К истории биологических исследований в ПИЯФ РАН

Свердлов А.Г.

К истории биологических исследований в ПИЯФ РАН
К середине 50-х годов хх века руководство СССР приняло постановление о широком использовании в промышленности, сельском хозяйстве и научных исследованиях ионизирующих излучений. Видная роль в осуществлении этого постановления отводилось Академии Наук, Президиум которой привлек к решению новых государственных задач ряд своих учреждений и, прежде всего, Физико-технический институт им . Иоффе, где еще до этого проводились ядерно-физические исследования. Для новых, значительно более широких и разносторонних исследований был создан филиал ФТИ в городе Гатчина с ядерным реактором и ускорителем протонов. В его составе предусматривалась организация специального подразделения - Радиобиологического отдела.

Возникновение такого отдела определялось ситуацией в стране, где начиналось развитие ядерной энергетики, атомной промышленности, а также новыми потребностями Вооруженных сил перед лицом реальной опасности военного столкновения с использованием ядерного оружия со стороны НАТО. В сложившихся условиях стала неотложной разработка способов защиты человека и больших масс людей от ионизирующего излучения, а это, в свою очередь, требовало соответствующих фундаментальных исследований в области радиобиологии. Успех последних, как стало ясно в тот период , в большой степени определялся возможностями активного сотрудничества биологов с физиками, химиками и математиками. В новом филиале ФТИ для этого появились уникальные возможности. Уникальными же для СССР были перспективы использования в радиобиологических исследованиях атомного реактора и протонного ускорителя, которым обладал филиал ФТИ.

Все это прекрасно понимал директор ФТИ академик Б.П.Константинов и его заместитель по филиалу проф. Д.М.Каминкер, которые постоянно занимались вопросами создания Радиобиологического отдела, строительства биологического корпуса. Их особое внимание привлекали комплектование нового подразделения научными кадрами и его научная программа. Приоритетное место в ней заняли исследования действия нейтронов на организм и возможность модификации этого действия. В программу также входило изучение механизмов радиационного поражения на всех уровнях биологической организации и механизмов химической защиты от ионизирующего излучения.

Обязанности руководителя Радиобиологического отдела были возложены на проф.А.С.Мозжухина, видного радиобиолога, который находился еще на военной службе и до предполагавшегося увольнения из армии начал работать в филиале "на общественных началах". Строительство 5-этажного корпуса для радиобиологического отдела началось в 1962 году, велось быстро и корпус был сдан в экспуатацию в 1964 году. Однако в связи с большой актуальностью планируемых нейтронных исследований уже с 1962 года началось создание канала большого диаметра для биологических работ на реакторе ВВРМ, введенного в строй в 1958 г. Этот канал был предназначен для экспериментов на разных биообъектах: от микроскопических до крупных животных. Подобных условий не было ни в одном радиобиологическом учреждении страны.

Проектирование, строительство и оборудование биоканала осуществлялось сотрудниками реакторного отдела Филиала под руководством профессора Д.М.Каминкера. Несмотря на отсутствие опыта сооружения таких биоканалов в СССР, биоканал в Филиале ФТИ, снабженный системами жизнеобеспечения биообъектов, устройством для изменения качественного состава излучения (n:y), системой непрерывной дозиметрии был готов почти одновременно с биокорпусом, что позволило уже сформированной небольшой группе радиобиологов приступить к экспериментам. Они начались под руководством А.С.Мозжухина, но планы его ухода из армии не осуществились и руководство опытами на реакторе было возложено на А.Г.Свердлова, известного циклом работ по радиобиологии организма. Вскоре ему было поручено и заведование формирующимся отделом.

С окончанием строительства биокорпуса комплектование научного коллектива ускорилось. По решению Президиума АН в отделе была создана лаборатория радиационной генетики ( зав. И.А.Захаров ) и переведены из Института физиологии лаборатория радиационной цитологии ( зав. О.В.Малиновский). Вошла в новый отдел и лаборатория молекулярной биологии (зав.С.Е.Бреслер). Основная часть этой лаборатории оставалась в Ленинграде, но и в Гатчине появились ее сотрудники. Одновременно была оформлена организация лаборатории общей радиобиологии (зав.А.Г.Свердлов) и создана лаборатория органического синтеза (зав.С.А.Грачев). Таким образом, были созданы возможности реализации всей научной программы, одобренной и руководством ФТИ и Отделением биохимии, биофизики и физиологически активных соединений Президиума АН СССР, которому было поручено научно-методическое руководство начавшимися исследованиями.

Коллектив отдела состоял почти целиком из молодых ученых, инициативных, увлеченных и хорошо подготовленных профессионально. Исходя из программы, определившей общее направление исследований, для конкретной разработки были выбраны наиболее актуальные для современной радиобиологии и генетики проблемы и соответствующие современному уровню методы. Все это позволило достаточно быстро получить новые существенные результаты. Так, в лаборатории общей радиобиологии на основе изучения действия нейтронов деления на животных разных видов вкупе с фантомными измерениями были установлены величины относительной биологической эффективности нейтронов для различных организмов и основные закономерности нейтронных поражений, и дан соответствующий прогноз для человека. Впервые удалось показать возможность химической модификации нейтронных эффектов у млекопитающих и выявить ее закономерности, были найдены эффективные для защиты от нейтронов химические вещества.

В связи с появлением нейтронного оружия возник особый интерес к биологическому действию нейтронов с энергией 14 МэВ и лаборатория обеспечила модернизацию одного из ускорителей и изучила на этой установке при помощи физиков особенности биологического действия нейтронов этой энергии. Лаборатория радиационной генетики исследовала генетические особенности дрожжевых организмов, получила серию мутантных форм и на этих объектах убедительно продемонстрировала генетический контроль радиочувствительности, приоткрыв тем самым завесу одной из фундаментальных проблем радиобиологии - о механизмах, обеспечивающих чувствительность биообъектов к ионизирующей радиации. Эти работы также шли в русле мировых исследований проблемы, что обеспечило интерес к ним ряда зарубежных коллективов. Одновременно в лаборатории был проведен цикл работ по биологическим эффектам инкорпорированных изотопов. Сотрудничество генетиков и радиохимиков позволило при этом получить новые результаты . Перечисленные исследования несколько позже были дополнены созданием оригинальных тест - систем для выявления экологически вредных факторов. Следуя одному из принятых в то время подходов изучения механизмов радиационного поражения клетки, в лаборатории радиационной цитологии создали математическую модель этого феномена. Лаборатория органического синтеза принимала самое непосредственное участие в исследовании химической защиты от нейтронов, не только синтезируя необходимые традиционные радиопротекторы, но и создая новые радиозащитные вещества, в том числе пролонгированного действия.

С наступлением эры молекулярных исследований в биологии идеи и методы этого нового направления постепенно начали распространяться и в СССР. В связи с этим по инициативе директора ФТИ академика Б.П.Константинова состоялась его беседа о развитии молекулярно-биологических исследований в радиобиологическом отделе с вице- призидентом АН акад. Н.Н.Семеновым. В результате было решено усилить молекулярно-биологическое направление в Отделе. Для этого уже имелся определенный задел и подготовленные специалисты,составлявшие Гатчинскую группу лаборатории молекулярной биологии. К этому времени здесь уже проводились исследования некоторых структурно особенных форм ДНК ( так называемые " твистовые" формы), исследовались свойства пептидилтранспортной ДНК, разрабатывались способы повышения чувствительности приборов ЭПР-спектрометрии. Этот молекулярный "плацдарм" был расширен, что позволило вскоре получить рибосомы высокой активности, что было шагом вперед в изучении биосинтеза белка и позволяло исследовать роль термодинамических соотношений макромолекул в функции рибосом. Проблема синтеза белка, разрабатываемая в гатчинской и ленинградской частях лаборатории молекулярной биологии, стала предметом дискуссий и экспериментальных поисков в ФРГ и других странах и привела к сотрудничеству с молекулярными биологами Италии, США, Дании в последующие годы.

Широкое признание получили и работы по совершенствованию ЭПР-спектроскопии. Модифицированные ЭПР-спектрометры повились в лабороториях других учреждений, а в Гатчине дали возможность для тонких исследований биологических макромолекул и некоторых проблем физики твердого тела.

Решение Президиума АН СССР, закреплявшее юридически существование Радиобиологического отдела в Филиале ФТИ, было принято по инициативе академика Б.П.Константинова , к этому времени не только директора ФТИ, но и вице-президента АН в 1968 г. Однако результаты проведенных в Отделе исследований давно принесли ему заслуженный авторитет у биологов СССР. Об этом свидетельствовали многочисленные научные публикации работников отдела и сотрудничество со многими учреждениями АН и других ведомств. Эксперименты с использованием биоканала реактора и опыта отдела проводили ученые Института общей генетики, Института экологии УНЦ РАН, Военно-медицинской Академии, Института биофизики Минздрава, Института рентгенологии и др. С лабораторией радиационной генетики сотрудничали учреждения Главмикропрома и одна из французских лабораторий, с лабораторией органического синтеза - Институт элементоорганических соединений и Военно-Медицинская Академия, с лабораторией радиационной цитологии - МИФИ.

Полученные научные результаты позволии провести 2 конференции Радиобиологического отдела с участием исследователей из других институтов, что предварило проведение позже двух первых в СССР радиобиологических школ.

Таким образом, недавно организованный отдел становился признанным центром радиобиологических, генетических, молекулярно-биологических и биофизических исследований, уже принесших ценные и во многом приоритетные результаты фундаментального характера и значимые практически. Первый этап его работы стал прологом его такой же успешной и часто пионерской деятельности.

Свердлов А.Г.