重离子束治癌相关生物学效应及机理研究

重离子束治癌是当今放射治疗中最科学、最先进、最有效的方法，是有代表性的高技术。目前仅有美、日、德实现了该技术，并已取得常规疗法难以实现的疗效。我国近年来开展了“重离子束治癌技术的基础研究”，其中，放射生物学及机理研究是重要内容。本论文从细胞、DNA分子、以及动物个体的三个不同层次上分别研究了重离子束治癌相关的生物学问题。在细胞研究方面。采用HeLa、B 16两种细胞分别研究了X一射线和重离子在水介质中入射的深度与相应细胞的存活率(1一失活率)，结果表明：X一射线对细胞的损伤随深度而逐渐衰减(或细胞存活随深度逐渐增加)，而重离子对细胞的损伤则为Bragg曲线(或细胞存活为倒Bragg曲线)。研究了25MeV／u ~(40)Ar~(14+)辐照人肝癌细胞SMMC一7721的微核及存活的动态变化，结果表明： 单次照射与分次照射的微核率随时间的变化规律在96h内没有明显区别，受照(单次、分次) 肝癌细胞的存活数随时间表现出衰减趋势，微核率与细胞存活数关系的动态变化为负相关性。研究了6MV X-射线和125．5keV／μm的重离子辐照B 1 6、V79细胞的2Gy存活率(SF2)，结果表明：B16和V79细胞的存活率(P<0．01)依赖于不同的辐射性质(X-射线、~(12)C离子)，其X-射线与~(12)C离子辐射这两种细胞的存活率之比分别为5．4和1．43，即~(12)C离子辐射增强了X-射线抗性细胞系的敏感性，从而显示了重离子治疗癌症的优势。研究了125．5keV／um的碳离子辐照小鼠黑色素瘤B16、人的宫颈癌HeLa、中国仓鼠肺V79、人的肝癌SMMC-7721四种细胞的相对生物学效率(RBE)，得．到了RBE依赖于细胞种类的关系、RBE随细胞存活水平的升高而增加的关系、以及当LET≥125．5keV／μm时，RBE随着LET的增大而变小的关系。在DNA分子研究方面。研究了125．5keV／μm~(12)C~(6+)辐照小鼠黑色素瘤B 16、中国仓鼠肺V79、人的宫颈癌HeLa、人的肝癌SMMC一7721细胞的灵敏度(由D50表示)、DNA双链断裂(DSB)和DNA双链断裂片段分布，结果表明：细胞敏感性与DNA双链断裂之间没有一致的关系，提出了细胞辐射敏感性的一种可能的分子机理，即DNA序列敏感性位点协同DNA双链断裂互补性机理。由此解释了四种细胞系的不同敏感性问题。在动物个体研究方面。研究了57．28MeV／u氧离子50Gy一次性局部照射对B16黑色素瘤小鼠肿瘤生长的抑制作用，并观测了受照小鼠的死亡情况，结果表明：照射B16黑色素瘤后第10天观察，肿瘤生长延迟为6天、肿瘤抑制率为66％，耐受剂量小于50Gy。研究了50MeV／u ~(12)C~(6+)离子辐照对小鼠移植性肿瘤S180的抑制作用、控制率、治愈率和病理组织学变化，结果表明：各剂量组对S180肉瘤的抑制作用均大于90％，高剂量组抑瘤作用明显强于低、中剂量组(P<O．05)；不同剂量组有不同的肿瘤控制效果，高剂量组(20、40Gy)控制率较高，TCD_(50)为20Gy；肿瘤治愈率对不同剂量组也有不同的效果；病理检查各剂量组均有瘤组织坏死和变性，并与剂量有关。研究了50MeV／u ~(12)C~(6+)离子束照射正常昆明种小鼠右后肢的耐受剂量和致死剂量，结果表明：小鼠耐受剂量小于1Gy， 绝对致死或超致死剂量≥30Gy。观测了63MeV／u ~(12)C~(6+)离子束局部辐照小猪的皮肤损伤及整体猪白细胞计数和体重增长的情况，得到了辐照猪的耐受剂量为27．06Gy。