Теория мишени

Теория мишени (принцип мишени) — одна из первых теорий, объясняющих механизм биологического действия ионизирующих излучений; была сформулирована в 1920–1930-х годах XX века.

Согласно этой теории, в биологических объектах (например, в клетках) существуют особо чувствительные, критически важные структуры — «мишени». Поражение такой мишени даже единичной частицей излучения может привести к необратимому повреждению или гибели всей клетки или организма. К мишеням относят ключевые макромолекулы (например, ДНК) или биологически активные структуры (хромосомы, ферментные комплексы).

Дискретная (квантовая) природа излучения и его взаимодействия с веществом позволила описать процесс как «обстрел» биологической ткани частицами (фотонами, электронами, протонами). При дозах облучения, обычно используемых в радиобиологических экспериментах, вероятность попадания частицы в конкретную, сравнительно небольшую мишень внутри клетки невелика. Однако именно такие редкие попадания могут вызывать серьёзные последствия:

Частота возникновения таких эффектов, как правило, возрастает с увеличением дозы облучения.

Теория мишени разработала математические модели, позволяющие анализировать зависимость радиобиологических эффектов от дозы, мощности дозы, типа излучения и других факторов. Эти модели успешно описывают явления с «одноударным» механизмом повреждения, когда для инактивации мишени достаточно одного попадания.

Современный контекст

Теория мишени стала важным фундаментом радиобиологии и до сих пор используется для описания прямого действия излучения на критически важные молекулярные мишени, прежде всего на ДНК. Однако она не является универсальной и не объясняет всех наблюдаемых биологических эффектов облучения, особенно при низких дозах.

Современная радиобиология признаёт, что помимо прямого попадания в мишень (прямое действие), огромную роль играют косвенные эффекты, обусловленные радиолизом воды и образованием высокоактивных свободных радикалов, которые, в свою очередь, повреждают биомолекулы. Кроме того, важны пострадиационные процессы в клетке: системы репарации ДНК, сигнальные каскады, апоптоз (запрограммированная гибель клетки) и т.д., которые могут как усиливать, так и ослаблять первоначальное повреждение. Таким образом, теория мишени рассматривается сегодня как важная, но не исчерпывающая часть более общей картины радиобиологических эффектов.