Электроны, образующиеся в результате этого процесса, известные как вторичные электроны, сами могут нанести дальнейший ущерб, вызывая еще более драматические изменения. На этой неделе в Журнале химической физики от AIP Publishing группа исследователей сообщает об исследованиях воздействия вторичных электронов на модель ДНК.
Измерения проводились в среде конденсированной фазы. По сравнению с экспериментами с изолированными электронами и молекулами, измерения в конденсированной фазе проводятся в условиях, близких к тем, которые встречаются в живой ткани.
Результаты будут использованы для точного расчета ущерба и дозы облучения, полученной пациентами при лучевой терапии, когда раковые клетки бомбардируются ионизирующим излучением.Вторичные электроны — самые важные частицы, создаваемые ионизирующим излучением в живых тканях. Эти «низкоэнергетические электроны» или LEE взаимодействуют с биологическими молекулами, иногда разбивая их на фрагменты. Одна из затронутых молекул — дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК, молекула, несущая генетический код.
Длинная цепочечная молекула ДНК состоит из лестницы пар оснований, соединенных друг с другом через дезоксирибозофосфатную группу.Точный способ взаимодействия LEE с частями молекулы ДНК, самими основаниями или фосфатным остовом, до сих пор точно не изучен, хотя LEE действительно обладают достаточной энергией, чтобы инициировать разрывы цепи ДНК. Это может повлиять на функцию клеток, что приведет к мутациям и даже гибели клеток. В отчете на этой неделе исследователи использовали модельную молекулу, известную как диметилфосфат, или DMP, для изучения взаимодействия LEE с фосфатным остовом ДНК.
Новые методы лучевой терапии, которые в настоящее время разрабатываются, могут точно направлять излучение на конкретные раковые клетки или даже на определенные участки внутри этих клеток. Этот метод, известный как таргетная радионуклидная терапия или TRT, включает использование молекул, меченных радиоактивными атомами, которые вводятся пациентам и локализуются в раковых клетках.
Попадая на место, радиоактивные молекулы производят ионизирующее излучение внутри или вблизи раковых клеток. Затем это излучение продолжает генерировать локализованные LEE.Важная часть метода TRT включает компьютерное моделирование, используемое для прогнозирования взаимодействия LEE с биологическим веществом и количества излучения, поглощаемого целевыми биомолекулами или клетками.
Одним из ключевых параметров в этих имитационных моделях являются абсолютные сечения, которые дают вероятность взаимодействия между одиночным LEE и целевой молекулой. Представленная здесь работа представляет собой первое прямое измерение абсолютных сечений фосфатной единицы в ДНК, значений, необходимых для расчета разрывов цепей, вызванных LEE.
ДНК, присутствующая в живой системе, окружена водой и другими типами молекул, поэтому изучение этих процессов в более реалистичной среде особенно желательно. В будущих исследованиях ДНК будет встроена в воду и молекулярный кислород, которые, как известно, повышают чувствительность клеток к лучевой терапии.