Создание новых факторов мутагенеза не исключает катастрофические изменения генома человека

Графика pixabay.com

Здоровье человека существенным образом зависит от обеспечения генетической и биологической безопасности, под которой понимается состояние защищенности живых систем от воздействия вредных факторов окружающей среды. Среди многочисленных антропогенных загрязнителей наибольшую опасность по биологическим последствиям для человека, животных и растений представляют физические, химические и вирусные агенты, обладающие мутагенной (генотоксической) активностью.

Генетические повреждения, индуцированные этими агентами в соматических клетках, в подавляющем большинстве случаев приводят к злокачественным новообразованиям. Мутационные сдвиги в половых клетках ведут к аномалиям эмбрионального развития, спонтанным абортам либо появлению на свет генетически нездорового потомства. Мутагены окружающей среды – одна из основных причин преждевременного старения, атеросклероза, нарушений иммунной системы, мужской стерильности.

В связи с ускоренным развитием нанотехнологий в ближайшие годы проблема генетической и биологической безопасности приобретет еще большую актуальность. Дело в том, что природная среда пополнится новым классом разнообразных раздражителей, полученных на основе манипуляций атомами, молекулами, молекулярными системами. Встреча биологических систем с наноматериалами не исключает катастрофические изменения первых. Уже появляются сведения о том, что многие наночастицы потенциально опасны для высших организмов.

В целях защиты окружающей живой природы и здоровья человека от нарастания мутационного потенциала необходимо развернуть работы по проверке на генотоксическую активность веществ. В первую очередь – лекарственных препаратов и средств их доставки, созданных на основе нанотехнологического синтеза. Нанотехнологии, как и химия, не в состоянии самостоятельно указать на вещества, обладающие мутагенной активностью. Идентификация мутагенов (генотоксикантов) обязательно требует генетического эксперимента. В современных условиях только на основе решающих экспериментальных исследований возможно поставить барьер для попадания генетически и биологически опасных наночастиц и наноматериалов в биосферу.

В противном случае, как считают специалисты, развитие нанотехнологий, опережающее токсикологическую оценку создаваемых продуктов, может сослужить плохую службу этому новому направлению в науке и биотехнологии. «Накладные» расходы при этом превысят финансирование обеспечения безопасности нанопроцессов.

Изучение токсичности наноструктур требует междисциплинарного подхода, объединения усилий биологов, генетиков, токсикологов, специалистов в области окружающей среды, физиков, химиков и тех, кто непосредственно занимается созданием наночастиц и наноматериалов. В странах Запада деятельность, связанная с определением уровня безопасности нанотехнологий и наноматериалов для животных, человека и окружающей среды, интенсивно развивается. Так, в США сформирована Национальная нанотехнологическая инициатива (The National Nanotechnology Initiative – NNI), координирующая работу 26 федеральных агентств. Это межведомственная программа для оценки опасных для здоровья людей химических агентов по результатам современных токсикологических тестов. Показательно, что уже в 2008 году бюджет NNI составил 1,44 млрд долл., что более чем в три раза превосходит расходы стартового 2001 года и на 13% был выше бюджета 2007 года.

Особого внимания заслуживает оценка репродуктивных рисков наноматериалов. Именно половые клетки связывают поколения между собой, гарантируют бессмертие генов, непрерывность жизненного процесса, прогрессивную эволюцию видов.

Что касается экологического аспекта нанотехнологий, то он включает в себя самостоятельную, более сложную задачу – прогнозирование реального риска генетических и репродуктивных последствий комбинированного действия наноматериалов и других загрязнителей биосферы, интегральные эффекты которых могут быть модифицированы. Для успешного решения этой задачи должны привлекаться в качестве естественных детекторов клеточные системы природных популяций животных разных видов, обитающих вблизи зон с повышенным нанотехнологическим риском.

В России имеется большой опыт работы в области экспериментальной эмбриологии, цитогенетики, теоретического и экспериментального мутагенеза, генетической и репродуктивной токсикологии. И этот наш опыт может быть использован в разработке стратегии исследований проблем экспериментальной нанотоксикологии на клеточном и генетическом уровнях. Опираясь не только на факты и логику, но и на междисциплинарный подход и интуицию, умение видеть невидимое, и наконец, понимая специфику проблемы, мы можем получить самое совершенное представление о последствиях воздействия наночастиц и наноматериалов на аппарат наследственности и клеточные системы, дать правильную интерпретацию ожидаемым результатам.