Radioaktivitet: Superkrefter eller kreft?

Hildegunn Dahl

Alder: 42 år

Tittel på oppgave: Impact of low dose rate ionising radiation - studies in mice evaluating immediate and long-term molecular responses and transgenerational genomic instability. (Virkningen av lav doserate ioniserende stråling – studier av molekylære responser og transgenerasjonell genomisk ustabilitet gjort i mus.)

Sted: Norges miljø- og biovitenskapelige universitet, Ås og Folkehelseinstituttet, Oslo

Veiledere: Professor Deborah H. Oughton, Ann Karin Olsen (ph.d.), Nur Duale (ph.d.), Professor Dag Anders Brede, Christine Instanes (ph.d.)

Dato for disputas: 29. september 2023

Utdanning: Bioingeniør (2006), MSc. Molekylær medisin (2009)

Nåværende arbeidssted: Folkehelseinstituttet, Avd. for kjemikalietoksikologi

I tegneserieverdenen er radioaktivitet noe som ofte skaper de sterkeste superhelter – dette stammer fra den virkelige verden hvor radioaktivitet kan mutere DNA. Radioaktivitet er utsendelse av ioniserende stråler med energi til å slå løs elektroner fra atomer og molekyler i materien strålen møter på sin vei. Vi blir hele tiden utsatt for slik ioniserende stråling fra miljøet rundt oss (verdensrommet, radongass, radioaktive stoffer i jord/mat), i tillegg til røntgen/CT eller nedfall fra atomulykker. Et kjent eksempel på sistnevnte var Tsjernobyl-ulykken i 1986.

Selv om ioniserende stråling er en naturlig del av livet vårt, er det nok dessverre vanligere å få kreft av dette enn superkrefter. Stråling er nettopp det; kreftfremkallende, og enhver eksponering vil gi økt risiko for helseutfall som kreft. Når ioniserende stråling passerer gjennom kroppen er det DNA-skadene man primært er bekymret for.

Hvorfor ble studien utført?

Mye av det vi vet om risiko fra ioniserende stråling kommer fra de som overlevde atombombene i Hiroshima og Nagasaki. Disse to byene i Japan ble bombet i 1945, helt på slutten av andre verdenskrig. Menneskene der ble utsatt for mye høyere doser over svært kort tid (høy dose og doserate) sammenlignet med stråling som vi utsettes for i dag, som både er lavere (lav dose) og gjerne over lengre perioder (lav doserate).

Det hevdes nå at disse risikoestimatene ikke er representative for lavere dose og doserater, noe forskning mener til og med at lavere nivåer av stråling faktisk kan gjøre oss «sterkere». Siden det ikke er mulig å forske på sykdomsrisiko fra stråling i friske mennesker, benytter vi mekanistiske studier i dyremodeller for å lære mer om hva som skjer inni cellene. Denne studien er blitt utført for å belyse denne problemstillingen rundt lav og høy dose og doserater.

Hvilke metoder ble brukt og hvorfor?

I denne studien ble mus bestrålt med ioniserende stråling i FIGARO (CERAD - Senter for Environmental Radioactivity, NMBU). FIGARO er en strålingskilde bygd for å nettopp kunne studere stråling med flere doserater samtidig. Musene ble delt i grupper, hvor alle fikk samme dose gitt over forskjellig tid. Genuttrykket og epigenomet ble målt på to tider etter bestråling; kort (én dag) og lang (tre måneder). Alle genene ble målt med RNA-sekvensering, mens kromatin-tilgjengelighet ble sekvensert med en metode som kalles ATAC-seq (Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequensing). ATAC-Seq måler hvilke områder av kromatinet (komplekset DNA og proteiner) som er tilgjengelig for transkripsjon. Dette måler dermed summen av alle endringene i arvematerialet, noe som også er kjent som epigenomet. I tillegg ble flere typer DNA-skader målt med en metode som kalles Comet Assay. Dette er en metode på enkeltcellenivå, som bruker gelelektroforese for å måle mengde DNA-fragmentering. Skader på kromosomene, gjennom dannelse av mikrokjerner inni cellene, ble analysert med flowcytometri.

Hvilken betydning kan denne forskningen ha?

Forskning på hvordan ulike doser og doserater påvirker biologiske prosesser, og videre sykdomsrisiko, er avgjørende for å utvikle internasjonale sikkerhetsstandarder for bruk av ioniserende stråling. Det er også viktig for kunnskapsbaserte råd og tiltak ved uhell og ulykke.

Hovedfunnene fra studien viste at doserate er relevant for effekt, og bør tas med i beregningen når man vurderer risiko av ioniserende stråling. Jo høyere doserate jo større utslag på type og grad av cellulær effekt – både på mengde DNA-skade og utrykk av gener. Vi fant også at høy doserate hadde større potensial til å endre epigenomet i gener som er viktige for strålingsinduserte effekter, som blant annet reparasjon av DNA-skader. Hvorvidt denne endringen er positiv eller negativ er dessverre noe denne studien ikke kan svare på, men det er spennende data. Kanskje vi faktisk har sett en egenskap som kan gi superkrefter i den virkelige verden, og ikke bare kreft?