RBE of cells irradiated by carbon ions

于1905-07-02批量导入IMP-IR

低剂量碳离子束辐射增强AdCMV-p53转染对非小细胞肺癌细胞的治疗效果

探讨低剂量碳离子束预辐照对AdCMV-p53转染非小细胞肺癌细胞的影响, 观察了20和40 MOI AdCMV-p53转染经12C6+ 束流或γ 射线预辐照的H1299细胞后, 外源性p53的表达、细胞周期、细胞凋亡和细胞存活等. 结果显示, 经碳离子束预辐照后 AdCMV-p53转染细胞p53阳性细胞所占比例高达90%多, 明显高于γ 射线预辐射后AdCMV-p53 转染细胞p53阳性率. 低剂量碳离子预辐照明显阻止AdCMV-p53转染细胞G0/G1阻滞的发生,促进 G2/M 阻滞和细胞凋亡的发生. 碳离子束辐射诱导 AdCMV-p53 转染组相对生物学效应(RBE)比单纯碳离子束辐照组增加 30%~60%, 比单纯 AdCMV-p53 转染组增加20%~130%, 比单纯γ 辐射诱导 AdCMV-p53 转染组增加 30%~70%. 结论: 低剂量碳离子束预照射明显增强外源性 p53 的表达和AdCMV-p53 转染对非小细胞肺癌细胞的抑制.

不同LET射线对细胞的生物学效应

以人肝癌细胞系和正常肝细胞系为材料,报道了不同传能线密度射线辐射引发细胞染色体原初断裂及24h内的修复情况。计算了相对生物学效应的值。以L02染色体总断裂数量得出的RBE值96.05keV/μm的12C6+为3.6,512keV/μm36Ar18+为2.9。而以7721染色体总断裂数量得出的RBE值:96.05keV/μm的12C6+为3.5,512keV/μm36Ar18+也为2.9。用产生等点染色单体断裂计算,则RBE更高。对比得出,高LET对增加等点染色单体断裂量的作用要远远大于对增加染色单体断裂量的作用。等点染色单体的断裂修复难度要远远大于染色单体断裂的修复难度,这也是高LET高致死率的一个重要原因。

低剂量碳离子束辐射增强AdCMV-p53转染对人非小细胞肺癌细胞的治疗效果

探讨低剂量碳离子束预辐照对AdCMV-p53转染非小细胞肺癌细胞的影响,观察了20和40MOIAdCMV-p53转染经12C6+束流或γ射线预辐照的H1299细胞后,外源性p53的表达、细胞周期、细胞凋亡和细胞存活等.结果显示,经碳离子束预辐照后AdCMV-p53转染细胞p53阳性细胞所占比例高达90%多,明显高于γ射线预辐射后AdCMV-p53转染细胞p53阳性率.低剂量碳离子预辐照明显阻止AdCMV-p53转染细胞G0/G1阻滞的发生,促进G2/M阻滞和细胞凋亡的发生.碳离子束辐射诱导AdCMV-p53转染组相对生物学效应(RBE)比单纯碳离子束辐照组增加30%~60%,比单纯AdCMV-p53转染组增加20%~130%,比单纯γ辐射诱导AdCMV-p53转染组增加30%~70%.结论:低剂量碳离子束预照射明显增强外源性p53的表达和AdCMV-p53转染对非小细胞肺癌细胞的抑制.

单细胞凝胶电泳技术检测碳离子束和X射线照射对Lewis肺癌细胞的DNA损伤

比较研究了89.63MeV/u的碳离子束和6MeV的X射线照射Lewis肺癌细胞所致的细胞克隆存活和DNA损伤效应,以探讨单细胞凝胶电泳检测细胞辐射敏感性及重离子束治疗肿瘤的优势。结果表明,在10%细胞存活水平上碳离子束的相对生物学效应(Relative biological effectiveness,RBE)值达到1.77。单细胞凝胶电泳检测损伤DNA尾部百分含量(Tail DNA,TD)和Olive尾矩(Olive tail moment,OTM)的剂量效应曲线表明,X射线的剂量效应曲线为线性,而碳离子束诱导出一个包含线性和指数项的双阶段效应曲线。碳离子束辐照剂量大于8Gy后TD和OTM都存在饱和效应。在2Gy的剂量点,高传能线密度(LET)碳离子束比X射线产生更低的存活分数和更高的初始OTM。本研究提示:在Lewis肺癌细胞中,碳离子束照射比X射线产生更为强烈的细胞致死和DNA损伤效应,可使肿瘤治疗具有更高效率。

重离子照射肿瘤细胞的相对生物学效应值

对人肝癌细胞SMMC–7721细胞和黑色素瘤细胞A375细胞,进行80.55MeV12C6+离子、X射线和γ射线照射,通过克隆存活实验获剂量–存活曲线,以X射线或γ射线为标准,计算重离子的相对生物学效应(Relative biological effectiveness,RBE)。结果显示,两种细胞的重离子RBE值都大于1,且分次照射的RBE大于单次照射。重离子照射SMMC–7721细胞的RBE高于A375细胞,分次照射的差异更明显。重离子具有独特的物理特性及高传能线密度(Line energy transfer,LET)下的强杀伤作用,可有效杀伤不同肿瘤细胞,减弱了细胞间的敏感性差异。临床的分次照射重离子治疗时,细胞的亚致死修复明显降低,可采取较少的照射次数达到杀伤肿瘤的目的,提高肿瘤治疗效率,减轻病人痛苦。

双重辐射源~9C束流在其Bragg峰区对细胞致死效应增强的生物物理机制

相对12C束流而言,β缓发粒子衰变放射性9C束流在其Bragg峰区附近深度对细胞的致死效应明显增强,这已经在我们先前的研究中证实.9C束流的相对生物学效应(RBE)较12C束流要大1倍以上.本研究旨在探讨造成这一重要实验现象的生物物理机理.首先,建立模型计算了用于实验时产生的9C束流的阻止沉积几率密度分布,模型考虑了初始束流的动量分布,束流随贯穿深度增加由核反应导致的离子通量衰减和能量损失岐离等效应.发现9C束流对细胞致死效应增强的区域出现在入射9C离子的阻止沉积区域.其次,以9C束流入射处剂量为1Gy为例,根据计算得到的入射9C离子阻止分布几率密度推导了9C束流在不同贯穿深度上的沉积离子密度,进而得到了不同深度上每细胞内平均沉积9C离子数;同时,由相近剂量平均传能线密度(LET)深度上9C和12C束流实验上测得的细胞存活率推导出了9C及12C束流在这些深度上导致的每细胞平均致死事件数.研究结果表明,在照射剂量相同时每细胞平均沉积9C离子数与9C及12C束流每细胞平均致死事件数之差竟相吻合.由此推测,一个沉积9C离子将造成该细胞死亡.考虑到由9C衰变而发射低能粒子的性质,9C离子细胞中沉积可能会在该细胞中造成团簇损伤,因而本研究结果可作为辐射团簇损伤高效细胞致死的间接证据.

低剂量率下高线性能量转移碳离子束辐照人类唾液腺细胞的存活效应

利用日本千叶重离子医用加速器HIMAC提供的碳离子束,对人类唾液腺细胞(HSG)在剂量率为0.5Gy/h的低剂量率条件下进行了辐照,运用标准的克隆形成法得到了3种不同剂量平均线性能量转移(LET)碳离子束辐照HSG细胞的剂量存活效应.与先前HSG细胞在治癌剂量率(1￣5Gy/min)下对相近剂量平均LET碳离子束辐照的剂量存活效应数据相比,HSG细胞对高LET碳离子束辐射表现出明显的剂量率效应.为在相同条件下得到碳离子束对HSG细胞的相对生物学效应(RBE),利用60Co-#射线在剂量率为0.5Gy/h的条件下辐照了HSG细胞,得到该细胞系对低LET射线响应的剂量存活效应.与先前在治癌剂量率下得到的RBE值相比,低剂量率条件下得到的RBE值总体减小.由实验发现的剂量率效应及低剂量率条件下RBE值的减小,表明由高LET碳离子束造成的辐射损伤在低剂量率条件下也存在着显著的修复效应.据此,对辐射造成细胞致死的原因进行了探讨.

放射性离子束~9C的细胞生物学效应

首先介绍了重离子束治癌的特点及当前的技术进步, 着重讨论了放射性离子束(RIB)在肿瘤治疗上增添的优势, 详细叙述了在日本放射医学综合研究所(NIRS)重离子医用加速器(HIMAC)上旨在肿瘤治疗的放射性离子束 C 的实验研究, 包括束流产生、参数优化、深度物理剂量分布、细胞辐照后的存 9活效应以及 C 和 C 束的相对生物效率(RBE)比较. 最终结果: 在40 mm 厚铍靶、10 mm 厚铝降能器、 9 125%动量接收度时, 采用 430 MeV/u、1.8×109 粒子/s 的初试束 C, 得到的 C 束的产生率为 9.07×10?6, 12 9纯度为 82.88%, 采用点扫描技术时, 在直径为 10 mm 的中心面积内, 可获得均匀度为 89.6%的辐照场,这时在入口处的剂量率为0.5Gy/h. 在Bragg峰附近范围内的细胞存活实验中, C束的平均RBE为5.28, 9而 C 束的平均 RBE 为 2.93, C 束的 RBE 要比 C 束的高1.8 倍, 这显示 C 束在 Bragg 峰附近范围内, 12 9 12 9对细胞的杀伤力要比 C 强, 在肿瘤治疗上会更有效. 12

重离子束生物工程中的一些基本物理问题

本文介绍了重离子束的基本特性和在生命科学应用中的优势,以及它的能区划分,传能线密度LET,相对生物效率RBE等,分别叙述了中、高能和低能离子束与介质作用的特点、在农学中应用的模式及其吸收剂量的计算,最后还对一些机理问题进行了简单讨论。

重离子~(12)C对~(60)Coγ射线诱发人染色体畸变效应的比较研究

目的　重离子和高剂量率6 0 Coγ射线照射离体人血建立染色体畸变的剂量 效应曲线 ;比较重离子1 2 C照射与6 0 Coγ射线照射诱发染色体畸变的相对生物效能。方法　重离子1 2 C和6 0 Coγ射线照射离体人血 ,吸收剂量率为 3Gy min ,吸收剂量为 1 0～ 8 0Gy。主要记录染色体型畸变的非稳定性畸变 ,对双着丝粒体和着丝粒环做曲线拟合 ,并检验回归系数的显著性和曲线的拟合度。结果　重离子1 2 C和6 0 Coγ射线照射离体血诱发的染色体畸变 (双 +环 ) ,在 0～ 8Gy范围内 ,呈良好的剂量 效应关系。1 2 C离子诱发染色体畸变的RBE值是不恒定的 ,它随吸收剂量增加而减少 ,在 0 3～ 8 0Gy范围内 ,RBE值 (Dγ Dc)从 2 6 2到 1 0 0 ,平均 1 5 8。结论　1 2 C离子对6 0 Coγ射线照射诱发染色体畸变 ,在照射剂量较低时 ,有较高的生物效应。

碳离子辐照细胞的相对生物学效率

研究了传能线密度 (LET)≥ 1 2 5.5keV μm的碳离子辐照小鼠黑色素瘤B1 6、人的宫颈癌HeLa、中国仓鼠肺V79、人的肝癌SMMC 772 1 4种细胞的相对生物学效率 (RBE) .得到了当LET =1 2 5.5keV μm时 ,RBE依赖于细胞种类并随细胞存活水平的升高而增加的关系 ,以及当LET≥ 1 2 5.5keV μm时 ,RBE随着LET的增大而变小的关系

不同LET的重离子辐射对DSB诱导的影响

利用γ射线和不同LET的碳离子辐照小鼠B16黑色素瘤细胞的脱蛋白DNA ,采用脉冲场凝胶电泳结合荧光扫描技术研究了DNA双链断裂 (DSB)与LET之间的关系。结果表明 :不同LET重离子诱导的PR都随剂量的增加而增加 ,并在超过一定的剂量之后逐渐趋于一个准阈值 :而不同LET的重离子诱导的L值都与剂量呈线性关系 ;对于诱导DSB的RBE值则随着LET的增加先呈上升趋势 ,在LET超过 10 0ke μm后下降。

重离子束在医学治疗中的应用

重离子束治癌是重离子束在医疗领域中的一项典型的应用技术 .文章从重离子束在物理学与生物学上的特点 ,描述了它对肿瘤治疗具有的优越性 :物理剂量深度分布在射程末端有一个能量沉积集中区 ,其深度和大小均可调节 ;在靶区的相对生物效率 (RBE)高、氧增比 (OER)低 ;射程歧离与横向散射小 ;利用正电子发射断层照相 (PET)技术可以实时在线监测 ;可以三维扫描进行适形治疗 ;半致死损伤修复小 ;辐射敏感性不依赖细胞周期时相 .文章还介绍了这项技术的国内外进展 ,并对其未来进行了展望 .