Establishment of Dose-response Curves for Dicentrics and Premature Chromosome Condensation for Radiological Emergency Preparedness in Thailand

Abstract

The in vitro dose calibration curves using conventional biological dosimetry – dicentric chromosome assay (DCA) and premature chromosome condensation (PCC) assay – were performed for the first time in Thailand for reconstruction of radiation dose in the exposed individuals. The peripheral blood lymphocyte samples from healthy donors were irradiated with 137Cs source at a dose rate of 0.652 Gy/min to doses of 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 2, 3, 4, and 5 Gy for DCA technique, and 5, 10, 15, 20, and 25 Gy for PCC technique. The blood samples were cultured and processed following the standard procedure as prescribed in the International Atomic Energy Agency report with slight modifications. The yield of dicentrics with dose from at least 1000 metaphases or 100 dicentrics was fitted to a linear quadratic model using Chromosome Aberration Calculation Software (CABAS, version 2.0) whereas those of PCC rings with dose from 100 rings was fitted to a linear quadratic equation at doses from 0 to 15 Gy. These curves will be useful for in vitro dose reconstruction and can support the preparedness for overexposure to radiation among public or occupational workers and eventual radiological accident in Thailand.

Application of Premature Chromosome Condensation and Dicentric Analysis in Retrospective Biological Dosimetry of Radiation Accident

“…The estimated doses may suggest low exposure of the donor and medical personnel, which might be due to the morphological picture of the analyzed cells showing poor cell division and a low number of good quality metaphases. This problem confirms many researchers [17][18][19], which pointed out that problems with complete nuclear division influencing reliable biodosimetry for high-dose exposure (> 10 Gy), because an insufficient amount of dividing cells can be obtained. In comparison with conventional cytogenetic technique, the potential advantage of PCC assay is to eliminate the problem of mitotic delay and interphase death leading to an underestimation of the dose [19,20].…”

Radioisotopes of cesium and experience of cytogenetic dosimetry in emergency situations

“…Після проведення низки досліджень різними авторами було визнано, що тоді як аналіз дицентричних хромосом є методом для оцінки індивідуальної поглиненої дози в діапазоні опромінення < 6 Гр, аналіз ПКХ підходить для більш високих доз -> 6 Гр [58,71,72]. Нещодавно метод було впроваджено для сортування пацієнтів після отримання ними високих доз опромінення [58,72].…”

“…Публікації про створення калібрувальних кривих залежностей «дозаефект» за виходом нестабільних хромосомних обмінів із супровідним парним фрагментом у лімфоцитах людини за гострого опромінення крові 137 Cs з'являються починаючи з 2007 р. Діапазон доз опромінення становив 0,25 -5,0 Гр [42,43,72]. Водночас, більшість аварійних ситуацій з 137 Cs пов'язані з дозами до 1 Гр.…”

"Dose – effect" calibration dependence by frequency of unstable chromosomic exchanges in human lymphocytes in acute gamma irradiation by 137Сs in low doses for biological dosimetry

“…Аналізуючи дані літератури щодо калібрувальних кривих «дозаефект» за частотою нестабільних хромосомних обмінів у лімфоцитах людини при гамма-опроміненні 137 Cs, ми виявили лише одну публікацію [15] з двогодинною пострадіаційною інкубацією зразків крові за температури 37 С (як і в нашому дослідженні). В інших відомих нам роботах клітини крові культивували безпосередньо після опромінення.…”

“…За умов гострого опромінення, тривалість якого не перебільшує 15 хв, потужність дози, вважаємо, має бути менш значимою для коефіцієнта β. Проте ми не виключаємо, що відносно висока потужність дози опромінення (2,5 Гр/хв) у нашому дослідженні за дуже короткий час опромінення (до 25 с) могла деякою мірою вплинути на коефіцієнт β. Значення коефіцієнта β підвищується зі збільшенням поглинених доз опромінення [16]. У нашому дослідженні при опроміненні зразків крові в дозах до 1 Гр коефіцієнт β дорівнює 0,058 ± 0,016 і менший за встановлений у роботі [15] -0,076 ± 0,005, в якій калібрувальна крива індукції дицентриків була побудована для діапазону доз 0,25 -5,0 Гр. Розрахований нами коефіцієнт β цілком узгоджується і з такими в публікаціях [11] (0,081 ± 0,006) і [17] (0,065 ± 0,003).…”