신용 거래: Inez Robertson/Nist
NIST (National Institute of Standards and Technology)의 과학자들은 방사선이 DNA 분자를 손상시키는 방법을 측정하기위한 새로운 기술을 개발했습니다. 나노 포어 (nanopores)라고 불리는 작은 개구부를 통해 DNA를 통과하는이 새로운 기술은 기존 방법보다 훨씬 빠르고 정확하게 방사선 손상을 감지합니다. 그것은 방사선 응급 상황에서 암에 대한 방사선 요법을 개선하고 개인을위한 개인 치료로 이어질 수 있습니다.
NIST 물리 과학자 조셉 로버트슨 (Joseph Robertson)은“나노 포어 감지를 통해 방사선 손상을 측정하는 것이 아니라 암 치료와 비상 사태에 얼마나 빨리 그리고 효과적으로 대응할 수 있는지에 대한 규칙을 다시 작성하고있다”고 말했다.
이 연구는 이제 시험관에서 신중하게 준비된 DNA를 사용하여 실험실에서 입증 된 개념 증명 단계를 성공적으로 완료했습니다. 향후 계획에는 휴대용 버전의 기술을 개발하고 생물학적 세포 및 조직에서 추출한 DNA에 대한 방사선 손상을 측정하기 위해 기술을 사용하는 것이 포함됩니다.
새로운 기술의 작동 방식
방사선의 생물학적 효과를 측정하기위한 현재의 방법은 특히 의료 및 응급 상황에서 필요할 때 결과를 제공하는 데 느리고 종종 효과가 없다. 방사선에 노출 된 개인의 방사선 손상을 평가하기 위해 의료 전문가는 혈액 샘플을 복용하고 샘플에서 죽은 세포의 수 (적어도 2 일이 걸리는 과정) 또는 배양 세포의 수를 세어 염색체 이상 (최소 3 일이 걸리기)을 검출합니다.
이러한 기존 기술은 제한된 범위를 가지며 약 5 회색 이상의 복용량을 측정 할 수 없으며, 이는 주요 방사선 사건에서 개인이 노출 될 수있는 것보다 낮습니다. 회색 (Gy)은 신체에 흡수되는 방사선 에너지의 양을 나타내는 단위 또는 질량 킬로그램 당 물체를 나타냅니다.
출판 된 새로운 기술 분석 화학,,, 특히 2GY와 10 GY 사이의 용량을 측정하는 데 특히 효과적입니다. 즉, 즉각적인 의료 서비스가 필요한 인간의 중요한 방사선 노출 범위입니다. 그것은 며칠이 아닌 몇 분 안에 결과를 생성 할 수 있으며, 이전에 달성 할 수있는 것보다 정확도가 상당히 높습니다.
이 방법은 X- 선 및 감마선과 같은 이온화 방사선이 DNA를 작은 조각으로 나누는다는 사실을 활용합니다.
새로운 접근법을 보여주기 위해 연구원들은 방사선 손상 DNA 샘플을 사용했습니다. 그들은 나노 포어를 통해 DNA 조각을 통과 시켰으며, 이는 전류가 흐르는 전류가 흐릅니다. 나노 포어를 통과 한 DNA 분자는 전류가 중단을 일으켰다. 이러한 변형을 모니터링함으로써 연구원들은 나노 포어를 전달하는 DNA 단편의 수를 측정하고 길이를 결정할 수 있습니다. 이 정보를 통해 연구원들은 DNA에 영향을 미치는 효과적인 방사선 선량을 정확하게 계산할 수있었습니다.
더 나은 결과를위한 맞춤 요법
암 치료를 향상시키기 위해서는 방사선 노출의 실시간 모니터링이 필수적입니다.
Robertson은“방사선이 너무 적은 방사선은 암 세포를 파괴하지 못할 수 있지만 너무 많은 것은 건강한 조직에 해를 끼칠 수 있습니다. “방사선 노출을 실시간으로 모니터링하는 능력은 의사가 올바른 복용량을 보장하기 위해 치료를 조정할 수 있음을 의미합니다.”
이 기술은 또한 종양이 방사선에 얼마나 잘 반응하는지 추적하여 치료에 대한 개인화 된 조정을 허용 할 수 있습니다. 암 세포에서 DNA 손상을 직접 측정함으로써 의사는 각 환자에게 더 정확하게 치료법을 조정할 수 있습니다.
비상 사태에 대한 빠른 반응
핵 사고 또는 방사선 중독과 같은 방사선 학적 비상 사태에서 방사선 노출을 신속하게 평가하는 능력이 중요합니다. 전통적인 방법에는 며칠이 걸릴 수 있지만이 새로운 기술을 사용하면 첫 번째 응답자는 몇 분 안에 실시간 데이터를 얻을 수 있습니다.
Robertson은“이것은 의료 팀이 가장 위험에 처한 사람들을 신속하게 우선 순위를 정할 수있게 해줄 것입니다.
NIST의 돌파구는 방사선 응급 상황에 대한 반응을 변화시키고 개인이 가능한 한 빨리 적절한 치료를 받도록함으로써 생명을 구할 수 있습니다.
공중 보건 및 안전에 대한 헌신
이 기술의 주요 장점 중 하나는 잠재적 인 이식성입니다. NIST 연구원들은 업계 파트너와 협력하여 스마트 폰만큼 작고 저렴한 장치를 개발하여 병원, 비상 대응 상황 및 현장 설정에서 쉽게 액세스 할 수 있습니다. 앞으로 몇 년 동안 연구원들은 상업용 엔티티와 협력하여 프로토 타입 장치를 구축하기를 희망합니다.
이 기술은 DNA 손상을 측정하는 데있어 상당한 발전을 의미 할뿐만 아니라 혁신적인 과학을 통해 공중 보건 및 안전을 향상시키기위한 NIST의 약속을 강조합니다.
Robertson은“이 기술은 단지 도약이 아니라 생명선입니다. “방사선 측정을 정확하고 액세스 할 수있게함으로써 우리는 항상 도움이 도달 할 수 있도록 노력하고 있습니다.”
종이 : Michael Lamontagne, Shannon M. Newell, Ileana Pazos, Ronald Tosh, Jerimy Polf, Michael Zwolak 및 Joseph WF Robertson. 단일 분자 생물 측정법. 분석 화학. 2025 년 8 월 20 일 온라인 게시. Doi : 10.1021/acs.analchem.5c03303
