近日，中国科学院合肥物质院核能安全所科研人员在构建秀丽隐杆线虫(C.elegans) 纳剂量学模型方面取得新进展，相关成果发表于辐射防护领域权威期刊Radiation Physics and Chemistry上。

亚细胞尺度上的能量沉积情况对辐射生物效应具有关键影响，但传统的剂量学和微剂量学难以准确描述这一过程。因此，需要在纳米尺度上研究粒子的径迹结构，深入探究DNA片段内的能量沉积情况以及辐射所致的DNA损伤，并通过分析特定体积内产生的电离对数目概率分布来表征DNA链损伤程度，这一研究领域被称为纳剂量学。秀丽隐杆线虫是辐射生物学研究中的重要模式生物，其生殖细胞损伤与人体DNA损伤过程高度相似，然而目前针对线虫生殖细胞的DNA模型仍较为缺乏。

在本研究中，科研人员以线虫生殖细胞为研究对象，采取希尔伯特曲线方式构建了DNA模型，并考虑了不同的物理构造函数、能量阈值模型和自由基清除距离等参数，对光子诱导的DNA损伤进行分析。最终选取构造函数4、线性能量阈值模型和9 nm自由基清除距离作为光子的模拟参数。通过GEANT4（一种用于模拟粒子在物质中物理过程的软件）-DNA量化了双链断裂（Double Strand Break，DSB）的产生，在¹³⁷Cs辐照剂量为10 Gy时，诱导的DSBs数目是31.6±2.2。

科研人员进一步比较了¹³⁷Cs辐射在不同剂量下诱导的DSBs数量与实验数据，依据靶理论提出了与剂量相关的线虫生殖细胞DSBs的损伤修复模型；对总DSB损伤和DSB簇损伤与修复过程进行了拟合。在应用上述两种DNA损伤的修复拟合后，结果与现有生物实验数据匹配良好(R²>0.950)。

该研究工作为理解电离辐射诱导的生物效应提供了重要手段。核能安全所硕士研究生季涛涛为论文第一作者，副研究员徐照为该论文的通讯作者。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2024.112415

图1 线虫生殖细胞细胞核模型

图2 线虫生殖细胞DNA的DSB簇. （A）原始损伤（B）修复后