Ze względu na charakterystyczny kształt krzywej depozycji energii protonów w absorbencie, radioterapia protonowa cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Jej główną zaletą jest możliwość zdeponowania wysokiej dawki w obszarze nowotworu przy jednoczesnym oszczędzeniu tkanek położonych za zmianą chorobową. Jednak metoda ta wiąże się również z nowymi wyzwaniami, takimi jak powstawanie promieniowania wtórnego i krótkożyciowych radioizotopów w ciele pacjenta. Z jednej strony, powoduje to dodatkową depozycję dawki, z drugiej otwiera nowe możliwości weryfikacji zasięgu wiązki za pomocą obrazowania PET.

Celem badań jest analiza aktywności β⁺-promieniotwórczych izotopów powstających podczas napromieniania  tarcz wiązką protonów o energii wyjściowej 58 MeV. Eksperymenty przeprowadzono na akceleratorze AIC-144 (IFJ PAN, Kraków). Napromieniano dwa rodzaje tarcz. Tarcze pierwiastkowe, zawierające węgiel, azot i tlen, umożliwiły  eksperymentalne wyznaczenie przekrojów czynnych dla produkcji tlenu-15, azotu-13 i węgla-11. W przypadku tarcz przygotowanych z tkanek zwierzęcych określono aktywności tych radioizotopów po zakończeniu napromieniania.

Ocena ryzyka nowotworowego wynikającego z narażenia na promieniowanie jonizujące nadal opiera się głównie na danych pochodzących z badań epidemiologicznych populacji narażonych na wysokie dawki promieniowania. Tymczasem wpływ przewlekłej ekspozycji na bardzo niskie dawki i moce dawki, typowe dla środowiska medycznego, zawodowego czy naturalnego, pozostaje nie w pełni poznany. Dotyczy to również różnic w działaniu promieniowania o różnej jakości: alfa, beta i gamma. Istnieje zatem potrzeba zwiększania dostępnych informacji, na których można oprzeć szacowanie ryzyka związanego z niskodawkową ekspozycją na promieniowanie o zróżnicowanej charakterystyce fizycznej i biologicznej.

Celem projektu było zbadanie, w jaki sposób środowiskowe tło promieniowania wpływa na promieniowrażliwość komórek oraz na kinetykę naprawy uszkodzeń DNA po długotrwałym narażeniu na bardzo niskie dawki promieniowania. W badaniach wykorzystano naturalne źródło promieniowania skonstruowane na bazie popiołu łupków ałunowe, umożliwiające długotrwałą ekspozycję komórek U2OS na poziomie około 1 µGy/h. Komórki hodowane są zarówno w warunkach naturalnego tła promieniowania, jak i w środowisku o obniżonym tle, zapewnianym przez ołowiany bunkier umieszczony wewnątrz inkubatora. Odpowiedź komórkowa analizowana jest na podstawie liczby ognisk naprawczych NBS1, będących czułym markerem uszkodzeń DNA.  

Wyniki sugerują, że nawet dawki w zakresie µGy mogą wywoływać odpowiedź komórkową, a obecność naturalnego tła promieniowania ją moduluje. Uzyskane dane mogą pomóc w identyfikacji biomarkerów wrażliwości na promieniowanie, co w przyszłości może przełożyć się na bardziej świadome zarządzanie ryzykiem w opiece nad pacjentem onkologicznym i zrozumieniu indywidualnej reakcji organizmu ludzkiego na promieniowanie jonizujące.