重离子治疗肿瘤的生物学基础研究进展

重离子束以其独特的物理学和生物学特点,作为肿瘤放疗射线极具优势,重离子治疗在临床上取得了良好的疗效,有可能成为一种先进的肿瘤放疗技术。基础生物医学研究的深入有望为重离子治疗肿瘤最佳束流品质的选择提供理论依据,另外,FLASH和GRID等新型放疗技术在重离子治疗中的应用有望进一步提高重离子治疗肿瘤的有效性和安全性。本文就重离子治疗肿瘤相关基础生物学研究进展和尚需解决的问题进行综述。     

沉默Krüppel样因子5对电离辐射后大鼠小肠上皮IEC-6细胞生物学功能的影响

目的 探讨沉默Krüppel样因子5（KLF5）对电离辐射后体外培养的大鼠小肠上皮IEC-6细胞生物学功能的影响。方法 给予大鼠小肠上皮IEC-6细胞12 Gy照射,分别在照后0、0.5、1、2、3、5、7、24 h,检测KLF5的表达。给予IEC-6细胞0、2、4、8、12和16 Gy X射线照射,照后3 h收集细胞蛋白,采用Western blot法检测IEC-6细胞中KLF5的表达。设计并合成特异性针对大鼠KLF5基因的shRNA靶序列,构建到慢病毒载体中,通过感染人胚肾293T细胞,对慢病毒进行包装和滴度测定。使用包装好的慢病毒感染IEC-6细胞,荧光显微镜下观察转染效率,转染72 h后分别采用实时-PCR和Western blot方法检测感染后细胞中KLF5 mRNA及蛋白的表达。后续实验分为阴性对照组、shKLF5组、单纯照射组、照射+shKLF5组4组。采用CCK-8法观察8 Gy照射后KLF5沉默细胞的增殖活性,流式细胞术检测8 Gy照射后KLF5沉默细胞的周期分布和凋亡,免疫荧光染色观察2 Gy照射后KLF5沉默细胞中γ-H2AX焦点数量。结果 不同剂量射线照射后KLF5表达逐渐增加,呈现明显的剂量效应关系。12 Gy照射后KLF5表达呈现先升高后降低的趋势,照后5 h表达量最高。KLF5 shRNA慢病毒载体构建成功,感染的IEC-6细胞中KLF5 mRNA及蛋白水平均在转染72 h明显降低。照射+shKLF5组细胞在照射后24 h阻滞在G₂/M期现象显著（t=11.56,P<0.05）,细胞增殖明显受到抑制,其细胞凋亡率（12.49±0.63）%,明显高于单纯照射组（7.42±0.49）%,两组比较差异有统计学意义（t=10.98,P<0.05）,照射+shkLF5组细胞核中各时间点的γ-H2AX焦点数量明显多于同一时间点阴性对照组（t=22.07、23.89、11.24、59.97、20.85,P<0.05）。结论 成功构建KLF5 shRNA慢病毒载体,并建立KLF5敲低小肠上皮细胞株。下调细胞内KLF5表达,能够使细胞周期阻滞在G₂/M期,抑制照射后细胞的增殖,促进细胞的凋亡,DNA双链断裂水平增加,修复延迟。     

维生素D_3抑制电离辐射引起的小鼠破骨细胞激活

目的研究维生素D3(VD3)对电离辐射引起破骨细胞代谢改变的保护作用。方法 24只雄性C57BL/6小鼠随机分为对照组、γ射线辐照组和1000IU VD3注射处理的γ射线辐照组。酶联免疫吸附双抗体夹心法测定小鼠血清中小鼠肿瘤坏死因子α(TNF-α)、小鼠抗酒石酸酸性磷酸酶5b(TRAP-5b)、小鼠可溶性核因子-κB受体活化因子配体(sRANKL)、小鼠Ⅰ型胶原C端肽(CTX-1);采用甲基百里香酚蓝比色法测定血清中钙离子浓度。抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色骨病理石蜡切片观察破骨细胞形态变化。用SPSS12.0统计软件分析数据。结果与对照组比,γ射线辐照组小鼠血清中TRAP-5b、CTX-1、sRANKL和TNF-α含量分别升高了37.30%、47.14%、19.55%和17.67%(P<0.05)。VD3注射处理的γ射线辐照组血清中TRAP-5b、CTX-1和sRANKL升高不明显(P>0.05)。VD3的保护率分别为42.06%、69.80%和68.12%,而TNF-α升高明显(P<0.05)。镜下γ射线辐照组小鼠骨内破骨细胞形态呈代谢增强改变;而VD3注射处理则明显改善γ射线辐照引起的破骨细胞的形态变化。结论 VD3通过降低破骨细胞活性关键因子sRANKL可以有效地减轻电离辐射引起的小鼠破骨细胞代谢增强。使用VD3是减轻放疗患者受电离辐射损害的一种潜在有效方法。     

电离辐射及顺铂对人肺癌细胞中TOB1基因表达的影响

目的 探讨电离辐射及其联合顺铂对人肺腺癌细胞株SPCA-1、LTEP-α-2中TOB1基因表达的影响.方法 体外培养人肺腺癌SPCA-1、LTEP-α-2细胞,用X射线一次性照射,细胞吸收剂量为2、4、6、8和10 Gy,源靶距为100 cm,吸收剂量率为200 cGy/min,在6GyX射线照射后6、12、18和24 h取样;X射线和顺铂联合对TOB1表达的研究设立单纯照射组(6 Gy)、顺铂处理组(20 mol/L顺铂)和联合处理组(6 Gy +20 mol/L顺铂);上述实验同时设立未处理的对照组.采用RT-PCR和Western blot法检测TOB1 mRNA及蛋白表达水平的变化.结果 SPCA-1、LTEP-α-2细胞在不同剂量的X射线照射后24 h,其TOB1蛋白及mRNA表达量均明显增加(t=8.25 ～24.48,P ＜0.05);不同时间检测提示,细胞在X射线照射后6h,TOB1蛋白及mRNA的表达量即开始上升,并持续到照射后24 h(t=14.23 ～15.82,P＜0.05);联合处理组TOB1的表达量均明显高于单纯照射组、顺铂处理组和对照组(t=4.67 ～ 13.67,P＜0.05).结论 TOB1基因有可能作为临床肺癌放化疗靶基因,对临床放化疗疗效的判断具有一定的应用潜力.     

用shRNA下调泛素表达抑制人肺癌H1299细胞生长并促进其凋亡

目的通过下调人肺癌细胞中泛素(Ub)基因的表达,研究其对肺癌细胞生长的影响及其作用机制。方法设计沉默泛素基因表达的shRNA-UBB、shRNA-UBC质粒,用反转录PCR及Western blot法验证shRNA的沉默效果;研究泛素低表达后H1299细胞的生长和克隆形成能力的变化;采用annexin V-PE及DNA片段法检测细胞凋亡变化;PI染色结合流式细胞术检测细胞周期的变化。结果敲减泛素基因(Ub-KD)48、72 h后,能明显抑制H1299细胞的增殖、降低细胞的克隆形成率;与对照组相比,Ub-KD(shRNA-UBB/UBC)组细胞凋亡率显著增加(shRNA-NC:5.60%,shRNA-UBB:9.07%,shRNA-UBC:11.70%,shRNA-UBB/UBC:17.82%)。联合shRNA-UBB、shRNA-UBC作用下能显著增加H1299细胞G1期比例(shRNA-NC:34.53%,shRNA-UBB:34.40%,shRNA-UBC:42.77%,shRNA-UBB/UBC:50.20%)。结论联合敲减UBB、UBC基因通过增加细胞凋亡及细胞G1期阻滞抑制肺癌细胞的生长及克隆形成能力。     

儿童CT检查中扫描参数的优化

目的 了解儿童CT检查扫描条件选择及其所致辐射剂量的相关性,以期通过适当调节mAs、扫描长度等参数,降低儿童CT检查患者受照剂量。方法 比较江苏省7家医院不同年龄组（<1岁、1~5岁、6~10岁和11~15岁）儿童头颅、胸部、腹部多排螺旋CT检查主要扫描参数的差异。选用相同的检查参数在TM160剂量模体上测量CTDI₁₀₀,计算DLP,并通过经验加权因子,估算出不同部位检查的有效剂量（E）。对mAs、扫描长度和DLP进行多元线性回归分析,比较两家典型医院由于选择扫描条件不同所导致的剂量差异。结果 儿童头颅、胸部、腹部CT检查所致患者的有效剂量均值分别为2.46、5.69、11.86 mSv,各部位检查DLP与mAs、扫描长度均呈正相关（r=0.81、0.81、0.92,P<0.05）。较高的mAs选择,致使本研究各年龄组儿童胸腹部CT检查有效剂量是德国Galanski等研究的1.2~3.0倍;B医院各年龄组腹部检查选择了较高的扫描长度,以致其所致有效剂量均高于本研究均值。结论 建议通过合理优化儿童不同部位CT检查mAs、扫描长度等扫描参数,降低受检者所受辐射风险。     

BTG2作为一种新的电离辐射诱导基因的研究

目的 研究γ射线照射对肿瘤细胞的B细胞易位基因2（BTG2）表达水平的影响.方法 应用RT-PCR方法研究电离辐射对肿瘤细胞BTG2 mRNA水平的影响;应用Western blot方法测定电离辐射对肿瘤细胞BTG2蛋白表达水平的影响.结果 与未照射对照细胞相比,3 Gyγ射线单次剂量照射明显提高了人乳腺癌细胞系MCF-7、MDA-MB-231和人宫颈癌细胞系C33A、HeLa中的BTG2蛋白的表达水平.γ射线照射人乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231导致了照射剂量和时间依赖性的BTG2表达水平的升高,而且这种改变既表现在BTG2 mRNA水平上,也反映在BTG2蛋白水平上.结论 BTG2是一种新的辐射诱导DNA损伤的反应基因,进一步研究将为BTG2作为肿瘤放射治疗的疗效和预后评价指标提供实验基础和依据.     

自制δ-MnO2对水中放射性核素的吸附效率研究

目的 研究δ-MnO₂对水中放射性核素的吸附效率。方法 采用一定浓度MnSO₄溶液和KMnO₄溶液制备δ-MnO₂,分别用自制的δ-MnO₂和市售的普通MnO₂对低放射性含量的废水进行吸附实验,测量吸附后残渣的总β活度,并对吸附前后的上清液进行γ能谱测量分析,以考察不同种类、不同用量的二氧化锰对水中放射性核素的吸附效率。结果 相同的样品用市售普通MnO₂吸附时β放射性水平为124.4~133.4 Bq/kg,用自制的δ-MnO₂吸附时β放射性水平为183.4~189.9 Bq/kg;同样的钴-60污染水,用市售MnO₂吸附,去污率小于90%,用自制的δ-MnO₂吸附时,去污率大于95%。结论 自制的δ-MnO₂对水中放射性核素的吸附效率明显优于市售普通MnO₂,吸附效率提高了45.0%。用MnO₂吸附含放射性核素⁶⁰Co的污染水,发现自制的δ-MnO₂与普通市售的MnO₂相比,具有更高的吸附净化能力。该研究成果将为放射性废水处理和环境水介质放射性监测提供更好的技术和方法。