科研动态｜我院放疗与核医药研究方向在放疗顶刊“红皮杂志”上发表重要研究成果

　　近日，我院放疗与核医药研究方向在超高剂量率放射治疗（FLASH-RT）机制研究领域取得突破性进展。研究团队系统揭示了触发FLASH正常组织保护效应的物理参数条件及其背后的氧化还原分子机制，为优化FLASH放疗的治疗窗口提供了全新的理论基础。相关成果发表于放疗领域国际著名期刊《国际放射肿瘤学·生物学·物理学杂志》 (International Journal of Radiation Oncology • Biology • Physics, IJROBP)。

　　FLASH放疗作为一种革命性的肿瘤治疗前沿技术，能够在实现与常规剂量率放疗（CONV-RT）相当的肿瘤控制效果的同时，显著减轻对健康正常组织的辐射损伤。然而，其背后的微观分子机制及物理触发条件一直是国际放射生物学领域亟待解决的关键科学问题。

　　在此次发表于IJROBP的最新研究中，团队利用小鼠急性肠道毒性模型，全面解析了触发FLASH保护效应的物理条件及其背后的氧化还原分子机制。在系统验证总剂量、平均剂量率及脉冲剂量率并明确“总剂量阈值”的关键作用后，研究团队创新性地设计了FLASH-RT与CONV-RT的组合照射模式，首次证实触发正常组织保护效应同样存在“FLASH剂量阈值”（约6 Gy）。研究进一步通过绘制正常组织并发症概率（NTCP）曲线，对该模式的保护效应进行了精准定量：在固定6 Gy的FLASH照射并补充常规剂量的组合模式下，NTCP曲线较常规照射组整体显著右移，50%并发症剂量（NTCP50）从11.89 Gy提升至14.52 Gy。这意味着，只需在放疗方案中包含6 Gy的FLASH照射，即可将肠组织的辐射耐受性大幅提升22%（剂量修改因子DMF达1.22）。这一发现打破了对传统“平均剂量率”的认知，为深入理解和优化FLASH-RT的治疗窗口与临床照射参数提供了全新视角。

组合照射示意图与NTCP拟合曲线图

　　在探明物理触发条件的基础上，团队通过动力学模拟结合抗氧化剂干预、RNA测序及NRF2基因敲除小鼠模型，首次阐明FLASH放疗通过调控“过氧化自由基复合及NRF2抗氧化信号轴”以显著减轻放射性肠损伤这一重要保护效应机制。此发现为未来开发靶向自由基的新型放射防护与增效策略奠定了坚实的科学基础。

　　该成果同样是团队在FLASH放疗机制领域长期系统性工作的集中体现。团队针对“何种物理条件能够触发FLASH效应”这一关键科学问题展开了系统研究，通过对已发表相关领域文献进行数据挖掘与数据建模，成功构建了FLASH效应的剂量(率)响应模型，不仅明确了FLASH效应与剂量、平均剂量率、组织类型及相应的生物学终点密切相关，更首次提出了触发该效应的物理参数阈值，揭示了该阈值与组织半致死剂量（LD50）的内在关联。该成果发表于《Nuclear Science and Techniques, NST》，并因其重要学术价值被选为“编辑荐读”文章。此后，团队利用质粒模型，从辐射诱导的生物化学阶段验证了超高剂量率辐照对DNA单链断裂和碱基损伤的保护作用（IJMS, 2025）。从宏观物理模型的构建，到微观分子损伤的量化，一系列前期研究为本次全面揭示FLASH效应的氧化还原机制提供了扎实的理论与实验支撑。

　　该论文得到了中山大学中法核工程与技术学院王为教授及清华大学工程物理系李君利教授、胡安康博士的重要支持。其中我院付琪镔副教授，黄土琛副教授及项目合作单位清华大学查皓研究员作为共同通讯作者，我院博士生张艳，硕士生黄晨阳为共同第一作者。该研究成果得到国家重点研发计划项目以及学校医工融合种子基金项目的支持。

发表论文信息

1. Unraveling the Redox Mechanisms Underlying FLASH Radiotherapy: Critical Dose Thresholds and NRF2-Driven Sparing of Tissue - ScienceDirect International Journal of Radiation Oncology·Biology·Physics. online

2. Systematic analysis and modeling of the FLASH sparing effect as a function of dose and dose rate, Nuclear Science and Techniques, 35, 171, (2024).

3. Impact of Ultra-High-Dose-Rate Irradiation on DNA: Single-Strand Breaks and Base Damage, International Journal of Molecular Sciences, 2025, 26(5): 180.

撰稿：黄晨阳

初审：付琪镔、周越

审核：刘李云

审核发布：徐瑶