重粒子線誘発DNA損傷スペクトルの飛跡構造シミュレーションによる推定

Estimation of DNA damage spectrum induced by heavy ions by simulation

渡辺 立子; 佐藤 理*; 久保田 あさ子*; 船曳 淳*; 斎藤 公明  

Watanabe, Ritsuko; Sato, Osamu*; Kubota, Asako*; Funabiki, Jun*; Saito, Kimiaki

これまでに、われわれは、おもに低LET放射線によるDNA損傷の生成過程を、飛跡構造シミュレーションを出発点として直接作用と間接作用を段階を追ってモデル化しシミュレーションするシステムを確立してきた。今回、新たに、プロトンからウランまでのいずれの核種の荷電粒子も扱える飛跡構造シミュレーションコードを構築した。本研究の目的は、この新たに構築したシステムを用いて、重粒子線によるエネルギー付与の微細構造がDNA損傷の初期生成スペクトル(損傷数及び損傷の位置関係)にどのように反映され、また、飛跡内でどのようにDNA損傷が分布するかを推測し、LET及びイオン核種による生物効果の違いとの関連性を探ることである。本発表では、構築した重粒子線シミュレーションコードの概要について述べるとともに、細胞環境,水溶液、のDNAサンプルを想定した条件下で、おもに炭素について計算したDNA損傷スペクトルのLET依存性を示す。

The purpose of this study is to estimate the yields and the configuration of DNA damages as well as the spatial distribution of the damages along to the tracks of heavy ions using the Monte Carlo simulation. A new Monte Carlo track structure code for any kind of ions from hydrogen to uranium has been developed and applied for simulation of the induction process of DNA damage. Induction of strand breaks and base damages were simulated with direct and the radical generation and diffusion using Monte Carlo methods for atomistic model of DNA. In our presentation, the framework of the developed track code for ions, OH radical yields, and the calculated DNA damage spectrum for selected types of ions for different energies will be shown and discussed by comparison with available experimental data.