Nye målinger til vejledning af strålebehandling

Når ioniserende stråling passerer gennem levende væv, det interagerer med molekyler til stede i cellerne, fjerner elektroner og producerer ladede arter kendt som ioner. Ioniserende stråling, der bruges til behandling af kræft, omfatter gammastråler, Røntgenstråler og energiske partikler såsom alfa- og betastråler.

Elektronerne produceret ved denne proces, kendt som sekundære elektroner, kan selv fortsætte med at skabe yderligere kaos, forårsager endnu mere dramatiske ændringer. Denne uge i Journal of Chemical Physics , en gruppe efterforskere rapporterer undersøgelser af sekundære elektroners indvirkning på en model af DNA.

Målingerne blev foretaget i et kondenseret miljø. Sammenlignet med isolerede elektron-molekyle eksperimenter, målinger i den kondenserede fase foretages under forhold tættere på dem, der findes i levende væv. Resultaterne vil blive brugt til nøjagtigt at beregne den skade og stråledosis, der leveres til patienter i strålebehandling, når kræftceller bombarderes med ioniserende stråling.

Sekundære elektroner er den vigtigste art skabt af ioniserende stråling i levende væv. Disse "lavenergi -elektroner, " eller LEE'er, interagere med biologiske molekyler, nogle gange bryde dem i fragmenter. Et af de berørte molekyler er deoxyribonukleinsyre, eller DNA, molekylet, der bærer genetisk kode. Den lange, kædelignende DNA -molekyle består af en stige af basepar, der er forbundet med hinanden gennem en deoxyribosefosfatgruppe.

Den præcise måde LEE'er interagerer med dele af DNA-molekylet, selve baserne eller fosfatryggen, er stadig ikke præcist forstået, selvom LEE'er har nok energi til at starte DNA -strengbrud. Dette kan påvirke cellefunktionen, fører til mutationer og endda celledød. I denne uges rapport, efterforskerne anvendte et modelmolekyle kendt som dimethylphosphat, eller DMP, at studere interaktionen af ​​LEE'er med fosfatrygraden i DNA.

Nye strålebehandlingsmetoder, i øjeblikket under udvikling, kan præcist målrette strålingen mod bestemte kræftceller eller endda bestemte steder i disse celler. Denne metode, kendt som målrettet radionuklidterapi, eller TRT, involverer brug af molekyler mærket med radioaktive atomer, der injiceres i patienter og lokaliseres i kræftceller. Når den er på plads, de radioaktive molekyler producerer ioniserende stråling inde i eller tæt på kræftceller. Denne stråling fortsætter derefter med at generere lokaliserede LEE'er.

En vigtig del af TRT -metoden involverer computersimuleringer, der bruges til at forudsige interaktioner mellem LEE'er og biologisk stof og mængden af ​​stråling, der absorberes af de målrettede biomolekyler eller celler. En af nøgleparametrene i disse simuleringsmodeller er absolutte tværsnit, som giver sandsynligheden for interaktion mellem et enkelt LEE og et målmolekyle. Det her rapporterede arbejde repræsenterer den første direkte måling af absolutte tværsnit for fosfatenheden i DNA, værdier, der kræves for at beregne strengbrud forårsaget af LEE'er.

DNA'et i et levende system er omgivet af vand og andre typer molekyler, så at studere disse processer i et mere realistisk miljø er særlig ønskeligt. I det fremtidige arbejde, DNA'et vil være indlejret i vand og molekylært ilt, kendt for at sensibilisere celler over for strålebehandling.