DNA分子受損是誘導突變的主要原因

放射腫瘤科的Suit等，共同開展了一項采用質子束，對腫瘤患者進行根治的研究。這個計劃僅對一個變量進行研究，即在質子治療時如何縮小治療體積。每次照射劑量約2Gy(RBE），總治療時間6?8周，與MGH在光子治療時所使用的一樣。目的是使一些患者，能接受比光子治療更高的劑骨，對癌癥患者做大分割高劑量質子照射治療。這個課題是在1974年1月啟動的，包括顱底肉瘤、某些特定部位以及小體積的其他腫瘤。出國看病多少錢？詳詢愛諾美康。

隨著治療經驗的增加，越來越多的不同類型和解剖部位的腫瘤，逐漸開始接受質子治療。單能量束流的粒子，在單位長度軌跡上傳遞給吸收媒介的能量，叫線性能量傳遞（LET）。粒子速度在其射程終點附近減慢下來并趨向停止時，其LET會增加到大值。這個大能量傳遞的區域稱Bragg峰。對于若干種不同的生物終點，都能觀察到特定粒子束的RBE和LET兩者之間，存在特有的變化關系。質子在整個Bragg峰區內的RBE是增加的，在接近峰的后沿邊上達到大值。

當質子速度繼續減慢時，雖然LET還在增加，但由于部分質子的停止和消失，單位劑量內的殺傷效率反而減少。能量沉積密度或LET和質子與碳離子的生物學效應之間的關系，觀察到的大RBE值時的LET值和特定粒子有關。質子的大RBE只限于較小的LET區間，碳離子比質子有更大的RBE大值，并保持在相當廣的一個LET區間內。由此可見，每單位示跡長度（track length）的游離密度，僅是一個近似描述生物學效應的符號，和決定生物學效應強弱的因子。

生物學效應的關鍵靶區，通過認識關鍵靶點的細胞殺傷，及其程度和能量沉積方式之間的關系，可以洞察電離密度與生物學效應之間的關系。出國看病服務機構愛諾美康介紹到，大量研究證據顯示，DNA分子受損是誘導突變、癌變及大多數細胞死亡的主要原因。這些證據包括:相對于細胞核照射，照射對細胞膜和細胞質的 作用要小得多。3H標記的DNA分子較易被殺傷，但在RNA、脂質和蛋白質中則沒有這一現象；細胞死亡和染色體畸變之間的關系等。

種種證據顯示，不論是直接對正常DNA的打擊，還是對已斷開鏈的而在修復期的DNA的打擊，只要同時斷開兩條相對的和相鄰的DNA雙鏈，即是雙鏈斷開（DSBs）。未能修復的DSBS都會導致功能紊亂、遺傳物質丟失、染色體畸變和細胞死亡，提示如果帶電粒子和電離密度能產生更多的DNA DSBs，或使DSBs的修復能力下降，那么在單位劑量內就能獲得更大的生物學效應。DSBs可以直接由作用于DNA的能量產生，也能通過DNA的幾個微米內，即輻射激發分子的擴散距離內的水電離引起。

穿過細胞并損傷DNA的密集帶電粒子的電離路徑，可以用下面方法顯示出來，先用帶熒光標志的抗體加入幫助DNADSBs修復的蛋白質中，再用這些帶熒光標志的抗體，對被照射的細胞進行染色，離子通過一個哺乳動物細胞核時產生的路徑。雖然每單位劑量高LET帶電粒子和低LET X射線照射，可產生同樣數量的DNA DSBs，但是DSBs分布是完全不同的。

當LET增加時，含100?2000個堿基對的小DNA片段，占總片段的百分比也會增加。螺旋形高LET電離模型的計算結 果與實驗觀察結果相符。計算和實驗結果提示，高LET照射具有相當大的能量或能量包沉積，才將能量傳送到跨度為納米的DNA結構中去。出國看病多少錢？詳詢愛諾美康。

這種聚集性的能 量沉積導致多次DSBs事件，同時還伴隨著單鏈斷裂、DNA交聯、堿基損傷、核小體激發或產生較大的25?30nm染色質片段。因此，低LET和高LET X射線照射，以及高能質子和密集電離終點附近，低能質子之間的主要差別在于DNA、核小體或染色質局部區域的能量沉積方式。雖然不同類型照射引起的各類反應的平均數量沒有差異，但高LET射線造成廣泛的DNA鏈斷裂，及相關反應將使細胞損傷難以修復。