые в норме должны быть элиминированы. Увеличение концентрации кислорода и функционирование митохондрий вызывают усиление образования активных форм кислорода, окислительное повреждение белка и его агрегацию.

Обнаружено полное совпадение в хрусталике зон с увеличенной концентрацией активных форм кислорода, агрегатов белка и собственно помутнений.

Воздействие радиации вызывает дополнительную «поломку» ядерного аппарата эпителиальных клеток, т. е. еще большее нарушение процесса морфогенеза волоконных клеток. Действие радиации суммируется с естественным процессом старения хрусталика. Облучение возрастающими дозами радиации вызывает пропорциональное уменьшение лаг-периода появления в кортексе хрусталика дефектных волоконных клеток и возникновения катаракты.

Проведение этого исследования позволило прийти к принципиальному выводу: понятие пороговой дозы радиации неприменимо для индукции катаракты.

Воздействие ионизирующего излучения лишь приближает момент времени, при котором начинает формироваться катаракта.

Среди мишеней высокоэнергетических тяжелых заряженных частиц в хрусталике можно выделить две основные: молекулы белка и молекулы ДНК.

Известно, что для повреждения белка ионизирующим излучением требуются довольно большие дозы радиации. Однако специфическая организация хрусталика, а именно отсутствие обмена белков, может приводить к накоплению повреждений в течение длительного времени, а впоследствии и к денатурации белковой молекулы. Более того, образование в  молекуле скрытых внутренних повреждений может снизить ее устойчивость к действию других повреждающих факторов, например ультрафиолета. Поэтому был проведен цикл исследований по изучению воздействия различных видов излучения на устойчивость L-кристаллина.

Основным методом исследования являлось изучение кинетики процесса агрегации этого белка, т. е. кинетики помутнения раствора белка при воздействии денатурирующих белок факторов. Было показано, что воздействие ультрафиолетового излучения на раствор L-кристаллина вызывает денатурацию белка по одноударному механизму; при этом кинетика процесса агрегации описывается в рамках кластер-кластерного взаимодействия. Следовательно, сначала молекула накапливает внутренние повреждения, которые никак не отражаются на ее свойствах, но по достижении некоторой дозы происходит одномоментная денатурация. Денатурированные молекулы сначала образуют первичные кластеры размером около 20  нм, которые затем слипаются друг с  другом с образованием крупных, рассеивающих свет агрегатов.

Было исследовано воздействие следующих видов ионизирующего излучения:

-лучи, ядра водорода, дейтерия, He, 12C, 7Li и 11B. Самыми активными среди них оказались ядра лития и бора, т. е. виды излучения с наибольшим значением ЛПЭ.

Однако дозы, при которых наблюдали эффект снижения устойчивости белковой молекулы, были достаточно велики и составляли для этих ядер 16 Гр.

Очевидно, что такие дозы физиологического значения не имеют, поскольку смертельная доза радиации для человека равняется 10 Гр. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что главной мишенью для радиации в хрусталике является ДНК эпителиальных клеток.

На следующем этапе объектом исследования стал хрусталик в условиях in vivo, так как именно в динамике роста хрусталика в течение жизни можно отследить последствия радиоактивного повреждения ДНК. Возникновение катаракты в условиях естественной среды обитания является результатом воздействия на организм многих катарактогенных факторов, в частности, ультрафиолета, неправильного питания, курения и т. д. Поэтому в последующем было изучено комплексное воздействие основных катарактогенных факторов — ионизирующей радиации, ультрафиолета и возраста — на формирование катаракты. В сотрудничестве с Институтом глазных болезней РАМН и Институтом биохимической физики РАН им. Н. М. Эмануэля было показано, что в основе образования катаракт различного генеза (старческой, ультрафиолетовой, диабетической и т. д.), по всей видимости, лежит единый механизм.

При этом воздействие различных повреждающих факторов на хрусталик, в частности радиации, выражается лишь в ускорении естественного процесса образования возрастной катаракты (К. О. Муранов, М. А. Островский).

В радиобиологических экспериментах на сетчатке в лаборатории применяются молекулярно-биологические, морфологические и электрофизиологические методы исследования. Сетчатку как «часть мозга, помещенную в глаз»

правомерно рассматривать в качестве модели и объекта для изучения действия радиации на центральную нервную систему. Изучение механизмов действия различных видов ионизирующего излучения на сетчатку глаза принципиально важно как для оценки рисков постлучевых осложнений, возникающих при лучевой терапии глаза и мозга, так и вполне реальной опасности, возникающей в ходе длительных космических полетов. В последнем случае речь идет об опасности повреждающего действия тяжелых заряженных частиц галактического происхождения вне магнитосферы Земли. При этом клинически значимые проявления повреждающего эффекта на сетчатку могут возникнуть не сразу, а спустя месяцы и даже годы.

Наряду с изучением механизмов формирования радиационной катаракты в секторе ведутся исследования радиационно-индуцированных эффектов в сетчатке экспериментальных животных (Ю. В. Виноградова, В. А. Тронов).

Проведены эксперименты по исследованию связи повреждения и репарации ДНК с дегенеративными изменениями в сетчатке после воздействия на мышей ионизирующей радиации (- и протонного излучений) и генотоксического агента метилнитрозомочевины (МНМ). -излучение вызывает главным образом однонитевые разрывы ДНК, равномерно распределенные по всему геному. Протоны же более эффективны в индукции двунитевых разрывов, локализующихся в области трека частицы. Двунитевые разрывы являются летальным повреждением из-за их высокой эффективности в индукции апоптоза в делящихся клетках. Метилирующий агент МНМ вызывает в ДНК безразрывные дефекты — метилированные основания, апуриновые и апиримидиновые (АП) сайты. В середине 1990-х  гг. группой японских исследователей обнаружена способность МНМ индуцировать апоптоз фоторецепторов в сетчатке после однократного внутрибрюшинного введения животным в  дозе  60  мг/кг. В работе использовали МНМ как позитивный контроль на апоптоз в сетчатке. Таким образом, три используемых агента охватывают основные типы повреждений ДНК и механизмы их репарации. Полученные результаты подтверждают тезис о высокой радиоустойчивости зрелой сетчатки мышей. Наблюдается полная репарация ДНК после действия - и протонного излучений в дозе 14 Гр. Увеличенная экспрессия в белках сетчатки, ассоциированных с клеточной гибелью (апоптозом), нормализуется спустя 12  ч после облучения. К этому времени завершается репарация индуцированных излучениями разрывов в ДНК. Это говорит о том, что в сетчатке эти белки не индуцируют апоптоз, а, скорее всего, способствуют репарации ДНК и восстановлению поврежденных клеток.

Увеличение дозы воздействия до 25  Гр вызывало заметные морфологические изменения в фоторецепторном слое сетчатки. Эти изменения выражаются в деградации наружных сегментов фоторецепторов, а также в  снижении плотности и толщины их ядерного слоя. Деградация нарастает во времени и связана с гибелью фоторецепторов, протекающей по механизму апоптоза. На  апоптоз указывает возросшая экспрессия проапоптотических белков. Таким образом, сравнительно высокая радиоустойчивость сетчатки и активный механизм пострадиационной репарации, удаляющий разрывы ДНК, индуцированные излучениями, указывают на существование генотоксического порога, который обусловливает нелинейный характер зависимости эффекта от дозы облучения.

В генотоксическом действии МНМ также обнаружено проявление дозового порога. Исследование его связи с генотоксическим действием МНМ обнаружило две ранее не описанные особенности сетчатки. Во-первых, это высокая спонтанная поврежденность ДНК в сетчатке мышей.

По этому показателю органы мыши располагаются в порядке возрастания поврежденности ДНК:

лимфоциты печень мозг сетчатка, который совпадает со степенью оксигенации этих тканей.

Вторая обнаруженная особенность сетчатки — активная репарация, удаляющая большую часть повреждений ДНК, индуцированных облучением и МНМ, но не затрагивающая предсуществующие спонтанные повреждения ДНК.

Таким образом, подтверждено наличие генотоксического порога для излучений и метилирующего агента на дифференцированных клетках сетчатки. Результаты также показывают, что, как и для делящихся клеток, одной из причин толерантности постмитотических клеток сетчатки к повреждениям ДНК является репарация. Вторая причина их толерантности — уменьшение физического размера радиочувствительной мишени до размеров транскрибируемого локуса генома. Можно предполагать, что решающая роль в трансформации изначально пермиссивных повреждений ДНК (разрывов после облучения и модифицированных оснований и АП сайтов после действия МНМ) в  цитотоксические принадлежит локализованным в транскрибируемых сайтах молекулам топоизомеразы 2.

В последнее время в исследованиях, ведущихся cектором фоторадиобиологии, использовалась электоретинография (ЭРГ) как интегральный физиологический показатель функциональной целостности сетчатки. Регистрация электроретинограммы, индуцируемая вспышками белого света с разной интенсивностью, позволяет получить полную картину функциональной активности сетчатки у мышей при жизни. Оказалось, что профиль ЭРГ более чувствителен к генотоксическому действию, чем морфологические и клеточные показатели. С помощью этого подхода обнаружена способность сетчатки к  адаптивному ответу и к восстановлению по показателю функциональной активности. В настоящее время в секторе исследуется возможный вклад в восстановление сетчатки со стороны глиальных клеток Мюллера. Эти клетки являются немногочисленной популяцией ретинальных клеток, сохраняющих способность в ответ на травмирующий стресс увеличивать свою пролиферацию, мигрировать в слои внешней сетчатки, дифференцироваться в фоторецепторы и продуцировать эндогенные нейропротекторы, защищающие фоторецепторы сетчатки.

В группе математического моделирования лаборатории продолжаются начатые ранее работы по математическому моделированию радиационно-индуцированных эффектов в клетках различных организмов. Как уже указывалось выше, первоначально целью данных исследований была разработка математических моделей, описывающих молекулярные механизмы индуцированного мутационного процесса в относительно простых биологических объектах, которыми являются клетки бактерий. На основе известных экспериментальных данных впервые разработана модель, описывающая индуцированный мутационный процесс посредством детального математического моделирования ключевых белковых взаимодействий в ходе специфического ответа (SOSответа) бактериальных клеток E. coli на действие ультрафиолетового излучения. Схема модели отвечает современным представлениям о SOS-регуляции (О. В. Белов, Е. А. Красавин, А. Ю. Пархоменко). Впервые рассчитана динамика концентрации всех комплексов, образуемых белками UmuD и UmuС, в частности, ДНК полимеразы V, осуществляющей translesion-синтез  (TLS). С помощью модели показано, что величина и временно е положение максимумов и минимумов концентрации белков зависят от флюенса энергии ультрафиолетового излучения. В ходе этих исследований впервые установлена связь между молекулярными механизмами бактериальной системы SOS-ответа, эффективностью реализации TLS и выходом генных мутаций. Показано, что возрастание концентрации ДНК полимеразы V ведет к увеличению количества ошибок, возникающих в ходе TLS. На примере регуляторного lacI-гена E. coli произведен расчет зависимости частоты образования мутаций lacI в зависимости от флюенса энергии излучения и выявлено совпадение результатов моделирования с экспериментальными данными.

Для учета стохастической природы биохимических взаимодействий разработана модель SOS-ответа, основанная на использовании алгоритма Гиллеспи, получившего широкое распространение при моделировании сложных биологических систем (О. В. Белов). Преимуществом этого подхода является более корректное описание кинетики белковых взаимодействий на уровне отдельно взятой клетки при малых флюенсах энергии (менее 1 Дж/м2). Показано, что на уровне отдельной клетки временная динамика концентрации индуцирующего сигнала имеет один и более максимумов в зависимости от флюенса энергии УФ. Данные результаты согласуются с современными прецизионными измерениями отклика отдельных клеток на УФ-повреждения.

Последующие работы были посвящены детальному математическому моделированию репарационных систем, оказывающих влияниена индуцированный мутагенез. С целью дальнейшей конкретизации молекулярных механизмов закрепления премутационных повреждений в мутации проводилось моделирование SOS-ответа в бактериальных клетках Е. coli с нарушением нормальной функции translesion-синтеза. Смоделировано динамическое изменение концентраций ключевых белков SOS-системы для recA-, umuD- и umuС-мутантов Е. coli.

На основании стохастического подхода разработана модель, описывающая ключевые процессы эксцизионной репарации поврежденных оснований (ЭРО) в клетках E. сoli (О. В. Белов, М. А. Капралов). Смоделирован механизм удаления модификаций вида 8-оксогуанин с участием формамидопиримидинДНК-гликозилазы (белка Fpg), обладающей несколькими видами активности.

Предложенная модель включила в себя описание таких процессов репарации, как трансформация модифицированных оснований в АП-сайты, - и

-элиминация, вырезание 5-дезоксирибозофосфатного остатка, активность ДНК-полимеразы I и ДНК-лигазы. Такая модель позволила предсказать кинетику ключевых ферментов и промежуточных состояний ДНК в ходе эксцизионной репарации. Результаты моделирования согласуются с экспериментальными данными in vitro, характеризующими начальные этапы репарационного процесса с участием формамидопиримидин-ДНК-гликозилазы. Было предсказано динамическое изменение концентрации белка Fpg, ДНК-полимеразы  I, ДНК-лигазы и метастабильных состояний в ходе репарации. Выявлена зависимость скорости некоторых этапов работы системы от начальной концентрации 8-оксогуанина. В ходе исследования продемонстрирован частный случай применения разработанной модели к репарации повреждений вида 8-оксогуанин с участием бифункциональной Fpg-гликозилазы. Показано, что построенная модель может быть применена к описанию эксцизионной репарации оснований E. coli в общем виде с участием других ДНК-гликозилаз, в том числе и монофункциональных, когда часть активностей, характерных для белка Fpg, осуществляют дополнительные ферменты.

Разработана математическая модель (А. Н. Бугай, Е. А. Красавин, А. Ю. Пархоменко, М. А. Васильева) регуляции SOS-ответа в бактериальных клетках с различными дефектами в системе эксцизионной репарации нуклеотидов (ЭРН). В ходе исследования улучшена первоначальная модель SOS-ответа, причем была разработана детальная кинетическая модель репликации ДНК, применимая к клеткам как прокариот, так и эукариот. Детально смоделирована работа системы ЭРН, проведено количественное описание всех этапов распознавания и удаления УФ-повреждений компонентами эксинуклеазы UvrA, UvrB, UvrC и хеликазой UvrD. Как и в предыдущих работах, моделировалась вся цепочка процессов, происходящих во время работы системы SOS-ответа, начиная с воздействия повреждающего фактора до реализации translesionсинтеза и возникновения мутации в цепи ДНК. Впервые произведен теоретический расчет концентраций всех белков, задействованных в системе ЭРН, а также частоты индуцированных мутаций в клетках дикого типа и в клетках, дефектных по uvrA- и polA-генам, в зависимости от времени и флюенса энергии УФ. Выявлено отличное согласие расчетов с совокупностью имеющихся экспериментальных данных. Впервые проведено сравнение относительной эффективности двух пострепликативных систем репарации: гомологичной рекомбинации и TLS. Оказывается, что TLS может быть не более чем в четыре раза эффективнее рекомбинации при восстановлении онДНК. Причем данный результат справедлив как для клеток дикого типа, так и для uvrAмутантных клеток, в которых уровень вторичных повреждений ДНК весьма высок. Модель также предсказывает эффект временнй модуляции уровня онДНК как в клетках дикого типа, так и в uvrA- и polA-мутантах, что можно связать со взаимным переключением между безошибочной и ошибочной репарациями ДНК.

Проводились также работы по математическому моделированию репарационного процесса при действии ускоренных тяжелых ионов. Была выполнена оценка индуцирующего сигнала SOS-системы Е. coli при действии ускоренных тяжелых ионов разных видов. Количественно описан процесс образования основных премутационных повреждений ДНК: повреждений оснований, однонитевых и двунитевых разрывов, кластерных повреждений. В использованной модели ДНК рассматривалась в виде линейной мишени, случайным образом ориентированной относительно трека заряженной частицы. В модели учтен характер радиального распределения энергии в треках частиц, что весьма важно для оценки роли -электронов в повреждении ДНК. Проведенные расчеты подтвердили, что характер зависимости выхода повреждений оснований от линейной передачи энергии аналогичен зависимости, полученной для однонитевых разрывов. При этом выход повреждений оснований оказался в четыре раза выше выхода однонитевых разрывов во всем рассчитанном диапазоне линейных передач энергии, что связано с эффективным увеличением толщины линейной мишени ДНК. Зависимость выхода двунитевых разрывов ДНК и кластерных повреждений от ЛПЭ описывается кривой с максимумом, после достижения которого дальнейшее увеличение ЛПЭ становится неэффективным.

Проведено сравнение результатов расчетов, описывающих общий выход кластерных повреждений (независимо от их типа), с экспериментальными данными, характеризующими величину SOS induction potency (SOSIP), оцененную с помощью метода SOS-хромотеста. Выявлено совпадение результатов расчетов с экспериментальными данными. Наряду с этим были выполнены модельные расчеты, описывающие работу основных видов репараций, ведущих к формированию индуцирующего сигнала бактериальной SOSсистемы. В частности, получены количественные оценки для polA-зависимой репарации однонитевых разрывов, репарации двунитевых разрывов путем гомологичной рекомбинации и восстановления модифицированных оснований путем эксцизионной репарации. В предложенных моделях учтена возможность трансформации одних типов повреждений в другие.

Существенное внимание уделено моделированию репарации двунитевых разрывов ДНК в клетках млекопитающих и человека (О. В. Белов, Е. А. Красавин, М. С. Ляшко, М. Батмунх, Н. Свейлам). Сформулированы модели трех основных механизмов восстановления повреждений путем негомологичного воссоединения концов (NHEJ), гомологичной рекомбинации (HR) и однонитевого отжига по прямым повторам (SSA). Предложенный модельный подход применен к описанию кинетики репарации двунитевых разрывов ДНК, индуцированных действием рентгеновского излучения, -квантов, ускоренных ионов кислорода, кремния и железа в широком диапазоне значений линейной передачи энергии от 0,2 до 440  кэВ/мкм. Разработанные модели позволили обобщить значительное количество экспериментальных данных о  временных характеристиках отдельных этапов NHEJ, HR и SSA.

В частности, количественно описана кинетика связывания комплекса Ku70/80 с  двунитевыми разрывами ДНК, изменение уровня фосфорилированной ДНК-зависимой протеинкиназы (ДНК-PKcs), фокусов RPA, Rad51 и -H2AX в клетках различных организмов. С использованием предложенного подхода представляется возможным предсказывать эффективность репарации двунитевых разрывов ДНК при действии ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками.

Параллельно исследованию систем репарации повреждений ДНК и конечных механизмов закрепления их в мутации проводятся работы по моделированию первичных актов передачи энергии тяжелых заряженных частиц структурам ДНК с учетом пространственной структуры трека заряженных частиц. Разработаны модельные подходы, связанные с описанием механизма индукции повреждений ДНК в терминах радиального распределения объемной энергии и поглощенной дозы в треке заряженных частиц (О. В. Белов).

С использованием данных по молекулярной структуре ДНК смоделирована пространственная геометрия линейного участка двойной спирали, служащего мишенью. Вместе с тем применение транспортных кодов TRIOL и GEANT4 позволило получить пространственные модели треков тяжелых заряженных частиц различных энергий в водной среде. Расчет структуры трека частицы в рассматриваемой мишени дает информацию о начальной локализации энерговыделений в молекулярной структуре двойной спирали. Это дало возможность перейти к следующему этапу расчетов, связанному с моделированием миграции зарядов, возникающих на месте взаимодействия -электронов трека частицы с ДНК. Проведен расчет миграции положительного заряда на примере нескольких коротких участков ДНК длиной около десяти пар нуклеотидов, и определены участки двойной спирали, на которых возникновение повреждений ДНК наиболее вероятно.

В рамках разрабатываемых математических моделей стало возможным рассмотреть ключевые молекулярные события с возникновения повреждения ДНК до формирования мутации: рассчитать количество повреждений ДНК, выявить закономерности работы систем репарации, учесть влияние дефектов в различных генах и в конечном итоге рассчитать частоту мутаций, индуцированных излучениями с различными характеристиками.

Формируется новое направление работ, связанное с математическим моделированием действия тяжелых заряженных частиц на структуры в центральной нервной системе и нарушение ее функций. В целях оценки образования первичных повреждений проведены расчеты энерговыделения в отдельных нейронах головного мозга с использованием предложенных ранее алгоритмов кластерного анализа. Оценено распределение энергии и дозы в объемных моделях пирамидных нейронов области CA1 гиппокампа при действии ускоренных ионов углерода и железа с различной линейной передачей энергии. Для выполнения микродозиметрических расчетов разработаны объемные модели нейронов разных типов, основанные на экспериментальных данных по изучению морфологии клеток головного мозга (А. Н. Бугай, А. Ю. Пархоменко).

Для выяснения молекулярных механизмов, отвечающих за нарушение функциональной активности нейронов после воздействия тяжелых заряженных частиц, разрабатываются динамические модели отдельных молекулярных структур в нервной системе.

Предложена модель экспрессии рецептора NMDA, учитывающая синтез субъединиц рецептора, их сборку и транспорт к синаптической мембране, на основе модели анализируются радиационно-индуцированные изменения уровня субъединиц данного рецептора по экспериментальным данным.

Проводится моделирование электрофизиологических характеристик нейронов головного мозга с учетом влияния транспорта ионов Ca2+, способного изменяться под влиянием разнообразных агентов химической и физической природы, в том числе, предположительно, и при действии ионизирующих излучений. С использованием модели посттетанической эффективности дендритного шипика нейронов области CA3 гиппокампа выполнена оценка синаптического потенциала мембраны при различных значениях градиента Ca2+. Рассчитано изменение проводимости ионных каналов в зависимости от мембранного потенциала Ca2+.

Важнейшие элементы цитоскелета  — микротрубочки, будучи метастабильным образованием, зависящим от уровня метаболизма и экспрессии стабилизирующих белков, и участвуя при этом в регуляции работы синапсов, могут являться одной из потенциальных чувствительных мишеней для действия радиации. Разрабатываются модели нелинейной динамики микротрубочек, описывающие развитие структурной неустойчивости, а также их участие в  проведении электрических сигналов, транспорте ионов и молекул к  синаптической мембране. Рассмотрены основные типы сигналов и структурных переходов.

Высшие нервные функции требуют совокупного участия целого ансамбля одной или нескольких популяций нейронов, представляя пример сложной нелинейной динамической системы с самоорганизацией и саморегуляцией.

Была разработана детальная биофизическая модель популяции нейронов префронтальной области коры головного мозга, отвечающей за кратковременное удержание информации об объекте. Рассматривались два типа клеток — пирамидальные нейроны и интернейроны, связанные друг с другом синапсами с GABA-, AMPA- и NMDA-рецепторами. На основе модели проанализирована пространственно-временная динамика активности всех нейронов из популяции. Выявлен интервал изменения параметров синапсов, когда происходит потеря устойчивости специфических паттернов активности. Сравнение результатов расчетов с результатами экспериментов по изменению синаптических рецепторов и различных типов пластичности, обусловленных действием заряженных частиц, сможет позволить предсказать порог по дозе поглощенного излучения для нарушения рассматриваемого типа активности.

Дальнейшее развитие разрабатываемых математических моделей может быть использовано для теоретической оценки нарушения когнитивных функций при действии ионизирующих излучений различного качества, в том числе при решении задач космической радиобиологии.

В секторе компьютерного молекулярного моделирования лаборатории были продолжены исследования по молекулярно-динамическому моделированию радиационно-индуцированных конформационных изменений в биологических структурах и в конденсированном состоянии вещества (М. А. Островский, Т. Б. Фельдман, Х. Т. Холмуродов). В значительной степени они касались молекулы родопсина. Зрительный пигмент родопсин — типичный представитель большого семейства интегральных мембранных белков-рецепторов, связывающих G-белок (G-protein-coupled receptors, GPCR).

Эти  белки играют ключевую роль в информационных и регуляторных процессах организма. Были выполнены расчеты молекулярной динамики родопсина, позволившие выявить некоторые особенности конформационного состояния его хромофора, 11-цис-ретиналя. Как известно, в молекуле родопсина можно выделить по крайней мере три вида конформационных состояний опсина: а) темновое, когда хромофорная группа (11-цис-ретиналь) выступает в  качестве мощного лиганда-антагониста, предотвращающего взаимодействие опсина с G-белком; б) световое, мощно активированное, когда на одной из последних стадий фотолиза, а именно на стадии образования метародопсина II, полностью-транс-ретиналь выступает в качестве мощного агониста, эффективно способствующего взаимодействию опсина с G-белком; и, наконец, в) световое, но в мизерной степени активированное, когда на конечной стадии фотолиза опсин теряет полностью-транс-ретиналь, и его хромофорное место остается «пустым».

В серии работ методом компьютерного моделирования проведено сравнительное исследование молекулярной динамики родопсина, содержащего хромофорную группу (11-цис-ретиналь), свободного опсина (без 11-цис-ретиналя), мутантной версии родопсина, ассоциируемой с возникновением такого офтальмологического заболевания, как пигментная дегенерация сетчатки, приводящая в конечном итоге к полной слепоте.

Следует отметить, что в последние годы практически только методы компьютерного моделирования на основе данных рентгеноструктурного анализа позволили решать подобные задачи. Рентгеноструктурный анализ дает подробную статическую картину трехмерной организации молекулы родопсина в ее темновом кристаллическом состоянии. Метод же молекулярной динамики позволяет описать динамику ее конформационного состояния: например хромофора и его взаимодействия с пятью окружающими аминокислотными остатками, или динамику других доменов молекулы, например цитоплазматического и внутридискового. Кроме того, в кристаллизованной молекуле белка могут быть нарушены некоторые невалентные связи (водородные, вандерваальсовы, электростатические) в результате деформации -спиралей, которые могут играть важную роль в функциональных свойствах зрительного пигмента. Другими словами, данные рентгеноструктурного анализа не могут дать объективной картины трехмерной организации молекулы. Более того, разрешение этого метода не позволяет в деталях описать трехмерную организацию хромофора в белке. Таким образом, теоретические подходы могут дать возможность описать молекулярную динамику на атомарном уровне и понять, каким образом реализуется уникальная способность зрительной системы воспринимать квант света.

Полученные в секторе результаты дали детальное представление о конформации молекулы родопсина в темновом состоянии и хорошо согласуются с результатами многих экспериментальных и теоретических работ о его структуре и функциональных свойствах. Таким образом, выявлен внутримолекулярный механизм регенерации родопсина, в ходе которого молекула зрительного пигмента приобретает уникальные фотохимические свойства как белок-фоторецептор и одновременно, будучи рецептором, связывающим G-белок, находится в темноте в неактивном состоянии и практически неспособна к взаимодействию с G-белком. Оба этих функциональных свойства родопсина принципиально важны для осуществления нормального физиологического процесса в темноадаптированной зрительной клетке — процесса фототрансдукции.

В секторе были также выполнены работы по компьютерному моделированию дрожжевой киназы CDC28 и гомологичной киназы человека CDK2.

Для дрожжей показаны плейотропные проявления мутаций в гене CDC28, нарушающие прохождение клеточного цикла, репарацию и checkpoint-контроль, что ведет к повышенному мутагенезу. Для динамического моделирования использовали аминокислотные замены, имеющие плейотропные проявления в дрожжевых клетках cdc28-srm [Gly20Ser] и сdc28-13 [Arg283Gln]. Полученные результаты показывают, что мутации дестабилизируют локальную структуру в области Т-петли. Мутация Arg-концевой области имеет более выраженный эффект и приводит к разрыхлению структуры киназы и увеличению расстояния между G- и Т-петлями.

Радиационные исследования как экспериментального, так и расчетного характера (руководитель Г. Н. Тимошенко) велись в лаборатории в следующих направлениях.

• Участие в проектировании новых ядерно-физических установок ОИЯИ в части конструирования и расчета биологических защит, прогнозирования радиационной обстановки на объектах и в окружающей среде, оценки уровней наведенной активности оборудования, оценки дозовой нагрузки персонала, организации мероприятий по радиационной безопасности, создания систем радиационного контроля.

• Верификация методов Монте-Карло расчета транспорта излучений в веществе путем сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными или путем расчетов с помощью программ с разными моделями внутриядерного каскада.

• Физическая поддержка радиобиологических исследований, проводимых ЛРБ на ядерно-физических установках ОИЯИ; совершенствование методов дозиметрии пучков тяжелых ядер.

• Развитие методов спектрометрии нейтронов широкого диапазона значений энергии в рассеянных полях излучения за защитами ядерно-физических установок; прикладные исследования с помощью дозиметров на основе твердотельных детекторов следов повреждений и термолюминесцентных детекторов.

• Участие в программе исследования поверхности планет ядерно-физическими методами.

Итоги работы за 2005–2012  гг. по перечисленным выше направлениям суммированы ниже.

В 2001–2005 гг. сотрудники ЛРБ принимали участие в работах по проектированию установки SAD (Subcritical Assembly in Dubna). В 2005 г. эти работы были в основном закончены, подготовлен раздел проекта «Радиационная безопасность установки SAD». Детально исследована радиационная обстановка на территории вокруг фазотрона ЛЯП и в здании ЯСНАПП при различных режимах работы ускорителя, измерено вертикальное распределение мощности дозы нейтронов по стене фазотрона в районе вентиляционных проемов и на крыше фазотрона, проведены измерения глубинных распределений радиоактивности грунта на обваловке фазотрона. Расчет защиты установки проводился по МК-программе переноса излучений в веществе MCNPX.

Для проверки корректности расчета межъядерного каскада, развивающегося в свинцовом сердечнике подкритической сборки под действием пучка протонов фазотрона с энергией 660 МэВ, выполнен эксперимент по измерению спектров вторичных нейтронов из мишени (в диапазоне энергий 50 кэВ – 660 МэВ) под углами 45, 75, 105, а также угловых распределений адронов активационными детекторами с различными энергетическими порогами.

Сравнение с расчетами методом МК по программам MCNP4B + LAHET и MCNPX показало хорошее согласие между расчетными и экспериментальными данными.

При конструировании защиты SAD выполнен большой объем расчетов радиационной обстановки в помещениях здания подкритической сборки с учетом различных радиационных источников: потерь пучка протонов с энергией 660 МэВ в канале транспортировки пучка и в элементах магнитной оптики, нейтронов утечки из защиты активной зоны сборки и из сплошной защиты фазотрона. На основании полученных данных определены зоны радиационного воздействия в здании сборки при разных режимах работы, выполнен расчет мощности дозы нейтронов в окружающей среде, оценены уровни активации материалов и воздуха внутри помещения магнитов, грунта под установкой, а также активность выбросов в атмосферу.

Совместно с Лабораторией физики высоких энергий выполнялись измерения спектров нейтронов, генерируемых протонами с энергией 1 и 1,5  ГэВ в U + Pb + CH2 сборке. Цель экспериментов на установке «Гамма-2» — оценка сечения трансмутации радиоактивных отходов. По просьбе ЛФВЭ выполнялись также исследования эффективности транспортировки пучка протонов и градуировка пропорциональных ионизационных камер с помощью активационных детекторов.

С 2007 г. сотрудники ЛРБ Г. Н. Тимошенко и М. Парайпан (Румыния) участвуют в проектировании радиационной защиты и разработке мероприятий по радиационной безопасности ускорительного комплекса NICA. Необходимые требования, источники излучения, исходные данные для расчета защиты и предварительная конструкция защит бустера, нуклотрона, коллайдера и каналов транспортировки пучка, определенные ими, составили содержание разд. 8 (Биологическая защита и радиационный контроль) IV тома технического задания на проектирование комплекса NICA (2009).

Кардинальным вопросом при прогнозировании радиационной обстановки на комплексе являлось корректное описание источников вторичного излучения, генерируемого в веществе сверхтяжелыми ядрами релятивистской энергии. Для этой цели была предварительно выполнена верификация универсальных МК-программ транспорта излучений в веществе SHIELD, FLUKA и GEANT4 на основе уникальных экспериментальных данных по выходу нейтронов из толстой железной мишени, облучаемой ядрами 238U с энергией 1 ГэВ/нуклон. По результатам верификации в качестве базовой выбрана программа GEANT4.

В процессе работы над проектом NICA многократно менялись концепция комплекса, схема размещения коллайдера, источники вторичного излучения и, как следствие, критерии расчета радиационной обстановки. Были выполнены различные варианты расчета каньона коллайдера (коллайдер внутри корпуса 205, полузаглубленный в грунте коллайдер, отдельное строение и т. д.), и предложены различные конструкции перехватчиков пучка ядер, являющихся основными источниками вторичного излучении вдоль колец коллайдера. Для рабочей группы исполнителей проекта из ЗАО «Комета» были подготовлены исходные данные для расчета защит, а именно: выполнены расчеты двойных дифференциальных выходов нейтронов и протонов в реакции 197Au + natFe при энергии ядер 4,5 ГэВ/нуклон, спектрально-угловых распределений адронов из тонкой мишени и из перехватчика, зависимостей ослабления флюенса и дозы нейтронов соответствующих спектров в бетоне и другой справочный материал. Расчеты по GEANT4 сравнивались с аналогичными расчетами по  программе SHIELD; согласие между результатами оказалось хорошим. Это  позволило проектировщикам использовать при выполнении проекта коллайдера NICA (2011) приближенные инженерные методы расчета защиты.

Сотрудники ЛРБ принимали участие в разработке мероприятий по радиационной безопасности на всех этапах проекта. Произведены расчеты энерговыделения в сверхпроводящих обмотках магнитных диполей и в линзах для оценки вероятности квенчирования, сделан расчет защиты от тормозного излучения системы электронного охлаждения коллайдера. Была решена нетривиальная проблема активации оборудования колец коллайдера первичными ядрами и вторичными адронами межъядерного каскада. Экспериментальные данные, пригодные для проверки расчета наведенной радиоактивности, крайне ограниченны, а точность моделирования сечений образования радионуклидов в результате ядерных реакций пока оставляет желать лучшего. Поэтому предварительно было проведено сравнение результатов расчета по GEANT4 и SHIELD парциальных активностей в толстых железной и медной мишенях, облученных пучком ядер 238U с энергией 0,95 ГэВ/нуклон, и показано, что достоверность расчетов суммарной активности средне- и долгоживущих радионуклидов по GEANT4 находится в приемлемых пределах. Расчеты наведенной активности с учетом проектного расписания работы коллайдера в  течение 10 лет позволили сделать прогноз динамики радиационной обстановки внутри каньона при неработающем коллайдере и определить критерии отнесения оборудования колец коллайдера к радиоактивным отходам по удельной активности радионуклидов.

К настоящему времени по программе GEANT4 произведен детальный расчет в  3D-геометрии радиационной обстановки на коллайдере с целью определения погрешности инженерных методов расчета и при необходимости уточнения защиты на стадии рабочего проектирования.

Выполнены расчеты и разработана конструкция радиационной защиты от нейтронного излучения для передвижной и стационарной установок таможенного контроля, предназначенных для идентификации скрытых наркотических или взрывчатых веществ. Разработана локальная защита электронного ускорителя установки ИРЕН.

На нуклотроне ЛФВЭ, циклотроне У-400М ЛЯР, медицинском пучке фазотрона и -терапевтической установке «Рокус-М» ЛЯП выполнялись радиобиологические эксперименты по облучению биологических объектов частицами с разными физическими характеристиками: протонами с энергией 170 и 1000 МэВ, дейтронами с энергией 1000 МэВ/нуклон, ядрами 4Не, 12С и 24Mg с энергиями 1000 и 500 МэВ/нуклон, ядрами 7Li, 11В, 14N, 20Ne низких энергий и -квантами 60Со. В  качестве объектов облучения использовались лимфоциты периферической крови человека, клетки растений и организмов, белки глаза, а также мелкие лабораторные животные. К сожалению, из-за затянувшейся модернизации нуклотрона радиобиологические сеансы на его пучках ядер не проводились с 2007 по 2011 г.

Для быстрого облучения набора тонких образцов на циклотроне У-400М использовалась автоматизированная облучательная установка «Геном».

В 2010–2011 гг. была проведена ее полная модернизация. В настоящее время установка смонтирована на отводе канала масс-спектрометра ACCULINNA.

Для  градуировки дозиметрической ионизационной камеры используется сцинтилляционный датчик со сверхбыстрым АЦП. Измерение спектров энерговыделения рассеянных тонкой фольгой ионов создает возможность непрерывного контроля качества пучка в процессе облучения образцов.

На нуклотроне ЛФВЭ стационарной облучательной установки нет, поэтому сборка установки и ее градуировка производятся в каждом сеансе заново.

К тому же в месте облучения образцов (фокус F3 пучка высокоэнергетичных частиц в разрыве ионопровода) коллимация пучка невозможна, что ограничивает экспериментальные возможности. Задача ближайшего будущего в экспериментах ЛРБ на нуклотроне — обеспечение высокого качества пучков тяжелых ядер и точная дозиметрия при наборе малых значений поглощенных доз в условиях импульсности пучка ядер. Для этой цели необходимо произвести анализ пучка по энерговыделению ядер в тонком детекторе, обеспечить прецизионное измерение потока ядер с учетом временнй микроструктуры пучка телескопом сцинтилляционных счетчиков и откалибровать показания ионизационных камер с высокочувствительными преобразователями ток–частота в широком диапазоне токов пучков различных ядер. В полном объеме решить эту задачу можно, лишь имея стационарную облучательную установку на специализированном медико-биологическом канале нуклотрона или бустера. В данное время готовится проект создания такого специализированного канала.

Развитие методов спектрометрии нейтронов широкого энергетического диапазона (от тепловых нейтронов до нейтронов с энергией в несколько сотен МэВ) в смешанных и рассеянных полях излучения остается приоритетным направлением радиационных исследований в силу важности и актуальности задачи. Многосферный спектрометр является единственным инструментом для измерения спектров (и, соответственно, дозы) нейтронов в слабых полях излучения за защитой ускорителей. Важность сохранения и развития этой методики заключается также в том, что такой спектрометр на основе кристалла 6LiI(Eu) и опыт работы с ним имеются только в ЛРБ ОИЯИ и ОРИ ИФВЭ.

Развитие многосферной методики в ЛРБ шло в направлении уточнения расчетных функций чувствительности спектрометра, расширения энергетического диапазона измерений спектров в область высоких энергий и создания переносного варианта спектрометра для полевых измерений. Были выполнены прецизионные расчеты по программе MCNP функций чувствительности спектрометра ЛРБ до энергии нейтронов 20 МэВ для случаев мононаправленного и изотропного облучения, а также изготовлена дополнительная 10-дюймовая полиэтиленовая сфера со свинцовым вкладышем диаметром 8  см для повышения чувствительности спектрометра в области высоких энергий.

ЛРБ совместно с ООО «Парсек» разработан и изготовлен портативный автономный вариант многосферного спектрометра с монитором для измерений в полевых условиях. В качестве монитора нейтронного поля используется пропорциональный 3Не-счетчик нейтронов с зарядочувствительным предусилителем в цилиндрическом полиэтиленовом замедлителе. Для увеличения длительности автономной работы спектрометра с монитором используется дополнительная перезаряжаемая литиевая батарея, имеющая USB-порт, что позволяет подключать к ней как нетбук, так и непосредственно внешние устройства. Для снижения массы и габаритов спектрометра для полевых измерений был изготовлен единый составной полиэтиленовый замедлитель, состоящий из концентрических полусфер и позволяющий быстро собрать замедлители любого нужного диаметра.

Еще одной методикой, которая длительное время поддерживалась и развивалась в ЛРБ, являлись трековые детекторы следов повреждений.

Исследованы чувствительности детекторов PADC (полиалилдигликолькарбонат) и PETF (полиэтилентерефталат), а также зависимость диаметра треков от ЛПЭ разных ядер на пучках ускорителей ОИЯИ. Плодотворное сотрудничество по изучению характеристик детекторов сложилось у А. Н. Головченко с  Национальным институтом радиологических исследований в Японии (Чиба). Обработаны результаты сличения различных пассивных детекторов, используемых в космической дозиметрии, проведенного на пучках ядер 4He, 12C, 28Si и 56Fe с различными энергиями на медицинском ускорителе HIMAC.

Совместно с ИЯФ ЧАН (Прага, Чехия) обработаны детекторы CR-39, облученные в 2005  г. внутри российского модуля Международной космической станции (МКС), и получены пространственные распределения поглощенной и эквивалентной доз от ГКИ внутри модуля. Детекторы CR-39 использовались для исследования фрагментации высокоэнергетичных ядер 20Ne и 24Mg в легких мишенях.

Сотрудник ЛРБ В. Е. Алейников принимал участие в проекте по синтезу новых нанокристаллических термолюминесцентных детекторов для применения в дозиметрии тяжелых заряженных частиц и электромагнитного излучения в рамках выполнения Межгосударственного научного соглашения России и Индии. Изготовленные в Индии нанофосфоры были облучены на протонном пучке с  энергией 150  МэВ фазотрона ЛЯП, на -источниках 60Co в Дубне и Нью-Дели и на пучках ионов электростатического ускорителя Pelletron в Межуниверситетском ускорительном центре Нью-Дели. Изучены зависимости чувствительности термолюминесцентных детекторов к  протонам, ионам и -излучению от величины поглощенной дозы.

Показано, что при уменьшении размеров термолюминесцентных кристаллов до  10 нм нанофосфоры приобретают лучшие по сравнению с микрофосфорами свойства для использования в качестве дозиметров высоких доз ионизирующих излучений.

Исследована адекватность показаний широко применяемых в ОИЯИ инспекционного дозиметра нейтронов оперативного контроля на основе борного счетчика СНМ-14 в комбинированном замедлителе и промышленного индивидуального альбедного дозиметра ДВГН-01 амбиентному и индивидуальному эквивалентам доз. Исследование проводилось расчетным методом с  использованием энергетических зависимостей чувствительности дозиметров и спектров нейтронов на ядерно-физических установках ОИЯИ — как измеренных сотрудниками ЛРБ, так и взятых из литературы. Большую помощь в этой работе оказал атлас нейтронных спектров на установках ОИЯИ, подготовленный Л. Г. Бескровной. Рассчитывались показания приборов для полей с известными спектрами и значения доз облучения в этих спектрах. По полученным результатам определялись погрешности, с которыми находились значения доз облучения по показаниям приборов. На их основании вычислены поправочные коэффициенты для коррекции показаний дозиметров. Авторы работы награждены второй премией ОИЯИ в области научно-технических прикладных исследований за 2011 г.

М. Парайпан была предложена методика приближенного расчета гребенчатого фильтра для мишенной терапии опухолей ядрами углерода. Гребенчатый фильтр обеспечивает формирование в опухоли пространственного распределения энерговыделения ядер, соответствующего модифицированной кривой Брэгга. Расчет формы гребенчатого фильтра проводился аналитическим методом и сравнивался с данными расчета методом Монте-Карло по программе GEANT4. Исследовано влияние на форму фильтра энергии пучка ядер углерода и вида зависимости относительной биологической эффективности от линейной передачи энергии ядер углерода в ткани.

Центром ядерной планетологии в России является Лаборатория ядерной планетологии Института космических исследований  (ИКИ) РАН.

Лабораторией разработан ряд приборов для исследования ядерно-физическими методами поверхностей планет. Некоторые из них установлены, а другие планируются к установке на бортах как российских, так и зарубежных космических аппаратов. Российские эксперименты реализуются на аппаратах NASA и ESA на основе межправительственных соглашений Роскосмоса с этими организациями. Коллаборантами Лаборатории ядерной планетологии ИКИ является ряд научных организаций России, в том числе ОИЯИ. В задачи ОИЯИ входит участие в разработке приборов на стадии проектирования, расчетное моделирование с помощью универсальных программ транспорта излучений в веществе (MCNPX, SCINFUL-R) радиационной обстановки на орбитах планет, характеристик приборов и их откликов, подготовка и проведение калибровок приборов с помощью источников излучения на модельных стендах и в полевых условиях.

С момента начала сотрудничества ИКИ–ОИЯИ в 1998  г. по настоящее время сотрудники ЛРБ А. Р. Крылов и Г. Н. Тимошенко участвуют в работах по исследованию характеристик и градуировке нейтронных детекторов и -спектрометров для миссий 2001 Mars Odyssey (HEND), LRO (LEND), «Фобос-Грунт» (HEND Phobos), MSL (DAN), ISS (BTN-Neutron) и BepiСоlombo (MGNS).

Прибор HEND (High Energy Neutron Detector), установленный на борту орбитера 2001 Mars Odyssey, впервые показал, что у полюсов Марса и даже в средних широтах существуют огромные запасы подповерхностного водяного льда, что явилось очень значимым научным результатом.

Другой прибор LEND (Lunar Exploration Neutron Detector) был установлен на борту лунного разведывательного орбитера NASA, запущенного к Луне летом 2009  г. LEND предназначался для исследований элементного состава грунта Луны с орбиты и являлся первым в истории космических исследований нейтронным телескопом с высоким пространственным разрешением.

Его  основной целью был поиск воды в лунном грунте или на поверхности.

Работа прибора была плодотворной, и сотрудники ЛРБ были награждены грамотами NASA за успешную реализацию миссии.

Разработаны новые приборы для определения элементного состава вещества спутника Марса Фобоса (прибор HEND-Phobos, проект Роскосмоса «Фобос-Грунт») и поверхности Меркурия (прибор Mercurian Gamma and Neutron Spectrometer, проект Европейского космического агентства BepiColombo). В состав этих приборов помимо нейтронных детекторов входит -спектрометр высокого разрешения на основе сцинтиллятора LaBr3.

Запуск аппарата ESA намечен на 2015 г.

Создан комплекс приборов DAN (Dynamic Albedo of Neutrons) для марсианского мобильного аппарата Mars Science Laboratory (Сuriosity) NASA. Цель миссии заключается в исследовании содержания в грунте Марса воды вдоль трассы движения аппарата с пространственным разрешением около 1 м по горизонтали и до 1,5 м в глубину. В настоящее время прибор успешно работает на поверхности Марса в районе кратера Гейла.

На борту служебного модуля российского сегмента МКС с 2006 г. по настоящее время работает бортовой телескоп нейтронов высоких энергий для  проведения космического эксперимента «БТН-Нейтрон». Целями этого эксперимента являются: исследование вторичного нейтронного излучения верхней атмосферы Земли, генерируемого высокоэнергетическими заряженными частицами; исследование нейтронной компоненты солнечных вспышек и исследование нейтронной компоненты радиационного фона на борту МКС.

Ведутся работы по созданию приборов нового поколения (АДРОН-ЛР), предназначенных для исследования элементного состава поверхности Луны в месте посадки космических аппаратов методами активной нейтронной и гамма-спектроскопии. Запуск космических аппаратов намечается на 2015 и 2017 гг.

Экспериментальные работы по калибровке приборов и исследованию их физических характеристик выполнялись в ОИЯИ с использованием как радиоизотопных источников нейтронов 252Cf и 239Pu–Be, так и моноэнергетических нейтронов в диапазоне 0,2–15,3  МэВ из реакций p + 7Li = n + 7Be, d (D, n) 3He и T( d, n)4He на электростатическом генераторе ЭГ-5. Использовались также модифицированные источники нейтронов на основе  252Cf в сферических полиэтиленовых замедлителях диаметром 3 и 5 дюймов.

Для калибровки энергетических шкал аппаратурных спектров импульсов стильбенового детектора нейтронов высоких энергий и -детектора на основе кристалла LaBr3 использовались -кванты изотопных источников и -кванты, возникающие в результате реакций захвата и неупругого рассеяния нейтронов в железе, никеле, азоте. Измерения проводились как на изотопных источниках нейтронов, так и на пучке тепловых нейтронов реактора ИБР-2.

При выполнении модельных экспериментов слой грунта, содержащего воду (лед), имитировался сборкой из силикатного кирпича со слоем полиэтилена на различной глубине (до 1 м). Проводились также натурные испытания на открытой ровной поверхности с бетонным покрытием и слоями полиэтилена, имитирующими лед.

К настоящему времени для модельных испытаний приборов ядерной планетологии с использованием нейтронного генератора в ЛРБ создан специальный стенд ДАН, который позволяет моделировать различные составы марсианского грунта с большой вариабельностью и облучать их быстрыми нейтронами, производящимися нейтронным генератором. С целью снижения фона рассеянных нейтронов стенд размещен в легком ангаре, оснащенном системой блокировок и сигнализации для обеспечения радиационной безопасности. На стенде организованы радиационные зоны, контроль дозы производится стационарными гамма-нейтронными дозиметрами.

В качестве модели абсолютно «сухого» грунта на стенде использован массив силикатного стекла общей массой около 25  т. Содержание воды (льда) в грунте имитируется слоями полиэтилена на различной глубине сборки стекла. Добавление в сборку слоев других веществ позволит с хорошей точностью воспроизводить состав реального марсианского грунта.

Астробиологические исследования. В 2013 г. в Лаборатории радиационной биологии был создан сектор астробиологии. Возглавил его академик РАН А. Ю. Розанов. Задачами новой структуры лаборатории являются биогеохимические исследования космического вещества на Земле и в ближайшем космосе и исследование биологических и геохимических особенностей ранней Земли.

Основные объекты изучения — космические материалы, входящие в состав метеоритов, космические пылевые частицы микромиллиметрового размера, а также породы и ископаемые организмы ранней Земли.

В связи с этим специалисты сектора проводят исследования в следующих направлениях:

— биогеохимические исследования космической пыли;

— исследования биофоссилий и органических соединений в метеоритах и в древних земных породах;

— исследования синтеза пребиотических соединений на Земле и в космосе из формамида под действием космических видов радиации.

Первое направление ориентировано на изучение космической пыли (КП) в  различных природных планшетах на Земле, сбор КП в верхних слоях атмосферы и околоземном пространстве. Исследования КП позволяют получить данные о закономерностях временнго распределения выпадающего на поверхность Земли космического пылевого вещества, что является важным для реконструкции геологической истории Земли и получения данных о палеоклимате. Изучение структуры, минералогического, элементного, изотопного состава и биологических свойств космической пыли позволит продвинуться в решении таких фундаментальных проблем, как природа межпланетного вещества и его роль в происхождении жизни.

В рамках данного направления был осуществлен сбор образцов КП в различных природных планшетах (снег и ледники горных вершин, снег и ледники Арктики и Антарктики, мох сфагнум, толща земных пород, донные отложения, верхняя атмосфера, околоземное и межпланетное пространство);

проведено выделение (обогащение) космической составляющей из собранных образцов пыли. Проводится комплексное исследование космической составляющей пыли, включающее — исследование минералогического, химического и элементного состава КП;

— исследование изотопного состава элементов, референтных для КП;

— поиск биомаркеров: биофоссилий, органических веществ, метаболитов, нуклеиновых кислот, жизнеспособных клеток в КП;

— оценку общего количества КП, выпадающей на поверхность Земли;

— изучение пространственного распределения КП по поверхности Земли;

— исследование временных вариаций;

— изучение вариаций состава КП в геологической истории Земли;

— сравнительный анализ ископаемой КП и межпланетной пыли, собранной космическими аппаратами.

Следующим направлением в рамках сектора астробиологии является исследование биофоссилий и органических соединений в метеоритах и древних земных породах. Биофоссилии представляют собой окаменевшие микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности. Они являются важным средством исследования распространенности бактериальной жизни.

Изучение биофоссилий в метеоритах и древних земных породах позволяет получить данные о формах древней земной и внеземной жизни и пролить свет на проблему происхождения жизни. Важное открытие было сделано учеными из Палеонтологического института Российской академии наук — найдены следы микроорганизмов в метеоритах. Важно отметить, что возраст некоторых метеоритных пород, в которых были обнаружены следы бактериальной жизни, превышает возраст Земли. Отсюда с необходимостью вытекает вывод, что жизнь на Земле не уникальна; в  каких-то областях Солнечной системы (а может быть, где-то за ее пределами) она возникла раньше, чем образовалась

Земля. В рамках данного направления в секторе астробиологии проводятся:

— отбор образцов метаосадочных, вулканогенно-осадочных, вулканогенных пород зеленокаменных поясов Карелии и Кольского полуострова;

— подготовка образцов для изучения на сканирующих электронных микроскопах;

— изучение и фотографирование образцов на электронных сканирующих микроскопах.

Одним из важных направлений исследований сектора является изучение закономерностей и механизмов формирования пребиотических соединений из формамида (NH2COH), одного из простейших химических соединений, широко распространенных как в межзвездной, так и в межпланетной средах.

Совместно со специалистами университетов Италии (Тосканский университет, профессор Р. Саладино; Ла Сапиенца, профессор Э. Ди Мауро) проводятся эксперименты по облучению образцов различных метеоритов в смеси с формамидом ионизирующей радиацией (протонами высоких энергий, тяжелыми ионами). На сегодняшний день в ходе экспериментов установлено образование нуклеиновых оснований, карбоновых кислот, аминокислот, сахаров и других сложных соединений, вплоть до нуклеозидов. В настоящее время планируются эксперименты по синтезу нуклеотидов из этих продуктов.

В секторе астробиологии совместно с Лабораторией нейтронной физики им. И. М. Франка на импульсном реакторе ИБР-2 проводится нейтронноактивационный анализ (НАА) элементного состава метеоритов, используемых в ходе исследований (М. В. Фронтасьева).

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Сразу после образования сектора биологических исследований (СБИ) ЛЯП в 1978  г. радиобиологи ОИЯИ начали активно сотрудничать со  специалистами стран-участниц ОИЯИ. Среди радиобиологов, участвовавших в работах  сектора в тот период, были сотрудники Института Берлин-Буха (ГДР, Берлин). Возглавляли эту группу профессор Х. Абель и доктор Г. Эрцгребер.

Начало сотрудничеству с немецкими специалистами из Берлин-Буха положили контакты между радиобиологами этого института и Научно-исследовательского института медицинской радиологии (НИИМР, Обнинск). В 1960-е и 1970-е  гг. в НИИМР работал всемирно известный генетик и радиобиолог профессор Н. В. Тимофеев-Ресовский. Под влиянием его работ в довоенный период в Берлин-Бухе сформировалась активно работавшая школа радиобиологов. Поэтому после создания СБИ ЛЯП, который возглавил профессор В. И. Корогодин, ранее много лет работавший с Н. В. Тимофеевым-Ресовским, совместные работы с немецкими коллегами были начаты и в ОИЯИ.

Областью исследований, проводимых в сотрудничестве с Институтом Берлин-Бух, было изучение молекулярных механизмов повреждений ДНК в клетках высших организмов при действии ускоренных тяжелых ионов. В короткие сроки был создан комплекс аппаратуры, который позволил изучать закономерности и механизмы образования двунитевых разрывов ДНК в клетках млекопитающих, культивируемых in vitro. Получены уникальные материалы, позволившие расшифровать различные аспекты летального действия излучений с разными физическими характеристиками на клетки высших организмов.

В этот же период в СБИ проводились совместные работы с Институтом ядерной химии и технологии (Варшава, Польша). Возглавлял эти работы с польской стороны доктор О. Росек. Целью этих исследований было сравнительное изучение летального действия излучений широкого диапазона ЛПЭ на две линии клеток лимфомы, обладающих разной способностью к репарации повреждений ДНК. В ходе этих работ было показано существенное различие в  радиочувствительности двух линий клеток (радиорезистентной  — с  нормальной способностью к репарации ДНК, и радиочувствительной  — имеющей дефект в репарационной системе). При возрастании ЛПЭ тяжелых заряженных частиц наблюдалось нивелирование радиочувствительности двух клеточных линий, свидетельствующее об индукции прямых двунитевых разрывов ДНК излучениями с высокой ЛПЭ.

Цитологическое действие ионизирующих излучений на растительные клетки, культивируемые in vitro, изучалось в СБИ специалистом из Университета им. Я. А. Коменского в Братиславе (Чехословакия) Е. Глинковой.

Теоретическими разработками, направленными на моделирование спонтанного мутационного процесса в клетках низших эукариот, в начале 1980-х гг.

в СБИ успешно занимался математик из Венгрии Ф. Чаба (ЦИФИ, Будапешт).

В этот же период в СБИ активно работал другой теоретик из Чехословакии — В. Лисы (Университет в г. Кошице), занятый анализом проблемы наличия давыдовских солитонов в ДНК.

В начале 1980-х гг. в секторе начали активно развиваться радиобиологические исследования на ускорителях тяжелых ионов ЛЯР. Основной задачей этих исследований являлось выяснение механизмов, определяющих различия в биологической эффективности ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками. В решение этой проблемы активно включились специалисты из Чехословакии  — С. Козубек (ИБФ ЧАН, Брно) и несколько позднее В. Михалик (Институт радиационной дозиметрии (ИРД), Прага).

С. Козубек интенсивно работал над созданием модели, описывающей закономерности летального действия излучений широкого диапазона ЛПЭ на  клетки бактерий с разной способностью репарации повреждений ДНК.

В  рамках этой модели удалось описать летальные радиационные эффекты в бактериальных клетках (форма кривой выживаемости клеток, зависимость радиочувствительности от ЛПЭ, кислородный эффект, действие радиопротекторов различных классов), индуцируемые тяжелыми заряженными частицами. Было показано, что специфика действия многозарядных ионов на генетический аппарат клеток может определяться кластерным типом повреждений ДНК, индуцируемых тяжелыми ионами.

Микродозиметрический анализ выхода различных типов повреждений ДНК при действии ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками был выполнен В. Михаликом (ИРД, Прага). Показано, что с ростом ЛПЭ увеличивается выход кластерных повреждений одно- и двунитевой ДНК. Эта зависимость описывается кривой с локальным максимумом, и положение максимума для различных типов кластерных повреждений различно. Эти работы явились пионерскими и впоследствии получили продолжение во многих западных научных центрах.

Широкий фронт исследований, касающийся мутагенного действия излучений с разной ЛПЭ на клетки, в период 1985–1990  гг. проводила интернациональная группа специалистов-физиков и радиобиологов (М. Бонев  — ИЯИЯЭ, Болгария, С. Козубек — ЧССР, Б. Токарова — ЧССР, Ф. Чаба — ВНР).

Для выяснения относительной роли физического и биологического факторов в индуцированном мутационном процессе С. Козубеком были предприняты исследования индукции прямых и обратных мутаций у бактерий.

Установлено, что дозовая зависимость частоты мутирования клеток имеет линейно-квадратичный характер. При облучении клеток частицами с возрастающими значениями ЛПЭ показано, что характер зависимости частоты мутирования от дозы облучения не меняется с ростом ЛПЭ, но изменяется лишь относительная генетическая эффективность (ОГЭ) излучений. Зависимость ОГЭ от ЛПЭ описывается кривой с локальным максимумом. В рамках развитых С. Козубеком теоретических подходов нашли объяснение различия в положении максимумов зависимостей относительной биологической эффективности по критерию летального и мутагенного действия от ЛПЭ. Они обусловлены разным характером повреждений ДНК, участвующих в реализации мутагенеза, и летальных эффектов облучения. В первом случае ими являются преимущественно поврежденные основания, во втором — двунитевые разрывы ДНК. В 1989 г. С. Козубеком была успешно защищена докторская диссертация по данной теме.

М. Боневым были детально изучены закономерности и механизмы индукции профага -излучениями с разными физическими характеристиками.

Эти  работы позволили оценить роль индуцибельной системы репарации у клеток прокариот в реализации мутационного процесса, вызванного ионизирующими излучениями разного качества.

С 1985 г. и по настоящее время осуществляется плодотворное сотрудничество с группой радиобиологов из GSI (Дармштадт, Германия), руководимых профессорами Г. Крафтом и С. Риттер. На протяжении многих лет специалисты ОРРИ проводят совместные эксперименты на пучках тяжелых ионов ускорителя GSI. Целью этих работ является изучение цитогенетического воздействия ускоренных тяжелых ионов на клетки млекопитающих в культуре и лимфоциты крови человека. Активное участие сотрудники ОРРИ принимали в предклиническом исследовании радиобиологических характеристик пучков ускоренных многозарядных ионов, предназначенных для терапии рака.

Активное сотрудничество в области генетического действия тяжелых заряженных частиц в период с 1990 по 1998  г. осуществлялось с  Радиобиологическим отделением Института аэрокосмической медицины (Кёльн, Германия) Германского аэрокосмического центра. С немецкой стороны в этих работах участвовала группа специалистов во главе с доктором Г. Хорнеком. Эти исследования касались разработки нового метода изучения кинетики экспрессии индуцибельных оперонов клеток на основе люциферазной реакции. Интернациональная группа разработала эффективный и простой в использовании метод (SOS-Lux test), позволяющий в режиме реального времени определять степень повреждения генетического аппарата живых клеток при действии ионизирующего излучения, ультрафиолетового света и химических канцерогенов. Для этой цели была создана генетическая конструкция, включающая в себя гены светящихся бактерий, контролирующие синтез белков, участвующих в реакции свечения (lux-гены). При возникновении повреждений в  ДНК репрессия работы генов снимается, что приводит к запуску реакции свечения. В результате этого клетки, несущие указанную генетическую конструкцию, испускают свет в видимой области, причем световой выход прямо зависит от степени повреждения ДНК и может легко измеряться. Таким образом, по своей сути SOS-Lux test оказался уникальным биологическим дозиметром и мог быть широко использован в различных областях: в экологических целях для экспресс-анализа загрязнений химическими канцерогенами и мутагенами, в  фармакологии  — для исследования возможной мутагенности новых лекарств, а также в химической и пищевой промышленности.

Для развития этих перспективных разработок группа получила финансовую поддержку в виде гранта по программе «Коперникус» (Брюссель, Бельгия).

В результате был создан прибор, позволяющий в режиме online регистрировать наличие в среде обитания мутагенных факторов физической и химической природы.

В области генетики дрожжевых клеток на протяжении ряда лет проводятся совместные работы с профессором Н. Бабудри из Университета в г. Перудже (Италия). Они связаны с изучением генетического контроля мутагенеза в условиях голодания клеток. Эта задача касается проблемы генетического контроля остановки клеточного цикла при получении повреждений ДНК. В последние годы становится более видимой взаимосвязь различных компонентов интегрального клеточного ответа на повреждения ДНК, обеспечивающего стабильность и целостность генома. Показана связь механизмов контроля клеточного цикла и механизма репарации повреждений ДНК. Механизм, обеспечивающий контроль и координацию этих процессов, был открыт в конце 1980-х гг. и назван checkpoint-контролем. Этот механизм позволяет клеткам выживать и поддерживать генетическую стабильность и регулируется checkpoint-генами. Считается, что нарушение checkpoint-путей, приводящее к увеличению мутабильности и геномной нестабильности, имеет важное значение на ранних стадиях канцерогенеза.

На протяжении ряда лет (1988–1997  гг.) радиобиологи ОРРИ плодотворно сотрудничали с NASA (США). Руководителем этих работ со стороны NASA являлся доктор  Т. Янг. В рамках совместного научного соглашения о  сотрудничестве между ОИЯИ и NASA успешно проводились эксперименты на синхрофазотроне. Цель этих исследований — установление величины относительной биологической эффективности протонов с энергией 1–5 ГэВ.

В  экспериментах на лимфоцитах крови человека изучались закономерности индукции нестабильных и стабильных хромосомных аберраций. Было установлено, что величины ОБЭ протонов релятивистских энергий не превышают значения биологической эффективности -излучения.

В настоящее время ОРРИ продолжает активное сотрудничество с  Институтом биофизики ЧАН (Брно). Эти исследования касаются проблемы цитогенетических механизмов индукции стабильных хромосомных аберраций в клетках человека излучениями широкого диапазона ЛПЭ. С  чешской стороны работы возглавляются профессором С. Козубеком и доктором М. Фальком. Продолжаются совместные со специалистами Университета им.  Я. А. Коменского (Братислава, Словакия) исследования цитологического действия тяжелых заряженных частиц на растительные клетки. Плодотворно развивается сотрудничество с Институтом ядерной химии и технологии (Варшава, Польша), возглавляемое с польской стороны профессором А. Войциком. В его рамках ведется изучение закономерностей и механизмов возникновения различных видов хромосомных аберраций (нестабильных повреждений хромосом и транслокаций) при действии различных доз ускоренных заряженных частиц. Близкие по задачам исследования ОРРИ систематически проводит с GSI (Дармштадт, Германия). Активное сотрудничество в последнее время налажено с Белорусским государственным университетом (Минск). Эти работы нацелены на изучение механизмов катарактогенного действия тяжелых заряженных частиц высоких энергий и исследование механизмов воздействия излучений разного качества на зрительный пигмент — родопсин.

Уникальность ядерно-физических установок ОИЯИ и создаваемые ими поля ионизирующих излучений потребовали разработки и создания новых средств радиометрии и дозиметрии ионизирующих излучений. Созданный в ОРБ сотрудником из Польши М. Зельчинским в 1960-х гг. рекомбинационный дозиметр смешанного ионизирующего излучения позволил измерить поглощенные и эквивалентные дозы, а также коэффициенты качества излучений в пучках и полях рассеянного излучения ускорителей и импульсного быстрого реактора.

Информация об энергетических зависимостях чувствительности дозиметров является основой при измерениях характеристик сложных по компонентному составу и энергетическому распределению полей ионизирующих излучений. Поэтому одним из основных направлений международного сотрудничества на протяжении последних десятилетий является исследование характеристик дозиметров и детекторов, используемых в странах-участницах ОИЯИ. Совместно с болгарскими из Софии (И. Мишев, М. Гелев), немецкими из Дрездена (Л. Ветцель, Г. Таут, Б. Дершель, Г. Хан и др.), польскими из Сверка (М. Зельчинский, С. Пшона), словацкими из Братиславы (Д. Никодемова, М. Фюлоп, Й. Мартинкович), чешскими из Праги (Ф. Спурны, З. Спурны и др.) специалистами были исследованы энергетические зависимости чувствительности многосферного спектрометра Боннера, твердотельных и эмульсионных трековых детекторов, термолюминесцентных детекторов.

С целью определения точности измерения радиационных характеристик полей излучения приборами, используемыми в странах-участницах ОИЯИ, в  1970-х гг. проведена серия сравнительных измерений в полях излучений ускорителей протонов ОИЯИ, в пучке реактора ИБР-30 и полях на основе 252Cf в полиэтиленовых замедлителях и полях излучения ускорителей ЦЕРН. В этих измерениях участвовали специалисты из Болгарии, Польши, Румынии, СССР и Чехословакии. Результаты этих исследований показали, что регламентированная точность измерения радиационных характеристик полей излучения достигается лишь в отдельных случаях. Эти исследования позволили скорректировать методы дозиметрии, используемые в странах-участницах ОИЯИ.

После создания Отделения радиационных и радиобиологических исследований расширилось сотрудничество ОИЯИ с Международным агентством по атомной энергии по трем направлениям: выполнение целевых исследований по просьбе МАГАТЭ; участие в программах координационных исследований МАГАТЭ; организация и проведение образовательных курсов МАГАТЭ.

Как известно, контроль за нераспространением ядерного оружия осуществляет МАГАТЭ. Одной из проблем данного контроля является измерение слабых потоков нейтронов в интенсивных полях -излучения при перемещении делящихся материалов. По заказу МАГАТЭ в ОРБиРИ проведены исследования характеристик различных детекторов тепловых нейтронов с полиэтиленовыми замедлителями, оптимизированы параметры аппаратуры, изготовлен и испытан в интенсивных полях -излучения прототип монитора нейтронов на основе «коронного» счетчика для регистрации возможного перемещения ядерных материалов.

В новых международных стандартах по радиационной безопасности приняты новые операционные величины для целей радиационного мониторинга. В частности, для индивидуальной дозиметрии сильно проникающего излучения в соответствии с этими стандартами следует использовать новую операционную величину  — индивидуальный дозовый эквивалент, Hp(10), чтобы гарантировать выполнение требования непревышения установленных пределов доз облучения. Принимая во внимание технические трудности, связанные с введением новых радиационных величин для измерений доз облучений, МАГАТЭ организовало исследовательскую программу по сравнению индивидуальных дозиметров, используемых в государствах-членах МАГАТЭ из  Восточной Европы. В связи с  большим опытом в исследовании характеристик индивидуальных дозиметров и возможностями ОРБиРИ по метрологическому обеспечению дозиметрических измерений по просьбе МАГАТЭ ОИЯИ принял участие в этой программе в качестве метрологической лаборатории. Была проверена возможность 23 служб индивидуальной дозиметрии измерять Hp(10) в полях -излучения с различными энергетическими распределениями частиц, a также измерены энергетические и угловые функции чувствительности используемых дозиметров в терминах индивидуального дозового эквивалента. Выполненные исследования позволили существенно повысить достоверность измерения индивидуального дозового эквивалента в государствах-членах МАГАТЭ из Восточной Европы.

В 1996 и 1999  гг. по просьбе МАГАТЭ совместно с УНЦ ОИЯИ были проведены региональные образовательные курсы для молодых специалистов по радиационной безопасности. На этих курсах прошли подготовку несколько десятков специалистов практически изо всех стран-участниц ОИЯИ, а также из Эстонии, Литвы и Латвии.

ПОДГОТОВКА КАДРОВ

На протяжении 25 лет в ОИЯИ ведется работа по подготовке молодых специалистов в области радиобиологии, физики защиты и дозиметрии. С первых шагов по организации УНЦ ОИЯИ была сформирована кафедра радиобиологии как филиал кафедры МИФИ, открыта аспирантура по специальности «Радиобиология». На кафедре проходили обучение после 7-го  семестра студенты физических факультетов различных вузов (МИФИ, МГУ, МФТИ и др.).

Многие после защиты дипломов продолжили обучение в  аспирантуре и защитили кандидатские диссертации.

В 1998 г. по инициативе дирекции ОИЯИ в университете «Дубна» была открыта кафедра биофизики. В задачу кафедры входит подготовка дипломированных специалистов по направлению «Радиационная безопасность человека и окружающей среды» со специализацией «Радиационная биофизика» и «Биофизика фотобиологических процессов». В рамках специализаций осуществляется подготовка специалистов-физиков, самостоятельно работающих в области биологии и решающих ее экспериментальные, теоретические и прикладные задачи. Кафедра обеспечивает математическое, физическое, химическое и биологическое образование по базовым и специальным курсам: «Общая биология», «Молекулярная биология», «Общая радиобиология», «Клиническая радиобиология», «Физиология», «Цитология», «Микробиология», «Биофизика», «Биохимия», «Повреждения и репарация ДНК», «Радиационная генетика», «Фотохимия и фотобиология первичных процессов зрения», «Радиационная защита», «Дозиметрия излучений», «Математические методы моделирования в радиационной физике, биологии, экологии», и другим курсам. Кафедра осуществляет научно-исследовательские работы в области радиобиологии, радиационной генетики, кинетики первичных фотобиологических процессов, цитологии, молекулярной биологии, использования радионуклидов в медицинских целях, микродозиметрии, математического моделирования динамических биологических процессов.

Кафедра проводит учебные и производственные практики в учебно-экспериментальных лабораториях на базе Объединенного института ядерных исследований с целью закрепления теоретических знаний. В число учебно-экспериментальных лабораторий входят: лаборатория микробиологии, лаборатория цитологии, лаборатория молекулярной биологии, лаборатория фотобиологии, лаборатория дозиметрии и физики защиты, лаборатория экспериментальных методов ядерной физики. На кафедре открыта аспирантура по специальности «Радиобиология».

Профессорско-преподавательский состав кафедры  — специалисты высшей квалификации: академик РАН М. А. Островский, профессора, ученые Объединенного института ядерных исследований, Московского инженернофизического института, Института общей генетики РАН, других крупнейших научных центров. Большое число курсов читается ведущими сотрудниками ЛРБ. Заведует кафедрой член-корреспондент РАН профессор Е. А. Красавин.

В настоящее время в ЛРБ работает большое число молодых специалистов из числа бывших выпускников кафедры биофизики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в издании материалы отражают широкий спектр радиобиологических исследований, проводимых в Лаборатории радиационной биологии Объединенного института ядерных исследований. Наличие в институте разнообразных источников излучений с различными физическими характеристиками и прежде всего ускорителей тяжелых заряженных частиц предопределило основную направленность радиобиологических исследований лаборатории: изучение закономерностей и механизмов биологического действия излучений широкого диапазона линейных передач энергии. С использованием ускорителей тяжелых ионов была решена одна из ключевых проблем радиационной биологии — проблема относительной биологической эффективности ионизирующих излучений. Первые радиобиологические исследования в ОИЯИ, как отмечалось в начале книги, были предприняты более 60 лет назад. Они проводились специалистами из Института профзаболеваний, Онкологического научного центра и ряда других московских институтов. В  1963  г. после образования Института медико-биологических проблем МЗ  СССР специалисты этого института начали проводить исследования на ускорителях ОИЯИ. Их целью являлось изучение закономерностей и механизмов биологического действия протонов высоких энергий. Необходимость такого рода работ, как указывалось, обусловливалась наличием в космическом пространстве протонов высоких энергий, которые представляли значительную опасность для здоровья космонавтов. Моделировать биологическое действие протонов высоких энергий космического происхождения можно было в ОИЯИ на первом ускорителе Объединенного института — синхроциклотроне, обладающем таким энергетическим диапазоном. Специалистами ИМБП при поддержке дирекции ОИЯИ и прежде всего директора Лаборатории ядерных проблем члена-корреспондента АН СССР В. П. Джелепова был выполнен огромный объем радиобиологических исследований по изучению относительной биологической эффективности протонов высоких энергий. Позже на ускорителе тяжелых ионов низких энергий в Лаборатории ядерных реакций при активной поддержке и внимании к этим работам директора лаборатории академика Г. Н. Флерова, а затем академика Ю. Ц. Оганесяна были начаты исследования биологических эффектов, индуцируемых воздействием ускоренных многозарядных ионов. Такие работы имели целью изучить особенности действия плотноионизирующих излучений на разные типы живых клеток:

микроорганизмы (дрожжевые и бактериальные клетки), ткани экспериментальных животных (роговица, кожа), растительные объекты. Были получены важные результаты по летальному действию тяжелых ионов на клетки, возникновению хромосомных поломок в облученных клетках. После создания в 1978  г. сектора биологических исследований в ОИЯИ сотрудничество с ИМБП продолжалось уже на новом уровне. Часть специалистов этого института перешла работать в образованный сектор биологических исследований Объединенного института, который был создан при активной поддержке директора ЛЯП В. П. Джелепова. Поэтому традиционные связи, органичность и преемственность контактов между специалистами ИМБП и ОИЯИ продолжились. И тематика исследований, связанных с решением задач космической радиобиологии, всегда присутствовала в тех направлениях работ, которые выполнялись специалистами-радиобиологами ОИЯИ.

На современном этапе в связи с постановкой человечеством амбициозных программ освоения Луны и экспедиции на Марс тема объединения усилий в исследованиях, связанных с космической радиобиологией, приобрела особую актуальность, потому что реализация таких длительных полетов в первую очередь связана с решением проблемы преодоления радиационного барьера, который создает галактическое космическое излучение. Фактор микрогравитации, по-видимому, не будет являться главным препятствием к выполнению длительных полетов вне магнитосферы Земли. Многие вопросы, связанные с  воздействием невесомости на человеческий организм, к настоящему времени успешно решены. А полностью защититься от галактического излучения при полете в дальнем космосе пока невозможно. За год такого полета на 1  см2 тела космонавта попадает до 105 тяжелых заряженных частиц группы углерода и железа. Биологическая эффективность ядер железа очень высока.

В результате их воздействия с большой вероятностью возникают раковые заболевания, образуются мутации, они действуют и на хрусталик, в результате чего образуется катаракта, и на сетчатку глаза, поражают клетки центральной нервной системы.

Изучать в космосе последствия такого воздействия невозможно, их можно только моделировать на ускорителях заряженных частиц, каким является, например, нуклотрон ОИЯИ. В задачах моделирования биологических эффектов тяжелых заряженных частиц на ускорителях нового поколения на первый план выходят исследования молекулярных механизмов повреждения генетического аппарата, в результате чего можно сделать оценку характера индуцируемых нарушений структуры ДНК, поскольку повреждения от галактического излучения качественно и количественно отличаются от воздействий электромагнитных видов ионизирующих излучений. Надо точно знать, какие мутации возникают и насколько они опасны, оценить вероятность возникновения раковых заболеваний и риск возникновения катаракты, оценить риск повреждения структур мозга, поскольку воздействие тяжелых заряженных частиц может привести к нарушению важных функций центральной нервной системы. Решение всех этих вопросов — это фундаментальные радиобиологические исследования на ускорителях многозарядных ионов высоких энергий.

Тяжелые заряженные частицы являются уникальным инструментом, позволяющим решать многие вопросы организации живых систем. Радиобиология тяжелых заряженных частиц  — новая радиационная биология, отличная от классической, имеющей дело с электромагнитным излучением. Сейчас разрабатываются эффективные методы радиобиологических исследований, и можно ожидать решения не только вопросов прикладного характера, связанных, например, с полетом на Марс, но и решения фундаментальных проблем, которыми занимается радиационная генетика как часть Life science — наук о Земле.

В Лаборатории радиационной биологии новые устремления связаны с  работой Отделения физиологии РАН. Большой импульс для развития радиобиологических исследований в лаборатории дала выездная сессия бюро Отделения, проходившая летом 2013 г. в Дубне. Работа сессии была направлена на разработку новой концепции радиационной безопасности при пилотируемых межпланетных полетах. Речь шла о формировании новых взглядов на решение проблемы «радиационного барьера» при полетах человека к другим планетам, о принципиальной возможности таких полетов на современном этапе развития космической техники. В отличие от устоявшихся взглядов, которыми до настоящего времени руководствуются специалисты NASA, европейского и других космических агентств, когда риск радиационного воздействия рассматривается как вероятность возникновения прежде всего раковых заболеваний в результате отдаленных эффектов облучения, в ЛРБ разрабатываются новые подходы к решению проблемы.

Концепция радиационного риска для космонавтов в условиях орбитального и межпланетного полетов, используемая в настоящее время, основана на введении обобщенного дозиметрического функционала в качестве критерия и количественной меры радиационной опасности. Обобщенная доза слагается из доз облучения, вызывающих непосредственные и отдаленные эффекты.

Ближайшие радиационно-индуцированные эффекты возникают в ходе полета, а отдаленные нарушения формируются в течение последующей жизни.

При расчете дозы для ближайших и отдаленных эффектов облучения вводятся коэффициенты, учитывающие влияние на радиобиологический эффект качества излучения (куда входят и тяжелые заряженные частицы различных энергий), коэффициенты, учитывающие распределение дозы во времени, распределение дозы по телу человека, и коэффициенты модификации лучевой реакции организма за счет других факторов космического полета. Однако такой подход к оценке неприемлем для полетов на другие планеты. Это связано с тем, что действие тяжелых ядер отличается от воздействия излучений электромагнитной природы: прохождение трека только одной частицы можно сравнить с прохождением «пули», выделяющей огромное количество локальной энергии, тогда как второе — с электромагнитным «дождем». Действие тяжелых заряженных частиц на структуры мозга в дозах, соответствующих реальным потокам тяжелых частиц при полете к Марсу, вызывают выраженные нарушения пространственной ориентации, нарушения когнитивных функций. Было выяснено, что тяжелые ионы повреждают важнейшую структуру мозга, ответственную за формирование оперативной памяти, — гиппокамп.

В этом отделе центральной нервной системы постоянно происходит нейрогенез — образование новых нейронов, участвующих в формировании «оперативной» и «долговременной» памяти. С учетом новейших результатов, полученных нейрофизиологами, необходимо пересмотреть ранее разработанные концепции, связанные с оценкой риска облучения экипажей при межпланетных полетах. Изучение нейрофизиологических эффектов космических излучений становится одной из главных задач, сложной и интересной, требующей широкого спектра исследований — от повреждений генетических структур до изучения нарушений высших поведенческих функций.

Первые шаги в этом направлении предприняты ЛРБ в 2013 г., когда на медицинском пучке фазотрона ЛЯП с энергией 170 МэВ и на пучке ядер углерода нуклотрона ЛФВЭ с энергией 500 МэВ/нуклон были облучены по три макакирезус, предоставленные ИМБП. Область головы (мозг) обезьян облучались поглощенной дозой 1 Гр. Животные предварительно обучались решению тестовых задач на компьютере. Целью экспериментов было выявление нарушений приобретенных ими навыков в результате воздействия на мозг тяжелых заряженных частиц со сравнительно небольшими значениями ЛПЭ. После облучения обезьяны возвращены в ИМБП для продолжения исследований.

Предстоит большая дальнейшая экспериментальная работа на ускорителях, поскольку вопросов здесь возникает очень много. Например, необходимо изучить повреждаемость в клетках генетических структур, которые контролируют синтез белков, участвующих в работе мембранных каналов и обеспечивающих взаимодействие нейронов между собой в синапсах. Радиобиологам лаборатории крайне нужно широкое сотрудничество со специалистами в области нейробиологии. Решить поставленную суперзадачу без такого сотрудничества в нашей стране будет крайне сложно.

С учетом новых планов, стоящих перед Лабораторией радиационной биологии, в начале 2015 г. была утверждена ее новая структура.

Отдел радиационной биологии и физиологии включает пять секторов и одну группу, в задачи которых входят:

• исследования механизмов формирования молекулярных нарушений структуры ДНК и их репарации при действии тяжелых заряженных частиц различных энергий;

• исследования закономерностей и механизмов образования генных и структурных мутаций в клетках высших и низших эукариот при действии тяжелых заряженных частиц; выяснение механизма «генетической нестабильности» клеток млекопитающих и человека;

• исследование механизмов повреждения и восстановления морфологических и функциональных нарушений в различных отделах центральной нервной системы и сетчатке глаза при действии тяжелых заряженных частиц высоких энергий;

• математическое моделирование радиационно-индуцированных эффектов ионизирующих излучений с разной ЛПЭ на молекулярном и клеточном уровнях;

• разработка и анализ математических моделей молекулярных механизмов нарушений структуры и функций центральной нервной системы в результате действия заряженных частиц высоких энергий.

Сектор молекулярной радиобиологии. Задачи сектора:

• изучение закономерностей формирования повреждений ДНК в клетках млекопитающих и человека при действии ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками с использованием флуоресцентной микроскопии, иммуноцитохимических, цитометрических и молекулярно-биологических методов;

• изучение закономерностей и механизмов репарации повреждений ДНК в клетках млекопитающих и человека при действии ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками с использованием флуоресцентной микроскопии, иммуноцитохимических, цитометрических и молекулярно-биологических методов;

• изучение закономерностей функционирования белков, участвующих в формировании клеточного ответа на радиационное воздействие (репарация ДНК, апоптоз), методами цитометрии и ПЦР.

Сектор радиационной цитологии. Задачи сектора:

• изучение действия редко- и плотноионизирующих излучений на клетки млекопитающих и человека, в том числе исследование биологических эффектов малых доз ионизирующих излучений разного качества и механизмов их  реализации в нормальных и опухолевых клетках; оценка первичных повреждений и хромосомных аберраций, индуцированных излучениями разного качества;

• исследование мутагенного действия редко- и плотноионизирующих излучений на клетки млекопитающих и человека; анализ хромосомной и геномной нестабильности в отдаленные сроки после облучения.

Сектор радиационной физиологии. Задачи сектора:

• исследования морфологических и цитологических нарушений в центральной нервной системе млекопитающих при действии ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками;

• исследования функциональных нарушений в центральной нервной системе млекопитающих при действии ускоренных заряженных частиц различных энергий;

• исследования морфофункциональных нарушений в сетчатке глаза млекопитающих при действии ионизирующих излучений электромагнитной и корпускулярной природы.

Сектор радиационной нейрохимии. Задачи сектора:

• изучение нейрохимических нарушений в различных отделах центральной нервной системы лабораторных животных при действии ионизирующих излучений разного качества;

• исследование нарушений поведения, дискриминантного обучения и вызванных потенциалов у лабораторных животных после воздействия различных видов ионизирующих излучений;

• исследование коррелятивных связей между нейрохимическими нарушениями в различных отделах центральной нервной системы и модификацией поведенческих функций при действии ионизирующих излучений.

Сектор математического моделирования радиационно-индуцированных эффектов.

Задачей сектора является математическое моделирование радиационно-индуцированных эффектов на молекулярном и клеточном уровне, в частности:

• моделирование повреждений структуры ДНК излучениями с разными физическими характеристиками;

• моделирование мутагенного воздействия ионизирующих излучений с  различной линейной передачей энергии в клетках млекопитающих ичеловека;

• моделирование молекулярных механизмов нарушений структуры и функций центральной нервной системы в результате действия ионизирующих излучений.

Группа радиационной генетики низших эукариот. Задачи группы:

• исследование механизмов мутагенного действия ионизирующего излучения разного качества на клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae;

• изучение закономерностей возникновения генных и структурных мутаций у дрожжевых клеток при действии излучений с разной линейной передачей энергии;

• исследование влияния на мутагенез дрожжевых клеток генетических и физиологических факторов.

Отдел радиационных исследований. Задачи отдела:

• теоретические и экспериментальные исследования взаимодействия ионизирующего излучения с веществом, моделирование радиационных эффектов в веществе;

• развитие методов расчета транспорта излучений в веществе, расчет защит ядерно-физических установок и космических аппаратов, расчет откликов детекторов (приборов) для регистрации излучений;

• участие в экспертизе проектов ядерно-физических установок и крупных экспериментальных установок в части радиационной безопасности;

• экспериментальные исследования по физике защиты и дозиметрии на ядерно-физических установках ОИЯИ, разработка и усовершенствование средств радиационных измерений;

• физическая поддержка радиобиологических исследований на пучках заряженных частиц ядерно-физических установок ОИЯИ;

• участие в работах по тематике ядерной планетологии совместно с ЛНФ ОИЯИ и ИКИ РАН.

Группа моделирования взаимодействий ионизирующих излучений c веществом. Задачи группы:

• освоение и внедрение современных методов расчета транспорта излучений в веществе и наведенной активности, моделирование радиационных эффектов в веществе;

• расчет защит ядерно-физических установок и космических аппаратов, экспертиза проектов ядерно-физических установок и крупных экспериментальных установок в части радиационной безопасности;

• расчет откликов радиационных детекторов (приборов) к ионизирующим излучениям.

Группа исследований радиационных полей базовых установок ОИЯИ и окружающей среды. Задачи группы:

• исследование характеристик полей излучения на базовых ядерно-физических установках ОИЯИ и в окружающей среде;

• разработка и совершенствование средств радиационных измерений;

• физическая поддержка радиобиологических экспериментов на базовых физических установках ОИЯИ;

• участие в работах по тематике ядерной планетологии совместно с ЛНФ ОИЯИ и ИКИ РАН.

Сектор астробиологии.

Основная научная задача сектора состоит в биологическом и геохимическом исследовании ранних этапов развития Земли, в  исследовании космического вещества на Земле и в ближайшем космосе, в том числе:

• в комплексном исследовании биологических проявлений и геохимических особенностей на ранней Земле;

• в комплексном исследовании космической пыли;

• в комплексном исследовании метеоритов;

• в изучении космического вещества в межпланетном пространстве, на кометах, астероидах и планетах;

• в изучении ранних стадий формирования органических соединений во Вселенной.

–  –  –

Список кандидатских диссертаций сотрудников ЛРБ 1) 1971 г. Красавин Е. А. «Радиобиологические эффекты тяжелых ионов и изучение воздействия модифицирующих факторов». Ученая степень кандидата медицинских наук. Диссертационный совет Института медико-биологических проблем МЗ СССР, Москва.

2) 1972 г. Говорун Р. Д. «Цитогенетическая характеристика биологического действия протонов с энергией 50, 120, 645 МэВ и гамма-лучей на костный мозг животных (к оценке радиационной опасности космических полетов)». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет Института медико-биологических проблем МЗ СССР, Москва.

3) 1983 г. Колтовая Н. А. «Генетическое изучение изменчивости митохондриального генома дрожжей Saccharomyces cerevisiae». Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет при Институте общей генетики АН СССР, Москва.

4) 1985 г. Амиртаев К. Г. «Закономерности действия на клетки ионизирующих излучений, различающихся по ЛПЭ (исследования на Escherichia coli)».

Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

5) 1987 г. Лобачевский П. Н. «Чувствительность клеток дрожжей к действию ионизирующих излучений, различающихся по ЛПЭ, и фактор плоидности». Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

6) 1988 г. Лисы В. Н. «Статические и динамические свойства частиц с внутренней динамикой». Ученая степень кандидата физико-математических наук.

Диссертационный совет ЛТФ ОИЯИ, Дубна.

7) 1988 г. Чепурной А. И. «Зависимость спонтанного и индуцированного облучением мутагенеза у Saccharomyces cerevisiae от фазы роста и фазы клеточного цикла». Ученая степень кандидата биологических наук.

Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

8) 1989 г. Бонев М. Н. «Закономерности индукции профага лямбда у клеток Escherichia coli излучениями с разной ЛПЭ». Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет при Институте проблем онкологии АН УССР, Киев.

9) 1989 г. Токарова Б. «Закономерности мутагенного действия излучений с разной ЛПЭ на клетки Escherichia coli». Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет при Институте проблем онкологии АН УССР, Киев.

10) 1989 г. Корогодина В. Л. «Влияние содержания аденина в питательной среде на частоту возникновения реверсов у гаплоидных дрожжей». Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет при Всесоюзном НИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов, Москва.

11) 1990 г. Александрова М. В. «Распределение умеренных повторов и сайтов радиационно-индуцированного хромосомного мутагенеза в геноме Drosophila melanogaster». Ученая степень кандидата биологических наук.

Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

12) 1991 г. Насонова Е. А. «Летальное и цитогенетическое действие ускоренных тяжелых ионов на клетки млекопитающих в условиях влияния ингибиторов синтеза ДНК». Ученая степень кандидата биологических наук.

Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

13) 1991 г. Борейко А. В. «Постгипертермическое и пострадиационное восстановление дрожжевых клеток (сравнительный анализ)». Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

14) 1991 г. Баша С. Г. «Закономерности мутагенного действия излучений с разной ЛПЭ на клетки Salmonella typhimurium в условиях влияния радиомодификаторов». Ученая степень кандидата биологических наук.

Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

15) 1993 г. Сапогов А. С. «Некоторые закономерности воздействия магнитных полей на семена злаков». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет Агрофизического НИИ, Санкт-Петербург.

16) 1998 г. Зюзиков Н. А. «Реакция популяций дрожжевых клеток на длительное воздействие излучением». Ученая степень кандидата биологических наук. Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

17) 1998 г. Мокров Ю. В. «Разработка методов и средств метрологического обеспечения радиационного контроля нейтронного излучения на ускорителях и импульсных реакторах». Ученая степень кандидата технических наук.

Диссертационный совет Всероссийского НИИ физико-технических и радиотехнических исследований (ВНИИФТРИ), пос. Менделеево Московской обл.

18) 1999 г. Аксенов С. В. «Математическое моделирование генетической регуляторной системы SOS-ответа у бактерий Escherichia coli». Ученая степень кандидата физико-математических наук. Диссертационный совет МГУ, физический факультет, Москва.

19) 2000 г. Репин М. В. «Стабильные и нестабильные хромосомные аберрации в лимфоцитах крови человека, индуцируемые излучениями с разными ЛПЭ». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет по радиобиологии при Всероссийском НИИСХРАЭ РАСХН, Обнинск.

20) 2002 г. Кошлань И. В. «Мутагенное действие излучений с разной ЛПЭ на клетки млекопитающих и хромосомная нестабильность HPRT-мутантных субклонов». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет МГУ, биологический факультет, Москва.

21) 2002 г. Комова О. В. «Закономерности SOS-индукции в клетках бактерий Escherichia coli при действии ультрафиолетового света и ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет МГУ, биологический факультет, Москва.

22) 2002 г. Куцало П. В. «Экспериментальное обоснование мишенной терапии и диагностики пигментной меланомы с использованием - и

-излучающих радионуклидов». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет МГУ, биологический факультет, Москва.

23) 2004 г. Журавель Д. В. «Закономерности эксцизии транспозонов при действии излучений с разными физическими характеристиками». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет МГУ, биологический факультет, Москва.

24) 2010 г. Белов О. В. «Математическое моделирование индуцированного мутационного процесса в клетках Escherichia coli при действии ультрафиолетового излучения». Ученая степень кандидата биологических наук.

Диссертационный совет МГУ, биологический факультет, Москва.

25) 2012 г. Зайцева Е. М. «Цитогенетическое действие протонного терапевтического пучка с энергией 170 МэВ на клетки человека». Ученая степень кандидата биологических наук. Диссертационный совет при ФГБУ «Медицинский радиологический научный центр» Министерства здравоохранения и социального развития РФ, Обнинск.

Список докторских диссертаций сотрудников ЛРБ 1) 1985 г. Красавин Е. А. «Механизмы, определяющие различия в биологической эффективности излучений с разными физическими характеристиками». Ученая степень доктора биологических наук. Специализированный совет при Институте проблем онкологии АН УССР, Киев.

2) 1989 г. Глазунов А. В. «Репарация лучевых повреждений и радиочувствительность клеток». Ученая степень доктора биологических наук.

Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

3) 1989 г. Козубек С. «Закономерности и механизмы мутагенного действия ионизирующих излучений с разной линейной передачей энергии на клетки прокариот». Ученая степень доктора биологических наук.

Специализированный совет при Институте проблем онкологии АН УССР, Киев.

4) 1991 г. Александров И. Д. «Радиационный локус-специфический мутагенез у Drosophila melanogaster». Ученая степень доктора биологических наук.

Специализированный совет по радиобиологии при Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной радиологии, Обнинск.

5) 2005 г. Борейко А. В. «Генетическое действие ускоренных тяжелых ионов». Ученая степень доктора биологических наук. Диссертационный совет МГУ, биологический факультет, Москва.

6) 2005 г. Тимошенко Г. Н. «Радиометрия нуклонов в полях излучений, генерируемых ускорителями тяжелых заряженных частиц». Ученая степень доктора физико-математических наук. Диссертационный совет ЛФВЭ ОИЯИ, Дубна.

7) 2006 г. Колтовая Н. А. «Регуляторные гены, опосредующие генетическую стабильность и радиочувствительность дрожжей Saccharomyces cerevisiae»

Ученая степень доктора биологических наук. Диссертационный совет МГУ, биологический факультет, Москва.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Похожие работы:

«АЛЯБЬЕВА НАТАЛЬЯ МИХАЙЛОВНА Серотипы и устойчивость к антибиотикам штаммов Streptococcus pneumoniae, выделенных у детей при респираторных инфекциях 03.02.03.микробиология Диссертация на соиск...»

«Рабочая программа дисциплины (модуля) Практикум по фитобиотехнологии 1. Код и наименование дисциплины (модуля) В.М2.ОД.3.2. Уровень высшего образования: магистратура.3. Направление подготовки: 06.04.01 Биология. Направленность (профиль) программы: Фитохимия и фитобиотехнология 4. Место дисциплины в структуре ОПОП...»

«ЕЖЕГОДНЫЙ ДОКЛАД О СОСТОЯНИИ И ОБ ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГОРОДА ФЕДЕРАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ СЕВАСТОПОЛЯ ЗА 2015 ГОД Приложение УТВЕРЖДЕНО Приказом Севприроднадзора от 01.07.2016 № 105 Правительство Севастополя ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ ГОРОДА СЕВАСТОПОЛЯ (СЕВПРИРОДНАДЗОР) ЕЖЕГОДНЫЙ ДОКЛАД о состоянии и об ох...»

«ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА, 2015, T. 14, № 3, с. 81–98 УДК 57.042 ЭКРАНИРОВАНИЕ В БИОЛОГИИ И БИОФИЗИКЕ: МЕТОДОЛОГИЯ, ДОЗИМЕТРИЯ, ИНТЕРПРЕТАЦИЯ © 2015 г. Б.М. Владимирский, Н.А. Темурьянц Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, г. Симферополь, Республика Крым, Россия Представлен обзор м...»

«ПРАВИЛА ПРОЖИВАНИЯ В КВАРТИРЕ БЛОКИРОВАННОГО ЖИЛОГО ДОМА В ЖИЛОМ КОМПЛЕКСЕ "ПАВЛОВО-2"1. СФЕРА ДЕЙСТВИЯ ПРАВИЛ ПРОЖИВАНИЯ. 1.1. Пользование Квартирой в блокированном жилом доме, приквартирным участком и Единой инфраструктурой поселка осуществляется с учетом соблюдения прав и законных интересов всех жителей Поселка...»

«ООО "ИНСТИТУТ РЕСТАВРАЦИИ, ЭКОЛОГИИ и ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ" Муниципальный заказчик: Комитет архитектуры и градостроительства администрации городского округа "Город Калининград". ДОКУМЕНТАЦИЯ ПО ПЛАНИРОВКЕ ТЕРРИТОРИИ...»

«Гончаров Владимир Михайлович АГРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ В КОМПЛЕКСНОМ ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ Специальность: 06.01.03 – агрофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведения Московского госу...»

«Экосистемы. 2016. Вып. 6. С. 100–106 СЕЛЕКЦИЯ И ДЕКОРАТИВНОЕ РАСТЕНИЕВОДСТВО УДК: 582.973:631.526.32 ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕКОРАТИВНЫХ СОРТОВ И ФОРМ ЖИМОЛОСТИ (LONICE...»

«Вестник Тюменского государственного университета. 20 Экология и природопользование. 2016. Т. 2. № 4. С. 20–32 Павел Евгеньевич КАРГАШИН1 Платон Сергеевич ЯСЕВ2 УДК 528.87+528.94 КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ ХОХРЯКОВСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕ...»

«5 Содержание В.В. Бойцов Новые члены АСЕАН (Вьетнам, Камбоджа, Лаос, Мьянма) и проблема их адаптации в сообществе _ 7 А.А. Рогожин Иностранный капитал в странах Индокитая: масштабы и динамика _ 26 Н.Г. Рогожина Экологический аспект ос...»

«Образование и наука. 2014. № 2 (111) ЗДОРОВЬЕСБЕРЕЖЕНИЕ УДК 37.037.1+796.01:316 И. В. Манжелей СРЕДОВЫЙ ПОДХОД К ФИЗИЧЕСКОМУ ВОСПИТАНИЮ СТУДЕНЧЕСКОЙ МОЛОДЕЖИ Аннотация. В статье обсуждается проблема...»

«198 Matters of Russian and International Law. 2017, Vol. 7, Is. 4A УДК 349.6 Publishing House ANALITIKA RODIS ( analitikarodis@yandex.ru ) http://publishing-vak.ru/ Особенности и специфика объекта...»

«Электронный архив УГЛТУ Леса России и хозяйство в них № 4 (59), 2016 г. 35 УДК 630*521.2:630*522.3 ОЦЕНКА ПОВРЕЖДЕНИЯ ОПЫТНЫХ КУЛЬТУР (PNUS SYLVSTRIS L., BETULA PENDULA ROTH, LARIX SUKACZEWII D Y L.) В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КОМБИНАТОМ "МАГНЕЗИТ" НА...»

«Алтайский институт труда и права (филиал) ОУП ВПО "Академия труда и социальных отношений" РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ (ПРЕДДИПЛОМНОЙ) направление 38.03.01.62 (080100.62) "Экономика" Профиль подготовки "Финансы и кред...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования "Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины" ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РЕК БАССЕЙНА ДНЕПРА (В ПРЕДЕЛАХ ГОМЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ) Гомель 2008 УДК...»

«НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК АРМЕНИИ NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF ARMENIA ДОКЛАДЫ REPORTS №2 Том Volume БИОФИЗИКА УДК 577.391;547.963.3 Ц. М. Авакян, Н. И. Мкртчян, Н. В. Симонян, Г. Э. Хачатрян Биологическое действие электронов с...»

«Проект Программа работы Фестиваля технологий, экопродукции и услуг для гармоничной жизни "ЭкоСезон-2017" 18 – 20 августа 2017 года с 10-00 до 20-00 г. Омск, выставочный парк на Королева, 20 18 августа 2017 года (пятница) Работа моло...»

«СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Общие положения 1.1. Основная образовательная программа магистратуры по направлению подготовки 06.04.01 Биология, реализуемая в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования "Московская государственн...»

«Известия высших учебных заведений. Поволжский регион УДК 592.173 В. О. Козьминых ЖУЖЕЛИЦА СИБИРСКАЯ CARABUS SIBIRICUS F.-W. (COLEOPTERA, CARABIDAE) – ОХРАНЯЕМЫЙ ВИД ЖЕСТКОКРЫЛЫХ НАСЕКОМЫ...»

«Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Самарская Лука. 2009. – Т. 18, № 1. – С. 119-126. УДК 591.5:598.113.6 ЖИВОРОДЯЩАЯ ЯЩЕРИЦА, LACERTA VIVIPARA, КАК ИНТЕГРАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ © 2009 Д.В. Семенов Институт про...»

«Станякина Маргарита Владимировна ВЛИЯНИЕ ПРЕНАТАЛЬНЫХ, НАТАЛЬНЫХ И ПОСТНАТАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ НА ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ДЕТЕЙ СТАРШЕГО ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА 19.00.02 – Психофизиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологически...»

«Администрация города Нижнего Новгорода Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Школа №138"Рассмотрено: Согласовано: Утверждаю: на заседании ШМО Заместитель директора Директор протокол №1 от _Т.Г. Чикалова Л.С. Царькова 31.08.2016 _2016 2016 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ по биологии КЛА...»

«ООО “Вторая лаборатория” ЦИФРОВОЙ МЭМС ДИКТОФОН "СОРОКА-07" Руководство по эксплуатации ЛБМД.423363.017 РЭ Страница 1 Версия от 03.06.2014 ООО “Вторая лаборатория” СОДЕРЖАНИЕ 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ДИКТОФОНА.3 1.1 Назначение диктофона. 1.2 Основные технические характеристики диктофона приведены в таблице 2 1.3 Световая инд...»

«206 Matters of Russian and International Law. 2017, Vol. 7, Is. 4A УДК 349.6 Publishing House ANALITIKA RODIS ( analitikarodis@yandex.ru ) http://publishing-vak.ru/ Механизм возникновения права пользования природными ресурсами в современном эколо...»

«ДИСПАНСЕРИЗАЦИЯ ВЗРОСЛОГО НАСЕЛЕНИЯ (КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ГРАЖДАН О ДИСПАНСЕРИЗАЦИИ И ПОРЯДКЕ ЕЕ ПРОХОЖДЕНИЯ) Диспансеризация проводится бесплатно по полису ОМС в поликлинике по месту жительства (прикре...»

«1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.Н. КАРАЗИНА НАУЧНОЕ МЕДИЦИНСКОЕ ОБЩЕСТВО ГЕРОНТОЛОГОВ И ГЕРИАТРОВ УКРАИНЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ ХАРЬКОВСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В.Н. КАРАЗИНА X МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ...»























 
2017 www.kn.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.