关于H–Fe离子（能量高达1 GeV/u）对DNA损伤的轨道结构模拟的综合性数据库，用于空间辐射生物学研究

《Scientific Reports》：Comprehensive database of track-structure simulations on DNA damage by H–Fe ions up to 1 GeV/u for space radiation biology

　　

摘要

了解高电荷、高能量（HZE）粒子的生物效应对于评估长期深空任务的健康风险至关重要。为了补充有限的实验数据，本文报道了使用PARTRAC轨迹结构模拟方法研究镁、硅、钙、钛和铁离子（能量范围从1 MeV/u到1 GeV/u，这些离子在太空辐射中较为常见）对DNA的损伤作用。此外，之前针对氢离子到氖离子的模拟结果也被扩展到了1 GeV/u的能量范围。模拟结果与参考的停止功率数据相符，并将实验结果扩展到了那些未直接通过实验研究的离子种类和能量范围。模拟得到的DNA损伤程度也与脉冲场凝胶电泳实验结果一致。这些模拟结果还解释了实验数据中的较大变异性，将其归因于检测限和数据分析方法的影响。随着电离密度的增加，模拟预测难以修复的簇状损伤、短DNA片段以及包含多个DNA双链断裂的损伤灶的产生会增加。模拟结果还显示，HZE粒子在DNA轨迹上形成的损伤形态从分散的点状损伤转变为连续的条状或带状损伤灶，这反映了损伤复杂性和严重性的显著提升。这些发现凸显了PARTRAC作为放射生物学领域中用于机制建模和风险评估的强大工具的潜力，适用于太空研究及其他应用。