Interazione tra radiazioni ionizzanti e bersagli biologici: modelli e simulazioni di danno cromosomico e morte cellulare

by Francesca BALLARINI (Università degli Studi di Pavia, Dip. di Fisica Nucleare e Teorica e INFN Sezione di Pavia)

Friday 17 Dec 2010, 10:00 → 11:00 Europe/Rome

LNL Meeting Room (INFN LNL)

È ben noto che l'azione delle radiazioni ionizzanti nei bersagli biologici dà luogo a una cascata di eventi biofisici che, coinvolgendo molti ordini di grandezza su scala sia temporale sia spaziale, possono portare a diversi effetti biologici a livello sub-cellulare, cellulare e sovra-cellulare. È noto altresì che la struttura di traccia della radiazione gioca un ruolo fondamentale nel modulare l'induzione di tali effetti, in quanto il grado di “clusterizzazione” delle deposizioni di energia influenza la severità dei danni iniziali al DNA, e quindi le conseguenze di tali danni a livello cellulare. In questo contesto, dopo una breve introduzione sulle principali caratteristiche fenomenologiche relative all'induzione di aberrazioni cromosomiche e morte cellulare, saranno presentati un modello meccanicistico e un codice Monte Carlo originariamente sviluppati per la simulazione di aberrazioni cromosomiche, e recentemente estesi alla simulazione di morte cellulare radioindotta. Il modello, che assume che solo il danno “clusterizzato” al DNA possa portare ad aberrazioni cromosomiche e morte cellulare, è stato testato mediante confronti con dati sperimentali relativi a colture cellulari irraggiate in vitro con fasci monocromatici di fotoni, protoni e particelle alfa. L’ottimo accordo tra le previsioni del modello e i dati ha permesso di validare il modello stesso per i campi di radiazione di cui sopra. L’approccio e’ stato quindi esteso a uno scenario di irraggiamento tipico della Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), in cui le cellule sono esposte a un campo misto costituito essenzialmente da particelle alfa, ioni litio, protoni e raggi gamma. Le simulazioni hanno mostrato un buon accordo con dati sperimentali ottenuti irraggiando delle colture cellulari nella colonna termica del reattore Triga Mark II dell’Universita’ di Pavia.