35年後、研究はチェルノブイリの明るい兆しを示している

2021年4月26日午前8時

ある新たな研究では、放射線被曝は将来の世代に遺伝的な害を及ぼさないことが判明し、また別の研究では放射線が甲状腺がんを引き起こす仕組みについての知見が提供されています。

1986年のこの日、ウクライナ北部のチェルノブイリ原子力発電所で作業員が安全試験を実施しました。しかし、試験は失敗に終わり、原子炉で火災が発生し、史上最大級の原子力災害の一つとなりました。火災の煙と二次爆発によって放射性物質が大気中に放出され、周辺の野原や町々に撒き散らされました。それから35年が経った今も、科学者たちは被害の規模を明らかにしようとしており、原子力発電所の作業員、近隣住民、そして何年も後に生まれた家族にまで及ぶ放射線被曝の長期的な影響について、疑問に答えようとしています。

木曜日にサイエンス誌に掲載された2本の論文で、国際的な研究チームは、全く異なるものの重要な2つの疑問に取り組みました。1本目の論文は、放射線被曝者の子供への放射線の影響を追跡調査し、親から受け継がれた世代間変異は存在しないことを明らかにしました。2本目の論文は、放射線被曝によって引き起こされる甲状腺がんに焦点を当て、放射線がDNAに作用して癌性腫瘍の成長を引き起こす仕組みを検証しました。

「これらはどれも、二度と経験したくない状況から私たちが学んだことを示す、非常に力強い例です」と、両論文の著者であり、国立がん研究所のがん・疫学・遺伝学部門の責任者であるスティーブン・クラノック氏は述べている。クラノック氏は、この研究は人間の意思決定がもたらす長期的な影響を改めて認識させる重要なものであり、原子力技術に関する将来の議論の指針となることを期待している。「これは、放射線と社会に関する私たちの基礎的な理解を深めるものです」と彼は述べている。

研究者たちは、災害の余波の中で、長期にわたる研究に同意した被災労働者と住民のコホートをまとめた科学者たちの先見の明のおかげで、ついにこれらの長年の疑問を深く掘り下げることができました。研究者たちはまた、人々の腫瘍から採取した組織サンプルを保管していました。当時、彼らは災害のいくつかの側面を研究するためのツールを持っていませんでしたが、将来の進歩によって、収集した材料を他の人々が利用できるようになることを期待していました。「これらの論文は明らかに放射線被曝という共通点を持っていますが、実際には全く異なる科学的疑問を扱っています」と、腫瘍に関する論文の筆頭著者であり、国立がん研究所の放射線疫学の上級研究員であるリンジー・モートンは述べています。「しかし、どちらもゲノム技術の進歩と基礎科学への投資によって可能になったものです。これは、私たちが開くことができる新たな扉を示すものであり、人々にとって本当に刺激的なことだと思います。」

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がんはヒトDNAの変異によって引き起こされます。遺伝子コードの数行が欠失したり、混同されたりすることで、細胞が異常な増殖・成長を始めます。こうしたDNAの変化は遺伝的なもの（親から受け継いだもの）である場合もあれば、環境要因によって引き起こされる場合もあります。腫瘍のDNAを理解することは、腫瘍を標的とした遺伝子治療の開発に役立ちます。

長年にわたる疫学研究により、甲状腺がんは放射性ヨウ素に被曝した人々、特に幼少期に被曝した人々に特に多く見られることが示されています。十分な線量であれば、放射性ヨウ素は甲状腺細胞を死滅させ、実際に甲状腺がんやその他の甲状腺疾患の治療に用いられることもあります。しかし、チェルノブイリの放射線は細胞を死滅させるには不十分でした。むしろ、数ヶ月にわたる低線量被曝が細胞に変化をもたらし、腫瘍を形成したとモートン氏は言います。

モートン氏らは論文の中で、チェルノブイリ原発周辺に住んでいた人々の腫瘍を詳しく調べ、幼少期に放射線被曝後に甲状腺がんを発症した350人以上のDNAを研究した。彼らはこれらの腫瘍の包括的な分子生物学的特徴を明らかにした。次に、他の要因によって引き起こされる甲状腺がんとの違いを検証するため、1986年以降にチェルノブイリ周辺で生まれ、放射線被曝はしていないものの甲状腺がんを発症した81人の組織とこれらの腫瘍を比較した。さらに、数千種類のがんのゲノムを特徴づけたがんゲノムアトラスのデータとも腫瘍を比較した。

研究チームは、メルトダウン後の放射性ヨウ素被曝によって引き起こされた癌症例では、DNAの二本鎖が断裂し、分離することで遺伝子変異が生じたことを発見した。対照的に、がんゲノムアトラスおよびその地域の非被曝者81人からなる対照群における甲状腺癌は、DNAのたった1塩基対が変化する単一点突然変異によって引き起こされる可能性が高かった。

事故後、科学者たちはチェルノブイリ近郊の多くのコミュニティ、そして放射性原子炉の清掃と鋼鉄とコンクリートの石棺への収容作業に従事した作業員たちを監視しました。研究者たちは住民に対し、間接的な被曝についても広範囲にわたる聞き取り調査を行いました。例えば、原子炉から放出された放射性同位元素は周囲の畑に降り注ぎ、放牧中の牛に摂取され、その乳に放射線が伝わり、それを飲んだ人々にも伝わりました。つまり、乳製品の摂取に関する情報は、個人がどれだけの放射線に被曝したかを知る手がかりとなるのです。物理学者と疫学者は協力し、これらの直接的および間接的な測定値をすべてつなぎ合わせ、組織サンプルを提供した人々が受けたであろう放射線量を再構築しました。「これは、被曝について多くのことが分かっている特異な状況です」とチャノック氏は言います。「大規模なゲノムランドスケープ研究のほとんどは、人々がどこで何に被曝したかに関する情報を持っていません。」

これにより、研究者たちはがんのプロセスがどのように機能するかを詳細に観察する機会を得ました。彼らは、被曝した放射線量が多いほど、また被曝時の年齢が若いほど、二本鎖DNA切断が多くなることを発見しました。

最後に、研究チームはがんのドライバー遺伝子、つまり腫瘍の増殖を引き起こす特定の遺伝子に着目しました。その結果、放射線誘発がんの分子特性は、ランダムに発生する甲状腺がんに見られるものとそれほど変わらないことがわかりました。異なっていたのは、その原因、つまり二本鎖DNA切断だけでした。「これが、放射線がどのようにがんを引き起こすのかという真の洞察を与えてくれました」とモートン氏は言います。

これらの細胞が放射線によって変異したことを示す特別なバイオマーカーは存在しなかった。これは、放射線の影響が発がん過程の初期段階で発現し、バイオマーカーは（もし存在したとしても）がんの進行とともに消失または消失したことを科学者は示唆している。この分子レベルの類似性は、これらの症例に新たな治療法は必要ないことを示す。「これらのがんは結局のところ、典型的な甲状腺がんと見た目が同じなので、異なる治療法を採用することに特別な意味合いはありません」と彼女は言う。

2つ目の論文では、研究者たちは、チェルノブイリ原発事故の近隣に住んでいたか、あるいは事故後の清掃作業にあたった「リクビダートル」と呼ばれる作業員集団の一員であったために放射線被曝した両親を持つ130人の子どもたちに焦点を当てました。親の卵子や精子にランダムな遺伝子変異が生じるのは正常なことです。こうした「生殖細胞系列」の変異は、時間の経過とともに進化していく過程で起こるものです。しかし、放射線被曝がこうした変異の可能性を高め、その影響が将来の世代に受け継がれるのではないかと、人々は数十年にわたって疑問を抱いてきました。

研究者たちは、事故発生から46週後と15年後に生まれた子供たちの全ゲノム配列を解析した。しかし、一部の動物モデルでは遺伝的影響の可能性が示唆されていたにもかかわらず、チェルノブイリ原発事故の生存者の子供たちのDNA変異は、放射線被曝を経験していない両親の子供たちと比べて増加していないことが分かった。「嬉しい驚きでした」とチャノック氏はこの結果について語る。この結果は、現在20代前半で、これから家庭を持つことを考えている子供たちにとって特に励みとなるだろう。「基本的に無結果であるこの結果は、彼らにとって安心材料となるはずです」と彼は言う。

これは、2011年に地震が原子炉3基のメルトダウンを引き起こした福島第一原子力発電所の近くに住んでいた人々を含む、他の放射線被曝の生存者にとっても重要な情報です。そこでは、放射線量はチェルノブイリで記録された量よりも低かったです。「このような人間での研究は極めてまれです」と、放射線影響研究所（RERF）の研究副主任、エリック・グラント氏は電子メールで述べています。日本と米国の共同研究機関であるRERFは、原爆が日本に及ぼした影響と福島のメルトダウンの影響を調査してきました。グラント氏によると、両方の出来事の影響を受けた人々は、被曝が子供たちにどのような影響を与えるかを懸念してきました。「この研究で観察された世代を超えた影響がないことは、放射線被曝した人々にとって間違いなく朗報です」と彼は書いています。「この結果は遺伝性突然変異を完全に排除することはできませんが、世代を超えた突然変異が起こったとしても、高い発生率ではなかったことは明らかです。」

これらの研究は、放射線の長期的影響に関する新たな知見を研究者に提供するだけでなく、科学研究とデータ収集への長期的な投資がいかに重要であるかを如実に示しています。この研究はゲノミクスとエピジェネティクスにおける近年の発見を活用していますが、数十年にわたって続けられてきた組織サンプルの採取、放射線モニタリング、そして聞き取り調査なしには実施できませんでした。これらの取り組みが始まった1980年代当時、科学者たちは、自分たちの研究成果を他者に活用してもらうためにどのような技術が登場するかを知る由もありませんでした。チャーノック氏は、多くの科学研究においてこの点を念頭に置くことが重要だと述べています。今は重要ではないと思われるものでも、予測できない大きな役割を果たす可能性があるのです。「この研究への投資は、後で報われます。明日ではなく、将来です」と彼は言います。

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