在超高剂量速率FLASH辐射疗法期间,细胞内氧气暂时量化在vivo中
Arthur F Petusseau1, Megan Clark1, Petr Bruza1
1Thayer School of Engineering at Dartmouth, Hanover, New Hampshire.
概括
这项研究表明,在超高剂量辐射疗法期间,细胞内氧气水平与细胞外氧气变化相匹配. 这种用于测量细胞内氧气瞬态的新方法可以推进FLASH放射治疗研究和人体组织分析.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 辐射瘤学 辐射瘤学
- 细胞生理学 细胞生理学
背景情况:
- 超高剂量率 (UHDR) 辐射疗法,或FLASH辐射疗法,诱导快速的细胞外氧过渡 (ΔpO2).
- 了解细胞内氧气水平对于阐明FLASH效应的放射生物机制至关重要,因为DNA损伤发生在细胞内.
研究的目的:
- 在UHDR辐射疗法期间体内量化细胞内氧气短暂物.
- 直接比较细胞内ΔpO2与同时测量的细胞外pO2.
- 建立一种用于测量活组织中细胞内氧气动态的新方法.
主要方法:
- 延迟光的Protoporphyrin IX (PpIX) 被用作细胞内氧气传感器.
- 氧化物G4 (PdG4) 光被用于同时进行细胞外pO2测量.
- 测量是在小鼠皮肤中进行的,在辐射10 MeV电子的过程中,在360Hz的3μs脉冲中进行了辐射.
主要成果:
- 细胞内和细胞外 ΔpO2 短暂物被成功量化,并显示出直接 1:1 的相关性.
- 发现 ΔpO2 与平均辐射剂量 (10-28 Gy) 相称.
- 每剂量的平均ΔpO2为0.56±0.18毫米Hg/Gy用于细胞内 (PpIX) 的测量,为0.43±0.06毫米Hg/Gy用于细胞外 (氧化) 的测量.
结论:
- 一种使用PpIX光的新方法有效地测量了在UHDR辐射治疗期间细胞内氧气耗尽的情况.
- 细胞内氧气瞬态紧密跟随细胞外瞬态,支持它们在FLASH放射治疗机制中的作用.
- 这种技术有可能转化为人类研究,以评估细胞内氧气动态和反应性氧物种的产生.
