Dawka lokalna i jej rola w biologicznej odpowiedzi linii komórkowych ssaków in vitro

Skutki oddziaływania ciężkich cząstek naładowanych z materiałem biologicznym, analizowane na poziomie komórkowym lub molekularnym, mają fundamentalne znaczenie w obszarze zastosowań biomedycznych, a zwłaszcza w hadronoterapii. Niniejsza praca poświęcona jest analizie dwóch zagadnień: dawki lokalnej wiązki jonów węgla, uzyskiwanej podczas badań radiobiologicznych prowadzonych w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego oraz jej roli w biologicznej odpowiedzi komórek ssaków in vitro. Przed rozpoczęciem badań radiobiologicznych scharakteryzowano pojęcie dawki lokalnej oraz przeprowadzono testy dozymetryczne w układzie eksperymentalnym. Kontrola dawki promieniowania w ŚLCJ UW oparta jest na liczeniu pojedynczych cząstek, rejestrowanych przez niezależny system detektorów krzemowych. W celu sprawdzenia dozymetrii i jednorodności napromieniania próbek, przeprowadzono badania z wykorzystaniem metod fizycznych, w tym samowywołującej się folii dozymetrycznej Gafchromic EBT2 oraz dielektrycznych detektorów śladowych typu PM-355, jak również biologicznego testu gamma-H2AX. Analiza ilościowa uzyskanych wyników potwierdziła prawidłowe funkcjonowanie systemu dozymetrycznego zastosowanego w układzie badawczym. W pracy analizowano również popromienny efekt sąsiedztwa (ang. bystander effect) w komórkach CHO-K1. W tym celu zbadano odpowiedź biologiczną nienapromienionych komórek, które były hodowane z komórkami napromienionymi wiązką jonów C-12 lub promieniowaniem X. Do analizy wykorzystano dwa komplementarne testy radiobiologiczne: test mikrojądrowy oraz test klonogenny. Uzyskane wyniki wykazały brak efektu sąsiedztwa w badanym układzie eksperymentalnym.

The radiobiological effects of charged heavy particles on a cellular or molecular level are of fundamental importance in the field of biomedical applications, especially in hadron therapy. This dissertation focuses on the analysis of two issues: the local dose of carbon ion beam, obtained in radiobiological research at the Heavy Ion Laboratory of the University of Warsaw (HIL) and its role in the biological response of mammalian cells in vitro. Before the radiobiological studies started, the local dose was characterized and dosimetric tests were conducted. The beam dosimetry at HIL is based on single-particle counting, registered by an independent Si-detectors system. For the verification of the dosimetry and homogeneity of the irradiation, studies with the use of physical methods were conducted, including self-developing dosimetry Gafchromic EBT2 films and the Solid-State Nuclear Track Detectors PM-355, as well as the biological gamma-H2AX assay. Quantitative analysis of the results confirmed the proper functioning of the dosimetric system used in the tested setup. In the dissertation the radiation-induced bystander effect was also analyzed. For that purpose the biological response of the nonirradiated cells, that have been cultured with cells irradiated with C-12 ion beam or X-rays was examined. In the analysis, the two complementary radiobiology tests were used: micronucleus assay and clonogenic assay. The results showed no bystander effect in the examined experimental system.