在发生大规模放射性事件（如简易核装置或反应堆事故）后，确定哪些人受到了大剂量辐射，并能从最近批准用于治疗放射病的药物中获益，这一点很重要。这些药物在暴露后几天内服用最有效。安抚那些没有受到大剂量辐射但极度担忧的人也很重要，以防止他们让医院不堪重负。因此，迫切需要在几天内评估数万或数十万人受到的辐射剂量。
什么是生物剂量测定？
生物剂量测定法可根据血液、尿液或头发的变化确定个人所受辐射的量。当受辐射的个人未携带任何个人辐射监测设备时，生物剂量测定法尤其有用。
黄金标准生物剂量测定法是测量白细胞中的染色体畸变。受到辐射后，血细胞中的 DNA 会断裂，并在几个小时内修复。在某些情况下，会出现错误修复，连接来自不同染色体的片段，形成“双着丝粒染色体 (DC)”——具有两个着丝粒的染色体。由于 DC 只能通过辐射形成，因此测量这些染色体是过去辐射暴露的一个特定且敏感的指标。为了测量 DC，需要培养暴露个体的淋巴细胞以开始分裂，然后将染色体铺在载玻片上并染色。然后，在直接观察显微镜时或在高倍放大下捕获的图像中对 DC 进行计数。由于需要培养细胞，然后分析几百个中期，因此产生结果的总时间约为 2-3 天。 过去几十年，双着丝粒染色体分析（DCA）已成功应用于多起辐射事故，这些事故中受照人数较少。然而，由于是在临床细胞遗传学实验室内实施，DCA 过于耗费人力，无法在每天处理几十个样本的大型事故中实际应用。
第二种检测方法稍微简单一些，即细胞分裂阻滞微核检测 (CBMN)，其中白细胞分裂，但在分裂完成之前被阻止。这会形成具有两个细胞核的细胞。辐射暴露后，一些 DNA 会在分裂过程中被排出，形成“微核”。这种检测方法操作和评分稍微简单一些，但总体回答时间较长（约 3 天），因为它需要更长时间培养细胞。
对特定组蛋白（染色体固有成分）磷酸化形式的测量被称为“γ-H2AX”测定法，可以在 6-8 小时内区分暴露组与未暴露组以及暴露于低剂量组与暴露于高剂量组（无需培养细胞）。由于组蛋白磷酸化的动力学，该测定法需要在 24 小时内进行。
提高吞吐量
提高生物剂量测定分析吞吐量的传统方法是建立实验室网络，让世界各地的十几个实验室共享样本，但这并不能提高足够的吞吐量以应对大型放射性事件。
过去 20 年来，哥伦比亚大学放射研究中心开发了主要生物剂量测定的自动化版本，这些测定在 96 孔板中进行。使用 96 孔板可以显著提高吞吐量，因为可以同时处理 96 个样本。
快速自动生物剂量测定工具 (RABiT) 的第一次迭代使用定制机器人进行 CBMN 测定，目标吞吐量为每台机器每天 6000 个样本。最近，我们在几个商业高通量筛选 (HTS) 平台上实施了 CBMN 和 DCA 测定，称为“RABiT-II”。HTS 系统使用机器人、液体处理设备和自动显微镜快速进行数百万次化学、遗传或药理学测试。在制药行业，这些系统利用自动化快速测定许多类药物化合物的生化活性。在学术界，同样的系统越来越多地用于获得基本的生物学见解，而不是候选药物。
广泛部署 HTS 平台将显著提高生物剂量测定的通量，原则上每台机器每天能够分析数千个样本。第二个主要优势是可靠性。具有如此多样化部署能力的商业系统在开发、制造和最重要的维护过程中都经过严格的质量控制。事实上，HTS 数据的质量非常高，而且通常比低通量生物测试生成的数据控制得更好。由于这些系统处于连续运行状态，因此它们还拥有大量训练有素的用户和维护人员，可确保在危机期间成功运行。定制机器人系统显然不会出现这种情况，因为在使用前可能会存放数年或数十年。
减少回答时间
显然，报告剂量所需的时间至关重要，许多放射病治疗越早进行，效果就越好。因此，如果检测能当天就得出结果，将非常有益。目前，DCA 和 CBMN 检测无法做到这一点，因为细胞需要培养 2-3 天。通过用特定激酶处理细胞，可以显著加速 DCA，这些激酶会导致染色体凝聚，而无需培养。这种过早染色体凝聚 (PCC) 检测可能提供当天的剂量估计值。哥伦比亚大学的团队目前正在努力将在 HTS 平台上实施的检测时间缩短至 4 小时以下。
后勤
美国疾病控制与预防中心 (CDC) 建议在发生大规模放射性或核事故后尽快建立社区接待中心 (CRC)，随后将向公众提供有关 CRC 位置的信息，并指导谁应该向哪个 CRC 报告。CRC 本身将包括几个不同的区域，在这些区域，人员将接受外部污染筛查、净化（如有必要）、进入长期跟踪系统，并在适当的指导下出院。为了应对大量需要检测的人员，美国政府设想了一个两级分类方案。快速即时诊断 (POC) 生物剂量测定和医院或实验室生物剂量测定。
使用 POC 测试发现受到辐射的个人将被要求接受实验室或医院测试，例如 DCA 或 CBMN，最好在 HTS 平台上实施。这种测试需要更多时间才能完成，但可以更精确地确定剂量，并可用于将个人分配到治疗类别。例如，接受较低剂量的个人只需观察，而接受较高剂量类别的个人则可从服用 FDA 最近批准用于缓解放射病的药物中受益。接受更高剂量的个人可能会从骨髓移植中受益。
在后期，一旦所有重伤人员都得到了治疗，就可以向其余人群提供这项测试，以提供有关长期风险的信息，并识别需要增加癌症筛查的个体。
（Guy Garty 博士是美国哥伦比亚大学医学中心放射研究加速器设施主任兼放射肿瘤学副教授（电子邮件： [email protected]） Venkatachalam P. 博士是印度钦奈 Sri Ramachandra 高等教育学院人类遗传学系教授兼系主任兼研究副院长（[email protected]）。
2024-07-05 00:30:00
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