Ученые физического факультета Томского госуниверситета ведут разработки в области компьютерного моделирования воздействия радиации на живые клетки. В рамках масштабного проекта физического факультета они развивают специализированное направление — подпроект Geant4-DNA, ключевой задачей которого является виртуальное воспроизведение повреждений в биологических молекулах, и прежде всего в ДНК, при облучении тканей. Об этом сообщает пресс-служба вуза.
В основе исследований лежит понимание роли воды, которая составляет основу живой материи. Через нее реализуется так называемое косвенное действие радиации, запускающее цепь разрушительных процессов в генетическом коде клетки. Для детального изучения этих механизмов и применяется пакет Geant4-DNA.
«Вода является основной составляющей живой материи, и именно через нее реализуется косвенное действие радиации, запускающее цепочку разрушительных процессов в ДНК. Для детального изучения этих механизмов мы используем возможности пакета Geant4-DNA», — поясняет лаборант лаборатории анализа данных физики высоких энергий ФФ ТГУ Матвей Вологжин.
Чтобы сделать сложное моделирование доступнее, команда физиков ТГУ создала отечественную веб-платформу Geant4RU. В перспективе она станет инструментом для оценки воздействия разных типов излучений как на человека, так и на оборудование, что имеет критическое значение для будущего космонавтики. В межпланетном пространстве, насыщенном высокоэнергетическими частицами, риски для здоровья космонавтов и работоспособности аппаратуры многократно возрастают. Работа ученых нацелена на создание точных инструментов для расчета этих рисков, что позволит повысить безопасность длительных космических миссий.
Необходимые для этого исследования уже ведутся в партнерстве с лабораторией радиационной биологии Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна). В частности, моделируется воздействие ионизирующего излучения на гиппокамп — область мозга, ответственную за память. Сотрудники лаборатории ТГУ активно работают над улучшением алгоритмов Geant4-DNA, которые используются в этих высокоточных расчетах. Одновременно разработки находят применение и в медицине, выступая универсальным инструментом для оптимизации лучевой терапии в онкологии. Моделирование на молекулярном уровне помогает точнее планировать дозы облучения, щадя здоровые ткани и повышая эффективность лечения.
«Совершенствование методов на базе Geant4 открывает новые возможности не только для фундаментальной науки, но и для высокотехнологичных отраслей. Точная оценка радиационных рисков для персонала и оборудования — это первоочередная задача в атомной энергетике, космической индустрии и других сферах», — отметила заместитель заведующего лабораторией анализа данных физики высоких энергий ФФ ТГУ Ирина Шрайбер.
