載能離子技術套用於輻射健康評估與防護的基礎研究

《載能離子技術套用於輻射健康評估與防護的基礎研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由吳李君擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：載能離子技術套用於輻射健康評估與防護的基礎研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：吳李君
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

載能離子技術作為核技術的重要組成部分，是二十世紀中後期發展起來的一項具有交叉科學研究與套用重大價值的新技術。近年來，利用載能離子技術模擬研究環境低劑量輻射對於人體的危害更是成為輻射與環境生物物理領域的國際熱點和前沿。本研究擬通過發展新的載能離子檢測和照射技術（單離子微束線上檢測、精確局域化照射技術等），在細胞、組織和活體水平上對環境低劑量輻射研究中兩個重要的基礎問題，即，輻射引起的遺傳不穩定性和旁效應進行研究，探討輻射引起的遺傳不穩定性和旁效應的早期物理化學過程，損傷信號的產生和傳導，以及基因和蛋白水平的分子和細胞學產生及表達等機制。在此基礎上，建立包含輻射引起遺傳不穩定性和旁效應損傷信號傳導的時空關係及其損傷修復的理論模型，對低劑量環境輻照的危害性做出更加科學、合理的評估，以期為癌症的發生、輻射治療及防護提供理論依據。

結題摘要

載能離子技術是二十世紀中後期發展起來的一項具有交叉科學研究與套用重大價值的新技術。近年來，利用載能離子技術模擬研究環境低劑量輻射對於人體的危害更是成為輻射與環境生物物理領域的國際熱點和前沿。本研究通過發展和套用新的載能離子照射技術，特別是線上檢測技術及生物分析技術等，在細胞和個體組織水平上研究了低劑量輻射損傷的發生過程，損傷信號的產生和傳導，以及基因和蛋白水平的分子和細胞學產生及表達機制等。在此基礎上，建立了低劑量電離輻照的危害性評估以及DNA損傷與修復分子機制的理論模型。上述研究對於低劑量環境輻照的危害性做出科學評估，輻射治療及防護提供了重要的理論依據。項目具體進展為：建立了基於加速器單粒子微束的光纖耦合螢光光譜檢測技術，可以實施細胞、組織及微小生物模式個體的低劑量輻照以及初步的線上檢測，並發現細胞自噬/Nrf2抗氧化途徑在調節腫瘤細胞輻射耐受性方面重要作用等重要實驗現象；建立了基於微小放射源的線上輻照與線上檢測系統，可用於線上觀測細胞受輻照後單個細胞內的早期回響及標誌DNA雙鍵斷裂修復的單個螢光焦點變化過程，並原位實時檢測研究了低劑量照射後DNA損傷修復的動態變化過程。實驗研究了腫瘤細胞及腫瘤幹細胞在直接輻照及旁輻照下的損傷過程與信號回響以及兩類細胞間的相互轉化，並建立了將目前腫瘤領域兩種相互對立的主流癌症發生理論結合起來的理論模型。建立了基於局域化精確照射技術的微小生物模式個體旁效應的實驗方法，系統研究了輻射誘導模式植物擬南芥旁細胞的遺傳效應以及輻射損傷引號傳導的時間和空間效應，明確了茉莉酸生物合成和信號轉導途徑即參與了植物根部輻射損傷信號的產生及遠程地上部分遺傳效應；確證了輻射旁信號在秀麗線蟲體細胞和生殖細胞間的傳導，以及p53依賴的信號轉導途徑同時參與了體細胞中輻射損傷信號的產生及生殖細胞輻射效應的誘導。在綜合考慮了多種因素基礎上，建立了基於細胞轉化率的低劑量輻射危害性評估的計算模型，以及相應的基於Monte Carlo的DNA輻照損傷模型及DNA損傷修復模型。在本項基金的支持下，項目共發表高水平SCI收錄論文20篇，獲得和公開發明專利2項，9人獲中國科學院及北京大學博士、碩士學位。主辦國內外學術會議2次，項目組成員在國際會議上做大會邀請報告2次。