ИСТИНА

В данной работе предложен подход к математическому описанию индукции разных типов повреждений ДНК после действия тяжелых ионов с разными физическими характеристиками.С использованием программной среды Geant4-DNA проведено моделирование пространственной структуры треков заряженных частиц. Рассчитаны пространственные распределения энерговыделения и поглощенной дозы при действии различных тяжелых ионов в широком диапазоне ЛПЭ на масштабе ядра клетки. Произведена количественная оценка индукции первичных повреждений ДНК, а также их пространственного распределения в соответствии со структурой трека частицы.

In this work we proposed a model approach to simulate the induction of different types of DNA damages in the cell after exposure to heavy ions. The spatial structure of charged particles tracks was simulated using Geant4-DNA software toolkit. The distributions of energy deposition events and absorbed dose on the scale of the cell nucleus after the action of different types of heavy ions in a wide range of LET were calculated. A quantitative estimation of primary DNA lesions induction and their spatial distribution according to the particle track structure was obtained.

Для более глубокого понимания ответа клетки на радиационное воздействие необходимо изучение механизмов индукции первичных повреждений ДНК, включающих в себя однонитевые и двунитевые разрывы цепи ДНК, в том числе труднорепарируемые кластерные повреждения. Нерепарируемые повреждения способны привести к различным негативным последствиям, таким как геномная нестабильность, выход хромосомных аберраций, канцерогенез и гибель клетки. Применение методов математического моделирования в данной области позволяет более полно изучить закономерности реакции клетки на ионизирующую радиацию, чем и обуславливается актуальность моделирования индукции повреждений ДНК. В работе создана математическая модель индукции разных типов повреждений ДНК после действия тяжелых ионов с разными физическими характеристиками. Рассматривалось три типа повреждений ДНК: ОР, ДР и кластерные повреждения. Проведено моделирование пространственной структуры треков тяжелых заряженных частиц с использованием программной среды Geant4-DNA. Произведен расчет пространственных распределений энерговыделения при действии различных тяжелых ионов в широком диапазоне ЛПЭ на масштабе ядра клетки. Основным результатом данной работы является количественная оценка индукции первичных повреждений ДНК, а также их пространственная визуализация в соответствии со структурой трека частицы. Полученные результаты можно использовать для дальнейшего изучения влияния тяжелых ионов на биологические объекты, рассматривая косвенное действие радиации, а также больший спектр тяжёлых заряженных частиц. Результаты исследования могут вызвать интерес в таких областях, как дозиметрия ИИ, космическая радиобиология и медицина и т.д. Направлением дальнейшего исследования может стать усовершенствование анализа качества кластерных повреждений и разработкаматематической модели индукции косвенных повреждений ДНК, обусловленных действием радиолиза воды после воздействия тяжёлых ионов с разными физическими характеристиками. На основании полученных результатов были сформулированы следующие выводы: • Создана математическая модель индукции разных типов повреждений ДНК после действия тяжелых ионов с разными физическими характеристиками. • Проведено моделирование пространственной структуры треков тяжелых заряженных частиц с использованием программной среды Geant4-DNA. • Рассчитаны пространственные распределения энерговыделения при действии различных тяжелых ионов в широком диапазоне ЛПЭ на масштабе ядра клетки. • Произведена количественная оценка индукции первичных повреждений ДНК, а также их пространственного распределения в соответствии со структурой трека частицы. • Выполнена пространственная визуализация распределения разных типов повреждений ДНК в соответствии со структурой трека частицы. • Проанализированы зависимости пространственного распределения повреждений ДНК относительно оси трека частицы при различных энергиях и ЛПЭ. Обобщая результаты, следует сделать вывод о том, что в данной работе достигнута поставленная цель: создана математическая модель индукции первичных повреждений ДНК после действия тяжёлых ионов с разными физическими характеристиками.