研究质疑宇宙质子辐射对人体细胞的影响

在深空,质子是带电粒子中最丰富的类型。因此,在宇航员可以安全地长时间远离地球旅行之前,了解质子如何影响细胞(尤其是细胞的DNA)非常重要。现在,在布鲁克黑文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的美国宇航局(NASA)太空辐射实验室,科学家发现质子对DNA的破坏比以前想象的要大。这项工作发表在2006年2月的《辐射研究》杂志上。

“科学家一直认为质子以类似于X射线的方式破坏细胞,但我们的结果表明这些假设是错误的。新数据表明,质子比其他类型的DNA损伤更可能产生致命的双链断裂,这是一种严重的DNA损伤。”该研究的首席研究员布鲁克海文生物学家Betsy Sutherland说。 “这意味着科学家们并不真正知道人类DNA如何受到太空中众多粒子的影响,因此,他们也不知道如何设计适当的保护措施来保护人类。

在各种辐射类型中,质子(例如X射线和伽玛射线)被归为低线性能量转移(LET),这意味着它们在穿过物质时不会损失太多能量。因此,科学家认为质子会以与其他形式的低LET辐射相同的方式破坏生物系统。但是Sutherland和Megumi Hada发现,质子产生的光谱损害与高能铁离子和其他重电荷粒子的损害非常相似。

在他们的研究中,他们研究了由高能辐射束产生的多重损害的水平和种类,称为损害簇。损坏簇很危险,因为它们可能诱变并可能产生癌症,或者可以转变成双链断裂。

科学家使用高能带电粒子束(质子,以及铁,碳,钛和硅离子),并将溶液中的DNA暴露于每种辐射。然后,他们测量了三种损伤簇的水平以及由于暴露而产生的双链断裂。由于这些簇和双链断裂可能对人体细胞产生不同的影响,因此必须知道太空旅行者将遇到的辐射会产生多少种。

Sutherland说:“我们的研究表明,我们需要重新评估质子对生物系统的影响,甚至是低能质子的影响。” “例如,低能质子通常用于癌症肿瘤治疗,但是几乎没有关于质子在肿瘤细胞中作用的研究,因为每个人都认为它们的行为与其他低LET辐射类型类似,例如x -射线。因此,这项工作可能有助于改善癌症治疗。”

在进一步的研究中,Sutherland和她的小组现在将研究范围扩展到用相同光束照射的人体细胞。这将帮助他们更准确地预测辐射对人体细胞和组织的影响。

这项研究是由美国能源部科学办公室的生物医学与环境研究办公室(NASA Biomedical Research)资助的&对策计划,美国国立卫生研究院和国家太空生物医学研究所。

布鲁克海文国家实验室



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