KCI등재
Estimation of DNA Damage in Human Fibroblast Cell from Radiopharmaceuticals by using Monte Carlo Simulation
저자
Thomas Schaarschmidt (한국원자력의학원) ; 나원경 (한국원자력의학원) ; 김정영 (한국원자력의학원) ; 조일성 (한국원자력의학원)
발행기관
학술지명
Journal of radiopharmaceuticals and molecular probes(대한방사성의약품학회지)
권호사항
발행연도
2023
작성언어
English
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
수록면
75-80(6쪽)
제공처
Modelling the damage to DNA molecules by ionizing radiation plays a crucial part in predicting the biological effects of any form of radiation therapy, but the creation of accurate damage models remains scientifically challenging. This study evaluated the frequency and severity of DNA strand breaks caused by direct and indirect radiation effects using the Geant4 DNA simulation toolkit. The DNA itself was represented as a continuous fractal Hilbert curve with a total length of approximately 6.4 Gbp, consisting of straight and twisted chromatin sections placed inside a simplified model of a human fibroblast cell. Using At-211 and Ac-225, both alpha-emitting radionuclides employed under assumption of radiopharmaceutical treatment, the results were compared to those from external irradiation with 1.5 MeV gamma rays. For each Gy of absorbed dose, the strand break yields were 103 ± 10 SSBs/Gbp and 15 ± 4 DSBs/Gbp for At-211, 96 ± 10 SSBs/Gbp and 15 ± 4 DSBs/Gbp for Ac-225, as well as 198 ± 14 SSBs/Gbp and 7 ± 3 DSBs/Gbp for the gamma rays. Thus, the radionuclides exhibited more than double the incidence of DSBs at the expense of SSBs compared to the gamma radiation. By demonstrating the feasibility of adapting the Geant4 DNA toolkit for in silico studies of the radiobiological effects of therapeutic radiopharmaceuticals at the DNA level, this is the first step towards the development of a comprehensive simulation model for determining the relative biological effectiveness of radiopharmaceuticals.
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