由基礎(chǔ)科學(xué)研究所 (IBS) 基因組完整性中心 (CGI) 的 Kei-ichi TAKATA 博士領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種新型 DNA 修復(fù)機(jī)制，癌細(xì)胞可利用該機(jī)制從下一代恢復(fù)癌癥放射治療。
電離輻射 (IR) 療法經(jīng)常用于治療癌癥，并被認(rèn)為可以通過誘導(dǎo) DNA 斷裂來破壞癌細(xì)胞。最新類型的放射治療利用粒子加速器產(chǎn)生的輻射，粒子加速器由帶電重粒子(例如碳離子)組成。粒子加速器將碳離子加速到光速的 70% 左右，與癌細(xì)胞的 DNA 碰撞并破壞。
這些離子具有高線性能量轉(zhuǎn)移 (LET)，并在稱為布拉格峰的短距離內(nèi)釋放大部分能量。下一代癌癥放射療法的工作原理是將布拉格峰聚焦在腫瘤上，與常用的低 LET 輻射(例如伽馬射線或 X 射線)相比，它的額外好處是可以最大程度地減少對周圍正常組織的損害。
目前世界上只有少數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)具備提供這種下一代放射治療的能力，盡管未來有望部署更多醫(yī)療機(jī)構(gòu)。
重離子轟擊(高 LET 輻射)產(chǎn)生的 DNA 損傷比傳統(tǒng)放射治療(低 LET 輻射)引起的損傷更“復(fù)雜”。前者攜帶額外的 DNA 損傷，例如靠近雙鏈斷裂 (DSB) 位點(diǎn)的脫嘌呤/脫嘧啶 (AP) 位點(diǎn)和胸腺嘧啶乙二醇 (Tg)，這比普通 DNA 損傷更難修復(fù)。因此，與低 LET 輻射相比，先進(jìn)療法每單位劑量的細(xì)胞毒性更大。
這使得下一代放射療法成為對抗癌細(xì)胞的有力武器。然而，尚未完全研究這些高 LET 誘導(dǎo)的損傷是如何在哺乳動物細(xì)胞中處理的，因?yàn)橹仉x子轟擊造成的 DNA 損傷是自然界中很少發(fā)生的過程(例如，在外太空發(fā)生的幾率更高)。弄清楚復(fù)雜的 DSB 修復(fù)機(jī)制是一個有吸引力的研究興趣，因?yàn)樽钄喟┘?xì)胞的修復(fù)機(jī)制可以使新的放射療法變得更加有效。
為了進(jìn)行研究，IBS團(tuán)隊訪問了日本QST醫(yī)院，使用了名為HIMAC(千葉重離子醫(yī)學(xué)加速器)的同步加速器，該加速器具有產(chǎn)生高LET輻射的能力。延世大學(xué)已經(jīng)安裝了一個類似的同步加速器，另一個計劃于 2027 年在 Kijang 的首爾國立大學(xué)醫(yī)院安裝。高田博士的研究團(tuán)隊打算幫助在韓國建立一個使用這些同步加速器的基礎(chǔ)研究計劃，以改善重離子癌癥患者的治療。
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