【摘要】：癌癥是當(dāng)今世界最嚴(yán)重的疾病之一,我國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)域越來越受到重視。研究顯示,與二維(2D)生長的癌癥細(xì)胞相比,3D生長的癌癥細(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生長癌細(xì)胞具有輻射抗性的原因,對于我們認(rèn)識生命體細(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,并在其中發(fā)揮著重要的作用。輻射會引起細(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)控的變化也會對細(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�；�、mi RNA四個表觀遺傳調(diào)控角度探究引起2D與3D生長癌細(xì)胞輻射抗性差異的機(jī)理。我們的結(jié)果顯示,與2D生長的癌細(xì)胞相比,3D生長的癌細(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生長的癌細(xì)胞獲得干性。報道認(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生長與2D生長的癌細(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)。同時我們還檢測到,與2D生長的癌細(xì)胞相比,3D生長的癌細(xì)胞輻射后組蛋白乙�；窽ip60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2D與3D生長細(xì)胞X射線輻射前后mi RNA的表達(dá)變化,顯示2D生長的癌細(xì)胞輻射后mi R-1915表達(dá)量下調(diào),而3D生長的癌細(xì)胞輻射后mi R-1915表達(dá)量下調(diào)更為明顯。過表達(dá)mi R-1915可以增強(qiáng)癌細(xì)胞對于X射線的輻射敏感性。進(jìn)一步的研究結(jié)果顯示,過表達(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,生長環(huán)境的差異誘導(dǎo)2D與3D生長細(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 年中國新診斷癌癥患者和癌癥死亡患者中各類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首先與生物大分子周圍的其它原子或分子特別是水分子發(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，通過自由基再進(jìn)而損傷生物大分子。不過，放射治療也是一把 雙刃劍 ，因?yàn)樵诜派渲委熌[瘤的同時，，電離輻射通常也會引起正常組織或細(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】：中國科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R73-3

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本文編號：2533443