Genen verklappen opgelopen stralingsdosis

2019-04-12

Het SCK•CEN werkt aan een methode om sneller en beter de opgelopen stralingsdosis te bepalen. “Die methode zou van pas komen bij situaties met hoge stralingsblootstelling zonder analysemateriaal ter plaatse”, aldus radiobiologe Sarah Baatout (SCK•CEN). Vandaag, op de International Day of Human Space Flight, doen we het onderzoek uit de doeken.

Sommige genen reageren gevoeliger op ioniserende straling. “Ze bevatten dus veel informatie en kunnen ons meer vertellen over de hoeveelheid straling die ons lichaam heeft geabsorbeerd”, aldus radiobiologe Sarah Baatout (SCK•CEN). Onlangs stelden de onderzoekers van het SCK•CEN een lijst met stralingsgevoelige genen op en schonken daarbij specifieke aandacht aan exons – het zogenaamde coderende gedeelte van een gen. Die opdeling is uniek in het onderzoeksveld. Sarah: “We hebben getest of die exons als biomerkers kunnen dienen om de opgelopen straling te meten.”

Om de opgelopen stralingsdosis te bepalen, zijn er tot op heden verschillende opties: de genexpressie nagaan, chromosomen op afwijkingen controleren of DNA-schade en het herstel hiervan meten. “Er zitten ongeveer 50.000 genen in ons DNA. Genexpressie geeft cellen het signaal om eiwitten aan te maken, wanneer het nodig is. De genexpressie geeft een algemene waarde per gen, maar elk exon kan anders reageren na straling. We kunnen hier dus meer waardevolle informatie uithalen en de gevoeligheid van onze meting verhogen. Daarom ontleden we niet het volledige gen, maar concentreren we ons enkel op die onderdelen die van belang zijn. Door de expressie van de vooraf bepaalde exons te bestuderen, kunnen we – kort na de blootstelling – nauwkeurig de opgelopen dosis in functie van tijd meten. Zo kunnen we korter op de bal spelen bij bv. nucleaire accidenten. Een snelle screening, een juiste diagnose en een hierop afgestemde medische behandeling verhogen de overlevingskans na een hoge stralingsblootstelling”, aldus Roel Quintens, radiobioloog bij het SCK•CEN. Sarah Baatout vervolgt: “Al is de beste oplossing om de totale genexpressie en de genexpressie per exon te combineren.”

Andere traditionele technieken werken met het kleuren van chromosomen of het lokaliseren van de DNA-schade en het herstel hiervan. “Die technieken zijn goede indicatoren, maar zijn minder gevoelig en vragen veel tijd. Chromosomen zijn namelijk pas zichtbaar, als de cel begint te delen. Daarom moeten de onderzoekers – na bloedafname – de witte bloedcellen isoleren en incuberen totdat de chromosomen zichtbaar zijn. Nadien moeten ze de chromosomen en/of de DNA-schade kleuren. Dat levert uiteindelijk honderden cellen per patiënt op om te analyseren. En dat onder een microscoop”, vervolgt Sarah Baatout.

Missie naar Mars

De methode staat wel nog in haar kinderschoenen. “Het is de eerste keer dat we de stralingsblootstelling op die manier in functie van tijd én dosis probeerden vast te stellen. We hebben de stralingsgevoelige genen geïdentificeerd en als mogelijke biomerkers opgelijst. De eerste resultaten zijn al veelbelovend, maar verder onderzoek moet de methode nog verfijnen en aanpassen”, aldus onderzoekster Ellina Macaeva, die bij deze studie betrokken was. Dromen doet het team alvast wel. Sarah Baatout: “We zien een toepassing in de ruimtevaart. Kosmische straling is een van de grootste showstoppers voor langdurige, bemande ruimtevluchten. Astronauten kunnen op hun missie naar Mars blootgesteld worden aan hoge stralingsniveaus. Die hoge stralingsniveaus zijn te wijten aan zonnevlammen en de deeltjes die bij een actieve zon vrijkomen (Solar Particle Events). Met deze methode zouden wij aan boord de stralingsblootstelling op het lichaam van elke astronaut in verband met hun specifieke stralingsgevoeligheid kunnen monitoren.”

Space Summer School

Het Studiecentrum voor Kernenergie (SCK•CEN) speelt al sinds jaar en dag een belangrijke rol in het ruimtevaartonderzoek op het vlak van stralingsdosimetrie, menselijke biologie en microbiologie. “Eind 2017 bracht ik een maand op Antarctica door en stuurden we de allereerste bioreactor in de ruimte”, aldus Sarah Baatout. "We organiseren elk jaar ook een space summer school. Ook dit jaar belooft het weer een interessante summer school te worden, gevuld met interactieve theorielessen, praktijkoefeningen en technische bezoeken. Inschrijven kan tot 20 mei 2019."

Meer informatie

Dit onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de Universiteit Gent en Universiteit Antwerpen, en verscheen recent in de International Journal of Radiation Biology. Het onderzoek werd gefinancierd door het DoReMi Network of Excellence van de Europese Unie onder grant agreement nr. 249689.