Ученые Иркутского государственного университета (ИГУ) совместно с китайскими коллегами выявили механизмы противоракового эффекта лучевой терапии. Старший научный сотрудник лаборатории квантово-химического моделирования молекулярных систем (ЛКХММС) ИГУ Анна Скитневская участвовала в международном исследовании, посвященном воздействию на биологические молекулы облучения ядрами железа и углерода. Результаты работы опубликованы в авторитетном научном журнале Physical Review X (16+). Об этом сообщает ИА IrkutskMedia.
Исследование, которое длилось около года, позволило раскрыть механизмы молекулярных процессов, происходящих при облучении тканей тяжелыми ионами. В частности, ученые изучили образование двухцепочечных разрывов ДНК в раковых клетках. Этот процесс происходит благодаря межмолекулярному каскадному переносу энергии и заряда — универсальному явлению, изучение которого важно для понимания многих аспектов поведения молекул под воздействием радиации.
Облучение тяжелыми ионами уже давно является современным и эффективным методом лучевой терапии рака. Понимание его механизмов необходимо для дальнейшего совершенствования протоколов лечения.
Анна Скитневская занимается теоретическим моделированием молекулярных процессов в этой области. Экспериментальная часть исследования проводилась на базе Института современной физики Академии наук Китая в Ланьчжоу, где расположен ускоритель ядер железа.
"Этот прибор изначально создавался для поиска новых элементов, но также используется в терапии рака. Это единственная установка такого типа в Китае. Процессы переноса энергии и заряда, которые мы изучаем, ранее исследовались при облучении молекулярных комплексов фотонами (лазером) и пучками электронов. Однако реальных экспериментальных данных по облучению более тяжелыми частицами до этого не было, либо они были получены только для очень маленьких систем. В нашем случае исследования проводились на относительно крупной системе — гидратированной молекуле пиримидина с несколькими молекулами воды в ближайшем окружении.
Мы экспериментально доказали, что изменения под воздействием тяжелых ядер (железа и углерода) аналогичны изменениям, вызванным фотонами и электронами. Кроме того, мы обнаружили, что эффективность этих процессов существенно зависит от количества молекул-соседей, в данном случае — молекул воды", — отметила Анна.
Лаборатория квантовой химии ИГУ занимается этой тематикой с 2017 года. По словам ученых, экспериментальные данные без теоретического обоснования в этой области сложно интерпретировать, поэтому важно тесное взаимодействие между теорией и экспериментом. На сегодняшний день подобные эксперименты в России не проводятся.
Лаборатория квантовой химии ИГУ сотрудничает не только с группой из Ланьчжоу (Китай), но и с учеными Университета Сианя (Китай) под руководством профессора Рена, а также с немецкими специалистами в области теории и практики.
"Сегодня Китай уделяет огромное внимание развитию науки и вкладывает значительные средства в эту сферу. Я вижу, что оборудование, которое мои китайские коллеги используют в своих университетах, по многим параметрам — качеству, разрешающей способности и другим характеристикам — превосходит приборы, применяемые более известными немецкими экспериментаторами, у которых многие китайские профессора учились в свое время", — добавила Анна Скитневская.
По ее словам, научные группы, с которыми сотрудничает институт, проявляют высокую заинтересованность в работе с российскими учеными.
