С первых шагов образования сектора биологических исследований (СБИ) ЛЯП в 1978 г. радиобиологи ОИЯИ начали активно сотрудничать со специалистами стран-участниц ОИЯИ. Среди радиобиологов, участвовавших в работах сектора в тот период, были сотрудники Института Берлин-Бух (ГДР, Берлин). Возглавляли эту группу профессор Х.Абель и доктор Г.Эрцгребер. Начало сотрудничеству с немецкими специалистами из Берлин-Буха положили контакты между радиобиологами этого института и Научно-исследовательского института медицинской радиологии (НИИМР, г.Обнинск). В 60-е и 70-е годы в НИИМР работал всемирно известный генетик и радиобиолог профессор Н.В.Тимофеев-Ресовский. Под влиянием его работ в довоенный период в Берлин-Бухе сформировалась активно работавшая школа радиобиологов. Поэтому после создания СБИ ЛЯП, который возглавил профессор В.И.Корогодин, ранее много лет работавший с Н.В.Тимофеевым-Ресовским, совместные работы с немецкими коллегами были начаты и в ОИЯИ.

         Областью исследований, проводимых в сотрудничестве с Институтом Берлин-Бух, было изучение молекулярных механизмов повреждений ДНК в клетках высших организмов при действии ускоренных тяжелых ионов. В короткие сроки был создан комплекс аппаратуры, который позволил изучать закономерности и механизмы образования двунитевых разрывов ДНК в клетках млекопитающих, культивируемых in vitro. Были получены уникальные материалы, позволившие расшифровать различные аспекты летального действия излучений с разными физическими характеристиками на клетки высших организмов.

         В этот же период в СБИ проводились совместные работы с Институтом ядерной химии и технологии (Варшава, ПНР). Возглавлял эти работы с польской стороны доктор О.Росек. Целью этих исследований было сравнительное изучение летального действия излучений широкого диапазона линейной передачи энергии (ЛПЭ) на две линии клеток лимфомы, обладающих разной способностью к репарации повреждений ДНК. В ходе этих работ было показано существенное различие в радиочувствительности двух линий клеток (радиорезистентной – с нормальной способностью к репарации ДНК, и радиочувствительной – имеющей дефект в репарационной системе). При возрастании ЛПЭ тяжелых заряженных частиц наблюдалось нивелирование радиочувствительности двух клеточных линий, свидетельствующее об индукции прямых двунитевых разрывов ДНК излучениями с высокой ЛПЭ.

         Цитологическое действие ионизирующих излучений на растительные клетки, культивируемые in vitro изучалось специалистом из Университета им.Каменского в Братиславе (Чехословакия) Е.Глинковой.

         Теоретическими разработками, направленными на моделирование спонтанного мутационного процесса в клетках низших эукариот, в начале 80-х годов успешно занимался математик из Венгрии Ф.Чаба (ЦИФИ, Будапешт). В этот же период в СБИ активно работал другой теоретик из Чехословакии В.Лисы (Университет в г.Кошице), занятый анализом проблемы наличия давыдовских солитонов в ДНК.

         В начале 80-х годов в секторе начали активно развиваться радиобиологические исследования на ускорителях тяжелых ионов ЛЯР. Основной задачей этих исследований являлось выяснение механизмов, определяющих различия в биологической эффективности ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками. В решение этой проблемы активно включились специалисты из Чехословакии С.Козубек (ИБФ ЧСАН, Брно) и несколько позднее В.Михалик (ИРБ, Прага).

         С.Козубек интенсивно работал над созданием модели, описывающей закономерности летального действия излучений широкого диапазона ЛПЭ на клетки бактерий с разной способностью репарации повреждений ДНК. В рамках этой модели удалось описать летальные радиационные эффекты в бактериальных клетках (форма кривой выживаемости клеток, зависимость радиочувствительности от ЛПЭ, кислородный эффект, действие радиопротекторов различных классов), индуцируемые тяжелыми заряженными частицами. Было показано, что специфика действия многозарядных ионов на генетический аппарат клеток может определяться кластерным типом повреждений ДНК, индуцируемых тяжелыми ионами.

         Микродозиметрический анализ выхода различных типов повреждений ДНК при действии ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками был выполнен В.Михаликом (ИРБ, Прага). Было показано, что с ростом ЛПЭ увеличивается выход кластерных повреждений одно- и двунитевой ДНК. Эта зависимость описывается кривой с локальным максимумом и положение максимума для различных типов кластерных повреждений не является инвариантным. Эти работы явились пионерскими и впоследствии получили продолжение во многих западных научных центрах.

         Широкий фронт исследований, касающийся мутагенного действия излучений с разной ЛПЭ на клетки, в период 1985-90 гг. проводила интернациональная группа специалистов – физиков и радиобиологов (М.Бонев – ИЯИАЭ, Болгария, С.Козубек – ЧССР, Б.Токарова – ЧССР, Ф.Чаба – ВНР). Для выяснения относительной роли физического и биологического факторов в индуцированном мутационном процессе С.Козубеком были предприняты исследования индукции прямых и обратных мутаций у клеток бактерий. Было установлено, что дозовая зависимость частоты мутирования клеток имеет линейно-квадратичный характер. При облучении клеток частицами с возрастающими значениями ЛПЭ была показано, что характер зависимости частоты мутирования от дозы облучения не меняется с ростом ЛПЭ, но изменяется лишь относительная генетическая эффективность излучений. Зависимость ОГЭ от ЛПЭ описывается кривой с локальным максимумом. В рамках развитых С.Козубеком теоретических подходов нашли объяснение различия в положении максимумов зависимостей относительной биологической эффективности по критерию летального и мутагенного действия от ЛПЭ. Они обусловлены разным характером повреждений ДНК, участвующих в реализации мутагенеза и летальных эффектов облучения. В первом случае ими являются преимущественно поврежденные основания, во втором - двунитевые разрывы ДНК. В 1989 г. С.Козубеком была успешно защищена докторская диссертация по данной теме.

         М.Боневым были детально изучены закономерности и механизмы индукции профага лямбда излучениями с разными физическими характеристиками. Эти работы позволили оценить роль индуцибельной системы репарации у клеток прокариот в реализации мутационного процесса, вызванного ионизирующими излучениями разного качества.

         С 1985 г. и по настоящее время осуществляется плодотворное сотрудничество с группой радиобиологов из GSI (Дармштадт, ФРГ), руководимых проф. Г.Крафтом и С.Риттер. На протяжении многих лет специалисты ОРРИ проводят совместные эксперименты на пучках тяжелых ионов ускорителя GSI. Целью этих работ является изучение цитогенетическое действие ускоренных тяжелых ионов на клетки млекопитающих в культуре и лимфоциты крови человека. Активное участие сотрудники ОРРИ принимали в предклиническом исследовании радиобиологических характеристик пучков ускоренных многозарядных ионов, предназначенных для терапии рака.

         Активное сотрудничество в области генетического действия тяжелых заряженных частиц в период с 1990 по 1998 гг. осуществлялось с Институтом космической биологии и медицины Германии (Кёльн, ФРГ). С немецкой стороны в этих работах участвовала группа специалистов во главе с д-ром Г.Хорнек. Эти исследования касались разработки нового метода изучения кинетики экспрессии индуцибельных оперонов клеток на основе люциферазной реакции. Интернациональная группа разработала эффективный и простой в использовании метод (SOS-Luxtest), позволяющий в режиме реального времени определять степень повреждения генетического аппарата живых клеток при действии ионизирующего излучения, ультрафиолетового света и химических канцерогенов. Для этой цели была создана генетическая конструкция, включающая в себя гены светящихся бактерий, контролирующие синтез белков, участвующих в реакции свечения (Lux-гены). При возникновении повреждений в ДНК репрессия работы генов снимается, что приводит к запуску реакции свечения. В результате этого клетки, несущие указанную генетическую конструкцию, испускают свет в видимой области, причем световой выход прямо зависит от степени повреждения ДНК и может легко измеряться. Таким образом, по своей сути SOS-Luxtest оказался уникальным биологическим дозиметром и мог быть широко использован в различных областях: в экологических целях для быстрого экспресс-анализа загрязнений химическими канцерогенами и мутагенами, в фармакологии – для исследования возможной мутагенности новых лекарств, в химической и пищевой промышленности.

         Для развития этих перспективных разработок группа получила финансовую поддержку в виде гранта по программе «Коперникус» (г.Брюссель, Бельгия). В результате был создан прибор, позволяющий в режиме on line регистрировать наличие в среде обитания мутагенных факторов физической и химической природы.

         В области генетики дрожжевых клеток на протяжении ряда лет проводятся совместные работы с профессором Н.Бабудри из Университета в г. Перуджи (Италия). Они связаны с изучением генетического контроля мутагенеза в условиях голодания клеток. Эта задача касается проблемы генетического контроля остановки клеточного цикла при получении повреждений ДНК. В последние годы становится более видимой взаимосвязь различных компонентов интегрального клеточного ответа на повреждения ДНК, обеспечивающего стабильность и целостность генома. Показана связь механизмов контроля клеточного цикла и механизма репарации повреждений ДНК. Механизм, обеспечивающий контроль и координацию этих процессов, был открыт в конце 80-ых годов прошлого века и назван checkpoint контролем. Этот механизм позволяет клеткам выживать и поддерживать генетическую стабильность и регулируется checkpoint генами. Считается, что нарушение checkpoint путей, приводящее к увеличению мутабильности и геномной нестабильности, имеет важное значение на ранних стадиях канцерогенеза.

         На протяжении ряда лет (1988-1997 гг.) радиобиологи ОРРИ плодотворно сотрудничали с НАСА (США). Руководителем этих работ со стороны НАСА являлся д-р Т.Янг. В рамках совместного научного соглашения о сотрудничестве между ОИЯИ и НАСА успешно проводились эксперименты на синхрофазотроне. Целью этих исследований являлось установление величины относительной биологической эффективности протонов с энергией 1 – 5 ГэВ. В экспериментах на лимфоцитах крови человека были изучены закономерности индукции нестабильных и стабильных хромосомных аберраций. Было установлено, что величины ОБЭ протонов релятивистских энергий не превышают значения биологической эффективности гамма-излучения.

         В настоящее время ОРРИ продолжает активное сотрудничество с Институтом биофизики ЧАН (г.Брно). Эти исследования касаются проблемы цитогенетических механизмов индукции стабильных хромосомных аберраций в клетках человека излучениями широкого диапазона ЛПЭ. С чешской стороны работы возглавляются д-ром С.Козубеком. Продолжаются совместные со специалистами Университета им.Коменского (г.Братислава, Словакия) исследования цитологического действия тяжелых заряженных частиц на растительные клетки. Плодотворно развивается сотрудничество с Институтом ядерной химии и технологии (Варшава, Польша). С польской стороны под руководством профессора А.Войцека проводится изучение закономерностей и механизмов возникновения различных видов хромосомных аберраций (нестабильных повреждений хромосом и транслокаций) при действии различных доз ускоренных заряженных частиц. Близкие по задачам исследования ОРРИ систематически проводит с GSI (Дармштадт, Германия). Активное сотрудничество в последнее время налажено с Минским Государственным университетом (Республика Беларусь). Эти работы нацелены на изучение механизмов катарактогенного действия тяжелых заряженных частиц высоких энергий, исследование механизмов воздействия излучений разного качества на зрительный пигмент – родопсин.

         В последнее время активно развивается сотрудничество со специалистами из Японии (РИКЕН, Университет Кейо, Центр Науки Генома РИКЕНа), Великобритании (Даресбури Лаборатори), США (Национальный Институт Здоровья, Университет Небраски), Университети Хоккайдо, Канагава и Тохоку в Японии. Указанное международное сотрудничество базируется на работах Холмуродова Х.Т. в области применения методов компьютерного молекулярного моделирования в физико-химических и биологических системах. Следует отметить, что методы молекулярной динамики (МД), в особенности для биофизических исследований, приобрели в последние годы исключительное значение, связанное с появлением высокоэффективных компьютеров (суперкомпьютеров и специализированных кластеров, таких как, MDGRAPE-2 система) и программных пакетов многоцелевого назначения, например, DL_POLY, AMBER и CHARMM. Одним их важных аспектов применения МД является расчеты конформационных изменений белков и определение их пространственной структуры с высокой точностью. Методы МД позволяют моделировать явления мутационных изменений в биологических структурах на молекулярном уровне и с высоким пространственно-временным разрешением.

         Уникальность ядерно-физических установок ОИЯИ и создаваемые ими поля ионизирующих излучений потребовали разработки и создания новых средств радиометрии и дозиметрии ионизирующих излучений. Созданный сотрудником ОИЯИ из Польши М.Зельчинским в 60х годах рекомбинационный дозиметр смешанного ионизирующего излучения позволил измерить поглощенные и эквивалентные дозы, а также коэффициенты качества излучений в пучках и полях рассеянного излучения ускорителей и импульсного быстрого реактора.

         Информация об энергетических зависимостях чувствительности дозиметров является основой при измерениях характеристик сложных по компонентному составу и энергетическому распределению полей ионизирующих излучений. Поэтому одним из основных направлений международного сотрудничества на протяжении последних десятилетий является исследование характеристик дозиметров и детекторов, используемых в странах-участницах ОИЯИ. Совместно с болгарскими из Софии (И.Мишев, М.Гелев), немецкими из Дрездена (Л.Ветцель, Г.Таут, Б.Дершель, Г.Хан и др.), польскими из Сверка (М.Зельчинский, С.Пшона), словацкими из Братиславы (Д.Никодемова, М.Фюлоп), чешскими из Праги (Ф.Спурны, З. Спурны и др.) специалистами были исследованы энергетические зависимости чувствительности спектрометра Боннера, твердотельных и эмульсионных трековых детекторов, термолюминесцентных детекторов.

         С целью определения точности измерения радиационных характеристик полей излучения проборами, используемыми в странах-участницах ОИЯИ в 70-х годах была проведена серия сравнительных измерений в полях излучений ускорителей протонов ОИЯИ, в пучке ИБР-30 и полях на основе 252Cf в полиэтиленовых замедлителях и полях излучения ускорителей ЦЕРНа. В этих измерениях приняли специалисты из Болгарии, Польши, Румынии, СССР и Чехословакии. Результаты этих исследований показали, что регламентированная точность измерения радиационных характеристик полей излучения достигается лишь в отдельных случаях. Эти исследования позволили скорректировать метода дозиметрии, используемые в странах- участницах ОИЯИ.

         После создания Отделения радиационных и радиобиологических исследований расширилось сотрудничество с Международным агентством по атомной энергии. Это сотрудничество выполнялось по трем направлениям: выполнение целевых исследований по просьбе МАГАТЭ; участие в программах координационных исследований МАГАТЭ; организация и проведение образовательных курсов МАГАТЭ.

         Как известно, контроль за нераспространением ядерного оружия осуществляет Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). Одной из проблем осуществляемого контроля является измерение слабых потоков нейтронов в интенсивных полях гамма-излучения при контроле перемещения делящихся. По заказу МАГАТЭ были проведены исследования характеристик различных детекторов тепловых нейтронов с полиэтиленовыми замедлителями, оптимизированы параметры аппаратуры, изготовлен и испытан в интенсивных полях гамма-излучения прототип монитора нейтронов на основе “коронного” счетчика для регистрации возможного перемещения ядерных материалов.

         Контроль облучения персонала с использованием индивидуальных дозиметров является существенным компонентом при оценке эффективности любой программы радиационной безопасности направленной на ограничение облучения работников. Изменение концепции радиационной безопасности в начале 90-х годов после публикации новых рекомендаций Международной комиссии по радиологической защите в 1990 стимулировало разработку новых международных стандартов по радиационной безопасности, которые были подготовлены международными организациями, утверждены Советом Управляющих МАГАТЭ и опубликованы в 1996 году. В этих международных стандартах по радиационной безопасности приняты новые операционные величины для целей радиационного мониторинга. В частности, для индивидуальной дозиметрии сильно проникающего излучения в соответствии с этими стандартами следует использовать новую операционную величину индивидуальный дозовый эквивалент, Hp(10), чтобы продемонстрировать выполнение требования не превышения установленных пределов доз облучения. Принимая во внимание технические трудности, связанные с введением новых радиационных величин измерений для измерений доз облучений, МАГАТЭ организовало исследовательскую программу по сравнению индивидуальных дозиметров, используемых в государствах – членах МАГАТЭ из Восточной Европы. Целью этой программы являлось предоставить возможность службам индивидуальной дозиметрии оценить энергетические и угловые зависимости чувствительности дозиметров, а также возможность измерять характеристики полей излучения в терминах индивидуального дозового эквивалента, Hp(10).

         В связи с большим опытом в исследовании характеристик индивидуальных дозиметров и возможностями ОРРИ по метрологическому обеспечению дозиметрических измерений, по просьбе МАГАТЭ ОИЯИ принял участие в этой программе в качестве метрологической лаборатории. В рамках этой программы была проверена возможность 23 служб индивидуальной дозиметрии измерять Hp(10) в полях гамма-излучения с различными энергетическими распределениями частиц, a также измерить энергетические и угловые функции чувствительности используемых дозиметров в терминах индивидуального дозового эквивалента. Выполненные исследования позволили существенно повысить достоверность измерения индивидуального дозового эквивалента в государствах-членах МАГАТЭ из Восточной Европы.

         В 1996 и1999 годах по просьбе МАГАТЭ совместно с УНЦ ОИЯИ были проведены образовательные курсы для молодых специалистов по радиационной безопасности. На этих курсах прошли подготовку несколько десятков специалистов из, практически, всех стран-участниц ОИЯИ, а также из Эстонии, Литвы и Латвии.