Bystander Signalling: Exploring Clinical Relevance Through New Approaches and New Models

Classical radiation biology research has centred on nuclear DNA as the main target of radiation-induced damage. Over the past two decades, this has been challenged by a significant amount of scientific evidence clearly showing radiation-induced cell signalling effects to have important roles in mediating overall radiobiological response. These effects, generally termed radiation-induced bystander effects (RIBEs) have challenged the traditional DNA targeted theory in radiation biology and highlighted an important role for cells not directly traversed by radiation. The multiplicity of experimental systems and exposure conditions in which RIBEs have been observed has hindered precise definitions of these effects. However, RIBEs have recently been classified for different relevant human radiation exposure scenarios in an attempt to clarify their role in vivo. Despite significant research efforts in this area, there is little direct evidence for their role in clinically relevant exposure scenarios. In this review, we explore the clinical relevance of RIBEs from classical experimental approaches through to novel models that have been used to further determine their potential implications in the clinic. 

Investigating the Potential Impact of Four-dimensional Computed Tomography (4DCT) on Toxicity, Outcomes and Dose Escalation for Radical Lung Cancer Radiotherapy

AIMS: To investigate the potential dosimetric and clinical benefits predicted by using four-dimensional computed tomography (4DCT) compared with 3DCT in the planning of radical radiotherapy for non-small cell lung cancer.

MATERIALS AND METHODS:
Twenty patients were planned using free breathing 4DCT then retrospectively delineated on three-dimensional helical scan sets (3DCT). Beam arrangement and total dose (55 Gy in 20 fractions) were matched for 3D and 4D plans. Plans were compared for differences in planning target volume (PTV) geometrics and normal tissue complication probability (NTCP) for organs at risk using dose volume histograms. Tumour control probability and NTCP were modelled using the Lyman-Kutcher-Burman (LKB) model. This was compared with a predictive clinical algorithm (Maastro), which is based on patient characteristics, including: age, performance status, smoking history, lung function, tumour staging and concomitant chemotherapy, to predict survival and toxicity outcomes. Potential therapeutic gains were investigated by applying isotoxic dose escalation to both plans using constraints for mean lung dose (18 Gy), oesophageal maximum (70 Gy) and spinal cord maximum (48 Gy).

RESULTS:
4DCT based plans had lower PTV volumes, a lower dose to organs at risk and lower predicted NTCP rates on LKB modelling (P < 0.006). The clinical algorithm showed no difference for predicted 2-year survival and dyspnoea rates between the groups, but did predict for lower oesophageal toxicity with 4DCT plans (P = 0.001). There was no correlation between LKB modelling and the clinical algorithm for lung toxicity or survival. Dose escalation was possible in 15/20 cases, with a mean increase in dose by a factor of 1.19 (10.45 Gy) using 4DCT compared with 3DCT plans.

CONCLUSIONS:
4DCT can theoretically improve therapeutic ratio and dose escalation based on dosimetric parameters and mathematical modelling. However, when individual characteristics are incorporated, this gain may be less evident in terms of survival and dyspnoea rates. 4DCT allows potential for isotoxic dose escalation, which may lead to improved local control and better overall survival.

Defining Target Volumes for Stereotactic Ablative Radiotherapy of Early-stage Lung Tumours:A Comparison of Three-dimensional F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography and Four-dimensional Computed Tomography

Aims: High local control rates are achieved in stage I lung cancer using stereotactic ablative radiotherapy. Target delineation is commonly based on four-dimensional computed tomography (CT) scans. Target volumes defined by positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) are compared with those defined by four-dimensional CT and conventional ('three-dimensional') F-fluorodeoxyglucose (F-FDG) PET/CT. Materials and methods: For 16 stage I non-small cell lung cancer tumours, six approaches for deriving PET target volumes were evaluated: manual contouring, standardised uptake value (SUV) absolute threshold of 2.5, 35% of maximum SUV (35%SUV), 41% of SUV (41%SUV) and two different source to background ratio techniques (SBR-1 and SBR-2). PET-derived target volumes were compared with the internal target volume (ITV) from the modified maximum intensity projection (MIP ITV). Volumetric and positional correlation was assessed using the Dice similarity coefficient (DSC). Results: PET-based target volumes did not correspond to four-dimensional CT-based target volumes. The mean DSC relative to MIP ITV were: PET manual = 0.64, SUV2.5 = 0.64, 35%SUV = 0.63, 41%SUV = 0.57. SBR-1 = 0.52, SBR-2 = 0.49. PET-based target volumes were smaller than corresponding MIP ITVs. Conclusions: Conventional three-dimensional F-FDG PET-derived target volumes for lung stereotactic ablative radiotherapy did not correspond well with those derived from four-dimensional CT, including those in routine clinical use (MIP ITV). Caution is required in using three-dimensional PET for motion encompassing target volume delineation. © 2012 The Royal College of Radiologists.

Motion Management for Radical Radiotherapy in Non-small Cell Lung Cancer

Intrafraction tumour motion is an issue that is of increased interest in the era of image-guided radiotherapy. It is particularly relevant for non-small cell lung cancer, for which a number of recent developments are in use to aid with motion management in the delivery of radical radiotherapy. The ability to deliver hypofractionated ablative doses, such as in stereotactic radiotherapy, has been aided by improvements in the ability to analyse tumour motion and amend treatment delivery. In addition, accounting for tumour motion can enable dose escalation to occur by reducing the normal tissue being irradiated by virtue of a reduction in target volumes. Motion management for lung tumours incorporates five key components: imaging, breath-hold techniques, abdominal compression, respiratory tracking and respiratory gating. These will be described, together with the relevant benefits and associated complexities. Many studies have described improved dosimetric coverage and reduced normal tissue complication probability rates when using motion management techniques. Despite the widespread uptake of many of these techniques, there is a paucity of literature reporting improved outcome in overall survival and local control for patients whenever motion management techniques are used. This overview will review the extent of lung tumour motion, ways in which motion is detected and summarise the key methods used in motion management.

Defining target volumes for stereotactic ablative radiotherapy of early-stage lung tumours: a comparison of three-dimensional 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography and four-dimensional computed tomography.:PETCT versus 4DCT for SABR in Early Stage NSCLC

AIMS: High local control rates are achieved in stage I lung cancer using
stereotactic ablative radiotherapy. Target delineation is commonly based on
four-dimensional computed tomography (CT) scans. Target volumes defined by
positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) are compared with those defined by four-dimensional CT and conventional ('three-dimensional')
(18)F-fluorodeoxyglucose ((18)F-FDG) PET/CT.

MATERIALS AND METHODS: For 16 stage I non-small cell lung cancer tumours, six
approaches for deriving PET target volumes were evaluated: manual contouring,
standardised uptake value (SUV) absolute threshold of 2.5, 35% of maximum SUV
(35%SUV(MAX)), 41% of SUV(MAX) (41%SUV(MAX)) and two different source to
background ratio techniques (SBR-1 and SBR-2). PET-derived target volumes were compared with the internal target volume (ITV) from the modified maximum
intensity projection (MIP(MOD) ITV). Volumetric and positional correlation was
assessed using the Dice similarity coefficient (DSC).

RESULTS: PET-based target volumes did not correspond to four-dimensional CT-based target volumes. The mean DSC relative to MIP(MOD) ITV were: PET manual = 0.64, SUV2.5 = 0.64, 35%SUV(MAX) = 0.63, 41%SUV(MAX) = 0.57. SBR-1 = 0.52, SBR-2 =0.49. PET-based target volumes were smaller than corresponding MIP ITVs.

CONCLUSIONS: Conventional three-dimensional (18)F-FDG PET-derived target volumes for lung stereotactic ablative radiotherapy did not correspond well with those derived from four-dimensional CT, including those in routine clinical use
(MIP(MOD) ITV). Caution is required in using three-dimensional PET for motion
encompassing target volume delineation.

Radiosensitising Nanoparticles as Novel Cancer Therapeutics — Pipe Dream or Realistic Prospect?

The field of high atomic number nanoparticle radiosensitising agents is reviewed. After a brief discussion of the new mode of physicochemical action implied by irradiation of high atomic number nanoparticles embedded in biological systems, a series of exemplars are discussed. Silver-, gadolinium- and gold-based nanoparticles are discussed in order of increasing atomic number with functionalisation strategies being outlined. In vitro and in vivo evidence for radio-enhancement and the mechanisms attributed to the increased biological effect are discussed.

Stereotactic Body Radiotherapy for Oligometastatic Disease

Stereotactic body radiotherapy (SBRT) is now an established therapy in stage I lung cancer with comparable local control rates to surgical resection. Owing to the conformity of treatment dose delivery and with appropriate fractionation considerations, minimal side-effects to surrounding normal tissues are observed in most patients. SBRT is now being used in the treatment of oligometastatic disease, alone or alongside systemic therapy. At present there is a paucity of evidence available showing a clinical benefit, but several international studies are being set-up or have started recruitment. This overview considers the clinical entity of an oligometastatic state, discusses the role of SBRT in the management of oligometastatic disease and discusses potential novel therapy combinations with SBRT.

Predictors of Chest Wall Toxicity after Lung Stereotactic Ablative Radiotherapy

AIMS: To determine the incidence and predictive factors of rib fracture and chest wall pain after lung stereotactic ablative radiotherapy (SABR).

MATERIALS AND METHODS: Patients were treated with lung SABR of 48-60 Gy in four to five fractions. The treatment plan and follow-up computed tomography scans of 289 tumours in 239 patients were reviewed. Dose-volume histogram (DVH) metrics and clinical factors were evaluated as potential predictors of chest wall toxicity.

RESULTS: The median follow-up was 21.0 months (range 6.2-52.1). Seventeen per cent (50/289) developed a rib fracture, 44% (22/50) were symptomatic; the median time to fracture was 16.4 months. On univariate analysis, female gender, osteoporosis, tumours adjacent (within 5 mm) to the chest wall and all of the chest wall DVH metrics predicted for rib fracture, but only tumour location adjacent to the chest wall remained significant on the multivariate model (P < 0.01). The 2 year fracture-free probability for those adjacent to the chest wall was 65.6%. Among those tumours adjacent to the chest wall, only osteoporosis (P = 0.02) predicted for fracture, whereas none of the chest wall DVH metrics were predictive. Eight per cent (24/289) experienced chest wall pain without fracture.

CONCLUSIONS: None of the chest wall DVH metrics independently predicted for SABR-induced rib fracture when tumour location is taken into account. Patients with tumours adjacent (within 5 mm) to the chest wall are at greater risk of rib fracture after lung SABR, and among these, an additional risk was observed in osteoporotic patients.

Predictive Factors for Local Control in Primary and Metastatic Lung Tumours after Four to Five Fraction Stereotactic Ablative Body Radiotherapy: A Single Institution's Comprehensive Experience

AIMS: We report the outcomes of a large lung stereotactic ablative body radiotherapy (SABR) programme for primary non-small cell lung cancer (NSCLC) and pulmonary metastases. The primary study aim was to identify factors predictive for local control.

MATERIALS AND METHODS: In total, 311 pulmonary tumours in 254 patients were treated between 2008 and 2011 with SABR using 48-60 Gy in four to five fractions. Local, regional and distant failure data were collected prospectively, whereas other end points were collected retrospectively. Potential clinical and dosimetric predictors of local control were evaluated using univariate and multivariate analyses.

RESULTS: Of the 311 tumours, 240 were NSCLC and 71 were other histologies. The 2 year local control rate was 96% in stage I NSCLC, 76% in colorectal cancer (CRC) metastases and 91% in non-lung/non-CRC metastases. Predictors of better local control on multivariate analysis were non-CRC tumours and a larger proportion of the planning target volume (PTV) receiving ≥100% of the prescribed dose (higher PTV V100). Among the 45 CRC metastases, a higher PTV V100 and previous chemotherapy predicted for better local control.

CONCLUSIONS: Lung SABR of 48-60 Gy/four to five fractions resulted in high local control rates for all tumours except CRC metastases. Covering more of the PTV with the prescription dose (a higher PTV V100) also resulted in superior local control.

The Impact of Colleague Peer Review on the Radiotherapy Treatment Planning Process in the Radical Treatment of Lung Cancer

AIMS: Modern radiotherapy uses techniques to reliably identify tumour and reduce target volume margins. However, this can potentially lead to an increased risk of geographic miss. One source of error is the accuracy of target volume delineation (TVD). Colleague peer review (CPR) of all curative-intent lung cancer plans has been mandatory in our institution since May 2013. At least two clinical oncologists review plans, checking treatment paradigm, TVD, prescription dose tumour and critical organ tolerances. We report the impact of CPR in our institution.

MATERIALS AND METHODS: Radiotherapy treatment plans of all patients receiving radical radiotherapy were presented at weekly CPR meetings after their target volumes were reviewed and signed off by the treating consultant. All cases and any resultant change to TVD (including organs at risk) or treatment intent were recorded in our prospective CPR database. The impact of CPR over a 13 month period from May 2013 to June 2014 is reported.

RESULTS: One hundred and twenty-two patients (63% non-small cell lung carcinoma, 17% small cell lung carcinoma and 20% 'clinical diagnosis') were analysed. On average, 3.2 cases were discussed per meeting (range 1-8). CPR resulted in a change in treatment paradigm in 3% (one patient proceeded to induction chemotherapy, two patients had high-dose palliative radiotherapy). Twenty-one (17%) had a change in TVD and one (1%) patient had a change in dose prescription. In total, 6% of patients had plan adjustment after review of dose volume histogram.

CONCLUSION: The introduction of CPR in our centre has resulted in a change in a component of the treatment plan for 27% of patients receiving curative-intent lung radiotherapy. We recommend CPR as a mandatory quality assurance step in the planning process of all radical lung plans.

Protein phosphatases acting on the replication checkpoint

A génese de um cancro está dependente da acumulação de mutações genéticas que dão origem a instabilidade genómica, que por sua vez resulta na proliferação descontrolada. Para prevenir a acumulação destas mutações, as células têm mecanismos de controlo (checkpoints) que suspendem o ciclo celular e accionam as vias de reparação do ADN. Estes eventos são muitas vezes regulados por dinâmicas de (des)fosforilação de proteínas. As proteínas fosfatases (PPs), enzimas responsáveis pela remoção do grupo fosfato de resíduos fosforilados, desempenham funções cruciais na regulação de muitos mecanismos celulares. Enquanto que no início do projecto as cinases envolvidas no checkpoint da replicação estavam bem estabelecidas, as PPs envolvidas não eram conhecidas. A Chk1, um componente da maquinaria do checkpoint da replicação, é exemplo dessa regulação por (des)fosforilação, como sejam nos resíduos Ser317 e Ser345. Assim, como primeira abordagem para determinar quais os grupos de PPs envolvidos na regulação do checkpoint da replicação, decidimos investigar o seu papel na regulação da fosforilação da Chk1. A primeira conclusão é que a desfosforilação da Chk1 ao longo do tempo, tanto in vivo como in vitro, ocorre com uma dinâmica bi-fásica. Em segundo, a abordagem in vitro sugere que as famílias PP1, PP2A e PP2C estão envolvidas na desfosforilação da Chk1. Uma vez que a família PP2A foi a que mostrou a maior acção nesta reacção, decidimos investigar outros membros da família in vivo, primeiro com uma abordagem geral (tratando com OA ou sobreexpressando a PME-1), e depois com o knockdown específico da PP4 e PP6 (através de siRNA). Os resultados mostram que a inibição das PPs afectam tanto a desfosforilação como o estado de activação da Chk1 em resposta a tratamento com Hidroxiureia (HU). Todas as PPs testadas in vivo pareceram ser capazes de regular, a níveis diferentes, tanto a fosforilação como a desfosforilação da Chk1. A função das PPs foi também investigada ao nível: da regulação do disparo das origens de replicação, e da recuperação da suspensão da replicação, induzida pela HU. No último caso, os dados indicam que na situação simultânea de knockdown da PP4 com tratamento de HU, há um atraso do ciclo celular na resolução da transição de G2/M. No ensaio de replicação por pulse-chase, os resultamos mostram que tanto o tratamento com OA, como a sobre-expressão de I-2 ou PME-1, atrasam a cronologia do disparo programado das origens de replicação. No entanto, nenhum dos tratamentos efectuados parece desregular o início do checkpoint da replicação. Um rastreio de 2-híbrido de levedura com uma biblioteca de cDNA de testículo humano foi realizado, usando a Chk1 como isco, no sentido de descobrir novos interactores e definir novas possíveis funções para a Chk1 no contexto da meiose. Com base nos resultados do rastreio, duas novas funções são sugeridas: a interacção com a GAGE12 sugere uma função na recombinação genómica/vigilância do genoma durante a meiose, e as interacções com a EEF1α1 e a RPS5 sugerem uma função na regulação da síntese proteíca. Estas experiências fornecem um visão geral para a compreensão da diversidade de funções das proteínas fosfatases envolvidas no checkpoint da replicação, bem como, abre novos caminhos para o desenvolvimento de novas drogas para o tratamento do cancro.

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.

Genotoxicity in humans and indicator species exposed to uranium wastes

Os riscos dos resíduos provenientes da extração do urânio estão associados ao seu conteúdo em metais e radionuclídeos, o que levanta preocupações às autoridades governamentais e à população em geral. As populações humanas e outras espécies animais que vivem em zonas de exploração de urânio poderão estar expostas à radiação através de resíduos e poeiras radioactivase também através de água e alimentos contaminados. A determinação dos riscos deste tipo de contaminantes é feita, principalmente, através da análise química de amostras ambientais, dando-se menos importância à determinação de efeitos biológicos. A determinação de efeitos biológicos causados pela exposição a poluentes, tem-se revelado muito importante para uma avaliação da qualidade ambiental, de modo a providenciar indicações acerca dos efeitos negativos nos seres vivos e também para complementar a informação dada pelas análises químicas de amostras ambientais. Este facto levou ao estabelecimento de biomarcadores, que consistem em respostas biológicas adversas que são específicas de uma exposição a toxinas ambientais, para serem usadas como ferramentas de avaliação da qualidade ambiental. Neste trabalho foram analisadas respostas a nível molecular e celular, em minhocas, ratinhos do campo e humanos, a fim de determinar o risco químico e radiológico dos resíduos provenientes da mina de urânio da Cunha Baixa. Este trabalho teve também como objectivo a clarificação das respostas subjacentes à exposição a metais e radionuclídeos, a fim de permitir o desenvolvimento de potenciais novos biomarcadores moleculares. Durante este trabalho foram efectuados ensaios com minhocas, em que estas foram expostas durante 56 dias a solo contaminado proveniente da mina de urânio da Cunha Baixa, em laboratório e in situ. Durante a exposição foram analisados vários parâmetros, como o crescimento, reprodução, bioacumulação de metais e radionuclídeos, histopatologia, danos no DNA, citotoxicidade e perfil de expressão genética. Para além disso, foram amostrados ratinhos do campo na mina de urânio da Cunha Baixa e numa área de referência para determinação de danos no DNA, níveis de expressão e mutações em genes supressores de tumores e também bioacumulação de metais. Por fim, foram recolhidas amostras de sangue em voluntários saudáveis pertencentes à população da aldeia da Cunha Baixa, para determinação de danos no DNA, imunofenotipagem e quantificação de metais no sangue. Os resultados revelaram que as minhocas assim como os ratinhos do campo foram negativamente afetados pela exposição aos resíduos mineiros em todos os níveis de organização biológica aqui analisados, o que faz destes organismos bons indicadores para a determinação do risco destas áreas contaminadas, evidenciando o potencial risco da exposição a estes contaminantes. Para além disso, o estudo feito à população da Cunha Baixa revelou danos no ADN e diminuição de populações importantes de células imunitárias (nomeadamente linfócitos T e NK), o que poderá resultar da exposição aos resíduos da mina, tornando as pessoas mais susceptíveis ao desenvolvimento de processos de carcinogénese. O presente estudo contribuiu significativamente para a caracterização dos riscos da exposição a resíduos provenientes de minas de urânio abandonadas, evidenciando os seus efeitos negativos a nível molecular e celular, que potencialmente poderão causar instabilidade genómica e aumentar o risco de desenvolvimento de doenças genéticas.