پديد آورنده :
فرازمند، شهناز
عنوان :
بررسي و مدل سازي ترميم آسيب DNA ناشي از پرتوهاي الكترون به كمك كدهاي MCNP و Geant4-DNA
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده، 74ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد حسن علامت ساز، مجتبي مكاري
استاد مشاور :
مريم حسنوند
توصيفگر ها :
كد Geant4- DNA , آسيب DNA , شكست تك رشتهاي و دو رشتهاي , NHEJ , كد MCNPX
استاد داور :
احمد شيراني، ظفرالله كلانتري
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/02/07
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/02/07
چكيده فارسي :
چكيده هدف از اين تحقيق بررسي وضعيت و پيشبينيهاي برهمكنش پرتوها با سلول و توجه به اين واقعيت است كه فيزيك پرتوها به طور خاص با كمك مدلسازي رياضي ميتواند به توسعه پيش بيني مكانيسم زيستي درمانهاي سرطاني كمك كند در پرتو درماني از پرتوهاي يونساز جهت آسيب زدن به سلولها استفاده ميشود وقتي پرتو يونساز با سلول برهمكنش ميكند ميتواند منجر به اثرات بيوفيزيكي اوليه و طوالني شود فرايندهاي فيزيكي مثل يونيزاسيون و برانگيختگي پرتوها و همچنين راديكالهاي شيميايي توليد شده در آب ميتوانند منجر به آسيب به DNA شده و باعث تغييرات ساختاري درآن شود آسيبهاي پرتو يونساز شامل شكستهاي تك رشتهاي و دو رشتهاي و آسيب باز هستند كه دراين ميان آسيبهاي DNA كه به طور ناقص ترميم شوند يا اصال ترميم نشوند خصوصا ازنوع شكستهاي دو رشتهاي ميتوانند منجر به مرگ سلول شوند اين فرايند در كشتن سلولهاي سرطاني و درمان آن نقش اساسي ايفا ميكند با شبيهسازي مونت كارلو آسيب DNA انواع آسيبها و تعداد آنها را ميتوان محاسبه كرد سپس به كمك مدل ترميم بيوشيميايي شكست دو رشتهاي درمراحل 1 G و اوايل S چرخه سلولي زمان ترميم و ميزان ترميم در سلولهاي سالم و سرطاني را به دست ميآوريم شكستهاي دو رشتهاي ساده يك بستر براي NHEJ است در حالي كه شكست دو رشتهاي پيچيده و شكست دو رشتهاي در هتروكروماتين نياز به پردازش بيشتري دارد ترميم تمام شكستهاي دو رشتهاي با فرايندهاي پيش سازنده NHEJ آغاز ميشود و بسته به نوع شكست دو رشتهاي پردازش نهايي صورت ميگيردكه اين فرايندها به يك مدل رياضي قابل تبديل است در اين پژوهش ما ابتدا دز در سلول را با كد MCNPX به دست آورده سپس با شبيهسازي فرايندهاي فيزيكي و شيميايي با كد Geant4 DNA و همچنين محاسبه دقيقتر و كاملتر آسيب DNA براي الكترونهاي كم انرژي 100 eV تا 30 keV و سپس الكترون پرانرژي 1 MeV شكستها در DNA و سلول را بهدست آورده و سپس با كمك برنامه Matlab زمان ترميم را براي اين الكترونها را بهدست ميآوريم در اين كار از روش نمونهگيري معكوس براي به دست آوردن زمان ترميم استفاده ميكنيم اين روش نمونه گيري به ما اين امكان را ميدهد كه زمان ترميم را براي تك تك شكستها در هر مرحله داشته باشيم مدل سازي انجام شده نشان دهنده اين است كه كد Geant4 DNA ميتواند انواع شكستهاي دو رشتهاي ساده و پيچيده را به خوبي شبيه سازي كند در انرژيهاي 001 002 003 و005 الكترون ولت و 1 كيلو الكترون ولت تعداد شكستها افزايش مييابد و سپس در انرژي 5 1 5 4 و03 كيلو الكترون ولت و1 مگا الكترون ولت كاهش مييابد زيرا با توجه به ابعاد هسته و برد ذره بيشتر انرژي در خارج محيط كره شبيه سازي شده انباشت ميشود سپس سرعت واكنش ترميم با توجه به نوع شكست دو رشتهاي براي همه انرژيها بهدست ميآيد در بخش ترميم نيز زمان ترميم در انرژيهاي پايين به دليل شكست دو رشتهاي بيشتر افزايش مييابد و سپس در انرژيهاي باالتر كاهش مييابد و اين به دليل شكستهاي دو رشتهاي ايجاد شده است نتايج اين پژوهش مي تواند در فرايند درمان سرطان با پرتودرماني و همچنين طراحي يك نرم افزار جامع جهت محاسبه دز نوع پرتو و ميزان زمان پرتودهي به بيمار نقش بسيار موثري داشته باشد كلمات كليدي آسيب DNA شكست تك رشتهاي و دو رشتهاي NHEJ كد MCNPX كد Geant4 DNA
چكيده انگليسي :
AbstractThe purpose of this research has been to review the current status and progress of the field of radiationbiophysics and draw attention to the fact that radiation physics in particular with the aid ofmathematical modeling can help to develop biological mechanisms and cancer therapies In radiotherapy ionizing radiation is used to damage cells and when ionizing radiation interacts withthe cell it can lead to early and late biophysical effects These primary effects cause physicalprocesses such as ionization and excitation as well as chemical radicals which can induce DNAdamage and cause structural changes The damage of the ionizing radiation includes single anddouble strand breaks as well as base lesions The damaged DNAs can be repaired through someprocesses within the cell Those DNA damages especially of double strand break type that are mis repaired or unrepaired can result in cell death This process plays a key role in killing cancer cellsand treating cancer Using Monte Carlo DNA damage simulations the types of damage and the number of them can becalculated Then with the help of the biochemical repair model of double strand breaks in G1 andearly S of the cell cycle we obtain the repair time Simple double strand breaks are a substrate forNHEJ while complex double strand breaks and double strand breaks in heterochromatin requiremore processing Repair of all two stage failures begins with NHEJ prefabrication processes and isfinalized depending on the type of two stage failure which has become a mathematical model Inthis study first we obtained the dose in the cell with the MCNPX code then by simulating physicaland chemical processes with the Geant4 DNA code and also a more accurate and completecalculation of DNA damage for low energy electrons 100 eV to 30 keV and then high energy 1MeV electrons detects DNA and cell failures and then with the help of the MatLab program obtainsthe repair time for these electrons In this work we use the inverse transform sampling method toobtain the repair time This sampling method allows us to have repair time for each break at eachstage The modeling shows that the Geant4 DNA code can simulate a variety of simple and complexdouble strand breaks well At energies of 100 200 300 and 500 eV and 1keV the number of breaksincreases and then at energies of 1 5 4 5 and 30 keV and 1 MeV it decreases Because of the size ofthe nucleus and the particle range most of the energy is stored outside the simulated sphere Thenthe speed of the repair reaction is obtained according to the type of double strand break for allenergies In the repair section the repair time at low energies increases due to the break of moredouble strands and then decreases at higher energies and this is due to the break of double strands The results of this study can play a very effective role in the process of cancer treatment with radiationtherapy as well as the design of a comprehensive software to calculate the dose type of radiation andthe amount of radiation time to the patient Keywords DNA damage single and double strand breaks NHEJ MMEJ MCNPX Geant4 DNA
استاد راهنما :
محمد حسن علامت ساز، مجتبي مكاري
استاد مشاور :
مريم حسنوند
استاد داور :
احمد شيراني، ظفرالله كلانتري
