重离子辐射诱导染色体断裂计算方法技术

本发明专利技术主要涉及重离子辐射诱导染色体断裂计算方法，尤其涉及细胞接受重离子照射后发生染色体断裂的细胞的数目的计算方法。一种重离子辐射诱导染色体断裂计算方法，其主要特点包括有：Ａ．培养受试细胞，待其处于指数生长期进行下面的操作；Ｂ．测定该细胞在培养瓶内平铺状态时的表面积；Ｃ．应用流式细胞仪测定Ｇ↓［２］期细胞的含量；Ｄ．测定照射该细胞时采用的射线的平均ＬＥＴ；Ｅ．测定受照射细胞的数目Ｎ；Ｆ．测定细胞培养瓶的内底面积；Ｇ．将上述测定值代入方程式求解。本发明专利技术的优点是，这一属于生物技术领域的肿瘤细胞接受重离子照射后细胞内发生染色体断裂理论计算模型的建立可以解决重离子临床放射治疗计划制定时肿瘤细胞辐射敏感性预测的瓶颈。该模型的应用可以在非在线的情况下快速精确地测定肿瘤细胞对重离子射线的辐射敏感性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及，尤其涉及细胞接受重离子照 射后发生染色体断裂的细胞的数目的计算方法。
技术介绍
-重离子是目前放射治疗领域内公认的最有效的粒子，这是因为它具有显著优于其它 普通射线如X射线的生物物理学特性(Kraft G Tumor therapy with heavy chafed particles. Progress in particle and nuclear physics, 2000，45:s473-544)。如高的相对生物学效应、低的 氧增比、低的修复效应、低侧向散射等。 一般认为，生物材料对不同射线的辐射敏感性 决定了辐射导致生物学终点的差异。国外曾报道应用早熟染色体凝集技术来研究细胞在接受射线照射后染色体损伤状 况，这是一种快速而精确的研究方法。但是这种方法仅仅应用于研究辐射诱导的染色体 损伤，没有明确提出染色体损伤和细胞辐射敏感性之间的必然关系，更没有理论计算方 法的报道
技术实现思路
-本专利技术的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种重离子辐射诱导染色体断 裂计算方法。通过计算，得到了 UC^离子照射人正常肝细胞L02后不同吸收剂量点的染 色体断裂产额，与应用早熟染色体凝集技术实验中实际获得的染色体断裂产额基本吻合。 本专利技术可以快速精确地计算不同种类的肿瘤细胞在接受重离子射线照射后细胞内发生染 色体断裂的数目，为重离子治疗癌症的治疗计划制定过程中细胞辐射敏感性预测提供依 据。本专利技术的目的可以通过采用以下技术方案来实现 一种重离子辐射诱导染色体断裂 计算方法，其特征包括有A.培养受试细胞，待其处于指数生长期进行下面的操作；B. 测定该细胞在培养瓶内平铺状态时的表面积；C.应用流式细胞仪测定G2期细胞的含量；D.测定照射该细胞时采用的射线的平均LET; E.测定受照射细胞的数目N; F.测定细胞培 养瓶的内底面积；G.将上述测定值代入以下方程式求解Fx- r7V =-(3)5xl06x2式中N为测定受照射细胞的数目；F为离子通量。12<:6+离子与染色体相互作用诱发染色体断裂是12^离子在染色体中发生能量阻止，将其能量传递给染色体的过程。因此染色体断裂的产额与单位细胞内注入的离子数相关， 也就是说，与单位面积上的离子通量相关。剂量与离子通量之间的关系可以用下面的公 式表不(Kraft G Tumor therapy with heavy chained particles. Progress in particle and nuclear physics, 2000,45 :s473-544)D = 1.602xl0—9xFxZ五rx^ (1)P材料式中D为细胞吸收剂量，F为离子通量，LET为。C^离子到达细胞时的线性传能密 度，P材料是被照射靶的密度，细胞是照射的靶，我们将其密度近似为水的密度，即 lg/cm3。那么对应于不同的剂量，实时离子通量可以表示为-1.602x10—9 x丄五r假设每一个120^离子可以有效地击中染色体并产生一个断裂，那么在接种4> 35mm培养 皿内的L02细胞接受照射后平均每细胞内染色体断裂的细胞的数目可以表示为W =--#~ (3)5xl06x2(3)式为理论计算公式。在治疗计划的制定过程中，细胞的数目受射线均匀度、细胞覆盖率及染色体密度因 素的影响，如果忽略了这些因素，那么细胞辐射敏感性测定结果在临床上应用的可信度 就会大大降低，所以，我们建立计算模型的重点就在于对上述三个影响因素的修正。我们把这些因素的修正过程分别称为射线均匀度调制K,、细胞覆盖率测定Ks和染色体密 度近似K3，那么现在可以把细胞接受射线照射后染色体发生断裂的细胞的数目表示为<formula>formula see original document page 5</formula>其中，^// &/^&为培养皿内待照射细胞的数目。K,是射线LET的修正因子， 因为对于任何一种辐射，其LET都不是一个恒定值，必然存在着波动，可以将不同 时段的LET实测值求均值来计算K1:<formula>formula see original document page 5</formula>其中，力tfe/血为多次实时测定的LET值之和，是测定次数，^'/血'是由监测，数据计算得到的该射线的单次LET值。K2是细胞覆盖率，生长中的细胞不是完全紧靠在一起的，对于不同的细胞，可 以计算出它们平铺时的面积，那么，在细胞辐射敏感性的测定中K2可以表示为2 — 祁2 /4 S^是单个细胞的平铺面积，；r一/4是培养皿的内底面积。细胞周期的不同时相，细胞内染色质的凝聚状态和含量各不相同，虽然这种状 态对细胞物理密度的影响不是很大，但是其凝聚状态和含量与射线和细胞作用的截 面却密切相关，在计算染色体断裂时，G2期细胞染色体形态易于分辨，因此染色体 密度近似K3可以表示为<formula>formula see original document page 5</formula>其中，GO, Gl， G2， S， M表示细胞在该周期时相的含量。K3的值等于G2期细胞的百分含量。本专利技术的有益效果是，这一属于生物
的肿瘤细胞接受重离子照射后细胞内 发生染色体断裂理论计算模型的建立可以解决重离子临床放射治疗计划制定时肿瘤细胞 辐射敏感性预测的瓶颈。该模型的应用可以在非在线的情况下快速精确地测定肿瘤细胞 对重离子射线的辐射敏感性。附图说明；图1为理论计算得到的细胞染色体断裂细胞的数目与吸收剂量之间的关系。图2为L02细胞在接受不同剂量的UC离子照射后细胞不同程度的染色体断裂。 图3为理论计算的染色体断裂细胞的数目与实验值与吸收剂量都呈线性正相关关具体实施方式-实施例l: 一种，包括有步骤l:培养受试细胞，待其处于指数生长期进行下面的操作；人正常肝细胞系L02 (购自CCTCC)用含有10%胎牛血清的RPMI-1640培养液在37'C， 5% C02的恒温培养箱内培养，培养基内另加入胰岛素0.25U/ml。细胞浓度为5xl0Vml。步骤2:测定该细胞在培养瓶内平铺状态时的表面积 将充分混匀的2ml L02细胞悬液接种在(b35mm的一次性培养皿中。 歩骤3:应用流式细胞仪测定G2期细胞的含量； 在其发生一次倍增时进行照射。歩骤4:测定照射该细胞是采用的射线的平均LET;采用兰州重离子加速器装置产生的单核能为肌55MeV/u的12(^离子，经13.58mm Lucite(P-1.2g/cm降能，最后达到细胞表面的总能量为240MeV，在水中射程1.41mm， LET为96.05keV/u m。辐照装置终端引出束流的照射样品直径4^35mm，均匀度为71%。实验照射剂量为0， 0.5， 1， 2， 4， 6， 8Gy，被照射样品处在束流Bragg布喇格峰区。步骤5:测定受照射细胞的数目； 步骤6:测定细胞培养瓶的内底面积；步骤7:将上述测定值代入以下方程式求解断裂细胞的数目N:<formula>formula see original document page 6</formu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重离子辐射诱导染色体断裂计算方法，其特征包括有：Ａ．培养受试细胞，待其处于指数生长期开始进行操作；Ｂ．测定该细胞在培养瓶内平铺状态时的表面积；Ｃ．应用流式细胞仪测定Ｇ↓［２］期细胞的含量；Ｄ．测定照射该细胞时采用的射线的平均线性能量转移ＬＥＴ；Ｅ．测定受照射细胞的数目Ｎ；Ｆ．测定细胞培养瓶的内底面积；Ｇ将上述测定值代入以下方程式求解细胞的数目：Ｎ＝Ｆ×πφ↑［２］／４／５×１０↑［６］×２（３）。

【技术特征摘要】
1.一种重离子辐射诱导染色体断裂计算方法，其特征包括有A.培养受试细胞，待其处于指数生长期开始进行操作；B.测定该细胞在培养瓶内平铺状态时的表面积；C.应用流式细胞仪测定G2期细胞的含量；D.测定照射该细胞时采用的射线的平均线性能量转移LET；E.测定受照射细胞的数目N；F.测定细胞培养瓶的内底面积；G将上述测定值代入以下方程式求解细胞的数目2. 如权利要求1所述的重离子辐射诱导染色体断裂计算方、法，其特征还包括有细胞的数 目为<formula>formula see original document page 2</formula> (4)3.如权利要求2所述的重离子辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建设，李文建，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]