辐射生物学研究发展趋势——系统辐射生物学.pdfVIP

中国核科学技术进展报告（第一卷） 辐射防护分卷 Progress Report on China Nuclear Science Technology （Vol.1 ） 2009 年 11 月 辐射生物学研究发展的趋势 —— 系统辐射生物学 闵 锐 （第二军医大学还军医学系放射医学教研室，上海 200433 ） 摘要：辐射生物学研究80 多年过去了，虽然我们对辐射诱导各种生物学效应发生的基础、过程、结果以及各种影响 因素已经有了较深入和广泛的认识，但随着研究的深入和应用的广泛，出现了许多用过去的辐射生物学理论和模型 无法说明和解释的新老问题。研究和阐明这些问题需要在考虑生物系统的复杂性，反应的多样性，效应发生的时效 性和生物调节反馈的网络性的基础上，用系统的观念和方法从多维的角度展开系统地研究。 关键词：生物效应；系统辐射生物学；辐射致癌；非把效应；生物调节网络 辐射生物学研究最早要追溯到20 世纪20 年代早期果蝇遗传学家Hermann Muller 发现射线可引 起生物发生畸变，但直到30 年代才开始研究辐射诱导的DNA 损伤和修复，这种研究一直持续至今 [1] 。80 多年过去了，虽然我们对辐射诱导各种生物学效应发生的基础、过程、结果以及各种影响因 素已经有了较深入和广泛的认识，但随着研究的深入和应用的广泛同时也发现过去常用的一些辐射 生物学理论、研究模型和方法在解释和说明一些实验揭示的现象和有关辐射危害流行病调查的结果， [2,3]， 如高和低LET 射线低剂量率照射条件下发现的“逆照射率效应”（inverse exposure-rate effect ） “非靶效应”（non-target effect ）或所谓的“旁效应”（bystander effect ）和与放射治疗相关的“远位 效应”(abscopal effects)[4,5]等方面存在明显局限性。其次，在辐射诱导的DNA 损伤和基因不稳定性 与癌症发生之间，大剂量与低剂量辐射诱导的生物学效应差异之间，低剂量辐射诱导的近期与远期 效应之间，低剂量辐射效应与辐射防护相关的“风险因子”概念之间等方面还存在许多需要进一步 系统研究阐明的科学问题。研究和阐明这些问题不能延续过去“盲人摸象”似的研究，而要在考虑 影响辐射效应的各种物理、照射因素，生物系统的复杂性，生物反应的多样性，生物效应发生的时 效性，和生物调节馈反的多样性的基础上，以系统的观念，从多维的角度、纵横的方向、统一的模 型和实验方法展开系统的研究。否则，人造的“科学”问题越来越多，而我们的研究离解决自然科 学问题的距离却越来越远。 1 系统辐射生物学提出的背景和含义 目前，辐射生物学研究一方面缺乏创新的研究理论和统一的实验模型，另一方面由于生物复杂 的生理、生化和代谢动力学过程，一些维系内外稳态，反应内外刺激网络系统的许多环节，如细胞 内与细胞间、细胞与组织器官之间、组织器官内与组织器官之间的一些生理、生化和病理代谢调节 过程，通信联络信号成分和途径等目前仍然无法进行定量描述，以至于类似 “非靶”效应如何在分 子、细胞和器官水平发生和传播，这种效应在生物学整体效应中的作用和影响有多大，如何从分子、 细胞、组织器官和生物整体水平了解辐射致癌的机制，如何运用基因、蛋白和代谢组学技术分析辐 射生物学样本，以及如何分析处理在不同物理和生物条件下分析获得的大量组学分析数据，最后如 作者简介：闵锐（1957—），男，教授，军事预防医学博士，主要从事放射生物学教学和研究 313 何从大量实验结果和数据中确定和预测辐射的生物效应和对健康的影响等一系列科学问题都有待运 用新的辐射生物学理论，系统的实验模型和方法来解决。为此，近几年国际放射生物学界提出“系 统辐射生物学”（Systems Radiation Biology ）的概念，并于2007、2008 和2009 年分别在德国、美