Human and rodent cells proficient and deficient in non-homologous end joining (NHEJ) were irradiated with X rays, 70 keV/microm carbon ions, and 200 keV/microm iron ions, and the biological effects on these cells were compared. For wild-type CHO and normal human fibroblast (HFL III) cells, exposure to iron ions yielded the lowest cell survival, followed by carbon ions and then X rays. NHEJ-deficient xrs6 (a Ku80 mutant of CHO) and 180BR human fibroblast (DNA ligase IV mutant) cells showed similar cell survival for X and carbon-ion irradiation (RBE = approximately 1.0). This phenotype is likely to result from a defective NHEJ protein because xrs6-hamKu80 cells (xrs6 cells corrected with the wild-type KU80 gene) exhibited the wild-type response. At doses higher than 1 Gy, NHEJ-defective cells showed a lower level of survival with iron ions than with carbon ions or X rays, possibly due to inactivation of a radioresistant subpopulation. The G(1) premature chromosome condensation (PCC) assay with HFL III cells revealed LET-dependent impairment of repair of chromosome breaks. Additionally, iron-ion radiation induced non-repairable chromosome breaks not observed with carbon ions or X rays. PCC studies with 180BR cells indicated that the repair kinetics after exposure to carbon and iron ions behaved similarly for the first 6 h, but after 24 h the curve for carbon ions approached that for X rays, while the curve for iron ions remained high. These chromosome data reflect the existence of a slow NHEJ repair phase and severe biological damage induced by iron ions. The auto-phosphorylation of DNA-dependent protein kinase catalytic subunits (DNA-PKcs), an essential NHEJ step, was delayed significantly by high-LET carbon- and iron-ion radiation compared to X rays. This delay was further emphasized in NHEJ-defective 180BR cells. Our results indicate that high-LET radiation induces complex DNA damage that is not easily repaired or is not repaired by NHEJ even at low radiation doses such as 2 Gy.

ВВЕДЕНИЕКлючевым моментом для повышения тера-певтической ýффективности лучевой терапии является контрастность, которая заключается в максимизации дозы ионизирующего излучения, подведенной к опухоли и минимизации дозы об-лучения, полученной здоровыми тканями и орга-нами. Широко используемые современные мето-ды лучевой терапии основаны на геометрическом нацеливании излучения на опухоль. Такое наце-ливание реализуется за счет коллимации и фо-УДК 616-006.6:615.849:001.89 DOI 10.20538/1682616-006.6:615.849:001.89 DOI 10.20538/ -0363-2017 Для цитирования: Шейно И.Н., Ижевский П.В., Липенгольц А.А., Кулаков В.Н., Вагнер А.Р., Сухих Е.С., Варлачев В.А. Разработка бинарных технологий лучевой терапии злокачественных новообразований: состояние и проблемы. Бюлле-тень сибирской медицины. 2017; 16 (3): 192-209 Разработка бинарных технологий лучевой терапии злокачественных новообразований: состояние и проблемы Бурназяна, Россия, 123182, г. Москва, ул. Живописная, 46 2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ) Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 3 Томский областной онкологический диспансер (ТООД) Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 115 РЕЗЮМЕ Обзор посвящен проблемам развития бинарных технологий лучевой терапии -нейтрон-и фотон-захват-ной терапии злокачественных новообразований. В технологиях используется принцип биологического нацеливания: облучение опухоли с предварительно доставленными в нее специальными препаратами, повышающими выделение энергии и относительную биологическую эффективность первичного излуче-ния. Описаны основы методов, характеристики источников внешнего облучения и используемых препа-ратов, этапы разработки технологий. Развитие и внедрение бинарных технологий привлекает большое количество исследователей, но сдерживается нехваткой действующих источников эпитепловых нейтро-нов (реакторов, генераторов нейтронов на основе ускорителей), отсутствием корректных систем дози-метрического планирования лучевой терапии с учетом динамики и накопления препаратов в опухолях.Ключевые слова: злокачественные новообразования, нейтрон-захватная терапия, фотон-захватная терапия, бинарные технологии лучевой терапии, бор-10, гадолиний, золото, платина. * Izhevskij Pavel V., кусировки внешнего пучка излучений на область расположения опухоли и создания объемного распределения дозы, максимально соответствую-щей объему опухоли. К таким технологиям мож-но отнести 3D-конформную лучевую терапию, терапию с модуляцией интенсивности (IMRT/ IGRT/VMAT), а также методы стереотаксиче-ской лучевой терапии и радиохирургию.Повышение геометрической точности нацели-вания позволяет реализовывать технологии для повышения дозы излучения, получаемой опухо-лью, повысить биологически ýффективную дозу, снижая физическую дозу облучения на близко 193Обзоры и лекции обладающими высоким сечением захвата нейтро-нов. В последующем при облучении низкоýнерге-тическими (тепловыми) нейтронами происходит ядерная реакция с выходом короткопробежных частиц, приводящая к значительному локализо-ванному ýнергопоглощ...

The electronic structures of a series of DNA nucleobases and their dinucleotides were investigated by N 1s X-ray absorption, X-ray photoemission, and resonant X-ray emission spectroscopy. Resonant X-ray emission spectra of the guanine base and its dinucleotide indicate that it has a weak structure at the lowest binding energy; at this energy, it isolates from the main valence band and forms the HOMO state. This indicates that the HOMO state is localized in the guanine base, as claimed by valence and core photoemissions and expected from theoretical predictions. In addition, the XAS and XES profiles of the guanine dinucleotide indicate that disruption of the aromatic character of the six-membered ring results in the localization of the pi state at the imine (-N=) site of the guanine base; this may favor charge transfer among stacked guanine bases and further influence the conductivity of DNA.