我们接触电离辐射的频率比我们想象的要高：当我们沐浴在发射紫外线的阳光下时，或者当我们接受X射线照射时。即使我们乘坐洲际航班旅行，海拔可达10,000米。这种类型的辐射对DNA可能有害，因为它会破坏DNA、破坏其结构或改变DNA，从而导致肿瘤的形成。

由RaffaelloPotestio领导的一组科学家，包括ManuelMicheloni、LorenzoPetrolli和GianlucaLattanzi，研究了受电离辐射影响的DNA断裂情况。他们计算了暴露于辐射和DNA链断裂之间的平均时间。他们发现，DNA受损区域之间的距离越远，DNA结构保持在一起的时间就越长。因此，这给了细胞更多的时间来修复损伤。该论文发表在《生物物理学杂志》上。

计算模型

研究人员创建了双链DNA序列的计算机模拟，就像电子游戏一样。他们模拟了灯丝上的辐射损伤并观察了其行为。辐射对DNA影响最危险的后果之一是被称为双链断裂(DSB)的断裂，即两条互补链中DNA骨架的结构和化学连续性中断。

这种类型的损伤可能会导致细胞水平上的严重后果。科学家们了解到，DNA链不会立即断裂，DNA链断裂所需的时间随着DNA链断裂之间的距离呈指数增长。这项工作的作者设法根据链断裂之间的距离制定平均断裂时间定律。“RaffaelloPotestio强调，这一信息至关重要，因为它可能会影响DNA修复过程的有效性。”

破裂时间和修复时间

细胞有一个复杂的酶系统来控制和“维护”DNA，当它收到损伤信号时就会触发该系统。然而，这种机制不会在损伤后立即触发，延迟会影响细胞的正常功能。如果序列修饰是通过一个或多个同义突变发生的，从而导致相同蛋白质的合成，则序列修饰可能不会产生影响。

然而，如果DNA序列发生重大变化或修复过程中出现错误，在最好的情况下，细胞会自杀(这一过程称为“细胞凋亡”)，因为它意识到序列不正确或受到不可修复的损坏。另一方面，在最坏的情况下，细胞恢复DNA链的完整性，但这可能会导致突变或核苷酸序列的变化，从而导致功能失调的行为，从而导致基因修饰、染色体突变或癌症的发作。

从计算机模拟到实践

该研究的作者认为，这项工作对放射生物学领域具有重要意义，是迈向医疗和预防可能发展的第一步。这项研究的突出之处在于使用了可以通过实验重现的数值模拟技术：将模拟从计算机转移到实验室是研究人员的目标之一。

从长远来看，了解DNA受到辐射损伤时会发生什么，为新的、越来越精确的放射治疗开辟了道路。“这项研究具有双重且互补的目的——Potestio解释道。

一方面，了解导致细胞损伤的机制，以预防或限制这种损伤，另一方面，找到造成最大可能损伤的最佳方法。例如，在质子治疗领域，这一点很重要，质子治疗使用电离辐射，特别是质子，来瞄准癌细胞并杀死它们。”

他继续说道：“放射治疗涉及一系列更复杂的问题，例如精确定位沉积在癌组织中的放射线，以防止射线瞄准可能受损的健康细胞。我们越了解放射治疗的后果辐射和DNA链断裂，我们就越能准备好开发其他治疗方法并减轻副作用，”Potestio总结道。