重离子克服癌细胞辐射抗拒的分子机理研究

Focusing on significant practical problems of cancer cells radiaoresistance in cancer radiation therapy, physics advantage and biophysical characteristics of heavy ion (high-LET) irradiation, and with the p53 tumor suppressor gene deletion/mutation, cancer stem cells and quiescent phase of cancer cells three key points, our study elaborates that heavy ions irradiation could overcome cancer cell radiation resistance and molecular mechanisms. 1) Get the regularity of DNA double-strand breaks induced by heavy ion irradiation in cancer stem cells or quiescent phase of cancer cells, etc.; 2) get the recognition, cellular signal response and repair mechanisms of DNA complex clustered damages; 3) the fatal injury law and identification of regulation protein in cancer cells with p53 gene deletion irradiated by heavy ion; 4) the mechanism of E2F1-mediated cellular apoptosis without P53. Our study provides validity molecular biology theoretical basis of heavy ion radiotherapy, and it will support the critical scientific basis of the extension of scope of application in heavy ion radiotherapy and cancer efficacy program improvement.

聚焦于癌细胞的辐射抗性这一癌症放射治疗中的重大实际问题，利用重离子的高LET 辐射物理学优势及与生物体相互作用的生物物理学特性，围绕p53 抑癌基因缺失/突变、癌干细胞和静止期癌细胞三个关键点，研究阐述重离子克服癌细胞辐射抗拒及分子机制。研究内容：1）重离子诱发癌干细胞、静止期癌细胞等DNA 双链断裂损伤修复的规律特征及在治癌中的生物学意义；2）重离子诱发DNA复杂集簇性损伤的识别及细胞信号响应与修复机制；3）p53 基因缺失癌细胞对重离子辐照致死性损伤的响应规律及其调控蛋白鉴定；4）重离子诱发E2F1 介导的不依赖p53的细胞凋亡及机理。通过上述研究，展现重离子治癌有效性的分子生物学理论基础，为进一步拓展重离子治癌适用范围和提高治癌疗效的方案与措施研究，提供关键的科学依据。

项目的背景：聚焦于癌细胞的辐射抗性这一癌症放射治疗中的重大实际问题，利用重离子的高LET 辐射物理学优势及与生物体相互作用的生物物理学特性，围绕p53 抑癌基因缺失/突变、癌干细胞和静止期癌细胞三个关键点，研究阐述重离子克服癌细胞辐射抗拒及分子机制。.项目的主要研究内容：1）针对癌干细胞（cancer stem cell，CSC）或干细胞样癌细胞（cancer stem-like cell）的电离辐射抗性问题，本研究通过比较p53野生型和缺失型大肠癌细胞HCT116中癌干细胞表明标志CD133阳性表达情况，发现p53野生型HCT116 p53+/+细胞中CD133阳性细胞率到达84.84±0.05%以上，而p53缺失型HCT116 p53-/-细胞中CD133阳性细胞率只有4.13±0.02%；2）研究了重离子诱发DNA 复杂集簇性损伤的识别及细胞信号响应与修复机制；3）项目研究了重离子诱发E2F1 介导的不依赖p53 的细胞凋亡及机理。.取得的重要结果和关键数据：重离子辐照诱导DNA复杂损伤，其中DNA双链断裂是细胞死亡的关键损伤，同源重组修复相比于非同源末端连接修复，能更精确修复断裂损伤。.科学意义：通过上述研究，展现重离子治癌有效性的分子生物学理论基础，为进一步拓展重离子治癌适用范围和提高治癌疗效的方案与措施研究，提供关键的科学依据。