载能离子技术应用于辐射健康评估与防护的基础研究

载能离子技术作为核技术的重要组成部分，是二十世纪中后期发展起来的一项具有交叉科学研究与应用重大价值的新技术。近年来，利用载能离子技术模拟研究环境低剂量辐射对于人体的危害更是成为辐射与环境生物物理领域的国际热点和前沿。本研究拟通过发展新的载能离子检测和照射技术（单离子微束在线检测、精确局域化照射技术等），在细胞、组织和活体水平上对环境低剂量辐射研究中两个重要的基础问题，即，辐射引起的遗传不稳定性和旁效应进行研究，探讨辐射引起的遗传不稳定性和旁效应的早期物理化学过程，损伤信号的产生和传导，以及基因和蛋白水平的分子和细胞学产生及表达等机制。在此基础上，建立包含辐射引起遗传不稳定性和旁效应损伤信号传导的时空关系及其损伤修复的理论模型，对低剂量环境辐照的危害性做出更加科学、合理的评估，以期为癌症的发生、辐射治疗及防护提供理论依据。

载能离子技术是二十世纪中后期发展起来的一项具有交叉科学研究与应用重大价值的新技术。近年来，利用载能离子技术模拟研究环境低剂量辐射对于人体的危害更是成为辐射与环境生物物理领域的国际热点和前沿。本研究通过发展和应用新的载能离子照射技术，特别是在线检测技术及生物分析技术等，在细胞和个体组织水平上研究了低剂量辐射损伤的发生过程，损伤信号的产生和传导，以及基因和蛋白水平的分子和细胞学产生及表达机制等。在此基础上，建立了低剂量电离辐照的危害性评估以及DNA损伤与修复分子机制的理论模型。上述研究对于低剂量环境辐照的危害性做出科学评估，辐射治疗及防护提供了重要的理论依据。. 项目具体进展为：建立了基于加速器单粒子微束的光纤耦合荧光光谱检测技术，可以实施细胞、组织及微小生物模式个体的低剂量辐照以及初步的在线检测，并发现细胞自噬/Nrf2抗氧化途径在调节肿瘤细胞辐射耐受性方面重要作用等重要实验现象；建立了基于微小放射源的在线辐照与在线检测系统，可用于在线观测细胞受辐照后单个细胞内的早期响应及标志DNA双键断裂修复的单个荧光焦点变化过程，并原位实时检测研究了低剂量照射后DNA损伤修复的动态变化过程。实验研究了肿瘤细胞及肿瘤干细胞在直接辐照及旁辐照下的损伤过程与信号响应以及两类细胞间的相互转化，并建立了将目前肿瘤领域两种相互对立的主流癌症发生理论结合起来的理论模型。建立了基于局域化精确照射技术的微小生物模式个体旁效应的实验方法，系统研究了辐射诱导模式植物拟南芥旁细胞的遗传效应以及辐射损伤引号传导的时间和空间效应，明确了茉莉酸生物合成和信号转导途径即参与了植物根部辐射损伤信号的产生及远程地上部分遗传效应；确证了辐射旁信号在秀丽线虫体细胞和生殖细胞间的传导，以及p53依赖的信号转导途径同时参与了体细胞中辐射损伤信号的产生及生殖细胞辐射效应的诱导。在综合考虑了多种因素基础上，建立了基于细胞转化率的低剂量辐射危害性评估的计算模型，以及相应的基于Monte Carlo的DNA辐照损伤模型及DNA损伤修复模型。. 在本项基金的支持下，项目共发表高水平SCI收录论文20篇，获得和公开发明专利2项，9人获中国科学院及北京大学博士、硕士学位。主办国内外学术会议2次，项目组成员在国际会议上做大会邀请报告2次。