Радиобиологическая модель расчёта вероятности гибели клеток млекопитающих при облучении их ионизирующим излучением с разной линейной потерей энергии

Одной из фундаментальных проблем радиобиологии является прогнозирование количественной связи между возникновением заданного радиационно-индуцированного эффекта и дозой облучения ионизирующим излучением (ИИ) биологического объекта в различных условиях (для ИИ разного качества при различных временных режимах облучения). Цель данной работы - решение частной задачи общей проблемы: разработка математической модели вероятности гибели клеток млекопитающих в зависимости от дозы ИИ с произвольно заданными линейными потерями энергии (ЛПЭ) при однократном облучении этих клеток in vitro . Для решения поставленной задачи использованы микродозиметрические подходы, основанные на теории дуального действия радиации. При разработке модели использовались следующие допущения: 1) в клетке имеются чувствительные объёмы (ЧО), повреждение которых может привести к гибели клетки; 2) вероятность гибели клетки зависит от числа повреждённых ЧО; 3) вероятность повреждения ЧО зависит от энергии, поглощённой в нём; 4) для расчёта энергии, поглощённой в ЧО, использовалась простая модель взаимодействия ионизирующих частиц с веществом: частицы двигаются по прямой, ЛПЭ частиц совпадают с линейной энергией, поглощаемой в веществе. Разработанная математическая модель зависимости вероятности гибели клеток от дозы в явном виде содержит ЛПЭ. Таким образом, в предложенной модели удалось разделить биологические параметры, ответственные за появление радиационно-индуцированного эффекта, от радиационных характеристик условий облучения. Для обоснования модели использовались классические радиобиологические данные, лежащие в основе рекомендаций МАГАТЭ по определению относительной биологической эффективности ИИ разного качества. На примере экспериментальных данных по облучению клеток Т1 почки человека в данной работе показано, что разработанная модель позволяет рассчитать вероятность гибели клеток в зависимости от дозы ИИ с произвольно заданными ЛПЭ для фотонов, электронов, a-частиц с ЛПЭ от 0,4 до 200 кэВ/мкм. Из предложенной модели следует, что линейно-квадратичная зависимость может возникать не только при поражении ДНК, но и других биологически важных молекул. Использование данной модели может быть расширено для прогнозирования других радиационно-индуцированных эффектов, а также вероятности возникновения радиационно-индуцированных эффектов при различных временных режимах облучения.