【摘要】：癌癥是當(dāng)今世界最嚴(yán)重的疾病之一,我國(guó)每年的新診斷癌癥病例逐年增多、癌癥致死率居高不下。放射治療是治療癌癥的主要手段之一,深入探究癌細(xì)胞的輻射損傷機(jī)理,研發(fā)輻射增敏藥物,以期更好地達(dá)到放療效果仍然迫在眉睫。體外三維(3D)細(xì)胞培養(yǎng)模型更接近機(jī)體內(nèi)真實(shí)的生長(zhǎng)環(huán)境,其在生命醫(yī)學(xué)研究和臨床藥物研發(fā)領(lǐng)域越來(lái)越受到重視。研究顯示,與二維(2D)生長(zhǎng)的癌癥細(xì)胞相比,3D生長(zhǎng)的癌癥細(xì)胞具有更高的輻射抗性,然而其內(nèi)在機(jī)理還不十分清楚。探究3D生長(zhǎng)癌細(xì)胞具有輻射抗性的原因,對(duì)于我們認(rèn)識(shí)生命體細(xì)胞的輻射反應(yīng)以及臨床癌癥放療增敏藥物的研發(fā),具有十分重要的意義。表觀遺傳學(xué)調(diào)控是指在不改變DNA序列的前提下,通過(guò)某些機(jī)制引起的可遺傳的基因表達(dá)或細(xì)胞表型的變化。表觀遺傳學(xué)調(diào)控主要包括DNA的甲基化調(diào)控、組蛋白修飾調(diào)控、micro RNA(mi RNA)調(diào)控和重編程調(diào)控等多種調(diào)控方式。越來(lái)越多的研究表明表觀遺傳學(xué)調(diào)控參與了細(xì)胞的各種生命活動(dòng),并在其中發(fā)揮著重要的作用。輻射會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)表觀遺傳學(xué)調(diào)控的改變,而細(xì)胞內(nèi)表觀遺傳學(xué)調(diào)控的變化也會(huì)對(duì)細(xì)胞的輻射應(yīng)答響應(yīng)產(chǎn)生影響。表觀遺傳學(xué)調(diào)控與細(xì)胞的輻射敏感性之間存在著重要的聯(lián)系。本研究中我們從細(xì)胞重編程、DNA甲基化、組蛋白乙酰化、mi RNA四個(gè)表觀遺傳調(diào)控角度探究引起2D與3D生長(zhǎng)癌細(xì)胞輻射抗性差異的機(jī)理。我們的結(jié)果顯示,與2D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞相比,3D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞其羅丹明低染的細(xì)胞群體比例較高,具有重編程功能的轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)量顯著上調(diào),表明3D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞獲得干性。報(bào)道認(rèn)為,具有干性的癌細(xì)胞與正常的癌細(xì)胞相比具有輻射抗性。3D生長(zhǎng)與2D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞相比,DNA甲基化酶的表達(dá)量明顯下調(diào),而DNA甲基化酶的下調(diào)又與重編程轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)有關(guān)。同時(shí)我們還檢測(cè)到,與2D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞相比,3D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞輻射后組蛋白乙酰化酶Tip60的表達(dá)量上調(diào),使用Tip60的抑制劑MG149預(yù)處理聯(lián)合輻射,可以增加3D生長(zhǎng)癌細(xì)胞的致死率。結(jié)果暗示,MG149有作為用于臨床癌癥放療增敏藥物的可能性。此外檢測(cè)2D與3D生長(zhǎng)細(xì)胞X射線(xiàn)輻射前后mi RNA的表達(dá)變化,顯示2D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞輻射后mi R-1915表達(dá)量下調(diào),而3D生長(zhǎng)的癌細(xì)胞輻射后mi R-1915表達(dá)量下調(diào)更為明顯。過(guò)表達(dá)mi R-1915可以增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)于X射線(xiàn)的輻射敏感性。進(jìn)一步的研究結(jié)果顯示,過(guò)表達(dá)mi R-1915可以抑制DNA損傷修復(fù)因子Rad9a的轉(zhuǎn)錄本和蛋白的表達(dá)量,這可能是降低2D細(xì)胞DNA損傷修復(fù)能力從而增加細(xì)胞輻射敏感性的原因之一。我們的研究結(jié)果表明,生長(zhǎng)環(huán)境的差異誘導(dǎo)2D與3D生長(zhǎng)細(xì)胞表觀遺傳改變,表觀遺傳調(diào)控上的差異導(dǎo)致2D與3D生長(zhǎng)癌細(xì)胞之間的DNA損傷修復(fù)差異,從而介導(dǎo)了他們之間的輻射敏感性差異。我們的研究以與人體生理狀態(tài)更為接近的3D細(xì)胞生長(zhǎng)模型,從表觀遺傳學(xué)角度揭示相關(guān)的輻射損傷修復(fù)機(jī)制,為臨床放療增敏藥物的研發(fā)提供了方向與經(jīng)驗(yàn)積累。
【圖文】：

.1 世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)的 2012 年中國(guó)新診斷癌癥患者和癌癥死亡患者中各類(lèi)癌癥所占的比例分布(引自 World Cancer Report)放療目前癌癥的治療手段主要包括手術(shù)治療、化學(xué)治療（化療）、放射治療(放

圖 1.2 與放射治療相關(guān)的癌癥放射治療是通過(guò)電離輻射的手段導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生輻射損傷，從而達(dá)到殺死癌細(xì)胞的目的。電離輻射對(duì)細(xì)胞造成損傷的方式主要有兩種，直接作用（direct effect）和間接作用（indirect effect）。直接作用指的是電離輻射的能量直接作用于生物大分子，引起生物大分子的電離和激發(fā)或化學(xué)鍵的斷裂，破壞了諸如蛋白質(zhì)、核酸和酶等具有生命功能的物質(zhì)，導(dǎo)致這些分子結(jié)構(gòu)的改變或功能的喪失。而間接作用指的是射線(xiàn)首先與生物大分子周?chē)钠渌踊蚍肿犹貏e是水分子發(fā)生作用，使水分子電離和激發(fā)，產(chǎn)生高活性的自由基，比如氧化性極強(qiáng)的羥自由基、還原性極強(qiáng)的水合電子和氫原子自由基，通過(guò)自由基再進(jìn)而損傷生物大分子。不過(guò)，放射治療也是一把 雙刃劍 ，因?yàn)樵诜派渲委熌[瘤的同時(shí)，，電離輻射通常也會(huì)引起正常組織或細(xì)胞的損傷，隨著電離輻射劑量的加大或照射次數(shù)的增多，這種對(duì)正常細(xì)胞照成的損害也就越大，甚至可能造成正常組織細(xì)胞的癌變，
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R73-3

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本文編號(hào)：2533443