Модель сплайнової регресії і урахування індивідуальної радіаційної чутливості людини для реконструкції дози опромінення по хромосомних абераціях

Модель сплайнової регресії і урахування індивідуальної радіаційної чутливості людини для реконструкції дози опромінення по хромосомних абераціях, яка відрізняється тим, що визначають та враховують індивідуальну радіаційну чутливість людини з використанням моделі лінійної сплайнової регресії, яка забезпечує найбільше наближення до цитогенетичних даних та мінімальну похибку при реконструкції величини поглиненої дози опромінення. (19) (21) u200907626 (22) 20.07.2009 (24) 11.01.2010 (46) 11.01.2010, Бюл.№ 1, 2010 р. (72) ДЬОМІНА ЕМІЛІЯ АНАТОЛІЇВНА, ДЕМЧЕНКО ОЛЕНА МИКОЛАЇВНА, МИХАЙЛЕНКО ВІКТОР МИХАЙЛОВИЧ, ПЕТУНІН ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, САВКІНА МАРТА ЮРІЇВНА (73) ІНСТИТУТ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ПАТОЛОГІЇ, ОНКОЛОГІЇ І РАДІОБІОЛОГІЇ ІМ. Р.Є. КАВЕЦЬКОГО НАН УКРАЇНИ 3 46933 4 удосконалення біологічної дозиметрії організнтних клітин, аберацій хромосомного типу, в тому му опромінених осіб шляхом використання більш числі дицентричних хромосом. Виходячи з наших стійких і точних моделей регресії для побудови даних, точність оцінки дози по дицентрикам може СКК на основі цитогенетичних показників та урахуслугувати основою для біологічної дозиметрії, повання ІРЧ. чинаючи з дози 0,5 Гр.(так як частота аберацій Поставлена задача вирішується тим, що для цього типу в діапазоні до 0,5 Гр. незначна - 1/100 створення корисної моделі обрано модель сплайклітин). СКК, що побудовані за вище зазначеним нової регресії [6] принципом (фіг.2), доцільно використовувати з метою об'єктивізації оцінки інтегральної дози 1D b1, якщо D D0 y опромінення на разі радіаційних інцидентів та ава2D b2, якщо D D0 рій для своєчасного визначення ступеня променеде у - частота аберацій хромосом на кожні 100 вих реакцій організму людини та строків профілакпроаналізовані метафази; а, b, с, 1, 2, b1, b2 тичних та терапевтичних заходів. коефіцієнти (параметри) моделей, D0 - точка переПриклади практичного застосування корисної ходу у моделі сплайнової регресії. Ця модель помоделі рівняно з лінійною та лінійно-квадратичною модеРеконструкція поглиненої дози радіації на ослями відрізняється більшою точністю, стійкістю, нові даних цитогенетичного обстеження опромінеузгодженістю розрахункових та експериментальних осіб культура лімфоцитів периферичної крові них даних, перш за все, для променевих маркерів та використання СКК, що побудовані із залучен- дицентричних хромосом (фіг.1) можливістю проням моделі сплайнової регресії та урахування інгнозувати дозу, починаючи з якої змінюється харадивідуальної радіаційної чутливості (цитогенетичктер калібрувальної кривої (точка переходу D0) та ний G2-тест). є засобом удосконалення біологічної (цитогенетиПриклад 1. Потерпілий К..., 40 років зазнав зочної) дозиметрії організму опромінених осіб. внішнього одноразового опромінення внаслідок Як видно із табл. 1, визначення величини інтерадіаційного інциденту і через 24 години потрапив гральної дози опромінення на підставі цитогенетидо лікарні (№ історії хвороби 1102). При цитогенечного обстеження (реєстрації аберацій хромосом в тичному аналізі 200 метафаз із культури лімфоцикультурі лімфоцитів периферичної крові) та співстів периферичної крові потерпілого виявлено: тавленім з даними СКК, яка отримана з викорис6,6 клітин з абераціями хромосом (%) танням моделі сплайнової регресії, дає більш точ3,6 аберацій хромосомного типу (в розрахунку ну оцінку ступеня променевого ураження організму на 100 клітин) людини, перш за все, за рахунок меншої похибки. 1,0 дицентриків (в розрахунку на 100 клітин). Похибка моделі визначається залишковою сумою Використовуючи розроблені нами СКК (фіг. 2) квадратів в результаті співставленім експерименна осі ординат, відповідно відкладаємо значення тальних та розрахункових даних, що отримані на цитогенетичних показників, які отримані при обоснові вказаної моделі: чим менша залишкова стеженні постраждалого. Із отриманих точок парасума квадратів, тим більш точна модель. Так, яклельно осі абсцис проводяться лінії до перетину з що похибка запропонованої моделі сплайнової калібрувальною кривою. Із точок перетину опускарегресії для рівня аберантних клітин в 6,8 разів ємо перпендикуляри до осі абсцис. Точка перетименше у співставленні з похибкою для лінійної ну перпендикуляру від калібрувальної кривої дає моделі і приблизно у 8 разів - для лінійносереднє значення поглиненої дози радіації (фіг. 3). квадратичної, то для суми аберацій хромосом в Для даного конкретного прикладу доза опро7,8 разів менше порівняно з лінійною і у 7,1 - з лімінення, яку оцінювали за трьома показниками, нійно-квадратичною моделями (табл. 1). найкраще визначається на основі частоти аберанСтосовно найбільш інформативних променетних клітин і аберацій хромосом та еквівалентна вих дозиметрів - дицентричних хромосом - показа0,3 Гр. но, що в порівнянні з лінійною і лінійноЗаключения цитогенетичного обстеження хвоквадратичною моделями дозова залежність цих рого К: середнє значення інтегральної дози опропоказників, що найкраще апроксимуються сплаймінення, що визначено по рівню аберантних клітин новою регресією (похибка її в 1,4 рази менше по(6,6%), аберацій хромосомного типу (3,6/100 мехибок інших моделей) (фіг. 1., табл.1). тафаз) складає 0,3 Гр. Одночасна оцінка ІРЧ донора, на лімфоцитах Приклад 2. Потерпілий Б…, 23 роки зазнав крові якого побудовані СКК, визначається на осноаварійного переопромінення та потрапив до лікарві цитогенетичного G2 тесту -(індукована частота ні через 48 годин після впливу радіації (№ історії аберацій хромосом в культурі лімфоцитів, опроміхвороби 788). При цитогенетичному аналізі 200 нених в найбільш радіочутливій стадії мітотичного метафаз із культури лімфоцитів периферичної циклу -G2 у дозі 1,5 Гр.) надає можливість побудокрові потерпілого виявлено: ви СКК з урахуванням його генетичних та фізіоло9,5 клітин з абераціями хромосом (%) гічних особливостей [7]. На фіг. 2 представлені 5,0 аберацій хромосомного типу (в розрахунку СКК, які побудовані із застосуванням моделі на 100 клітин) сплайнової регресії для різних цитогенетичних 1,5 дицентриків ( в розрахунку на 100 клітин). показників, отриманих на лімфоцитах донора із Використовуючи СКК (фіг.2) та застосувавши ІРЧ, значення якої відповідає середньопопуляційті ж самі розрахунки, що і в прикладі 1, отримуємо ному рівню [8]. Встановлено, що оптимальним середнє значення інтегральної поглиненої дози комплексом цитогенетичних показників для визнарадіації за трьома цитогенетичними показниками, чення величини поглиненої дози є частота аберащо еквівалентно 0,5 Гр (фіг.4). 5 46933 6 Заключения цитогенетичного обстеження хвоФіг. 5 Приклад 3 - визначення величини поглирого Б: середнє значення інтегральної дози опроненої дози для потерпілого С. мінення, що визначено по рівню аберантних клітин Джерела інформації: (9,5%), аберацій хромосомного типу (5,0/100 ме1. Biological dosimetry: chromosomal aberrations тафаз) та по дицентрикам (1,5/100 метафаз) еквіanalysis for dose assessment. Technical Reports валентно 0,5 Гр. series № 260. - Vienna: Int. Atom. Energy Agency, Приклад 3. Потерпілий С..., 30 років, зазнав 1986. - 69 p. зовнішнього гострого опромінення внаслідок раді2. Пикалова Л. В. Применение цитогенетичесаційного інциденту та потрапив до лікарні через 3 ких методов исследования хромосом в радиобиодоби (№ історії хвороби 901) При цитогенетичному логии // Молекулярная биология. - 2007. - № 9. С. аналізі 200 метафаз із культури лімфоцитів пери160 -168. феричної крові потерпілого виявлено: 3. Снигирева Г. П., Богомазова А. Н., Новицкая 13,2 клітин з абераціями хромосом (%) Н. Н., Хазинс Е. Д., Рубанович А. В. Биологическая 8,0 аберацій хромосомного типу (в розрахунку индикация радиационного воздействия на органа 100 клітин) низм человека с использованием цитогенетичес4,2 дицентриків ( в розрахунку на 100 клітин). ких методов // Метод, рекомендации. - СанктВикористовуючи СКК (фіг.2) та застосувавши Петербург. - 2007. - 32 с. ті ж самі обчислення, що і в прикладах 1, 2, отри4. Севанькаев А. В., Насонов А. П. Биологичемуємо середнє значення інтегральної поглиненої ская дозиметрия по хромосомным аберрациям в дози радіації , що еквівалентна 0,8 Гр. культуре лимфоцитов человека. Метод, рекоменЗаключения цитогенетичного обстеження хводации. - Обнинск. - 1979. - 16 с. рого С: середнє значення інтегральної дози опро5. Пяткин Е. К. и соавт. Оценка дозы и равномінення, що визначено по рівню аберантних клітин мерности облучения при острых радиационных (13,2%), аберацій хромосомного типу (8,0/100 мепоражениях человека с помощью анализа абертафаз) та дицентриків (4,2/100 метафаз) складає раций хромосом. Метод, рекомендации. - Москва. 0,8 Гр. - 1988. - 26 с. Підписи до рисунків 6. Клюшин Д. А., Петунин Ю. И. Доказательная Фіг. 1. Метафазна пластинка лімфоцита з димедицина: Применение статистических методов // центричною хромосомою (вказано стрілками). МікМ: Диалектика, 2008. - 315 с. рофото та схема утворення аберантної хромосо7. Smart V., Curwen G. В., Whitehous С. A., ми. Edwards A., Town Е. J. Chromosomal Фіг. 2 Стандартні калібрувальні криві для оцінradiosensitivity: a study of the chromosomal 62 assay ки дози опромінення in human blood lymphocytes indicating significant 1 - частота клітин з абераціями, %; inter-individual variability // Mutat. Res. - 2003. - Vol. 2 - частота аберацій хромосомного типу на 528. -P. 105-110. кожні 100 проаналізованих метафаз; 8. Дьоміна Е.А., Рябченко Н.М., Дружина М.О., 3 - частота дицентриків на кожні 100 проаналіЧехун В. Ф. Цитогенетичний спосіб (GI - assay) зованих метафаз; визначення індивідуальної радіочутливості людиФіг. 3 Приклад 1 - визначення величини поглини з метою первинної профілактики радіогенного неної дози для потерпілого К. раку // Метод, рекомендації. - К.: Логос, -2007.-28 с. Фіг. 4 Приклад 2 - визначення величини поглиненої дози для потерпілого Б. Таблиця 1 Порівняння параметрів моделі лінійної, лінійно-квадратичної та сплайнової регресії для різних цитогенетичних показників променевого ураження Цитогенетичний показник, % Модель лінійної регресії y = D+ S2 похибка моделі Модель лінійноквадратичної регресії ~ y ~ D2 D c ~ ~ с S2 похибка моделі Модель сплайнової регресії a1 b1 а2 b2 1D b1 D b2 2 S2 - D0 -точка похибкапереходу, моделі Гр Аберантні лі13,9927,786 69,868 13,60228,0006,035 59,652 106,0551,500107,55511,226 8,731 мфоцити Сума аберацій 14,1307,838 69,337 15,06929,6475,898 56,689 106,9531,500108,45811,306 7,186 хромосом Дицентричні 4,908 1,308 3,180 1,634 0,108 0,745 2,838 0,076 2,914 -2,01 0,488 хромосоми 0,301 0,1 0,1 0,5 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 46933 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601