基因芯片技术及其在放射治疗中的应用

基因芯片技术是建立在杂交序列基本理论上的分子生物学技术, 它以一种全面、 综合和系统的思维方式研究生命现象。 基因芯片技术可以完整地研究整个细胞或器官全部基因变化, 可以通过基因分析发现对电离辐射的基因反应差异, 从而建立一种新的分子放射生物学方法。 综述了基因芯片技术及应用领域, 重点介绍了基因芯片技术在辐射治疗癌症中的应用。 概述了重离子治疗肿瘤优于其它射线的原因。 展望了利用基因芯片技术的优势探索肿瘤经重离子辐照前、 中、 后期的生物学效应。     

C离子束放射治疗肿瘤的进展

重离子(C离子)用于肿瘤放射治疗具有物理学和生物学两方面的优势, 被誉为面向21世纪最佳放疗用射线。 综合论述了世界各国重离子束治癌的发展历史, 在日本国立放射医学综合研究所(NIRS)提供的临床试验数据基础上分析了C离子束治疗的适应症以及对正常组织的放射损伤。 此外, 通过分析潜在患者人数和治疗相关硬件与软件设备, 对C离子束治癌的运用前景做了初步评估。Heavy ions (carbon ions) were considered currently as the best radiation in radiotherapy for their two superiorities in the physical and biological properties. This paper firstly put the focus on the history of development of heavy ion radiotherapy in the world, then a comprehensive analysis of the indications and radiation damages of normal tissues in clinical trails of heavy ion therapy was made based on the published data by NIRS. Moreover, the prospect of using carbon ions in radiotherapy was estimated by analyzing the potential patients’ number, its related instruments and etc.     

p53基因转导联合放射治疗恶性肿瘤的研究进展

肿瘤治疗是目前医学研究的重点方向,其方法包括传统的放疗、化疗、手术以及目前热门的各种基因治疗等,各有其优缺点。而p53基因治疗与放射治疗方法的结合越来越受到重视。综述了近年来p53基因转导联合放射治疗恶性肿瘤的研究结果以及可能的作用机理及进展。Cancer treatment is one of the most important fields in medical research. All strategies such as radiotherapy, chemotherapy, surgery, and gene-based therapy have their own advantages and disadvantages. Nowadays, a novel method which combined p53-gene therapy with radiotherapy plays an important role in the field of cancer research. This review summarized the current state of combined therapies of p53-genetherapy and radiotherapy, possible mechanism and recent progress.     

蛋白质组学及其在重离子治癌应用中的探讨

综述了蛋白质组学的主要方法和技术——双向凝胶电泳、生物质谱技术、蛋白质芯片技术，及其在肿瘤标志物的筛选和鉴定、肿瘤治疗效果的评价及肿瘤发生机制研究等方面的应用状况，并对蛋白质组学在重离子治疗中的应用进行了展望。With the accomplishment of the human genome project, proteomics becomes a new snbject on the buildup of the whole proteins and their dynamic changes in cell emerges. Cancer is a kind of complex disease involved in multi-genes and proteins. Heavy ion therapy is all arising and potential radiation treatment nowadays. This paper reviews on the main methods and technology in proteomics-- two-dimensional gel electrophoresis （2-DE）,biological mass spectrometry, protein biochips, bioinformatics and its application on identification of cancer biomarkers, evaluation of curative effect on tumour and the mechanisms of turnout formation. This paper also presents some prospects on the application of proteomics in heavv ion therapy.     

微束技术在放射生物学中的应用

微束装置可以为生命科学研究提供微米定位、剂量特定的电离辐射,在生物体内的电离辐射靶物质及其敏感度、靶物质的损伤及修复机制研究中具有独特的作用。概述了生物微束装置和实验技术的发展及其在低剂量辐射效应、旁观者效应、信号传导研究中的主要应用;介绍了中国科学院近代物理研究所（IMP）重离子微束装置,该装置可以提供能量7~ 80 MeV/u、传能线密度为30~ 3000 keV/μm的重离子微束,实现了活细胞辐照和在线观察、小鼠定位辐照的实验技术;利用IMP微束装置在重离子诱导旁效应实验、小鼠下丘脑重离子辐照效应和DNA损伤快速修复动态等方面取得了一些实验成果。The microbeam facility can provide micrometer scale localized and predefined ionizing radiation in the life science study, and the microbeam techniques play a unique role in determining the target substances of ionizing radiation, as well as in the study of radiation sensitivity, mechanisms of radiation damage response and repair. This paper summarizes the technical developments of biological microbeam facilities and their applications in the studies of low-dose radiation effect, bystander effect and cellular signaling. This paper also introduces the recent developments at the heavy-ion microbeam facility in the Institute of Modern Physics (IMP), which can provide heavy ion microbeam irradiation with energy of 7~80 MeV/u and LET of 30~3000 keV/μm. The facility can perform radiobiological irradiation and online investigation in living cells and mice, including bystander effect study, sleeping system influence after irradiation to mice hypothalamus and the recruitment dynamics of XRCC1 protein.     

微束辐照装置及其在生物和材料领域中的应用

自从20世纪50年代开始利用微束辐照生物活细胞以来,由于微束独特的辐照特征, 其在生物学、 材料学、 生物医学、航空航天科学、环境科学、地质学、微加工等领域得到了广泛的应用。 在前人大量研究的基础上, 对微束装置及其应用进行总结概括。 展望了微束的发展趋势并简单介绍中国科学院近代物理研究所正在兴建的中高能重离子微束辐照装置。 Collimated proton microbeam has been used to irradiate the biological living cells since 1850s. Due to its unique characteristic in irradiation, microbeam has been extensively applied to many research fields,such as biology, material science, biomedicine,aeronautics and stronautics, environmental science, geology,micromachining and so on. Based on the much research of predecessors, the microbeam facilities and their corresponding applications are summarized in this paper. At last,prospects on the development trend of microbeam are made, and the intermediate energy and high energy heavy ion microbeam irradiation facility being constructed at the Institute of Modern Physics of Chinese Academy of Sciences is briefly introduced.     

重离子束适形放射治疗技术

重离子束适形放射治疗技术主要包括束流配送系统和治疗计划系统等 .前者是实现重离子束适形放射治疗的硬件设施 ,后者为适形治疗的软件支撑系统 ,两者缺一不可 .鉴于重离子束与物质相互作用在物理学及生物学效应上表现出的特殊性,重离子束治癌中特别引入了面向生物学效应的适形治疗和束流的正电子断层在线监控技术. The conformal radiotherapy techniques mainly include the two systems that are beam delivery and treatment planning. The formal is the hardware basis while the later is the software supplement for heavy ion conformal therapy, they are dependent on each other to realize the cancer conformal therapy with heavy ion beam. Because of the specificities of interaction between heavy ion and target on both physics and biological effects, the heavy ion cancer therapy especially involves...     

ALICE程序在重离子反应中的应用

介绍了ALICE程序的功能及其使用方法.该程序给出的熔合蒸发激发函数是可信的.而且可用简化方法来完成,但对重离子所引起的反应,只能使用S-波近似公式.对于预言截面来说,采用能级密度参数较为合适; 对熔合裂变截面,通过适当调整刻度参数Br,可以得到可靠的计算值.该程序也可以给出较满意的包括平衡前发射的粒子能谱.     

美欧专家论述肿瘤放射治疗技术的进展

美国斯坦福大学医学院放射肿瘤学系放射物理部主任Boyer,哈佛医学院荣誉教授Goitein,瑞士Paul Scherrer研究所物理学家Lomax和Pedroni联名发表文章论述肿瘤放射治疗技术的进展.X射线发现后几个月,它就被用于乳腺癌的治疗,以后又利用质子、中子、轻离子(碳等)进行放射治疗.目前使用得较多的是峰值能量在15MeV的X射线和200MeV的质子.放射剂量用人体质量沉积的能量表示,其单位是Gray,1Gy=1J/kg.X射线在路程上以近似指数函数不断衰减,质子则在一定深度内(和质子能量有关)提供剂量.X射线在最初的几个毫米范围内音量较低,因为在这里还没有…     

兰州重离子加速器及其应用前景

本文简要地介绍了兰州重离子加速器的结构和建造过程，并对它的应用前景作了简单的描述．     

高污染基因芯片图像的网格划分

对基因芯片图像进行网格划分是基因芯片图像处理的基础，针对高污染基因芯片图像中高亮污渍对网格划分造成的干扰，将高亮目标分为靶点、污渍块和污渍点3种类型，根据其不同特征分别进行处理，提出一种新的网格划分算法。利用全局分割确定高亮目标所在位置，根据污渍点的特征，使用图像腐蚀技术对其进行剔除；根据污渍块的特征，对其先进行膨胀处理，然后对其进行剔除，可消除污渍块及其边缘痕迹。使用自协方差对没有污渍的图像进行网格划分，实验表明，对于高污染基因芯片图像，该算法可以得到理想的网格划分结果，靶点检测平均准确率可以达到94.73%。     

200KV重离子加速器及其应用

本文介绍一台采用双潘宁型多电荷重离子源的200kV重离子加速器,简述它在GaP光探测器的研制、聚合物材料和金属材料的离子注入改性等方面的研究与应用。     

端粒酶活性与肿瘤放射治疗的关系

随着端粒酶活性与肿瘤病理学关系的明确,对端粒酶与肿瘤关系的研究成为生物学研究领域的热点问题之一。 对端粒酶活性与肿瘤的关系,以及各种射线,特别是重离子辐照肿瘤后端粒酶活性的变化等最新研究成果进行了综述。 同时指出由于研究结论的矛盾,试图通过抑制端粒酶活性以杀死肿瘤,最终实现癌症治疗的方案是否可行,端粒酶活性的检测是否能作为放射肿瘤治疗效果有效性的指标还需要更深入的探讨。The study on the relationship between telomerase and tumor become one of hotspots in biology because of its function in tumorigenesis. We reviewed the changes of telomerase activity of cancer cells irradiated by different radiations, especially heavy ion. Meanwhile, because of contradictory results, we should be cautious to the application of telomerase inhibition to kill tumor cell and thought deeply about evaluating the killing effect of adiotherapy by telomerase activity index.     

重离子Bragg峰的研究及其应用

实验测定了由HIRFL引出的25、30MeV/u ⁴⁰Ar,离子经不同厚度降能片后的相对电离(Bragg曲线),并将实验结果同TRIM88程序的计算结果进行了比较,发现⁴⁰Ar离子贯穿深度较浅时,实验结果与程序计算符合很好. 并对中能重离子在水中贯穿深度与相对电离关系的计算,提出了一种对浅层且体积不大肿瘤的重离子治疗方案.     

CsI(T1)+光二极管读出探测器在中能重离子核反应实验中的应用

本文报道了CsI(T1)+光二极管读出探测器在中能重离子核反应实验中的应用.研究了这种探测器与半导体探测器构成ΔE-E望远镜鉴别轻带电粒子,及利用过零时间法来鉴别轻带电粒子的实验结果.     

重离子束用于肿瘤放射治疗的基础理论

通过与低传能线密度辐射治疗对比分析建立了重离子束肿瘤放射治疗的基础理论,提出了一些提高重离子束放射治疗疗效和减少对正常组织损伤的技术措施,旨在为已开展的重离子治癌临床研究提供理论依据． The basic theory of tumor radiotherapy with heavy ion beam was introduced in contrast to low LET irradiation therapy. Some useful methods are also suggested to improve the curative effect of heavy ion therapy and to spare the normal tissue around the tumor.     

重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用

作为一种新型的辐射诱变源, 重离子束在辐射诱变育种中的优越性已经显现。 在此基础上综述了重离子束用于微生物诱变育种的基本原理、 独特优点、 所取得的成果及研究进展, 并对其在新型生物能源开发中的潜力进行了展望。As a new radiation source, heavy ion beams have demonstrated the outstanding advantage in mutation breeding. Based on this background, the basic principal and unique peculiarity of heavy ion beams, the achievement and the progress in the research of microbial mutation breeding are reviewed in the paper. The potential application of heavy ion beams to new biological energy is also prospected.     

一种基因芯片光学扫描图像倾斜校正方法研究

针对在基因芯片光学扫描时产生的图像倾斜问题,提出了一种基于像素灰度的芯片图像倾斜校正方法。结合基因芯片图像的结构特点,基于行、列方向像素灰度定义芯片图像的校正指标。在角度检测范围内,利用折半搜索方法,基于校正指标来检测芯片图像的校正角度和芯片图像的校正位置。实验结果表明,该方法能有效地检测多类基因芯片图像的倾斜角度,具有较强的鲁棒性和实用性。     

应用于dPCR基因芯片的荧光精缩无限远物镜设计

数字聚合酶链式反应(dPCR)技术在生物医疗领域具有非常重要的应用价值,为了进一步投入临床诊断和病原体检测中需要在光学检测系统的检测效率和准确性方面取得进展。针对dPCR检测需求,使用ZEMAX软件设计了无限远消色差荧光精缩物镜。镜头物方数值孔径为0.1,整体放大倍率为-0.65倍,可对Φ为34.9mm的物体进行成像,物方工作距离105.3mm,像方传递函数在70lp/mm处高于0.73,相对畸变小于0.4%;镜头设计可以同时满足大视场高分辨率的荧光多通道探测要求;基于无限远荧光显微成像技术,镜头可一次性检测位于28mm×18mm基因芯片上2万个反应通道,克服现有设备拼接成像的弊端并提高检测效率。