在使用Geant4-DNA的缩小规模人体染色体模型中量化8-oxodG和胺糖醇集群
Tu Minh Khuong1,2, Jong-Hyun Jung1, Sangyong Lim1,2
1Radiation Biotechnology Division, Korea Atomic Energy Research Institute, Jeongeup 56212, Republic of Korea.
Physics in medicine and biology
|December 4, 2025
概括
这项研究增强了对辐射诱导的氧化基损伤 (BD) 的Geant4-DNA模拟,准确量化了人体细胞中的特定病变,如8-oxodG和胺糖醇 (Tg). 改进的模型为评估低LET辐射产生的致变性风险提供了一个生物学上现实的框架.
科学领域:
- 辐射生物学 辐射生物学
- 蒙特卡罗模拟的蒙特卡罗模拟
- 模拟DNA损伤的模型
背景情况:
- 辐射暴露可能导致DNA的氧化基损伤 (BD),从而导致突变基因风险.
- 精确建模特定的DNA损伤,如8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine (8-oxodG) 和胺糖醇 (Tg),对于理解生物后果至关重要.
- 现有的蒙特卡洛框架需要改进,以量化损伤特异性产量.
研究的目的:
- 改进Geant4-DNA框架来模拟辐射诱导的氧化基损伤 (BD).
- 量化来自间接辐射效应的8-oxodG和Tg的损伤特异性产量.
- 开发生物现实的染色体模型,用于实践模拟.
主要方法:
- 将定制代码集成到Geant4-DNA中,以按基类型跟踪基 (OH∙) 诱导的氧化事件.
- 开发了缩小尺度的染色质几何体 (minihumanA,minihumanB) 以保持DNA密度,同时减少细胞大小.
- 模拟 Co-60 马射线和质子,采样数百万个初级病史,以从剂量反应曲线中确定病变产量.
主要成果:
- 对Co-60玛辐射的模拟8-oxodG产量与人类细胞系报告的实验值一致.
- 预测的胺糖醇 (Tg) 与双链断裂 (DSB) 的比率与Nth敏感病变数据保持一致.
- 微型人类模型证明了Geant4-DNA模拟的生物相关性和可行性.
结论:
- 增强的Geant4-DNA框架与病变特异性跟踪和减少的色素几何结构提供了一个可行的和生物学上现实的方法来模拟氧化BD.
- 这种方法使实用模拟能够研究与突变性风险相关的非双链断裂 (非DSB) 聚类.
- 该研究验证了该模型在低线性能量转移辐射条件下准确预测DNA损伤产量的能力.
