董娟聰 左雅慧

（中國(guó)輻射防護(hù)研究院 太原030006）

隨著核能與核技術(shù)利用的快速發(fā)展，以及可能存在的核恐怖襲擊的威脅，核安全受到國(guó)際社會(huì)的高度重視。核與輻射事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急是核能與核技術(shù)事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要保障。在大規(guī)模事故的醫(yī)學(xué)救援中，利用快速、高通量生物劑量估算方法和技術(shù)對(duì)事故人員進(jìn)行分類診斷，有利于快速處理和救治傷員，預(yù)判可能發(fā)生的遠(yuǎn)后效應(yīng)，簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)救治秩序，是目前核應(yīng)急醫(yī)學(xué)現(xiàn)場(chǎng)救援發(fā)展的方向。為了增強(qiáng)生物劑量快速評(píng)估在大規(guī)模核事故醫(yī)學(xué)救援中應(yīng)用的能力，國(guó)際組織在世界范圍建立生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)發(fā)生大規(guī)模核與輻射事故時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)被迅速激活，并向發(fā)生國(guó)提供快速、專業(yè)的技術(shù)支持，大大提高用生物學(xué)方法估算劑量的能力。中國(guó)輻射防護(hù)研究院參與了國(guó)際生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)。本文對(duì)輻射應(yīng)急管理中的生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和生物劑量估算技術(shù)研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 輻射生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)

大規(guī)模核與輻射事故及核恐怖襲擊易造成大量人員受照，醫(yī)療救治及消除人員恐慌需要根據(jù)損傷程度進(jìn)行快速分類診斷。一些生物劑量實(shí)驗(yàn)室的樣本處理能力可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了事故的應(yīng)急需求，為解決生物劑量實(shí)驗(yàn)室估算能力有限的問題，在世界范圍組建了規(guī)模不同的生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)，有利于提高生物劑量估算能力，增強(qiáng)核應(yīng)急響應(yīng)救援能力。

1.1 網(wǎng)絡(luò)分類及目的

目前，在全球范圍內(nèi)已建立了不同規(guī)模大小的生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)，有全球性的、區(qū)域性的和國(guó)家性的。這些網(wǎng)絡(luò)的成立為應(yīng)對(duì)全球核與輻射事故的應(yīng)急救援提供了強(qiáng)有力的支撐。

1.1.1 全球性生物劑量網(wǎng)絡(luò)

世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）于2007年在瑞士日內(nèi)瓦總部召開第一次磋商會(huì)議，提出建立全球生物劑量網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室（WHO BioDoseNet，WHO-BDN）總體框架。截止2015 年，該網(wǎng)絡(luò)由歐洲、亞洲、美洲、非洲和大洋洲的44 個(gè)成員國(guó)，67 個(gè)生物劑量實(shí)驗(yàn)室組成。實(shí)驗(yàn)室成員主要來(lái)自于政府機(jī)構(gòu)、應(yīng)急準(zhǔn)備組織、輻射防護(hù)當(dāng)局、地方研究機(jī)構(gòu)及高等院校等［1］。建立網(wǎng)絡(luò)的主要目的是在發(fā)生全球大規(guī)模核與輻射突發(fā)事故時(shí)，為國(guó)際救援提供技術(shù)支持，促進(jìn)各國(guó)生物劑量實(shí)驗(yàn)室能力建設(shè)，尤其是發(fā)展中國(guó)家。此外，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（International Atomic Energy Agency，IAEA）的應(yīng)急響應(yīng)和準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)（Response and assistance network， RANET），WHO的輻射應(yīng)急醫(yī)學(xué)響應(yīng)和援助網(wǎng)絡(luò)（Radiation emergency medical preparedness and assistance network， REMPAN）中也包括生物劑量實(shí)驗(yàn)室。在發(fā)生事故后，WHO-BDN 給予全球核與輻射應(yīng)急 救 援 網(wǎng) 絡(luò)， IAEA 的RANET 及WHO 的REMPAN 必要的技術(shù)支持。近年來(lái)中國(guó)輻射防護(hù)研究院也積極參與WHO-BDN 的活動(dòng)，2018 年參加了第五次WHO-BDN 協(xié)調(diào)會(huì)議，2020 年3 月正式加入該網(wǎng)絡(luò)。

1.1.2 區(qū)域性生物劑量網(wǎng)絡(luò)

（1）歐洲生物劑量網(wǎng)絡(luò)。為增強(qiáng)歐洲大規(guī)模核與輻射事故的應(yīng)急響應(yīng)能力，提供快速、全面和標(biāo)準(zhǔn)化的劑量估算方法，歐洲輻射劑量組（European Radiation Dosimetry Group，EURADOS）第10 工作組于2009 年成立，主要目的是將整個(gè)歐洲劑量實(shí)驗(yàn)室，包括物理劑量學(xué)和生物劑量學(xué)，聯(lián)系起來(lái)建立合作網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)目前由19個(gè)國(guó)家的46個(gè)成員組成。此外，近幾年迅速發(fā)展壯大的RENEB，是在歐盟項(xiàng)目的支持下于2012 年成立，由來(lái)自歐洲區(qū)域的實(shí)驗(yàn)室組建的歐洲劑量網(wǎng)絡(luò)，其中許多實(shí)驗(yàn)室已是其他網(wǎng)絡(luò)的成員，如URADOS、WHO-BDN、IAEA-RANET 等，截止2015年底，共有26個(gè)實(shí)驗(yàn)室加入了該網(wǎng)絡(luò)。一旦歐洲地區(qū)發(fā)生核與輻射事故，RENEB 會(huì)協(xié)助EURADOS 第10 工作組共同應(yīng)對(duì)人群生物劑量估算工作［2］。

（2）北美生物劑量網(wǎng)絡(luò)。北美生物劑量網(wǎng)絡(luò)于2002年在加拿大建立，最初由4個(gè)加拿大參考實(shí)驗(yàn)室組成，分別來(lái)自于加拿大衛(wèi)生部（Health Canada，HC）、加拿大國(guó)防研究與發(fā)展中心（Defence Research and Development Canada -Ottawa，DRDC）、麥克馬斯特大學(xué)和加拿大喬克河核實(shí)驗(yàn)室（Chalk River，CNL）［3］。當(dāng)時(shí)還召集了另外18 個(gè)細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行雙著絲粒染色體分析。2013 年，DRDC 生物劑量測(cè)定實(shí)驗(yàn)室關(guān)閉，目前北美生物劑量網(wǎng)絡(luò)僅有3 個(gè)參考實(shí)驗(yàn)室［4］。該網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是增強(qiáng)北美大規(guī)模核與輻射事故的應(yīng)急響應(yīng)能力。

（3）拉丁美洲生物劑量網(wǎng)絡(luò)。為提高拉丁美洲核與輻射事故的應(yīng)急響應(yīng)能力，在IAEA 的資助下，拉丁美洲生物劑量網(wǎng)絡(luò)于2007 年成立，由阿根廷、巴西、智利、古巴、墨西哥、秘魯和烏拉圭7個(gè)國(guó)家組成，覆蓋整個(gè)拉丁美洲，該網(wǎng)絡(luò)的所有實(shí)驗(yàn)室都在國(guó)家應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)工作［4］。

（4）亞洲輻射劑量學(xué)組。為加強(qiáng)和協(xié)調(diào)亞洲各國(guó)的輻射劑量估算能力，應(yīng)對(duì)亞洲地區(qū)的輻射應(yīng)急事件，2015 年由中國(guó)輻射防護(hù)研究院、韓國(guó)放射醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所和日本放射線醫(yī)學(xué)綜合研究所共同發(fā)起成立了亞洲輻射劑量學(xué)組（Asian Radiation Dosimetry Group，ARADOS）。工作組的宗旨是提高亞洲地區(qū)的輻射劑量學(xué)能力，分享各成員實(shí)驗(yàn)室在輻射劑量學(xué)方面的成果和技術(shù)，為亞洲地區(qū)核與輻射事故應(yīng)急響應(yīng)提供輻射劑量學(xué)技術(shù)支持。其中第3工作組為生物劑量組，主要由中日韓的生物劑量實(shí)驗(yàn)室組成［4］。中國(guó)輻射防護(hù)研究院作為成員之一，已連續(xù)3 年參加ARADOS組織的生物劑量網(wǎng)絡(luò)比對(duì)、演練活動(dòng)，并積極參加年會(huì)交流關(guān)于生物劑量相關(guān)的研究成果。

1.1.3 國(guó)家性生物劑量網(wǎng)絡(luò)

許多國(guó)家都成立了國(guó)家性生物劑量網(wǎng)絡(luò)，如美國(guó)［5］、加拿大［6］、日本［7］、法國(guó)和韓國(guó)［2，8］等，這些網(wǎng)絡(luò)大大提高了國(guó)家生物劑量估算的能力。我國(guó)目前還沒有建立生物劑量網(wǎng)絡(luò)。為評(píng)估中國(guó)的生物劑量估算能力、規(guī)范和協(xié)調(diào)生物劑量估算過程，提高國(guó)家的核事故應(yīng)急響應(yīng)能力，每年由中國(guó)疾病預(yù)防控制中心（Centers for Disease Control，CDC）組織開展全國(guó)生物劑量估算能力考核工作。這項(xiàng)工作在2003 年初，只有7 個(gè)實(shí)驗(yàn)室參加，到2019年已增至58個(gè)實(shí)驗(yàn)室。我國(guó)生物劑量估算能力總體能力較好，穩(wěn)中有進(jìn)，多家單位已能連續(xù)參加考核，但不少生物劑量實(shí)驗(yàn)室能力依然有很大提升空間［9］。中國(guó)輻射防護(hù)研究院每年參加CDC 組織的全國(guó)生物劑量能力考核，自2014年始連續(xù)6年獲得優(yōu)秀。

1.2 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行體系

1.2.1 組織機(jī)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)需要成立管理部門，設(shè)立主席、秘書處，主要負(fù)責(zé)與國(guó)家救援和災(zāi)害管理單位、網(wǎng)絡(luò)成員的溝通聯(lián)系；與其他網(wǎng)絡(luò)組織及國(guó)際組織聯(lián)系；組織各種活動(dòng)事宜。下設(shè)不同的工作組，如RENEB 共設(shè)6 個(gè)工作組，分別負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中不同事務(wù)。

1.2.2 主體

生物劑量估算技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)的核心，目前各種生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)要求成員必須具備染色體雙著絲粒分析（Dicentric assay，DCA）和估算劑量的能力。同時(shí)還建立了其他劑量測(cè)定技術(shù)，包括胞質(zhì)分裂阻滯微核法（Cytokinesis-block micronucleus assay，CBMN）、熒光原位雜交技術(shù)（Fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH）、染色體早熟凝集（Premature chromosome condensation，PCC）和γ-H2AX等檢測(cè)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的生物劑量估算技術(shù)發(fā)展依賴于各成員實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)的發(fā)展，隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷壯大，生物劑量估算技術(shù)也會(huì)進(jìn)一步的完善。

1.2.3 活動(dòng)

網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行除了人員構(gòu)成和技術(shù)之外，還需要定期對(duì)網(wǎng)絡(luò)成員進(jìn)行問卷調(diào)查，掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的大致情況。通過實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)、事故演習(xí)獲得網(wǎng)絡(luò)的整體估算能力及各個(gè)成員實(shí)驗(yàn)室的能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，提出改進(jìn)的措施，從而促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展及提高估算能力。教育、培訓(xùn)也是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中非常重要的組成部分，可針對(duì)生物劑量估算技術(shù)，質(zhì)量控制，劑量-效應(yīng)校準(zhǔn)曲線建立相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)等對(duì)網(wǎng)絡(luò)成員進(jìn)行培訓(xùn)。

1.2.4 質(zhì)量控制

生物劑量估算是一項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)，需要結(jié)果準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)具有可比性，尤其是網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的兼容性與國(guó)際慣例的一致性。需要制定一套適用于網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量控制規(guī)范，包括質(zhì)量手冊(cè)、程序文件及作業(yè)指導(dǎo)書等?？山梃bISO中關(guān)于生物劑量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如ISO 19238、ISO 21243和ISO 17099等進(jìn)行制定。

1.2.5 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

制定戰(zhàn)略規(guī)劃對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)發(fā)展壯大具有重要指導(dǎo)意義。主要包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有成員的考核機(jī)制、新成員的加入條件及途徑、新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)及評(píng)估、與其他組織的合作、資金的來(lái)源及宣傳等，目前歐洲RENEB已比較完善，可為新成立或即將組建的生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)提供參考。

1.3 與全球生物劑量估算能力的比較分析

中國(guó)輻射防護(hù)研究院自20世紀(jì)80年代就開展了生物劑量學(xué)研究工作，是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)入該領(lǐng)域研究的機(jī)構(gòu)之一，起草制定了中國(guó)第一個(gè)《染色體畸變分析估算生物劑量的方法》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T12715—1991），建立了染色體畸變雙著絲粒+環(huán)的劑量刻度曲線，已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多起放射事故中。近些年，中國(guó)輻射防護(hù)研究院在輻射生物劑量學(xué)技術(shù)和方法的探索方面做了大量工作，建立了細(xì)胞微核法、染色體熒光原位雜交法、早熟染色體凝集技術(shù)、EPR 技術(shù)，在分子輻射生物劑量計(jì)研究方面也開展了多項(xiàng)研究，使中國(guó)輻射防護(hù)研究院在這方面的學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)得以保持和發(fā)展，但與國(guó)際水平相比還有一定的差距。表1 為中國(guó)輻射防護(hù)研究院目前生物劑量估算能力與2015 年WHO-BDN 成員實(shí)驗(yàn)室調(diào)查能力的比較結(jié)果［1］，主要從劑量估算技術(shù)、自動(dòng)化分析、質(zhì)量控制、事故估算經(jīng)驗(yàn)、生物劑量估算比對(duì)演習(xí)活動(dòng)及參加區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)的情況等方面進(jìn)行比較。通過分析，中國(guó)輻射防護(hù)研究院主要在劑量分析方面，缺少統(tǒng)計(jì)學(xué)的專業(yè)人員；在建立的劑量估算曲線、染色體分析能力、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等方面需要進(jìn)一步的提升。

表1 生物劑量估算能力比較Table 1 Comparison of biological dose estimation ability

2 快速、高通量生物劑量估算技術(shù)

生物劑量估算的技術(shù)水平?jīng)Q定生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的整體應(yīng)急響應(yīng)能力。為應(yīng)對(duì)核事故發(fā)生后大規(guī)模人員的快速分類診斷需求，開發(fā)自動(dòng)化、高通量的生物劑量估算技術(shù)是目前研究的重點(diǎn)，包括傳統(tǒng)細(xì)胞遺傳學(xué)劑量估算技術(shù)的改進(jìn)和分子水平上研發(fā)快速、高通量的新型生物劑量估算技術(shù)。

2.1 傳統(tǒng)生物劑量估算技術(shù)的自動(dòng)化發(fā)展

人體外周血淋巴細(xì)胞染色體畸變分析至今已有60 多年歷史，在國(guó)內(nèi)外重大核與輻射事故中起到十分重要的作用，“雙著絲粒+環(huán)”被認(rèn)為是輻射生物劑量估算的“金標(biāo)準(zhǔn)”。但由于傳統(tǒng)的染色體畸變分析費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通量低，對(duì)人員的技術(shù)要求高，難以滿足大規(guī)模核事故情況下大量人員劑量估算的需求。此外，常用于事故人員生物劑量估算的CBMN、FISH、PCC 同樣不能滿足快速、高通量劑量估算的需求。

隨著電子顯微鏡、計(jì)算機(jī)圖像處理及分子檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，研究者通過改進(jìn)血液樣本的處理方法、細(xì)胞的圖像采集速度及圖像軟件的分析能力來(lái)實(shí)現(xiàn)遺傳學(xué)指標(biāo)分析的快速自動(dòng)化，從而提高劑量估算能力。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)研究人員研制的快速、自動(dòng)生物劑量測(cè)定技術(shù)RABi-TII（2nd generation rapid automated biodosimetry technology， RABiT-II），通過在系統(tǒng)上集成自動(dòng)化離心機(jī)使細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間由72 h 縮短至54 h［10］。采用96 孔板自動(dòng)制備樣品，簡(jiǎn)化樣品處理過程及實(shí)現(xiàn)批量檢測(cè)。將高通量成像流式細(xì)胞術(shù)用于微核樣品的采集分析，實(shí)現(xiàn)樣品的自動(dòng)化處理及分析，24 h 內(nèi)可處理大約2 300 個(gè)樣品［11-12］。他們開發(fā)的全自動(dòng)雙著絲粒染色體分析平臺(tái)RABiT-II DCA，由RABiT-II、平板成像儀和開發(fā)的Fluor Quant Dic 軟件組成，在RABiT-II 系統(tǒng)中，用肽核酸（Peptide nucleic acid， PNA） 或 橋 聯(lián) 核 酸（Bridged nucleic acid，BNA）96 孔板成像儀獲得，使雙著絲粒染色體的自動(dòng)識(shí)別變得簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了從樣品加載到染色體分析，均在沒有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行，分析僅需30 μL血樣，培養(yǎng)結(jié)束后細(xì)胞處理分析時(shí)間由原來(lái)的2 d 縮短至3 h 內(nèi)［13］，大大提高了分析速度。但由于RABiT-II DCA 不是基于對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行分析，因此無(wú)法提供關(guān)于輻射劑量分布不均勻性的信息。此外，由于實(shí)驗(yàn)中需要采集熒光信號(hào)，使低劑量的假陽(yáng)性增加，因此還需要進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，提高劑量估算的準(zhǔn)確性。蘇州大學(xué)研究人員對(duì)采集到的高倍圖像使用DCScore 軟件（德國(guó)CARL ZEISS 公司）進(jìn)行Dic 自動(dòng)分析，后經(jīng)人工分析確認(rèn)，工作量減少96%，速度提高約7 倍［14］，但基于遺傳工作站的Dic 染色體自動(dòng)分析劑量-效應(yīng)曲線，在0.25 Gy劑量點(diǎn)的偏差高達(dá)52%，因此劑量-效應(yīng)曲線還需進(jìn)一步的優(yōu)化［15］。楊學(xué)琴［16］等利用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)淋巴細(xì)胞微核，可免除人工閱片的客觀性差和耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)微核的自動(dòng)化檢測(cè)，初步實(shí)驗(yàn)證實(shí)2 種方法的檢測(cè)結(jié)果一致。希臘研究人員［17］建立了自動(dòng)微量PCC 分析方法，每次僅需100 μL 血液，可以在96 孔板進(jìn)行批量操作，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)到細(xì)胞固定整個(gè)過程自動(dòng)化，為PCC 的自動(dòng)化檢測(cè)分析提供基礎(chǔ)。中國(guó)輻射防護(hù)研究院已配備了全自動(dòng)染色體掃描分析系統(tǒng)，研究人員也在積極探索智能化的染色體識(shí)別及劑量分析技術(shù)。

2.2 分子生物劑量估算技術(shù)的研究

分子生物學(xué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，尤其是微流控芯片技術(shù)的迅速發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)將樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等操作單元集成到一塊芯片上，自動(dòng)完成檢測(cè)分析的全過程，單個(gè)樣品可在30～40 min內(nèi)得出定量分析的結(jié)果，同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)批量檢測(cè)，使得采用分子生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行生物劑量估算，實(shí)現(xiàn)快速、高通量分析成為可能。各國(guó)研究人員在研究輻射敏感的基因、蛋白質(zhì)分子方面做了大量工作。

2.2.1 基因水平輻射敏感標(biāo)志物研究

大量基于基因表達(dá)作為輻射生物劑量計(jì)的研究，目前主要集中在輻射敏感基因的篩選方面。部分研究者嘗試開展了將多個(gè)基因進(jìn)行組合用于生物劑量評(píng)估的可行性研究，多數(shù)研究利用基因表達(dá)譜分析獲得大量的輻射誘導(dǎo)基因表達(dá)改變信息。研究發(fā)現(xiàn)，許多輻射敏感基因與細(xì)胞增殖、DNA 的損傷修復(fù)調(diào)控的p53 途徑密切相關(guān)。何穎［18］等研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)0.1 Gy 與1.0 Gy γ 射線作用后與細(xì)胞周期、p53 信號(hào)通路等相關(guān)的18 個(gè)基因表達(dá)后均發(fā)生顯著變化。Kabacik 等［19］利用全基因組表達(dá)芯片篩選人外周血中輻射敏感的基因，發(fā)現(xiàn)基因均與p53生物途徑相關(guān)。Oh等［20］篩選的13個(gè)輻射敏感基因中，有12 個(gè)基因是p53 調(diào)控的。Cruz-Garcia 等［21］采用納米孔測(cè)序分析，經(jīng)2.0 Gy X射線照射的9名健康志愿者外周血淋巴細(xì)胞，共確定了46 個(gè)差異表達(dá)基因，其中表達(dá)最顯著的基因是APOBEC3H 和FDXR，其表達(dá)量分別為對(duì)照組的25倍和28倍，使用測(cè)序方法對(duì)APOBEC3H基因進(jìn)行檢測(cè)，所需時(shí)間小于3 min。此外歐洲研究人員通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法，以小鼠、獼猴和人類外周血為研究對(duì)象，篩選得到某些miRNA和lncRNA可作為輻射敏感的生物標(biāo)志物，具有較好的輻射響應(yīng)特征［22-23］。也有研究報(bào)道，在小鼠腸道組織中篩選到一些lncRNA 和circRNA 可作為輻射敏感的生物標(biāo)志物［24-25］。目前大量研究表明輻射敏感分子FDXR，在生物劑量估算方面具有很好的應(yīng)用前景。O'Brien等［26］證明了FDXR在人外周血離體照射和全身照射治療患者的表達(dá)無(wú)顯著差異，且其表達(dá)與性別、感染和抗氧化劑等其他因素?zé)o顯著相關(guān)。

采用基因分子評(píng)估生物劑量研究方面，Jacobs等［27］將18 個(gè)基因分子進(jìn)行組合，形成了一個(gè)REDI-Dx劑量檢測(cè)系統(tǒng)，研究表明該系統(tǒng)在估算＞2 Gy 時(shí)，其敏感性為98.5%。李爽等［28］將多個(gè)基因分子進(jìn)行組合，探索其作為輻射生物劑量計(jì)的可行性，研究表明多個(gè)基因組合可提高劑量估算的準(zhǔn)確性。Port等［29］采用二代測(cè)序技術(shù)對(duì)FDXR、DDB2、POU2AF1 和WNT3 進(jìn)行檢測(cè)，初步將其組合應(yīng)用到大量輻照樣本的分類中，研究結(jié)果表明30 h可分析1 000個(gè)樣本，比標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞遺傳學(xué)快了3 倍左右，與輻射劑量相對(duì)應(yīng)的急性放射?。ˋcute radiation syndrome，ARS）嚴(yán)重程度分類的一致性達(dá)到90%～97%，提示采用該4 個(gè)基因組合用于ARS 的分類診斷具有可行性。中國(guó)輻射防護(hù)研究院在探索基因分子用于輻射生物劑量計(jì)方面也做了大量的工作，建立了HPRT、TCR 基因突變、CDKN1A、MDM2 基因、線粒體COXI、ATPase6 基因、線粒體DNA4977bp 缺失等基因的劑量-效應(yīng)曲線。目前正在將已有的研究結(jié)果與新發(fā)現(xiàn)的輻射敏感分子進(jìn)行合理組合，探索其在生物劑量評(píng)估中的應(yīng)用。

2.2.2 蛋白質(zhì)水平輻射敏感標(biāo)志物研究

生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的質(zhì)和量變化與輻射效應(yīng)密切相關(guān)，輻射作用后不同時(shí)間、不同蛋白質(zhì)的出現(xiàn)和量的變化都可能與生物受輻射影響程度存在某種聯(lián)系。目前的研究多集中于在已報(bào)道的輻射敏感蛋白質(zhì)中尋找新型生物劑量計(jì)。γ-H2AX是參與DNA 損傷修復(fù)的關(guān)鍵分子之一，具有輻射劑量依賴性，不足的是隨著DNA 的修復(fù)，γ-H2AX 活化熒光快速消失，在照射后24 h 降到基礎(chǔ)水平，因此嚴(yán)重限制了其應(yīng)用［30］。C 反應(yīng)蛋白和血清淀粉酶是最早發(fā)現(xiàn)的輻射敏感蛋白質(zhì)分子，在接受全身和局部放射治療的患者中，血清淀粉酶的表達(dá)量呈劑量依賴性增加［31］。但與γ-H2AX 蛋白相似，C反應(yīng)蛋白和血清淀粉酶在照后短時(shí)間內(nèi)開始消失，提示許多輻射敏感蛋白質(zhì)分子具有其最適合的劑量響應(yīng)和時(shí)間響應(yīng)范圍，采用單一分子標(biāo)志物估算受照劑量存在局限性和不確定性。在達(dá)喀爾事故中，通過檢測(cè)血漿Flt3L濃度變化，對(duì)63名潛在受照者進(jìn)行輻射暴露評(píng)估分級(jí)，其結(jié)果與細(xì)胞遺傳學(xué)檢測(cè)結(jié)果一致，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)Flt3L在不同種族中的表達(dá)量是不一致的［32］，提示以Flt3L作為生物劑量計(jì)需考慮種族因素。此外，越來(lái)越多的研究利用蛋白質(zhì)組學(xué)方法探索輻射敏感標(biāo)志物。這些研究多集中在嚙齒類和靈長(zhǎng)類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的研究，得到了血液與特定組織中一些輻射暴露相關(guān)的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)標(biāo)志物與特定照射劑量和照射后時(shí)間相關(guān)。有研究通過給予狒狒2.5～15.0 Gy γ 射線全身照射，采集照射后0～28 d 的血漿進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)分析，獲得用于照射后3個(gè)時(shí)間段0～2 d、2～7 d、7～28 d的生物標(biāo)志物，為輻射所致造血系統(tǒng)損傷提供新的診斷指標(biāo)［33］。有研究利用人源化小鼠模型，采用蛋白質(zhì)譜分析0～2.0 Gy X 射線照射后3 d 淋巴細(xì)胞蛋白質(zhì)組的定量變化，發(fā)現(xiàn)FDXR、BAX、DDB2、ACTN1蛋白表達(dá)呈現(xiàn)劑量依賴性反應(yīng)［34］，但研究表明這些蛋白質(zhì)只能用于輻射暴露3 d后、小于2.0 Gy的劑量評(píng)估。美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)檢測(cè)1～10 Gy X射線照射后不同時(shí)間非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物差異蛋白質(zhì)的表達(dá)情況，篩選出輻射敏感的蛋白質(zhì)分子，并將多個(gè)輻射敏感的蛋白質(zhì)分子進(jìn)行組合，研究表明采用蛋白質(zhì)組合估算≥2.0 Gy 劑量時(shí)，其敏感性大于90%［35］。中國(guó)輻射防護(hù)研究院在蛋白質(zhì)作為生物劑量計(jì)方面建立了線粒體COXI蛋白在0～5.0 Gy的劑量響應(yīng)關(guān)系，γ-H2AX在不同劑量56Fe 作用后的劑量響應(yīng)關(guān)系曲線及時(shí)間變化規(guī)律。

傳統(tǒng)生物劑量估算技術(shù)正借助高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)及分子檢測(cè)技術(shù)，向智能化檢測(cè)方向邁進(jìn)，分子輻射生物劑量估算技術(shù)的大量研究還處于輻射敏感分子的篩選階段，初步探索多個(gè)敏感分子組合模型用于劑量估算的可行性，多個(gè)分子優(yōu)化組合進(jìn)行劑量估算是發(fā)展的趨勢(shì)，此外劑量估算的生物標(biāo)志物在體內(nèi)的適用性也值得思索。但無(wú)論是傳統(tǒng)生物劑量估算技術(shù)的改進(jìn)還是新型技術(shù)的研發(fā)，均需考慮到大規(guī)模核事故發(fā)生后，大批傷員暴露劑量、時(shí)間、部位的不確定性，進(jìn)一步優(yōu)化劑量估算技術(shù)，而如何將生物劑量學(xué)數(shù)據(jù)與大規(guī)模核事故應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援系統(tǒng)集成是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

3 小結(jié)與展望

生物劑量估算是大規(guī)模核與輻射事故發(fā)生后人員分類診斷的重要依據(jù)，由于事故的突發(fā)性易造成大量潛在受照人員，因此建立快速、高通量的輻射生物劑量評(píng)估系統(tǒng)依然是目前研究的重點(diǎn)。輻射劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)是提高應(yīng)急能力的手段之一，國(guó)際層面的更廣泛合作是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化操作有利于提升網(wǎng)絡(luò)的整體應(yīng)急能力。我國(guó)目前雖然有每年的生物劑量估算能力考核，但需要盡快建立生物劑量實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)，真正能夠在發(fā)生大規(guī)模核與輻射事故情況下快速給出生物劑量估算。針對(duì)核事故人員快速分類診斷需求，自動(dòng)化、智能化、高通量的生物劑量測(cè)定技術(shù)仍是生物劑量學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，研究中需要重點(diǎn)考慮如何提高Dic 自動(dòng)分析軟件的準(zhǔn)確性，從多組學(xué)的角度探索建立多參數(shù)、多時(shí)間窗、多劑量范圍的劑量估算技術(shù)。