Терапия рака с использованием тяжелых ионов демонстрирует более высокую эффективность по сравнению с традиционными методами, такими как рентген и протонная терапия. Однако до недавнего времени механизмы, лежащие в основе этого преимущества, оставались нераскрытыми.
Механизмы воздействия тяжелых ионов на молекулярном уровне
Ученые из международной группы провели детальный анализ воздействия тяжелых ионов на молекулярные структуры. В качестве объекта исследования был выбран пиримидин — органическое соединение, являющееся предшественником азотистых оснований ДНК и РНК. Для моделирования процессов разрушения ДНК после облучения тяжелыми ионами использовалась тканевая среда. Специалисты объединили молекулы пиримидина с водой, формируя кластеры с помощью сверхзвуковой газовой струи.
Роль межатомного кулоновского распада в повреждении ДНК
Эксперименты с пучками ионов углерода и железа показали, что в живых тканях ионизированные молекулы воды способны передавать энергию возбуждения ДНК через межатомный кулоновский распад (ICD). «Обнаруженный процесс не только вызывает ионизацию пиримидина с выделением электронов, но и запускает цепную реакцию образования гидроксильных радикалов и гидратированных протонов, которые повреждают биологические молекулы», — отметил профессор Шэньюэ Сюй, участвовавший в исследовании.
Это открытие опровергает прежние гипотезы о косвенном влиянии фрагментов воды на ДНК. Вместо этого катионы воды напрямую взаимодействуют с молекулами кислоты через ICD, а высвобождаемые вторичные частицы увеличивают риск разрывов двойной цепи ДНК.
Преимущества тяжелых ионов перед другими видами радиации
Тяжелые ионы усиливают долю внутренне-валентной ионизации в воде, что значительно повышает их биологическую активность. Это делает метод особенно перспективным для точечного воздействия на раковые клетки, минимизируя повреждение здоровых тканей и открывая новые горизонты в онкологии.
Источник: naked-science.ru
