Wiązki mieszane promieniowania jonizującego są powszechne w środowisku. Pacjenci poddawani radioterapii z użyciem promieniowania o wysokiej energii również są nie nie narażeni. Bardzo ważnym aspektem jest zrozumienie biologicznych konsekwencji narażenia na wiązki składające się z promieniowania jonizującego o różnym liniowym transferze energii (ang. Linear Energy Transfer, LET).

Aby sprawdzić, czy odpowiedź komórkowa jest prostą sumą odpowiedzi po ekspozycji na określone rodzaje promieniowania (addytywność), czy jest wyższa niż oczekiwana (synergia), zostały przeprowadzone symulacje oparte na metodzie Monte Carlo przy użyciu narzędzia PARTRAC. Oprogramowanie zostało opracowane w Instytucie Ochrony przed Promieniowaniem w Neuherberg, Niemcy i służy do obliczania struktury toru cząstek i jego efektów biologicznych w napromienianych komórkach. PARTRAC ma moduł charakteryzujący podstawowe struktury całego genomowego DNA w komórkach limfocytów w rozdzielczości atomowej, dzięki czemu możliwe jest wykonanie symulacji uszkodzenia DNA po napromienianiu [1].

Symulacje zostały przeprowadzone dla promieniowania rentgenowskiego, cząstek alfa oraz dla wiązek mieszanych składających się z wymienionych wcześniej rodzajów promieniowania. Wyniki zostały porównane z danymi eksperymentalnymi, które otrzymano na Uniwersytecie w Sztokholmie [2]. Liczby aberracji chromosomowych (dicentryki i translokacje) powstałych po napromienieniu limfocytów krwi obwodowej człowieka różnymi dawkami zostały porównane.

Wyniki przeprowadzonego eksperymentu i symulacji Monte Carlo wskazują na synergię. Narażenie na wiązki mieszane prowadzi do wyższej niż oczekiwana częstości powstawania aberracji chromosomowych.

[1] W. Friedland, M. Dingfelder. P. Kundrát, P. Jacob, Track structures, DNA targets and radiation effects in the biophysical Monte Carlo simulation code PARTRAC. Mutation Research 711 (2011) 28-40.

[2] E. Staaf, M. Deperas-Kaminska, K. Brehwens, S. Haghdoost, J. Czub, A. Wojcik, Complex aberrations in lymphocytes exposed to mixed beams of Am-241 particles and X-rays, Mutation Research 756 (2013), 95-100