Światowe badania w dziedzinie bioelektromagnetyzmu – wybrane kierunki badawcze na konferencji BioEM 2018

BioEM organizowane jest od kilkudziesięciu lat przez The Bioelectromagnetic Society. 20 lat temu do organizatorów dołączyło drugie towarzystwo:  The European Bioelectromagnetics Association (EBEA). Konferencja odbyła się w Słowenii, w Portoroż-Piran, w dniach 25-29 czerwca 2018 roku i została zainicjowana przez dr. Petera Gajska z Instytutu Promieniowania Niejonizującego (Institute for Nonionizing Radiation) oraz prof. Damijana Miklavcica z Uniwersytetu w Lubljanie. Konferencja odbywa się według schematu wypracowanego w ciągu wielu lat jej organizacji i jest znakomitym forum dla badaczy, ekspertów,  a także dla studentów, do spotkania i wymiany wyników realizowanych badań, wymiany myśli, idei oraz nowych rozwiązań organizacyjnych w dziedzinie szeroko rozumianego bioelektromagnetyzmu.

Na konferencję nadesłano 244 referaty w formie streszczeń z 36 krajów, które zostały poddane ostrej procedurze recenzowania (peer reviewing). Zaakceptowane referaty zostały podzielone na 16 sesji oralnych i dwie plakatowe. Sesje plakatowe połączone zostały z krótkim prezentacjami (3 minuty/referat), poprzedzającymi sesje plakatowe.  Pozytywną cechą konferencji BioEM jest przyciąganie studentów – w tegorocznym wydaniu prezentowanych było 49 referatów studenckich.

Omówienie sesji plenarnych

Podczas BioEM odbyły się następujące sesje plenarne:

  1. Effects of Static and Oscillatory Magnetic Fields on Cryptochromes: A Mechanistic Perspective
  2. The International Commission on Non-Ionising Radiation Protection (ICNIRP) Draft High Frequency (100 kHz – 300 GHz) Guidelines
  3. Exploring Dielectrophoresis and its Applications in the Biomedical Sciences
  4. Hot Topics

Sesje plenarne dotykały istotnych dzisiaj tematów/wyzwań w bioelektromagnetyzmie i były przedstawione przez wybitnych reprezentantów poszczególnych specjalności. Poruszone zostały takie dziedziny bioelektromagnetyzmu, jak magnetoreceptory oparte na kryptochromach, dielektroforeza w zastosowaniach medycznych czy badania mechanizmów komórkowych i molekularnych, tłumaczących perspektywiczne zastosowania medyczne przy stymulacjach nanosekundowych. Oddzielnym wydarzeniem była prezentacja najnowszego dokumentu ICNIRPu, proponującego aktualizację rekomendowanych regulacji wielkości pola elektromagnetycznego wysokiej częstotliwości. Prezentacja ta wyczekiwana była z ogromnym napięciem, jako że poprzednia rekomendacja dla tego obszaru częstotliwości nie była zmieniana od 1998 roku. Ostatni referat plenarny podsumowywał w pewnej mierze program COSMOS, ze szczególnym uwzględnieniem niespecyficznych symptomów związanych z użyciem telefonów komórkowych.

Warto skupić uwagę na pierwszym referacie, ponieważ wskazywał on na zmianę  paradygmatu, związanego z mechanizmem magnetotaksji (nawigacji magnetycznej). Istniejąca od lat dziewięćdziesiątych próba wyjaśnienia tego zjawiska opierała się na występowaniu w komórkach proszku magnetycznego (Fe3O4). Proszek ten pod wpływem ziemskiego pola magnetycznego oddziaływał na receptory w komórce, odpowiedzialne za wskazywanie kierunku ruchu zwierząt, przede wszystkim ryb i ptaków. W przedstawionym referacie wskazano na innego rodzaju receptory pola magnetycznego, związane z kryptochromami, występującymi w siatkówce oka wielu gatunków czułych na magnetyzm (w tym ludzi). Jakkolwiek hipoteza kryptochromów jako magnetoreceptorów nie jest powszechnie uznawana i ma wielu przeciwników, to autorzy referatu plenarnego wskazali szereg dowodów, przemawiających za przyjęciem takiego mechanizmu magnetotaksji. Najwięcej uwagi skupił wspomniany wyżej referat plenarny, poświęcony nowemu wydaniu zaleceń ICNIRPu w obszarze wysokich i bardzo wysokich częstotliwości. Refarat przedstawił prof. Rodney Croft z uniwersytetu w Wollongang w Australii, kierujący projektem ICNIRPu, którego wynikiem jest prezentowana propozycja.

Proponowane unormowanie PEM wychodzi z przyjęcia na podstawie szerokiej analizy badań epidemiologicznych i fizjologicznych, że nie istnieją wiarygodne dowody na powiązanie pola elektromagnetycznego wysokiej częstotliwości z generacją chorób nowotworowych. Konsekwencją tego jest utrzymanie tych samych norm co w 1998 roku (rys. 1).

Rys. 1 Tabela poziomów odniesienia w propozycji ICNIRP

Ze względu na możliwość wykorzystania lepszych technik badawczych, obecna propozycja została wzbogacona o bardziej szczegółowe rozważania, dotyczące czasu ekspozycji i oceny oddziaływania PEM na poszczególne organy. Ponieważ wskazane przez ICNIRP normy mają charakter konserwatywny (duży współczynnik bezpieczeństwa), dotrzymywanie wartości podanych w dokumencie daje gwarancje bezpiecznego przebywania w polu elektromagnetycznym ograniczonym przez podane wartości. Ciekawym elementem propozycji ICNIRPu jest brak specjalnych wartości pola elektromagnetycznego, mającego chronić dzieci, zarówno w życiu płodowym, jak i po urodzeniu.  Dla  lepszego poznania stanowiska ICNIRP należy sięgnąć do  całości dokumentu dostępnego na stronie internetowej ICNIRP.

Omówienie warsztatów (workshops)

Podczas konferencji odbyły się następujące spotkania robocze:

  1. Pre Conference Workshop: EMF exposure from 5G equipment: the state of art of research and standardization
  2. Pre Conference Workshop: MURI/AFOSR Workshop on Nanoelectropulse induced electromechanical signaling and control of biological systems
  3. Workshop 1: Transferring Evidence from Research and Case Reports into Policy and Society
  4. Workshop 2: EMF and Cancer: Interaction Mechanisms Leading to Hazardous or Beneficial effects
  5. Workshop 3: Advanced Approaches for Analysis of Biological Effects of Pulsed Electric Fields

Pierwszy przed-konferencyjny workshop, referaty i dyskusja przeprowadzone w jego trakcie pokazały ogromne spektrum korzyści, wynikły z wprowadzenia tej technologii, ale też wskazały na zagrożenie, jakie może ta technologia generować. Wprowadzenie technologii 5G jest już  tylko kwestią czasu a zatem część referatów podczas warsztatów skupiła się na rozwiązaniach technicznych i sposobach pokonania trudności związanych z zarządzaniem częstotliwościami, znacznie przewyższającymi dotychczas stosowane.

Drugi warsztat wprowadził tematykę z obszaru bioinżynierii medycznej. Referaty w nim zaprezentowane skupiały się na mechanizmach komórkowych i molekularnych. odpowiadających za biefekty pulsacyjnego pola elektrycznego o impulsach nanosekundowych. Impulsy takie generują znane zjawisko elektroporacji, z tym że klasyczna elektroporacja odbywa się na znacznie niższych częstotliwościach.

Duże zainteresowanie uczestników konferencji wzbudził pierwszy warsztat konferencyjny. Dotykał on jednego z najważniejszych problemów jakie stoją przed badaczami wpływu pola elektromagnetycznego na człowieka i środowisko. Ze względu na to, że zetknięcie pola elektromagnetycznego ze strukturami biologicznymi, wywołuje ogromne emocje społeczne, w dużej mierze w nieuzasadniony sposób negatywne, istnieje potrzeba tłumaczenia wyników badań naukowych, w olbrzymiej większości nie potwierdzających lęków społecznych, „zwykłemu” odbiorcy pola elektromagnetycznego. Pole elektromagnetyczne jest zjawiskiem niełatwym do prostego wytłumaczenia, jego oddziaływanie jeszcze trudniejszym, a wyniki badań opartych o fizykę, biologię, miernictwo elektromagnetyczne i statystykę medyczną zupełnie „nie do strawienia”. W założeniach moderatorów tego warsztatu było pokazania przykładów istniejących podejść do tego zagadnienia, ale prezentowane referaty, pomimo tego, że były niezwykle ciekawe, nie przyniosły żadnych istotnych rozwiązań. Również oczekiwana dyskusja okrągłego stołu nie dała żadnych recept – problem komunikacji między światem nauki, a społeczeństwem jest naprawdę trudnym problemem, i staje się coraz trudniejszym wraz z rozwojem aparatury naukowej, zarówno teoretycznej jak i eksperymentalnej.

Drugi warsztat konferencyjny poświęcony został mechanizmom, związującym pole elektromagnetyczne z organizmem człowieka. Sam tytuł warsztatu wskazuje na pewną dychotomię w ocenia skutków tych mechanizmów. Dychotomię tę najlepiej wskazuje obrazek przytoczony w jednej z prezentacji (rys.2).

Rys.2. Ilustracja z referatu otwierającego warsztat

Odpowiedz na pytanie, czy pole elektromagnetyczne pomaga (leczy) czy szkodzi, wymaga poznania mechanizmu oddziaływania pola elektromagnetycznego na człowieka. Wiele badań wskazuje na pozytywne działanie pola elektromagnetycznego, czego dowodem pośrednim jest wzrastająca liczba zastosowań klinicznych pola elektromagnetycznego. Zmiana w postrzeganiu pola elektromagnetycznego tylko z perspektywy ryzyka na coraz szersze widzenie jego korzystnych właściwości może być początkiem  zmiany paradygmatu. Wraz ze zmianą paradygmatu mogą się pojawić możliwości nowych badań, prowadzących do lepszego zrozumienia mechanizmu bioelektromagnetycznej interakcji.

Trzeci warsztat konferencyjny zajął się analizą biologicznych efektów, na poziomie komórkowym oraz molekularnym, pulsującego pola elektromagnetycznego. Analizowano tutaj, inne niż termiczne, oddziaływania pola elektromagnetycznego na organizmy żywe, np. wpływ na fizjologię poszczególnych organów lub przepuszczalności błony komórkowej. Badania takie stanowią podstawę do wdrażania nowych aplikacji medycznych, m.in. elektroporacji.

Wybrane tematy z sesji technicznych

W programie znalazło się 16 sesji referatowych:

  1. Human studies I / brain
  2. Dosimetry I – Computational studies
  3. In vitro
  4. MRI studies
  5. Epidemiology
  6. In vitro II
  7. Electroporation
  8. In vivo
  9. Mechanisms
  10. Human studies II
  11. Dosimetry II – Measurements
  12. BEMS Business
  13. Public Policy I
  14. Dosimetry III – Measurements
  15. Dosimetry IV – Computational studies
  16. Public Policy II

Sesje prowadzone były w dwóch grupach równoległych. Podczas każdej z nich prezentowano kilka referatów. Równoległość sesji była powodem tego, że nie można było wysłuchać wszystkich referatów, a zatem sprawozdanie może być niepełne. Organizatorzy starali się jakoś zaradzić temu kłopotowi i podzielili referaty na dwie zasadnicze grupy reprezentujące: a) problemy medyczno-biologiczne i  b) problemy techniczno-administracyjne, a zatem dedykowane partykularnemu uczestnikowi.

Tematyka wystąpień była dosyć zróżnicowana, a i w poszczególnych sesjach występowały dość istotne rozbieżności tematyczne. Stąd do sprawozdania wybrane zostały grupy zagadnień, które omówiono na przykładzie poszczególnych referatów. Do omówienia dodano także referaty z sesji posterowej, które nie były poddane żadnej klasyfikacji tematycznej.

Technologia 5G

Workshop: EMF exposure from 5G equipment: the state of art of research and standardization

Pomimo, że częstotliwości poniżej 6 GHz wciąż konstytuują system telekomunikacyjny, to nadchodzące nowe wyzwania technologiczne, jak 5G będą wykorzystywały wyższe częstotliwości. W związku z tym należy podejmować prace nad nowymi rozwiązaniami w zakresie procedur ostrożnościowych i  standaryzacji.

Relationship between transmitted power density and skin temperature elevation for different beam directions from patch antenna arrays at the frequency bands above 10 GHz. Daisuke Funahashi et al., Japonia

Badane relacje pomiędzy wzrostem temperatury skóry, a gęstością mocy S, którą, z kolei uzależniano od odległości i kąta wiązki.

Analytical determination of maximal power-density averaging areas for conservative 5G exposure assessment and computational validation, Niels Kuster, Szwajcaria

Ograniczenia ekspozycji na PEM o częstotliwościach z obszaru 5G najczęściej formułowane są przy użyciu gęstości mocy S. Podobnie jak w pracy poprzedniej poszukuje się zależności pomiędzy odległością, rodzajem anteny, częstotliwością, a wzrostem temperatury.

An analytical model to derive safety limits for pulsed/modulated 5G radiation exposure, Esra Neufeld & Niels Kuster, Szwajcaria

Technologia 5G przewiduje transmisję danych w krótkich impulsach. Takie sygnały, zdaniem autorów, mogą prowadzić do krytycznego grzania tkanek nawet jeśli nie są przekroczone poziomy odniesienia, a szczególnie gęstość mocy. Autorzy zbudowali analityczny model, pozwalający dostosować standardy do użytej technologii.

Nadwrażliwość elektromagnetyczna

Investigating the determinants of IEI-EMF[1]: Is the nocebo effect a normal response? Adam Verrender et al. (Australia)

Wynikiem przeprowadzonych badań jest stwierdzenie: 1) istotnej roli świadomości i wiary w bycie eksponowanym na PEM podczas prezentowania symptomów IEI-EMF, 2) zdrowi uczestnicy wskazują na podobny efekt nocebo, jak ci, którzy cierpią na IEI-EMF, 3) Alarmistyczne doniesienia środków masowego przekazu podnoszą obawy co do PEM i uczestniczą w powstawaniu symptomów IEI-EMF

Collaborative development of an innovative provocation protocol in studying electrohypersensitivity,  Maryse Ledent (Francja,  Belgia),

Z badań wynika, że symptomy EHS nie są w żaden sposób związane z polem elektromagnetycznym. Dla totalnego uwiarygodnienia takiej tezy Autorzy planują przeprowadzić kolejne badania, z lepsza metodyką i pomocą ekspertów technicznych

Rys. 3 Slajd z wnioskami z jednego z referatów o EHS

Badania in vitro

Repeated long term exposure of Mesenchymal Stem Cells to electric fields using a new pulse generator. Botha S., Francja, Hiszpania

Badania przeprowadzono na liniach mezenchymalnych komórek macierzystych przy zastosowaniu generatora pola elektrycznego. Pulsacyjne pola elektryczne o wysokim napięciu w cyklach mikrosekundowych zakłócają naturalną oscylację jonów wapnia,  powodując dodatkową formę oscylacji przez kilka godzin

Effect of high frequency electric field on growth factor of cultured osteoblasts. Yamaguchi  S.,  Japonia

Hodowlę osteoblastów poddano działaniu pola elektromagnetycznego o częstotliwości 500kHz i napięciu 20V. Oceniano temperaturę, napięcie prądu, VEGF osteoblastów, VEGF  mRNA oraz poziom fosfatazy zasadowej. Długość aplikacji trwała odpowiednio 30, 60, 90 i 120 sekund.  VEGF i VEGF mRNA oceniano dobę po aplikacji a stężenie fosfatazy zasadowej 7 dni po aplikacji. Czynniki elektryczne wpływają na osteogenezę. Obserwowano wzrost stężenia VEGF po ekspozycji trwającej 90 sekund oraz wzrost VEGF  mRNA przy ekspozycji trwającej 120 sekund. Nie obserwowano zmian stężenia fosfatazy zasadowej w trakcie obserwacji

Badania behawioralne

Effect of long-term RF-EMF exposure on microglia activation in 5XFAD mice. Jeong Y., Korea

Badano model myszy z chorobą Alzheimera poddany działaniu RF-EMF (SAR 5W/kg, 2h/dziennie, 5 dni w tygodniu).  Oceniano zmiany w zachowaniu oraz zmiany poziomu markerów stanu zapalnego w obrębie układu nerwowego. Stwierdzono poprawę funkcji pamięciowych, dyskretne obniżenie depozytu Aβ oraz zmniejszenie ekspresji genu Iba-1 oraz genów regulujących mikroglej. Dotychczasowe wyniki sugerują korzystny wpływ RF-EMF na model myszy z chorobą Alzheimera. Dalsze badania są w toku.

The effect of RF-EMF exposure on the waking EEG: a comparison of offects across eyes open and eyes closed resting EEG derivations, Dalecki A., et al,  Australia

Ocena wpływu RF-EMF na wzmocnienie pamięci podczas snu, zdolności poznawcze związane z rytmem snu. Pola elektromagnetyczne o częstości radiowej wpływają na zapis fal alfa (8-12Hz) w EEG w fazie czuwania. Badanie dotyczyły oceny EEG przy oczach zamkniętych i otwartych.

Metanalizy

Proximity to overhead power lines and chilchood leukemia: An international pooled analysis, Amoon A., USA

Istnieje bardzo wiele badań relacji pomiędzy emisją pola elektromagnetycznego z linii elektroenergetycznej, a białaczką u dzieci. Wyniki tych badań są sprzeczne, są obciążone różnymi błędami metodologicznymi i dlatego autorzy referatu przeprowadzili wszechstronną i statystycznie głęboką analizę wybranych badań. Do analizy wzięto  29 049 chorych oraz 68 231 osób zdrowych (grupa kontrolna), pochodzących z 11 ośrodków badawczych. Wykazano związek z zachorowalnością a odległością od linii przesyłowych wysokiego napięcia. Uwzględniano inne czynniki ryzyka zachorowania.

Residential mobility and childhood leukemia in California Power Lines Study, Amoon A., USA

W badaniach nad związkiem czynników środowiskowych i występowaniem białaczki u dzieci rzadko uwzględnia się zmianę miejsca zamieszkania w obrębie danego miasta. Zmiana dzielnicy zamieszkania w okresie od urodzenia do momentu rozpoznania choroby również powinna być brana pod uwagę. W analizowanych badaniach nie spostrzega się wpływu tej zmiany na związek między linią elektroenergetyczną a białaczką u dzieci.

Podsumowanie

Kolejna konferencja BioEM przyniosła duże zasoby wiedzy w obszarze bioelektromagnetyzmu. Zakres tematyczny konferencji był niesłychanie szeroki –  od mechanizmów magnetotaksji u zwierząt, poprzez badania na poziomie komórkowym, badania epidemiologiczne czy badania biologiczne in vitro do prac w obszarze prawno-administracyjnym, których reprezentantem było przedstawienie propozycji normo-regulacyjnej ICNIRP.

Zarówno wystąpienie przedstawiciela ICNIRPu, jak i wyniki wielu referatów konferencyjnych, a także głosów w dyskusjach, wskazywały na brak szkodliwego oddziaływania pola elektromagnetycznego, emitowanego z jednej strony przez systemy elektroenergetyczne, a z drugiej przez systemy telefonii komórkowej,  na zdrowie i życie ludzi  – dotrzymywanie w środowisku limitów intensywności pola elektromagnetycznego, proponowanych przez ICNIRP, a zatem i WHO,  daje gwarancję bezpiecznego w nim przebywania. Konferencja BioEm 2018 pokazała też, że uwaga badaczy coraz częściej kieruje się w kierunku poznania mechanizmów oddziaływania pola elektromagnetycznego na organizmy biologiczne. Poznanie tych mechanizmów pozwoli na coraz większe zaangażowanie się w zastosowania pola elektromagnetycznego w medycynie.

Należy z żalem stwierdzić nikłość polskiego udziału w konferencji. Kilka referatów z Centralnego Instytutu Ochrony Pracy – PIB i Politechniki Wrocławskiej stanowiło mały procent w ich ogólnej liczbie. Większą uwagę na konferencji BioEM powinny zwrócić ośrodki administracyjne: Ministerstwo Cyfryzacji, Ministerstwo Środowiska, Ministerstwo Zdrowia, Urząd Komunikacji Elektronicznej i wysyłać swoich przedstawicieli jako obserwatorów. W czasie,  kiedy w Polsce rozwija się ruch społeczny skierowany przeciwko polu elektromagnetycznemu, powinno się bacznie przyglądać temu, co dzieje się na świecie i na tej podstawie budować rzetelne i podbudowane naukowo opinie. zyskując w ten sposób narzędzie  do przeciwstawienia się różnego rodzaju mitom i dezinformacjom na temat pola elektromagnetycznego.

[1] IEI – EMF (idiopatyczna nietolerancja środowiskowa – pole elektromagnetyczne). Nazwa zastępuje często EHS (elektromagnetyczna nadwrażliwość)  w  piśmiennictwie   medycznym