Lorsque les rayonnements ionisants traversent les tissus vivants, il interagit avec les molécules présentes dans les cellules, éliminant les électrons et produisant des espèces chargées appelées ions. Les rayonnements ionisants utilisés pour le traitement du cancer comprennent les rayons gamma, Rayons X et particules énergétiques telles que les rayons alpha et bêta.

Les électrons produits par ce processus, appelés électrons secondaires, peuvent eux-mêmes continuer à semer la pagaille, provoquant des changements encore plus dramatiques. Cette semaine dans le Journal de physique chimique , un groupe de chercheurs rapporte des études sur l'impact des électrons secondaires sur un modèle d'ADN.

Les mesures ont été effectuées dans un environnement en phase condensée. Par rapport aux expériences électron-molécule isolées, les mesures en phase condensée sont effectuées dans des conditions plus proches de celles rencontrées dans les tissus vivants. Les résultats seront utilisés pour calculer avec précision les dommages et la dose de rayonnement délivrés aux patients en radiothérapie, lorsque les cellules cancéreuses sont bombardées de rayonnements ionisants.

Les électrons secondaires sont les espèces les plus importantes créées par les rayonnements ionisants dans les tissus vivants. Ces "électrons de basse énergie, " ou LEE, interagir avec des molécules biologiques, parfois en les brisant en fragments. L'une des molécules affectées est l'acide désoxyribonucléique, ou ADN, la molécule qui porte le code génétique. Le long, molécule d'ADN en forme de chaîne se compose d'une échelle de paires de bases reliées les unes aux autres par un groupe phosphate de désoxyribose.

La manière précise dont les LEE interagissent avec des parties de la molécule d'ADN, les bases elles-mêmes ou le squelette phosphate, n'est toujours pas compris avec précision, bien que les LEE aient suffisamment d'énergie pour initier des cassures de brins d'ADN. Cela peut affecter la fonction cellulaire, conduisant à des mutations et même à la mort cellulaire. Dans le rapport de cette semaine, les chercheurs ont utilisé une molécule modèle connue sous le nom de phosphate de diméthyle, ou DMP, étudier l'interaction des LEE avec le squelette phosphate de l'ADN.

De nouvelles méthodes de radiothérapie, actuellement en développement, peut cibler avec précision le rayonnement vers des cellules cancéreuses spécifiques ou même des emplacements spécifiques au sein de ces cellules. Cette méthode, connue sous le nom de radiothérapie ciblée, ou TRT, implique l'utilisation de molécules marquées avec des atomes radioactifs qui sont injectées aux patients et localisées dans les cellules cancéreuses. Une fois en place, les molécules radioactives produisent des rayonnements ionisants à l'intérieur ou à proximité des cellules cancéreuses. Ce rayonnement va ensuite générer des LEE localisés.

Une partie importante de la méthode TRT implique des simulations informatiques utilisées pour prédire les interactions des LEE avec la matière biologique et la quantité de rayonnement absorbée par les biomolécules ou les cellules ciblées. L'un des paramètres clés de ces modèles de simulation sont les sections efficaces absolues, qui donnent la probabilité d'interaction entre un seul LEE et une molécule cible. Le travail rapporté ici représente la première mesure directe des sections efficaces absolues pour l'unité phosphate dans l'ADN, valeurs nécessaires au calcul des ruptures de brins induites par les LEE.

L'ADN présent dans un système vivant est entouré d'eau et d'autres types de molécules, il est donc particulièrement souhaitable d'étudier ces processus dans un environnement plus réaliste. Dans les travaux futurs, l'ADN sera noyé dans l'eau et l'oxygène moléculaire, connu pour sensibiliser les cellules à la radiothérapie.