Modelagem estocástica dos efeitos biológicos de radiação ionizante de baixa intensidade

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Sittoni, Misaki Yamada
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Algorithms; Algoritmos; Biologia computacional; Cell survival, Physical phenomena; Computational biology; Conceitos matemáticos; DNA repair; Fenômenos físicos; Ionizing radiation; Mathematical concepts; Modelagem; Modeling; Noise; Radiação ionizante; Reparo de DNA; Ruído; Simulação; Simulation; Sobrevivência celular
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5155/tde-30032022-112556/

Efeitos biológicos de radiação ionizante têm sido estudados intensamente desde o início do século XX. Mesmo assim, os recentes aprimoramentos de tecnologias e técnicas experimentais em biologia molecular motivaram a descoberta de fenômenos biológicos peculiares à interação de organismo com a radiação de baixa intensidade. Todavia, este é um dos tópicos mais desafiadores da radiobiologia e sua compreensão continua sendo desafiadora, podendo ser beneficiada pela utilização de métodos teóricos e computacionais que se beneficiaram do aumento da capacidade computacional e ampliação das possibilidades de realizar modelagem matemática e simulação de diversos fenômenos biológicos. Tal combinação de avanços é promissora para melhorar nosso entendimento dos os efeitos causados por radiação de baixa intensidade via determinação de seus mecanismos moleculares. Esses efeitos aparecem após um período de latência que pode durar até décadas, e a natureza probabilística que os caracteriza dificulta a obtenção de dados epidemiológicos em quantidades suficientes para ter significância estatística e os modelos matemáticos constituem uma ferramenta complementar promissora. Nesta dissertação apresentamos dois modelos matemáticos determinísticos e suas versões estocásticas para compreender o papel das flutuações aleatórias no processo de sobrevivência celular quando expostas à radiação ionizante de baixa intensidade. Nesses modelos, é considerada uma população celular transitando entre quatro estados. Em um dos modelos o reparo de DNA danificado por radiação depende apenas da própria célula., e no outro modelo, o reparo é realizado apenas por outras células, próximas ou distantes da célula danificada. A versão estocástica foi proposta utilizando a abordagem de Langevin e as soluções de ambos os modelos (determinístico e estocástico) foi realizada numericamente. A simulação da versão estocástica do modelo com reparo intracelular resultou numa dinâmica de sobrevivência de células saudáveis diferente do modelo determinístico; a densidade das células saudáveis foi mantida por um período significativamente maior na versão estocástica