在碳离子辐射的人类大脑器官中,相对的生物学有效性和神经干细胞命运
Tamara Bender1, Marco Durante2, Insa S Schroeder1
1GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Biophysics Department, Darmstadt, Germany.
概括
高能量的碳离子可以通过破坏神经发育路径和形成外宫状状结构来引起异常的大脑病变的发展. 这表明碳离子治疗的相对生物有效性 (RBE) 为2.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 辐射瘤学 辐射瘤学
- 发展生物学 发展生物学
背景情况:
- 重离子疗法,特别是碳离子,由于精确的向和高生物有效性,对脑瘤治疗具有前途.
- 与常规X射线相比,在碳离子治疗后,对比增强的大脑病变发生的频率更高,但潜在的机制尚不清楚.
研究的目的:
- 阐明碳离子放射治疗后对比增强脑损伤背后的机制.
- 调查碳离子暴露对人类大脑有机体发育的影响.
主要方法:
- 人类大脑器官是从胚胎干细胞开发出来的.
- 器官在不同的发育阶段 (20日和80日) 暴露于高能碳离子.
- 分别使用RT-PCR和免疫光染色分析了基因和蛋白质表达.
主要成果:
- 暴露于碳离子诱导了脑器官中的异位胆 (CP) 状结构和充满液体的腔.
- 基因表达分析揭示了NOTCH,WNT和BMP信号通路的失调,改变了神经皮质干细胞的分化.
- 观察到CP标志物AQP1和CLDN3的表达增加,CP类组织形成的计算相对生物有效性 (RBE) 为2.0.
结论:
- 异常的冠状动脉发育是驱动辐射后对比增强大脑病变的关键机制.
- 在用于脑瘤的碳离子治疗中,应考虑2的RBE用于正常组织耐受性剂量值.
