物理学 > 生物物理
[提交于 2025年7月1日
]
标题: 用于辐射诱导DNA损伤和细胞存活机制预测的纳米和微米尺度能量沉积模型整合
标题: Integrating nano- and micrometer-scale energy deposition models for mechanistic prediction of radiation-induced DNA damage and cell survival
摘要: 我们提出了一种综合建模框架,将广义随机微剂量模型(GSM2)与MINAS-TIRITH相结合,其中GSM2用于预测细胞存活分数,而MINAS-TIRITH是一种快速高效的基于Geant4 DNA的工具,用于模拟细胞群体中辐射引起的DNA损伤。 这种方法能够生成具有空间和结构分辨率的双链断裂(DSB)分布,捕捉到诸如损伤复杂性和染色体特异性等关键特征。 引入了一种DBSCAN聚类算法的新应用,以在微米尺度上对DSB进行分组。 这使得能够识别DNA损伤的物理聚集物及其与亚核域的关联,从而直接联系到由\gsm 预测的细胞存活概率。 该模型使用了经220 kV X射线照射的HUVEC细胞以及在广泛线性能量传递(LET)范围内(从约4 keV/{\mu }m到超过20 keV/{\mu }m)暴露于质子的H460细胞的实验数据进行了验证。 结果表明,模拟结果与实验存活概率之间有很好的一致性,使该模型成为首批能够连接纳米剂量学和微剂量学辐射表示与生物结果(如细胞存活)的多尺度模型之一。 通过结合辐射-物质相互作用的固有随机性,该框架有效地将辐射场的物理特性与细胞水平的生物反应联系起来。 其在各种辐射类型和能量下的准确性支持其在生物优化放疗中的潜在应用。
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来自: Francesco Giuseppe Cordoni Francesco G Cordoni [查看电子邮件][v1] 星期二, 2025 年 7 月 1 日 16:36:23 UTC (10,088 KB)
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