科學家發(fā)現(xiàn)癌細胞用于修復放療引起的 DNA 損傷的機制

由基礎科學研究所 (IBS) 基因組完整性中心 (CGI) 的 Kei-ichi TAKATA 博士領導的科學家團隊發(fā)現(xiàn)了一種新型 DNA 修復機制，癌細胞可利用該機制從下一代恢復癌癥放射治療。

電離輻射 (IR) 療法經(jīng)常用于治療癌癥，并被認為可以通過誘導 DNA 斷裂來破壞癌細胞。最新類型的放射治療利用粒子加速器產(chǎn)生的輻射，粒子加速器由帶電重粒子(例如碳離子)組成。粒子加速器將碳離子加速到光速的 70% 左右，與癌細胞的 DNA 碰撞并破壞。

這些離子具有高線性能量轉(zhuǎn)移 (LET)，并在稱為布拉格峰的短距離內(nèi)釋放大部分能量。下一代癌癥放射療法的工作原理是將布拉格峰聚焦在腫瘤上，與常用的低 LET 輻射(例如伽馬射線或 X 射線)相比，它的額外好處是可以最大程度地減少對周圍正常組織的損害。

目前世界上只有少數(shù)醫(yī)療機構(gòu)具備提供這種下一代放射治療的能力，盡管未來有望部署更多醫(yī)療機構(gòu)。

重離子轟擊(高 LET 輻射)產(chǎn)生的 DNA 損傷比傳統(tǒng)放射治療(低 LET 輻射)引起的損傷更“復雜”。前者攜帶額外的 DNA 損傷，例如靠近雙鏈斷裂 (DSB) 位點的脫嘌呤/脫嘧啶 (AP) 位點和胸腺嘧啶乙二醇 (Tg)，這比普通 DNA 損傷更難修復。因此，與低 LET 輻射相比，先進療法每單位劑量的細胞毒性更大。

這使得下一代放射療法成為對抗癌細胞的有力武器。然而，尚未完全研究這些高 LET 誘導的損傷是如何在哺乳動物細胞中處理的，因為重離子轟擊造成的 DNA 損傷是自然界中很少發(fā)生的過程(例如，在外太空發(fā)生的幾率更高)。弄清楚復雜的 DSB 修復機制是一個有吸引力的研究興趣，因為阻斷癌細胞的修復機制可以使新的放射療法變得更加有效。

為了進行研究，IBS團隊訪問了日本QST醫(yī)院，使用了名為HIMAC(千葉重離子醫(yī)學加速器)的同步加速器，該加速器具有產(chǎn)生高LET輻射的能力。延世大學已經(jīng)安裝了一個類似的同步加速器，另一個計劃于 2027 年在 Kijang 的首爾國立大學醫(yī)院安裝。高田博士的研究團隊打算幫助在韓國建立一個使用這些同步加速器的基礎研究計劃，以改善重離子癌癥患者的治療。

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