Can Monte Carlo track structure codes reveal reaction mechanism in DNA damage and improve radiation therapy?

モンテカルロ飛跡計算コードによるDNA損傷生成メカニズムの解明と放射線治療の改良は可能か?

Nikjoo, H.*; Emifietzoglou, D.*; 渡辺 立子; 上原 周三*

Nikjoo, H.*; Emifietzoglou, D.*; Watanabe, Ritsuko; Uehara, Shuzo*

マイクロドジメトリーと飛跡構造シミュレーションは、理論的に放射線による生体分子損傷を吟味,理解するために用いられてきた。飛跡構造シミュレーションに基づくDNA損傷に関するわれわれの研究は、放射線の線量効果関係のメカニズム解釈の基盤となる、クラスター損傷の概念を提供してきた。さらに、われわれは、放射線生物学と医療の分野に、より正確な情報を提供するために、微視的な飛跡構造シミュレーションの精度の改良、及び細胞中でのDNAのより現実的なモデル化に努めている。本論文では、特に、放射線生物学上重要な低エネルギー電子と医療応用上重要な高エネルギー陽子線の飛跡構造計算,DNA損傷の複雑度の評価についての最近の研究について述べる。

Microdosimetry and track structure have been applied to scrutinize and understand aspects of radiation damage in biological molecules from a theoretical approach. To this end track structure has provided a basis for understanding the mechanism(s) that shape dose-effect relationships. There is a wealth of information and data accumulated from radiation biology that need to be placed in the framework of a general descriptive theory. While there are many classical radiobiology questions remain unanswered new ideas and challenging question are emerging. Among many, simulation of radiation track at molecular level is an emerging tool in radiobiology and theoretical radiotherapy. In this paper we present recent progress in development of low energy electron tracks in condensed media and high energy proton tracks and discuss progress in characterizing DNA damage in terms of types and complexity.