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La radioterapia è un trattamento efficace per molti tipi di cancro1,2,3,4. L'irradiazione extra-alta del tasso di dose è relativamente nuova nella radioterapia ed è resa possibile dai recenti progressi tecnologici negli acceleratori lineari5. I vantaggi clinici dell'irradiazione extra elevata rispetto al tasso di dose standard includono tempi di trattamento ridotti e una migliore esperienza del paziente. Gli acceleratori lineari forniscono anche un ambiente clinico per gli studi di biologia delle radiazioni basate sulla coltura cellulare. Le implicazioni biologiche e terapeutiche della dose e dei tassi di dose di radiazioni sono state al centro dell'interesse degli oncologi e biologi delle radiazioni per i decenni6,7,8. Tuttavia, la radiobiologia dell'irradiazione extra elevata della dose e dell'irradiazione flash - un tasso di dose estremamente elevato di radiazioni - deve ancora essere studiata a fondo.
L'irradiazione a raggi gamma è ampiamente utilizzata nella biologia delle radiazioni basata sulla coltura cellulare9,10,11. La radiazione è ottenuta dai raggi gamma emessi da sorgenti di isotopi radioattivi in decomposizione, tipicamente Cesio-137. L'uso di fonti radioattive è altamente regolamentato e spesso limitato. Con l'irradiazione basata sulle fonti, è difficile testare un'ampia gamma di tassi di dose, limitando la sua utilità nell'analisi degli effetti biologici dei tassi di dose misurabili cliniche12.
Ci sono stati diversi studi che illustrano sia la dose e gli effetti tasso di dose12,13,14,15,16,17. In questi studi, sono state utilizzate sia l'irradiazione gamma generata da isotopi radioattivi che dai raggi X generati da acceleratori lineari. Sono state utilizzate una varietà di linee cellulari che rappresentano il cancro del polmone, il cancro cervicale, il glioblastoma e il melanoma. Gli effetti delle radiazioni sulla sopravvivenza delle cellule, l'arresto del ciclo cellulare, l'apoptosi e il danno al DNA sono stati valutati come letture12,13,14,15,16,17 . Qui, descriviamo un metodo per definire gli effetti biologici della dose di radiazioni clinicamente rilevanti e dei tassi di dose fornendo radiazioni a raggi X utilizzando un acceleratore lineare. Questi studi devono essere eseguiti con stretta collaborazione tra il biologo, l'oncologo delle radiazioni e il fisico medico.