Dozymetria biologiczna w przypadkach awaryjnych
W przypadku awarii urządzenia wytwarzającego promieniowanie jonizujące, błędnej decyzji pracownika czy ataku terrorystycznego ocena dawki pochłoniętej metodami dozymetrii fizycznej nie zawsze jest dokładna i możliwa do przeprowadzenia. W wiarygodny sposób można ją jednak wykonać metodami dozymetrii biologicznej, która zajmuje się rekonstrukcją dawki pochłoniętej na podstawie zmian wywołanych przez promieniowanie jonizujące w komórkach i tkankach organizmu człowieka. Znajomość dawek otrzymanych przez ofiary nadzwyczajnych zdarzeń radiacyjnych umożliwia ocenę ryzyka wystąpienia w przyszłości niepożądanych skutków zdrowotnych, głównie nowotworów. Natomiast w przypadku przekroczenia dawek progowych dla skutków deterministycznych, znajomość dawki ułatwia lekarzom wybór najbardziej odpowiedniej metody leczenia ewentualnych oparzeń czy zespołów popromiennych.
Analiza aberracji chromosomowych
W przypadku promieniowania mutacje są często związane z tak dużymi ubytkami, czy przemieszczeniami materiału genetycznego, że jest to widoczne na poziomie chromosomu. Uszkodzenia chromosomów, nazwane aberracjami, pojawiają się wkrótce po napromienieniu i utrzymują się przynajmniej do czasu pierwszego podziału komórkowego (mitozy). Aberracje chromosomowe powstają w komórkach każdej napromienionej tkanki, a ich częstość jest proporcjonalna do wielkości pochłoniętej dawki. Aberracje można podzielić na stabilne (przekazywane komórkom potomnym) i niestabilne (nie są przekazywane komórkom potomnym).
Analiza aberracji chromosomowych w limfocytach krwi opiera się na wyznaczeniu liczby chromosomów dicentrycznych, które są względnie łatwo rozpoznawalne. Zaletą tej metody jest to, że limfocyty dzielą się bardzo rzadko oraz krążą po całym organizmie. Ustalenie dawki pochłoniętej możliwe jest na podstawie oznaczania częstości chromosomów dicentrycznych w komórkach, które nie podzieliły się od czasu napromienienia. Połowiczny okres życia limfocytów oszacowany został na około 3,5 roku, to znaczy, że po tym czasie średnio połowa limfocytów zostanie zastąpiona przez nowe komórki. Dlatego na podstawie wartości połowicznego okresu życia limfocytów można oszacować wysokość dawki nawet wiele lat po napromienieniu. Ze względu na to, że limfocyty krążą po całym organizmie, oceniana dawka jest dawką otrzymaną na całe ciało Stwierdzenie, czy napromienieniu uległo całe ciało, czy tylko jego część, umożliwia analiza rozkładu dicentryków indukowanych w limfocytach napromienionej osoby. W przypadku napromienienia całego ciała rozkład ten jest rozkładem Poissona, co oznacza, że wariancja równa jest średniej. W przypadku częściowego napromieniowania ciała napromieniowane komórki mieszają się z komórkami nienapromienionymi. Po napromienieniu dawką 0,1 Gy promieniowania rentgenowskiego (o mocy dawki 1 Gy/min) występuje około 6 dicentryków na 1000 komórek, co szacuje się na dolną granicę czułości. Górną granicą jest dawka 5 Gy, ponieważ powyżej podział komórek jest hamowany. Spontaniczne dicentryki powstają rzadko (średnio 1 dicentryk na 1000 limfocytów), a ich powstawanie nie zależy od takich czynników, jak: płeć, wiek, stan zdrowia, nawyki żywieniowe, palenie tytoniu czy narażenie na toksyczne związki chemiczne. Promieniowanie jonizujące może wywoływać również aberracje stabilne takie jak translokacje. Stabilne aberracje chromosomowe – translokacje – nie „giną” podczas podziału komórki i w sprzyjających dla nich warunkach mogą przetrwać przez wiele pokoleń komórkowych. Wynika to z faktu, że stabilne translokacje nie mają wyraźnie zmienionej struktury i bez trudności przechodzą do jąder komórek potomnych. Dlatego ich poziom jest względnie stały w czasie i dokładna ocena dawki może być przeprowadzona nawet kilka lat po napromienieniu. Translokacje można wykryć za pomocą techniki prążkowania chromosomów lub fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH). Metoda prążkowania chromosomów wymaga analizy wzorów prążkowych i jest niezwykle pracochłonna, stąd obecnie powszechnie stosowaną metodą analizy translokacji jest wspomniany już FISH. Oznaczanie częstości translokacji w limfocytach krwi obwodowej pozwala na retrospektywną ocenę dawek od 0,25 Gy do 5 Gy. Technika ta, jak wiele innych, ma swoje ograniczenia, np. czułość metody zmniejsza się wraz z wiekiem badanej osoby.
Analiza mikrojąder
Mikrojądra powstają wtedy, gdy cały chromosom lub jego fragment nie jest wcielany do żadnego z jąder komórkowych powstających podczas mitozy (podziału komórki). Są to drobne, okrągłe lub owalne twory, które można zobaczyć w pobliżu jądra niektórych komórek, będących w interfazie (czyli okresie w cyklu komórkowym, podczas którego komórka nie dzieli się). Tak jak jądra komórkowe zwierają DNA, a wielkość mikrojąder zależy od zawartości DNA i wynosi od 2 do 30% wielkości jądra komórkowego. Mikrojądra liczy się w komórkach znajdujących się w drugiej interfazie popromiennej, czyli komórki, które podzieliły się tylko raz. Częstość występowania mikrojąder jest proporcjonalna do dawki promieniowania. Podobnie jak w przypadku dicentryków, w celu ustalenia dawki pochłoniętej analizuje się limfocyty, które podzieliły się jeden raz od momentu napromienienia. Daje to pewność, że mikrojądra tylko w niewielkim stopniu zostały usunięte z komórek. Wadą testu mikrojądrowego jest mała czułość na niskie dawki promieniowania. Próg dawki rozpoznawalnej leży między 0,2 a 0,3 Gy dla promieni Röntgena lub gamma.