2013. november 30., szombat

A sugárzások biológiai hatásának vizsgálati módszerei


A mai bejegyzésben a sugárzások hatásának leggyakoribb vizsgálati módszereit veszem számba, röviden ismertetve azokat, majd megemlítve ezek néhány előnyét és  hátrányát. E módszerek az in vivo és in vitro besugárzások, az epidemiológia és a modellezés. E módszerek egymásnak nemcsak konkurensei, de kiegészítői is.
 
Emberi besugárzások
Induljunk ki abból az alapvető etikai szabályból, hogy szándékosan, kutatási vagy egyéb célból, embereket besugározni tilos.
Ettől még persze mindenkit ér sugárzás, ha nem más, akkor a természetes háttérsugárzás. De ezen kívül, az orvosi diagnosztika egyre több olyan módszert, eszközt használ, melyek révén növekszik a sugárterhelés, főleg a fejlett országokban. Itt most csak egyet említenék, a CT-t (computer tomography), ami egy egyre elterjedtebb orvosi képalkotó technika és eszköz. Egy átlagos mellkas CT során úgy 7 mSv, egy koponya CT alkalmával pedig megközelítőleg 2 mSv effektív dózist (korábbi bejegyzésben definiáltam) kapunk. Emlékeztetőül, átlagosan egy ember a háttérsugárzásból egy év alatt 2,5 mSv effektív dózist kap. Ennél sokkal nagyobb dózisokat kapnak a betegek a sugárterápia során.
Egy másik lehetséges sugárterhelés, ami a sugárbalesetek során ért embereket. E balesetek egy csokorba szedve, igényesen bemutatva magyarul is megjelentek Somlai János Esetek-sugárbalesetek című könyvében
http://www.libri.hu/konyv/esetek-sugarbalesetek.html
Mindezen sugárterhelések hatását tanulmányozni lehet és tanulmányozza is a szakma.

Állatkísérletek
Ha már tilos embereken kísérletezni, akkor első megközelítésben kézenfekvő lenne az ismert biológiai rendszerek közül az emberhez felépítésében és működésében leginkább hasonlító
állatokat besugarazni, majd vizsgálgatni. Azonban az álatkísérleteket szabályozó rendelkezések az idő teltével egyre szigorodnak. A legtöbb besugárzásos kíséreletet patkányokon és egereken végzik. Az eredmények értékelésekor mindíg fennállnak az állatról emberre történő extrapolálás nehézségei  (különböző komplexitás, különböző radioszenzitivitás stb).
 
Epidemiológia
Az epidemiológia eredetileg járványok terjedésével foglalkozott, de mára jelentése kiszélesedett. Ma egy adott, jól definiált populációban valamilyen betegség vagy egészségügyi állapot eloszlásának, okának, következményeinek vizsgálatát jelenti. A sugárepidemiológia természetesen a sugárzásnak kitett populációval foglalkozik. Tipikus példája, amikor egy populációban a dózis és az egészségügyi hatás közötti összefüggést vizsgáljuk, mint például a Japánra ledobott atombombák túlélőinél a leukémia vagy tüdőrák előfordulási gyakoriságának a vizsgálata, de az uránbányászokat, sőt az átlagpopulációt is sokat vizsgálják.
 
Sejtbesugárzási kísérletek
A sugárbiológia egyik leggyakoribb módszere, hogy tenyésztett sejtvonalakat tezsnek ki különböző típusú és erősségű sugárzásnak, majd követik annak hatását, valamilyen jól definiált biológiai végpontra (sejthalál, mutáció stb.). Ezen kísérletek ellenőrzött körülmények között történnek, így bizonyos paraméterek hatása kizárható, másoké jól vizsgálható. Sajnos egy ilyen in vitro rendszer sok tekintetben másképp viselkedik, mint a szövetbe, szervekbe, szervezetbe rendezett sejtek.
 
Modellezés
A számítógép kapacitások folyamatos növekedése és a numerikus eljárások fejlődése és novekvő hozzáférhetősége kedvez a számítógépes modellezés elterjedésének. Így van ez a sugárbiológia területén futtatott szimulációkkal is. Ezen módszerek viszonylag olcsók, reprodukálhatók és számos olyan paraméter módosítható tetszőlegesen, ami a gyakorlatban nem, vagy csak nehezen lenne megvalósítható. A modellezés eredményére viszont mindíg szkeptikusan kell tekintenünk és ahol lehet, a modellt validálnunk kell az elérhető kísérleti eredményekkel.
A modellezésről még sok szó fog esni, mivel jómagam is elsősorban e területen vagyok érdekelt, de végezetül még vázlatosan összeírtam a fenti módszerek néhány előnyét és hátrányát.

 
Emberi besugárzások

Előny

  • valós emberi szervezettel van dolgunk, így az eredmény a leghitelesebb/relevánsabb.
Hátrány

  • etikai korlátok
Állatkísérletek

Előny

  • nem kell embereket sugarazni
Hátrány

  • általában tilos (egér, patkány a leggyakoribb)
  • állat-ember extrapollálás (különböző radioszenzitivitás) nehézségei
Epidemiológia

Előnyök

  • valós embereken valós hatásokat vizsgál, anélkül, hogy besugaraznánk
 Hátrányok

  • kis dózisokra szór (rossz statisztika)
  • populációra vonatkozik, nem adott egyénre
  • nem ad információt a mechanizmus(ok)ról
Sejtbesugárzási kísérletek

Előnyök

  • ellenőrzött körülmények
  • bizonyos paraméterek rögzíthetők
  • jól tanulmányozhatók a mechanizmusok
Hátrányok

  • drágák (modellezéshez képest)
  • in vitro-in vivo extrapolálási dilemmák
  • idealizált rendszer és körülmények
Modellezés

Előnyök

  • olcsó
  • könnyű a paraméterekkel manipulálni
  • reprodukálható
  • akárhányszor megismételhető, módosítható
  • bármikor továbbfejleszthető
  • olyan tartományolban is működik, ami a kísérletekkel nem megvalósítható
Hátrányok

  • egyszerűsített valóság
  • az eredmények sokszor nehezen ellenőrízhetők
  • a modellparaméterek valós értékeit sok esetben nem ismerjük 

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése