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对于重离子束辐照诱导的人类肝L02细胞hprt基因突变和DNA损伤效应目前还很少有报导。在重离子治癌和载人空间飞行当中，评价重离子辐照对病灶周围正常组织的辐射危害和空间重离子射线对宇航员的辐射风险越来越重要。本论文通过研究hprt基因突变频率、突变谱以及DNA损伤情况，为正确评价重离子对入体正常组织细胞的辐射风险及危害提供基础数据和依据。利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的12C6+离子束(到达细胞样品处的能量为83.6MeV/n，对应的LET值约为30keV/μm)和医用电子直线加速器提供的X射线(8MV，对应的LET值约为0.2keV/μm)对体外培养的L02细胞进行0～6Gy照射后，在含有6-TG的培养基中克隆、6-TG筛选hprt突变细胞株，细胞克隆法测定hprt基因突变频率。各照射剂量分别随意挑取9～10个hprt基因突变株扩大培养，分别提取DNA后用多重PCR法扩增hprt基因的九个外显子，利用琼脂糖凝胶电泳观察其缺失突变谱。利用常规彗星电泳方法检测12C6+离子束(LET为30 keV/μm)辐照后人类肝L02细胞的DNA损伤情况，以CASP软件逐个分析彗星图像，主要检测头部DNA(HDNA％)尾部DNA(TDNA％)、彗星全长(CL)、尾长(TL)、尾矩(TM)和Olive尾矩(OTM)等指标的剂量-效应关系，并用SPSS11.5软件进行统计学分析。最后绘制出并线性拟合TM-剂量曲线。
实验结果显示，人类肝细胞L02细胞系hprt基因对12C6+离子束和X射线辐照是敏感的。L02细胞对12C6+离子的存活分数明显低于对X射线的存活分数，即12C6+离子对L02细胞的致死效应强于X射线。两种射线照射后，每106个存活细胞中突变克隆的个数随照射剂量增大而增大。受致死效应影响，受照细胞的突变频率先增大后减小，都在1Gy处达到最大值，与文献报道的其他重离子辐照细胞诱导突变的结果相似。在所分析的突变细胞克隆中，发生缺失突变的概率最大，且大多数为大片段缺失突变。文献报道X射线多诱导微小突变和小片段缺失突，说明高LET的重离子辐射比低LET的X射线所引起的细胞损伤更大。另外，随着照射剂量的增加，完全缺失突变几率呈逐渐增大的趋势。但由于能够分析的细胞克隆数有限，进一步的研究是必要的。
彗星电泳实验结果发现辐照以剂量依赖的方式引起L02细胞彗星图像TDNA％、CL、TL、TM和OTM等指标的增大，且TM值与剂量成线性正相关。说明该LET的12C6+离子束对DNA有较强的致损伤效应，且与剂量成正相关。本文实验所用碳离子束的LET(30keV/μm)恰处于重离子治癌当中离子束贯穿健康组织到达肿瘤靶区之前入射通道上所具有的LET范围之内。本文的突变频率实验结果显示重离子束诱导正常组织细胞hprt基因突变的频率要高于X射线，也就是重离子束辐射对正常组织的远后效应及辐射风险与危害要大于X射线。突变谱实验结果表明单次大剂量碳离子照射对于hprt基因乃至细胞和组织都会造成很大的损伤。彗星电泳的结果也显示重离子对正常细胞一定的致DNA损伤效应。因此，应在充分考虑重离子束对正常组织辐射风险的前提条件下合理地制订治疗计划，在治疗当中应尽量避免对正常细胞组织的单次大剂量照射，使得重离子治癌成为一种最有效且安全的放射治疗模式。另外，在宇宙空间中，碳离子虽然在空间重离子中所占的比例较小，但从本文结果可以看到其也存在一定的辐射风险。因此，在载人空间飞行当中也应充分考虑其对宇航员的辐射风险及危害，并制定相应的辐射防护计划。