Definice oboru
Radiobiologie je věda o účincích ionizujícího i neionizujícího záření na živé systémy. Rozdělujeme ji na modelovou, experimentální a klinickou.
Modelová radiobiologie vyžaduje kromě odpovídajícího technického zázemí značnou dávku představivosti a koncepčních vizí u těch, kteří se ji věnují. Cílem experimentální radiobiologie je pochopení dějů, které se rozvíjejí po absorpci energie záření na všech úrovních, počínaje molekulární a konče úrovní celého živého organizmu. K tomuto záměru je soustředěno úsilí navrhovat optimální dozimetrické postupy, zásady profylaxe, analýzy klinických projevů poškození a léčby nejrůznějších radiačních poškození jak stochastických, tak i deterministických. Získané poznatky využívá klinická radiobiologie, která má uplatnění v řadě medicínských oborů, zejména v radioterapii, radiační ochraně, RTG diagnostice, nukleární medicíně, genetice, stomatologii a výrazně v medicíně katastrof.
Bez znalosti radiobiologie je obtížné rovněž zajistit bezpečný chod řady nemedicínských oborů, především v oblasti jaderné energetiky, defektoskopie, zemědělství, farmacie, při práci Integrovaného záchranného systému. Radiobiologické poznatky jsou nenahraditelné v boji s terorismem a mimořádně důležité v případě jaderného válečného konfliktu.
Zatímco v uplynulých dekádách byl zájem radiobiologie směřován především ke studiu ovlivnění účinků subletálních dávek ionizujícího záření, v posledních letech můžeme pozorovat obecný nárůst zájmu o účinky nízkých dávek ionizujícího záření a také o účinky nejrůznějších forem neionizujícího záření na lidský organizmus.
Hlavním úkolem oboru je stejně jako u ostatních výzkumná a edukační činnost a proti řadě ostatních zde výrazně přibývá i složka krizového řízení.
Za nejzávažnější radiobiologická témata považujeme:
1) biodozimetrii. Tato oblast je významná z hlediska potřeb jaderné energetiky, radiační ochrany, ekologie a krizového řízení. V České republice jsou pracoviště, kde je možné změřit míru kontaminace radionuklidy, neexistuje však laboratoř, kde lze změřit absorbovanou dávku ze zevního ozáření. Z hlediska ochrany zdraví při práci se zářením je pro odhad rizika vzniku zhoubných onemocnění rovněž důležitá pravděpodobnost interakce genetických lokusů odpovědných za vznik specifických translokací. Tato pravděpodobnost souvisí se strukturou jádra a jeho změnami v průběhu ozařování. Jedním z důležitých úkolů je proto určit četnost vzniku aberací mezi různými dvojicemi chromozomů v závislosti na dávce a typu záření. Cílem je vyjasnění mechanizmů působení záření na molekulární úrovni. Výsledkem práce by měl být kvalifikovaný odhad rizika vzniku leukémie, případně dalších zhoubných onemocnění po ozáření;
2) radiační terorizmus. Terorismus je dnes světově ostře sledovaný problém a radiobiologie musí věnovat značnou pozornost prevenci, monitorování a řešení radiační havárie v případě zneužití jaderných zdrojů. Reálnou možností je použití klasické výbušniny v kombinaci se silně radioaktivní látkou (tzv. „dirty bomb“), kdy připravenost může znamenat záchranu mnoha lidských životů. Jedná se o komplexní téma od rychlé diagnostiky nastupujícího radiačního poškození, způsob ochrany ohroženého obyvatelstva, metodické řešení bezprostředního ohrožení a následné kroky v léčbě postiženého organizmu, koordinaci s ostatními složkami Integrovaného záchranného systému podílejících se na likvidaci důsledků havárie až po řešení minimalizace pozdních následků;
3) studium stochastických účinků ionizujícího záření po ozáření organizmu nízkými dávkami. Výsledky některých studií popisujících stochastické účinky nízkých dávek záření prokázaly vyšší radiační biologickou účinnost nízkých dávek oproti dosud platnému lineárněkvadratickému modelu (tzv. oblast hypersensitivity). Příčina tohoto jevu není dosud zcela odhalena, a není zde ani názorová jednotnost, existují však domněnky, že nitrobuněčná a mezibuněčná komunikace v oblasti nízkých dávek záření je faktorem potencujícím radiační poškození. Na druhé straně organismus disponuje řadou mechanismů, které dokáží v oblasti malých dávek reparovat radiační poškození (fosforylace ATM kinasy). A dále pak následuje indukce reparačních neboli tzv. „checkpoint“ proteinů, která nastává při velmi nízkých dávkách. Nové výsledky v této oblasti budou hrát významnou roli při stanovování přípustných limitů efektivních dávek a také mohou ovlivnit dolní hranici pro dispenzarizaci interně či externě ozářených osob;
4) léčbu akutní nemoci z ozáření a radiační dermatitidy. Letální syndromy akutní nemoci z ozáření, tj. dřeňový, gastrointestinální a neurovaskulární syndrom, jsou spolu s dozimetrií tématy spjatými s radiačními událostmi a nehodami, tudíž jde o témata preferovaná z pohledu krizového managementu. Výsledky studií vhodných terapeutických ovlivnění budou mít vliv na samotné hodnoty letální dávky u ozářených, nehledě na významné využití v civilním sektoru. Letální komplikací dřeňového syndromu při dnešním stavu poznání pak zůstávají mimo jiné post radiační plicní poškození (radiační pneumonitida a radiační fibróza plic). Rovněž rozvoj radiační dermatitidy je vedle rozvoje akutní nemoci z ozáření nejrychleji se manifestující klinickou jednotkou zneschopňující ozářené osoby. Ačkoliv existují léčebné postupy ovlivňující radiační dermatitidu například překrytí defektu pomocí štěpu, mechanizmus rozvoje radiační dermatitidy skýtá příležitost, jak významně oddálit či snížit frekvenci výskytu této nemoci u ozářených. Další kapitolou tohoto úseku je studium interakce radioterapie s jinými formami léčby (zejména farmakoterapií) i s odlišnými biologickými podmínkami;
5) studium účinků neionizujícího záření na lidský organizmus. Lze v současné době rozdělit do dvou skupin. Studium vlivu magnetického (elektromagnetického) pole a studium mechanizmu účinku optického záření v živé tkáni, a to zejména laseru. Problematiku elektromagnetického pole je nezbytné zaměřit především k přesnému určení hranice, kdy jeho působení má již negativní účinek, a zejména hrozí nezvratné změny v organizmu. Vyřešení těchto otázek vyžaduje studium zejména na subcelulární úrovni a posouzení pozdních následků působení elektromagnetického pole, případně ovlivnění reparačních schopností. Získané poznatky by bylo možné využít jak v medicíně (kontraindikace pro magnetickou rezonanci, vysvětlení příznivého efektu pulzní magnetoterapie) tak v komerční oblasti (především používání mobilních telefonů, vysílaček). Důležitým cílem zde zůstává nalezení reprodukovatelných a dostatečně významných efektů, které by umožnily studium mechanismů. Problematiku laseru je nutné rozdělit do dvou skupin. Zcela jasný je mechanizmus účinků laseru v chirurgických indikacích, chybí však řada informací o mechanizmu účinků laserů používaných v terapii, zejména o přenosu energie. Rovněž tak i objektivní posouzení možných negativních účinků laseru na tkáň. V obou případech se jedná o aktuální problematiku, kdy mechanizmy účinků je třeba verifikovat i s ohledem na dnes mnohdy nekriticky přijímané empirické poznatky v klinické praxi. Určení a praktické využití specifických ukazatelů pro jednotlivé formy neionizujícího záření má význam i pro biodozimetrii.
Radiobiologická centra v České republice
V současné době v České republice působí 4 radiobiologická pracoviště. Dvě mají bohatou a výrazně ceněnou historií: katedra radiobiologie na Fakultě vojenského zdravotnictví Univerzity obrany v Hradci Králové (do 31. 8. 2004 Vojenská lékařská akademie Jana Evangelisty Purkyně)(http://www.vojenskaskola.cz/skola/uo/fvz/struktura/k303/Stranky/o_pracovisti.aspx) a Biofyzikální ústav Akademie věd ČR v Brně (http://www.ibp.cz/cs/). Ta je možné považovat především za pracoviště experimentální. Dalšími centry je katedra lékařských a humanitních oborů Fakulty biomedicínského inženýrství Českého vysokého učení technického v Praze ( http://www.fbmi.cvut.cz/katedry/lekarske-a-humanitni-obory) a katedry radiologie a toxikologie Zdravotně sociální fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích ( http://www.zsf.jcu.cz/structure/departments/kra/).
Na FBMI ČVUT se podařilo vytvořit kolektiv spojující klinické radiobiology, jaderné fyziky, biofyziky a radioterapeuty. Navíc úzce spolupracuje jak se Státním ústavem jaderné, chemické a biologické ochrany v.v.i., tak se Státním ústavem jaderné bezpečnosti, Státním ústavem radiační ochrany v.v.i. i Ústavem jaderného výzkumu Řež a.s.. Tato katedra se profiluje zejména jako klinická, snažící se rozvíjet aktivity jednak do oblasti krizového řízení, jednak ve smyslu spolupráce s radioterapeutickými pracovišti a ochrany obyvatelstva před negativními účinky ionizujícího záření. Českobudějovické pracoviště je orientováno především na laboratorní diagnostiku, problematiku environmentální a etické aspekty spojené s ionizujícím zářením.
Perspektiva oboru
Rozvoj oboru je spojený s kvalifikovanou přípravou nových odborníků, která je v souladu s Boloňskou úmluvou. Znamená to, zajistit studium na úrovni bakalářské, magisterské a kvalitní přípravu doktorandů, kteří by pak rozvíjeli koncepci oboru i jednotlivá témata v rámci příslušných výzkumných směrů. Při posuzování kvality práce je nutné používat měřítka navržená při akreditacích oboru a standardní kritéria obvyklá při hodnocení vědecké práce všude ve světě. Takový systém netrpící nedostatkem finančního krytí ze strany grantových agentur a institucionálních zdrojů je jediným možným systémem vedoucím k dalšímu rozvoji oboru. Důležité je rovněž zařazení radiobiologie mezi priority do Národního programu výzkumu (to by se dalo očekávat s ohledem na přítomnost jaderných elektráren na našem území). Ostatní varianty vedou jen k zakonzervování současného stavu nebo dokonce k úpadku oboru jako takového.
Výhodou našeho oboru je vysoká erudovanost mnoha stávajících radiobiologů (obor není závislý na výsledcích několika málo jedinců), bezproblémové akreditace jednotlivých studijních oborů a v neposlední řadě recentní, moderní a aktuálně doplňovaná výuka určená pro pregraduální i postgraduální studenty.
V oblasti kooperace s medicínskými obory je dominantní spolupráce s radiační onkologií. Cílem je, v souladu se záměry obou oborů, zřízení míst klinických radiobiologů na větších radioterapeutických odděleních, kteří by garantovali rychlý přenos informací z experimentální i teoretické radiobiologie na klinická pracoviště a naopak iniciovali studium nejasných mechanizmů pozorovaných empiricky v experimentu.
V oblasti spolupráce s jinými obory je nezbytná úzká spolupráce se všemi složkami Integrovaného záchranného systému a vypracování jednotných metodických pokynů v civilní složce. V oblasti radiační ochrany je oboustranně výhodná spolupráce s jadernými elektrárnami, tj. zejména na poli ochrany pracovníků i obyvatelstva před vlastními zdroji i před radiačním terorizmem. V oblasti armádní je to potom problematika zbraní CBRN (chemical, biological, radiological, nuclear).