Cuando la radiación ionizante pasa a través del tejido vivo, interactúa con las moléculas presentes en las células, eliminando electrones y produciendo especies cargadas conocidas como iones. La radiación ionizante utilizada para el tratamiento del cáncer incluye rayos gamma, rayos X y partículas energéticas como alfa yrayos beta.
Los electrones producidos por este proceso, conocidos como electrones secundarios, pueden causar más estragos, causando cambios aún más dramáticos. Esta semana en el Revista de Física Química , de AIP Publishing, un grupo de investigadores informa sobre estudios del impacto de electrones secundarios en un modelo de ADN.
Las mediciones se realizaron en un entorno de fase condensada. En comparación con experimentos aislados de moléculas de electrones, las mediciones de fase condensada se realizan en condiciones más cercanas a las que se encuentran en el tejido vivo. Los resultados se utilizarán para calcular con precisión el daño y la radiacióndosis administrada a pacientes en radioterapia, cuando las células cancerosas son bombardeadas con radiación ionizante.
Los electrones secundarios son las especies más importantes creadas por la radiación ionizante en el tejido vivo. Estos "electrones de baja energía" o LEE, interactúan con moléculas biológicas, a veces rompiéndolos en fragmentos. Una de las moléculas afectadas es el ácido desoxirribonucleico o ADN,la molécula que transporta el código genético. La larga molécula de ADN en cadena consiste en una escalera de pares de bases conectadas entre sí a través de un grupo fosfato desoxirribosa.
La forma precisa en que los LEE interactúan con porciones de la molécula de ADN, las bases mismas o la columna vertebral de fosfato, aún no se comprende con precisión, aunque los LEE tienen suficiente energía para iniciar la rotura de la cadena de ADN. Esto puede afectar la función celular, lo que conduce a mutaciones yincluso la muerte celular. En el informe de esta semana, los investigadores emplearon una molécula modelo conocida como dimetilfosfato, o DMP, para estudiar la interacción de las LEE con el esqueleto de fosfato del ADN.
Los nuevos métodos de tratamiento de radiación, actualmente en desarrollo, pueden dirigir con precisión la radiación a células cancerosas específicas o incluso a ubicaciones específicas dentro de esas células. Este método, conocido como terapia dirigida con radionucleidos o TRT, implica el uso de moléculas etiquetadas con átomos radiactivos quese inyectan en los pacientes y se localizan en las células cancerosas. Una vez colocadas, las moléculas radiactivas producen radiación ionizante dentro o cerca de las células cancerosas. Esta radiación genera los LEE localizados.
Una parte importante del método TRT implica simulaciones por computadora utilizadas para predecir las interacciones de las LEE con la materia biológica y la cantidad de radiación absorbida por las biomoléculas o células objetivo. Uno de los parámetros clave en estos modelos de simulación son las secciones transversales absolutas, queproporcione la probabilidad de interacción entre un único LEE y una molécula objetivo. El trabajo presentado aquí representa la primera medición directa de secciones transversales absolutas para la unidad de fosfato en el ADN, valores necesarios para calcular las roturas de cadena inducidas por los LEE.
El ADN presente en un sistema vivo está rodeado de agua y otros tipos de moléculas, por lo que estudiar estos procesos en un entorno más realista es particularmente deseable. En el trabajo futuro, el ADN se incrustará en agua y oxígeno molecular, que se sabe que sensibilizacélulas a radioterapia.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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