В престижном международном научном журнале Physical review X, публикующем избранные исследования в области физики (входит в список наиболее авторитетных журналов по версии издательства Nature, импакт фактор 11,6), вышла статья китайских ученых «Damaging Intermolecular Relaxation Processes Initiated by Heavy-Ion Irradiation of Hydrated Biomolecules» в соавторстве со старшим научным сотрудником лаборатории квантово-химического моделирования молекулярных систем (ЛКХММС) ИГУ, кандидатом химических наук Анной Скитневской и ведущим научным сотрудником ЛКХММС ИГУ доктором химических наук, профессором РАН Александром Трофимовым.
Исследование, занявшее около года, на примере модельных систем раскрывает механизмы межмолекулярных процессов, происходящих при облучении тканей пучком тяжелых ионов и, вероятно, ответственных за разрывы цепочек ДНК в опухолевых клетках. Происходит это в результате межмолекулярного кулоновского распада (Intermolecular Coulombic Decay, ICD) – универсального фундаментального процесса, современные исследования которого проливают свет на мало изученные аспекты поведения молекул под действием радиации. Облучение тяжелыми ионами – перспективный метод лучевой терапии рака. Изучение механизмов описанных в работе процессов может быть полезно для дальнейшей оптимизации протоколов лечения.
В ИГУ проведено теоретическое моделирование описываемых в работе процессов, а базой для экспериментов выступил Институт современной физики Академии наук Китая в Ланьчжоу (Китай), где расположен ускоритель ядер железа.
Анна Скитневская:
Этот прибор предназначен для поиска новых элементов, но используется и для терапии рака. Это единственная установка в Китае. Процессы переноса энергии и заряда, изучением которых мы занимаемся, раньше были исследованы при облучении молекулярных комплексов фотонами (лазером), пучком электронов. А реальных экспериментальных результатов с облучением более тяжелыми частицами в качестве носителя энергии до этого не было. Были только результаты, полученные на очень маленьких комплексах. В нашей работе исследования сделаны для относительно крупной системы – это молекула пиримидина с несколькими молекулами воды в ближайшем окружении. Совместно с китайскими коллегами нам удалось доказать, что процессы, протекающие при бомбардировке тяжелыми ядрами (железо и углерод), аналогичны изменениям под воздействием фотонов и электронов. В нашей работе было обнаружено, что в зависимости от количества молекул-соседей – молекул воды в данном случае – эффективность изучаемых процессов существенно изменяется. Этот важный вывод стал возможен только благодаря сопоставлению теоретических и экспериментальных данных.
Данной тематикой ученые ЛКХММС ИГУ занимаются с 2017 года. Экспериментальные результаты в этой области невозможно интерпретировать без теоретического подтверждения, поэтому необходимо плотное сотрудничество теоретиков и экспериментаторов. Экспериментов такого рода на сегодняшний день в России не проводится. Научная группа ЛКХММС сотрудничает не только с группой в Ланьчжоу: осуществляются совместные проекты с группой физиков Университета Сианя (Китай) под руководством профессора Сюэгуана Жэня и с немецкими экспериментаторами и теоретиками.
Анна Скитневская:
Сегодня Китай очень много внимания уделяет развитию науки, вкладывает большие средства. И я вижу, что приборы, которые мои коллеги из Китая собирают в своих университетах, по показателям, по качеству, по разрешающей способности и другим характеристикам превосходят приборы, которые используют более именитые немецкие экспериментаторы, у которых большинство нынешних китайских профессоров в свое время училось. Надо сказать, научные группы, с которыми приходилось взаимодействовать, показывают высокую заинтересованность в сотрудничестве с русскими учеными.
