Seminarium Fizyki Biomedycznej

Radioterapia jest jedną z podstawowych metod leczenia nowotworów. Jej celem jest zniszczenie komórek nowotworowych przy jednoczesnym ograniczeniu uszkodzeń zdrowych tkanek. W ostatnim czasie przedmiotem intensywnych badań jest nowa metoda radioterapii, zwana "radioterapią FLASH", która wykorzystuje niezwykle wysokie dawki promieniowania podawane w ułamku sekundy. Badania przedkliniczne wskazują, że metoda ta może ograniczać uszkodzenia zdrowych tkanek, zachowując skuteczność w niszczeniu komórek nowotworowych. Mechanizmy stojące za zjawiskiem FLASH nie są jeszcze w pełni zrozumiane, co utrudnia jej bezpieczne i efektywne zastosowanie kliniczne.Istotną rolę w odpowiedzi komórek na promieniowanie odgrywają uszkodzenia DNA oraz reakcje chemiczne zachodzące pod wpływem promieniowania. Gdy promieniowanie dociera do komórek, powstają wysoce reaktywne cząsteczki, które mogą uszkodzić DNA. Niektóre białka obecne w komórkach zapobiegają części tych uszkodzeń neutralizując reaktywne cząsteczki. Poziom tlenu także ma wpływ na liczbę i stopień uszkodzeń. Zrozumienie tych zależności może pomóc wyjaśnić, dlaczego bardzo krótkie napromienianie z wysoką mocą dawki może wywoływać inne skutki biologiczne niż konwencjonalna radioterapia. Badanie tych zjawisk wymaga połączenia eksperymentów i symulacji komputerowych. Plazmidowe DNA, czyli niewielka, kolista cząsteczka DNA, stanowi prosty model pozwalający analizować uszkodzenia materiału genetycznego po napromienianiu. Do ich oceny można wykorzystaćelektroforezę w żelu agarozowym oraz mikroskopię sił atomowych (AFM), która umożliwia obrazowanie pojedynczych cząsteczek DNA. Symulacje Monte Carlo pozwalają natomiast odtwarzać procesy fizyczne i chemiczne zachodzące w skali nanometrycznej. Połączenie podejścia eksperymentalnego i obliczeniowego może przyczynić się do opracowania udoskonalonego modelu efektu FLASH, a w dalszej perspektywie do rozwoju skuteczniejszych i bezpieczniejszych metod leczenia nowotworów.