РАДИАЦИЯ И РИСК
Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра
c 1992 года
О журнале : 2019 : Том 28, №3 : Сравнение биологической эффективности ускоренных ионов углерода и тяжёлых ядер отдачи на клетках китайского хомячка

Сравнение биологической эффективности ускоренных ионов углерода и тяжёлых ядер отдачи на клетках китайского хомячка

DOI: 10.21870/0131-3878-2019-28-3-96-106

Корякина Е.В.1, Потетня В.И.1, Трошина М.В.1, Ефимова М.Н.1, Байкузина Р.М.1, Корякин С.Н.1, Лычагин А.А.1,
Пикалов В.А.2, Ульяненко С.Е.1.

«Радиация и риск». 2019. Том 28. № 3, с.96-106

Сведения об авторах

Корякина Е.В.1 – ст. научн. сотр., к.б.н. Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4.
Тел.: (484) 399-72-76; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Потетня В.И.1 – ст. научн. сотр., к.б.н.
Трошина М.В.1 – научн. сотр.
Ефимова М.Н.1 – мл. научн. сотр.
Байкузина Р.М.1 – вед. инж.
Корякин С.Н.1 – зав. лаб., к.б.н.
Лычагин А.А.1 – зав. лаб., к.ф.-м.н.
Пикалов В.А.2 – вед. инж. НИЦ «Курчатовский институт» – ИФВЭ.
Ульяненко С.Е.1 – зав. отд., д.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

1 МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.
2 ФГБУ «Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова НИЦ «Курчатовский институт», Протвино.

Аннотация

В работе представлены результаты исследований биологической эффективности ускоренных ионов углерода при облучении клеточных культур на плато и в пике кривой Брэгга, а также тяжёлых ядер отдачи (С, N, O), индуцированных нейтронами с энергией 14,1 МэВ в монослое клеток при облучении в условиях отсутствия равновесия вторичных заряженных частиц. Исследования выполняли на нормальных (линии V-79 и СНО-К1) и опухолевых (В14-150) клетках китайского хомячка. Эксперименты с ускоренными ионами углерода проводили на ускорителе У-70 (НИЦ «Курчатовский институт» – ИФВЭ, Протвино). Источником нейтронов служил портативный нейтронный генератор НГ-14 (ВНИИ автоматики им. Н.Л. Духова, Москва). Биологическую эффективность воздействия излучений оценивали по клоногенной активности клеток. Показано, что кривые выживаемости при действии ионов углерода были экспоненциальными при облучении в пике Брэгга и сигмоидными на плато, при действии нейтронов в условиях отсутствия равновесия вторичных заряженных частиц были экспоненциальными. Значения коэффициентов относительной биологической эффективности (ОБЭ) при 10% уровне выживаемости клеток не отличались для разных линий и находились в диапазоне 1,3-1,4 и 4,1-4,2 для ионов углерода на плато и в пике Брэгга соответственно. Величина ОБЭ тяжёлых ядер отдачи (С, N, O) составила 3,1. Полученные значения ОБЭ ускоренных ионов углерода и тяжёлых ядер отдачи согласуются с известной зависимостью ОБЭ–ЛПЭ. Представленный в работе подход к облучению монослоёв клеток нейтронами с энергией 14,1 МэВ в условиях отсутствия равновесия вторичных заряженных частиц позволяет исследовать радиобиологические эффекты в условиях, моделирующих пик Брэгга ускоренных ионов 12С.

Ключевые слова
ЛПЭ, ОБЭ, ионы углерода, пик Брэгга, нейтроны, вторичные заряженные частицы, тяжёлые ядра отдачи, клетки китайского хомячка, клоногенная активность.

Список цитируемой литературы

1. Каприн А.Д., Ульяненко С.Е. Адронная терапия – точки развития //Медицина: целевые проекты. 2016. № 23. С. 56-59.

2. Dale R.G., Jones B., Carabe-Fernandez A. Why more needs to be known about RBE effects in modern radiotherapy //Appl. Radiat. Isot. 2009. V. 67, N 3. P. 387-392.

3. Федоренко Б.С., Шевченко В.А., Новицкая Н.Н., Снигирева Г.П., Акатов Ю.А., Дружинин С.В., Репина Л.А. Цитогенетические исследования лимфоцитов крови космонавтов после длительных полетов //Радиационная биология. Радиоэкология. 2000. Т. 40, № 5. С. 596-602.

4. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований – основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 2. С. 26-40.

5. Broerse J.J., Zoetelief J. Dose inhomogeneities for photons and neutrons near interfaces //Radiat. Prot. Dosim. 2004. V. 112, N 4. P. 509-517.

6. Rini F.J., Hall E.J., Marino S.A. The oxygen enhancement ratio as a function of neutron energy with mam-malian cells in culture //Radiat. Res. 1979. V. 78, N 1. P. 25-37.

7. Антипов Ю.М., Бритвич Г.И., Иванов С.В., Костин М.Ю., Лебедев О.П., Людмирский Э.А., Максимов А.В., Пикалов В.А., Солдатов А.П., Хитев Г.В., Ульяненко С.Е., Лычагин А.А., Исаева Е.В., Бекетов Е.Е., Трошина М.В. Формирование поперечно-плоского дозового поля и первые радиобиологические эксперименты на углеродном пучке, выведенном из У-70 //Приборы и техника эксперимента. 2015. № 4. С. 107-116.

8. Устройство для лучевой терапии быстрыми нейтронами. Патент на изобретение № 2442620, 20.02.2012 г. Авторы: Литяев В.М., Ульяненко С.Е., Горбушин Н.Г. [Электронный ресурс]. URL: http://www.allpatents.ru (дата обращения 12.02.2019).

9. Лычагин А.А., Корякина Е.В., Ульяненко С.Е. Дозиметрия смешанных гамма-нейтронных радиационных полей на малогабаритных генераторах импульсного и непрерывного нейтронного излучения //Медицинская физика. 2015. Т. 67, № 3. С. 15-23.

10. Solovev A.N., Stepanova U.A., Ulyanenko S.E., Chernukha A.E., Fedorov V.V. Geant 4-based framework for hadronic radiotherapy simulations //Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2015. V. 10, S. 1. P. 201.

11. Соловьев А.Н. Компьютерное моделирование взаимодействия ионизирующего излучения и вещества //Информационные и телекоммуникационные технологии. 2013. № 20. С. 25-33.

12. Говорун Р.Д. Цитогенетические нарушения и мутагенез в клетках млекопитающих и человека, индуцированные ионизирующими излучениями с различной ЛПЭ //Радиационная биология. Радиоэкология. 1997. Т. 37, № 4. С. 539-548.

13. Furusawa Y., Fukutsu K., Aoki M., Itsukaichi H., Eguchi-Kasai K., Ohara H., Yatagai F., Kanai T., Ando K. Inactivation of aerobic and hypoxic cells from three different cell lines by accelerated 3He-, 12C- and 20Ne-Ion beams //Radiat. Res. 2000. V. 154, N 5. P. 485-496.

14. Friedrich T., Scholz U., Elsässer T., Durante M., Scholz M. Systematic analysis of RBE and related quantities using a database of cell survival experiments with ion beam irradiation //J. Radiat. Res. 2013. V. 54, N 3. P. 494-514.

15. Корякина Е.В., Потетня В.И., Клыков С.А., Пугачев Р.М. Биологическая эффективность нейтронов и альфа-излучения с близкой ЛПЭ //Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. T. 59, № 12. С. 39-40.

16. Folkard M., Prise K.M., Vojnovic B., Davies S., Roper M.J., Michael B.D. The irradiation of V79 mammalian cells by protons with energies below 2 MeV. Part I: Experimental arrangement and measurements of cell survival //Int. J. Radiat. Biol. 1989. V. 56, N 3. P. 221-237.

17. Корякина Е.В., Потетня В.И., Ульяненко С.Е. Влияние импульсного характера нейтронного излучения с энергией 14,5 МэВ на реакцию клеток млекопитающих //Медицинская физика. 2015. Т. 68, № 4. С. 69-74.

18. Исаева Е.В., Бекетов Е.Е., Корякин С.Н., Лычагин А.А., Ульяненко С.Е. Сравнение биологической эффективности импульсного и непрерывного нейтронного излучения с энергией 14 МэВ на культуре клеток мышиной меланомы В16 //Радиация и риск. 2012. Т. 21, № 2. С. 83-90.

19. Бекетов Е.Е., Исаева Е.В., Корякин С.Н., Лычагин А.А., Ульяненко С.Е. Зависимость эффективности одновременного воздействия гамма-квантов и нейтронов с энергией 14 МэВ от вклада плотноионизирующего компонента //Радиация и риск. 2012. Т. 21, № 3. С. 81-90.

Полная версия статьи