$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Keşfinden bu yana, iyonlaştırıcı radyasyon (IR), mevcut tıbbi ve endüstriyel uygulamaların yanı sıra tarımsal ve askeri uygulamalarda vazgeçilmez bir araç haline gelmiştir. Bununla birlikte, IR'nin geniş kullanımı, hem profesyonel radyasyon çalışanları hem de halk üyeleri için radyasyonun aşırı maruzlanma riskini de artırmaktadır. IR, DNA hasarına doğrudan veya dolaylı bir şekilde neden olabilecek ve önemli sağlık risklerine yol açabilen iyi bilinen bir fiziksel kanserojendir 1,2. Bu nedenle, bir doz değerlendirmesi yapmak önemlidir, çünkü maruz kalma derecesi radyasyon kazasının yönetiminde önemli bir ilk adım oluşturur 1.
Büyük ölçekli nükleer veya radyolojik acil durumlarda, yapılması gereken doz değerlendirmelerinin sayısı, kazanın boyutuna bağlı olarak birkaç ila binlerce kişi arasında değişebilir3. Bu senaryolarda, fiziksel dozimetri de belirsiz olabilir (örneğin, dozimetre düzgün giyilmemişse) veya kamu üyeleri söz konusu olduğunda kullanılamaz. Klinik semptomlar triyaj için kullanılabilirken, mutlaka radyasyona özgü değildir ve yanlış tanı ile sonuçlanabilir. Bu nedenle, fiziksel dozimetri ve klinik değerlendirmelerin yanı sıra biyolojik dozimetrinin kullanılması tavsiye edilir. Bu yöntem, radyasyon kaynaklı değişikliklerin hücresel düzeyde analizini sağlar ve tıbbi tedavi gerektiren maruz kalan bireylerin kesin olarak tanımlanmasını sağlar4. Doktor daha sonra uygun tıbbi bakımı reçete etmek için fiziksel doz rekonstrüksiyonlarını ve diğer klinik teşhisleri tamamlamak için bu biyolojik doz değerlendirmesini kullanabilir5. Maruz kalma senaryosu iyi bilinmediğinde ve kurbanlar halkın bir üyesi olduğunda, biyolojik dozimetri ihtiyacı özellikle kayıpların triyajı ve tıbbi yönetimi için yüksek olacaktır. Triyajın temel amacı, prodromal semptomlara sahip olabilecek ancak yüksek doz almayan "endişeli" kişileri, acil tıbbi yardıma ve özel bakıma ihtiyaç duyan maruz kalan kişilerden etkili bir şekilde ayırt etmektir. Radyasyon hastalığına neden olabilecek radyasyon dozunun eşik seviyesi yaklaşık 0.75 - 1.00 Gy'dir. Daha sonra, > 2 Gy maruziyet alan bireyler akut radyasyon sendromu için daha yüksek risk altındadır ve hızlı tıbbi tedavi almalıdır6,7. Bu tür felaketlerin çapraz ateşinde yakalanan kurbanlar için zamanında ve doğru biyolojik doz tahminleri kritik öneme sahiptir. Ayrıca, minimal maruz kalan kurbanları rahatlatabilir ve güven verebilir8.
Radyasyondan korunma yetkilileri, kültürlü insan lenfositlerinde disantrik kromozomlar veya mikronüklei gibi sitogenetik hasarın tespitine dayanan çeşitli biyodozimetri belirteçlerikullanırlar 9. Sitogenetik hasarın tespiti, floresan in situ hibridizasyon (FISH) translokasyon tahlil10ile de yapılabilir. Bununla birlikte, geleneksel sitogenetik yöntemlerin en büyük dezavantajı, acil bir durumda sonuçları elde etmek için uzun geri dönüş süresidir8.
DNA DSB tanıma sürecindeki en erken adımlardan biri, histone varyantı H2AX'ın fosforilasyonudur ve γ-H2AX oluşumuna ve daha sonra onarım faktörlerinin işe alınmasına yol açmaktadır. Son on yılda, immünofonoresans mikroskopisi kullanılarak periferik kan lenfositlerinde radyasyona bağlı γ-H2AX odaklarının tespiti güvenilir bir biyolojik dozimetri aracı11 , 12,13,14,15olarak giderek artan bir ilgi gördü. Radyasyon kalitesine ve hücre tipine bağlı olarak, γ-H2AX odaklarının maksimum verimi ışınlama 16,17'den sonraki0,5-1saat içinde tespit edilir. DNA DSB ve γ-H2AX odaklarının sayısı ile odakların kaybolması ve DSB onarımı arasında yakın bir korelasyon olması bekmektedir. Darbeli lazer mikrobura ile lazer makas deneyleri, γ-H2AX odaklarının DNA DSB18bölgelerine lokalize olduğunu göstermiştir. Aktif bir tartışma konusu olmaya devam ederken, 125ile yapılan ilk çalışmalardan biri, hücre başına hesaplanan parçalanma sayısı (radyasyon kaynaklı DNA DSB sayısı için temsil edilebilir) ile19,20puanlanan γ-H2AX odaklarının sayısı arasında bire bir korelasyon önerdim.
Son on yılda, Avrupa Birliği biyolojik ve geriye dönük dozimetride sürdürülebilir bir ağ oluşturmak için MULTIBIODOSE (Yüksek ölçekli radyolojik kayıpları yönetmek için çok disiplinli biyodozimetri araçları) ve RENEB (Avrupa Biyodozimetri Ağının Gerçekleştirilmesi) projelerini finanse etti.21,22. Bu proje, radyolojik bir acil durum durumunda acil müdahale yeteneklerini değerlendirmek için Avrupa çapında çeşitli laboratuvarları içeriyordu.14,21,22. γ-H2AX odak analizi, hızlı işlem süresi, yüksek verim sağlayan toplu işleme potansiyeli ve pozlamadan sonraki birkaç saat içinde kullanıldığında yüksek hassasiyeti gibi bir dizi önemli avantaja sahiptir.13,23,24. Testin düşük doz aralığındaki yüksek duyarlılığı, γ-H2AX odak testinin hem radyoterapide hem de tanısal görüntüleme uygulamalarında tıbbi radyasyona maruz kalmanın etkisinin bir göstergesi olarak kullanıldığı bir dizi çalışmayla sonuçlandı.25,26,27,28,29,30. Bu özellikler, γ-H2AX odak tahlilini, kritik derecede maruz kalanları düşük riskli bireylerden ayırmak için büyük nükleer kazalarda erken triyaj için diğer yöntemlere son derece rekabetçi bir alternatif haline getirmektedir. Birkaç optimizasyon deneyi, γ-H2AX odak tahlilinin küçük hacimlerde kanla gerçekleştirilebilir olduğunu göstermiş, örneğin γ moquet ve ark.31. Benzer bir yaklaşım, parmak çubuğundan elde edilen kan örneklerinden elde edilen γ-H2AX verimini ölçmek için optimize edilmiş tam otomatik yüksek verimli RABIT (Hızlı Otomatik Biyodozimetri Aracı) sisteminin geliştirilmesinde de kullanılmıştır.32,33. Genel olarak, MULTIBIODOSE ve RENEB karşılaştırma çalışmalarının sonuçları, γ-H2AX odak tahlilinin yakın zamanda (24 saate kadar) akut radyasyona maruz kaldıkça çok yararlı bir triyaj aracı olabileceğini göstermektedir.12,13,14. Düşük doz aralığı karşılaştırmalı bir çalışmada, 10 mGy kadar düşük bir doz, düşük doz aralığındaki testlerin hassasiyetini vurgulayarak, sham ışınlanmış kontrol örneklerinden ayırt edilebilir.34. Tahlilin yüksek hassasiyetinin özellikle lenfositler için geçerli olduğunu ve bu da onları düşük doz maruziyetlerin değerlendirilmesi için en uygun hücre türlerinden biri haline getirdiğini belirtmek önemlidir. Lenfositler esas olarak bisiklete binmeyen hücrelerdir ve senkron bir popülasyonu temsil eder. İkincisi, γ-H2AX'ın, hücre döngüsünün G2 ve S fazı sırasında radyasyon kaynaklı DSB'yi tespit etme hassasiyetini önemli ölçüde azaltan DNA replikasyon ile ilişkili olduğunu ifade etmekten kaçınır.35. Lenfositler için düşük dozlara duyarlılığına ek olarak, γ-H2AX odak tahlilinin geri dönüş süresi, lenfositlerin uyarılmasını gerektirmediğinden, disantrik ve mikronükleus tahlil gibi sitogenetik tekniklerden önemli ölçüde daha hızlıdır. Bu nedenle, sitogenetik teknikler için birkaç güne kıyasla birkaç saat içinde sonuç alınabilir. Testin en büyük dezavantajı, DNA onarım kinetiğine bağlı olarak radyasyona maruz kaldıktan sonraki birkaç gün içinde normalde temel seviyelere düşürülecek olan γ-H2AX odak sinyalinin hızlı bir şekilde kaybolmasıdır.36. Bu nedenle, tahlilin biyodozimetri bağlamında en uygun uygulaması ilk triyaj amaçlıdır ve belirli kurbanlar için daha fazla zaman alan sitogenetik biyolojik dozimetri takibine öncelik vermektir. Bununla birlikte, kesin retrospektif biyodozimmetri ve uzun vadeli etkiler için, maruz kalmanın birkaç yıl önce gerçekleşmesi durumunda kararlı kromozomal sapmaların tespiti için üç renkli FISH analizleri gibi sitogenetik tekniklere güvenmek gerekir.10.
Çeşitli biyodozimetri girişimlerinin bir parçası olarak, büyük ölçekli radyolojik acil durumlarda insanları triyaj etmek için γ-H2AX odaklarının tahlilinin yanında triyaj amaçlı birden fazla tahlil değerlendirilmiştir; dicentrics tahlil, sitokin blok mikronükleus tahlil, elektron paramanyetik rezonans (EPR), serum protein tahlili (SPA), cilt benekli test (SSA), optik uyarılmış lüminesans (OSL) ve gen ekspresyon analizi 37,38gibi. γ-H2AX odak testi DNA DSB oluşumunun değerlendirilmesi ve onarımı için nicel olarak kullanılabilir39. Bununla birlikte, γ-H2AX odaklarının seviyesi DNA DSB onarım kinetiği nedeniyle ışınlamadan sonraki zamana göre değiştiğinden test zamana bağlıdır40. Karşılaştırmalı bir çalışma, z-stage kapasiteli mikroskobik skorun 1 Gy ışınlamadan sonra en doğru sonuçları sunduğunu, akış sitometrisinin ise sadece daha yüksek dozlarda güvenilir sonuçlar verdiğini göstermektedir IR41. Otomatik puanlamada kullanılmak üzere görüntü analizi çözümlerinin geliştirilmesine dair birçok rapor vardır42,43,44,45,46. Bu protokolde periferik kan lenfositlerinde γ-H2AX odaklarını analiz etmek için otomatik, yüksek verimli floresan mikroskopi platformu kullanılmaktadır. Otomatik puanlama sisteminin kullanımı hem laboratuvarlar arası hem de gözlemciler arası puanlama önyargısını önlerken, yine de 1 Gy47'ninaltındaki dozları tespit etmek için yeterli hassasiyet sağlar. Bu sistemin odak puanlaması için ücretsiz açık kaynaklı yazılımlara kıyasla birincil avantajı, slaytların taranmasından yakalama ve puanlamaya kadar tüm sürecin otomatik olmasıdır. Kullanıcı tanımlanabilir ve torable sınıflandırıcılar kavramı, sonuçlara tarafsız bir kalite derecesi ekleyen tekrarlanabilirliği garanti eder. Bu nedenle, bu çalışma, biyolojik dozimetri amacıyla radyobiyoloji laboratuvarları tarafından aşırı maruz kalan bireylerden kan örnekleri alındığında kullanılabilecek otomatik bir mikroskobik tarama ve puanlama yöntemi kullanılarak γ-H2AX odak sonuçlarının nasıl elde edilebileceğini göstermektedir.