重离子辐射对人舌鳞状细胞癌细胞侵袭及转移能力的影响及机制研究

Tongue squamous cell carcinoma (TSCC) is a common malignant tumor with aggressive biological behavior in oral and maxillofacial region. Currently, the mechanism for its growth, invasion and metastasis remains uncertain, and there is no effective therapeutic target for its treatment. Heavy-ion beam with great advantage in radiobiology and radiophysics provides a better way for improving the local control and survival rate of the cancer. This study, focusing on human TSCC cell line Tca-8113 will compare the effects of heavy-ion beam and ordinary X-ray radiation on the cell adhesion, invasion, gene and protein expressions by Transwell assay, FCM, RT-PCR, and Western blot respectively. We will also apply genechip to screen the differentially expressing invasion- and metastasis-related genes in human TSCC cells after heavy-ion or X-ray radiations, trying to delineate the effects and mechanism of heavy-ion on TSCC invasion and metastasis, aiming to conduct research on biological effects of heavy-ion radiation on one hand, and to provide experimental evidence for clinical treatment of TSCC with heavy-ion beam in our country on the other hand.

舌鳞状细胞癌是口腔颌面部常见的恶性肿瘤，其生物学行为恶劣，预后较差。目前其发生发展及侵袭转移的机制仍不清楚，针对其治疗尚缺乏有效的靶标。重离子束在放射生物学和放射物理学方面具有显著优势，为提高癌症的局部控制率和生存率提供了更好的途径。本研究以人舌鳞状细胞癌细胞Tca-8113为研究对象，采用Transwell实验、流式细胞分析、Western blot、RT-PCR等方法比较分析重离子和常规X射线辐射细胞后细胞粘附、侵袭和转移能力的变化以及相关蛋白、基因表达的差异；并应用基因芯片技术筛选重离子及常规X射线辐射人舌鳞癌细胞后差异表达的细胞侵袭及转移相关基因，探讨重离子辐射对舌鳞癌细胞侵袭及转移能力的影响及其相关机理，一方面开展重离子辐射生物学效应及机制前沿研究,另一方面为在我国开展重离子束临床治疗舌鳞癌提供实验依据。

重离子束在放射生物学和放射物理学方面具有显著优势，应用重离子束治疗癌症所取得的良好效果在临床上已经得到证实，对重离子束治疗癌症机理的研究是国内外广泛关注的问题，但不同来源的肿瘤对重离子束辐照的生物学效应并非完全一致。本课题以人舌鳞癌Tca8113细胞为研究对象，对其进行重离子束（12C6+）及常规X线辐照，采用Transwell实验、流式细胞技术、间接免疫荧光技术、Western blot、RT-PCR等方法对辐照后细胞的侵袭转移能力和相关转移基因及蛋白表达进行了较为深入的研究。研究结果显示，与常规X线相比较，重离子束辐照后，舌鳞癌Tca8113细胞的细胞周期出现明显的G2/M期阻滞；重离子束能下调细胞中与血管生成相关的血管生成因子VEGF、整合素αvβ3和基质金属蛋白酶MMP2及MMP9的表达；同时，重离子束对舌癌相关侵袭转移基因RhoC及CXCR4的表达有较明显的抑制作用。进一步应用功能分类基因芯片（侵袭及转移基因芯片）检测发现，重离子束辐照组和X射线辐照组细胞中存在差异表达基因，这些基因涉及细胞粘附，基质降解酶，跨膜受体，细胞周期，细胞生长与增殖，细胞凋亡，转录调节等相关基因。研究结果提示，重离子束可能通过调节舌鳞癌Tca8113细胞中与基质降解酶、血管生成、细胞趋化等相关的多个基因的活性或表达而抑制细胞的侵袭转移能力；和常规X射线比较，重离子束对舌鳞癌Tca8113细胞侵袭转移能力的抑制作用更为明显，生物学效应更高。本研究为应用重离子束临床治疗舌鳞癌提供了部分基础实验依据，重离子束有望成为临床治疗舌鳞癌的新途径。