肿瘤干细胞产生与重离子辐射相关性的研究

肿瘤干细胞具有高致瘤性、低辐射敏感性和对化疗药物的耐受性，直接影响癌症的放化疗疗效。肿瘤干细胞来源于正常干细胞的直接癌变还是由于癌细胞在癌变过程中因去分化返祖而来，还存在争议。重离子辐射是治疗实体瘤的重要手段之一。然而，在重离子治疗癌症过程中，对癌症细胞及其临近正常组织部位的细胞或正常干细胞辐射能否诱导癌变为肿瘤干细胞，目前还不甚清楚。项目研究拟以重离子（碳离子）辐射人胎儿包皮成纤维诱导型干细胞（iPS-S-01）及人的肺腺癌细胞A549与正常人肺成纤维细胞，挑选经相关剂量辐射后存活的细胞单克隆，进行相关遗传不稳定性与干细胞表面标志物鉴定，对签定的假定干细胞系动物成瘤试验，分析重离子辐射诱导肿瘤干细胞的可能及其生物学变化过程，为重离子治癌过程的辐射危害提供正确评估与做好相应的预防。

肿瘤干细胞具有高致瘤性、低辐射敏感性和对化疗药物的耐受性，直接影响癌症的放化疗疗效。重离子辐射是治疗实体瘤的重要手段之一。然而，在重离子治疗癌症过程中，对癌症细胞及其临近正常组织部位的细胞或正常干细胞辐射能否诱导癌变为肿瘤干细胞，目前还不甚清楚。项目研究以高LET的重离子（碳离子）和低LET的X射线辐射人的肺腺癌细胞A549、正常人肺成纤维细胞（MRC5)及正常人脂肪干细胞(ASCs)。辐照后的细胞经流式细胞仪检测CD133阳性高表达细胞比例变化情况。结果显示，两种不同LET离子辐射之后，A549细胞群体中，短时间内CD133高表达细胞数目均有所增加（0.5-24h)；随着时间的推移，5天后，CD133高表达细胞数目逐渐恢复到正常水平。对癌细胞A549进行重离子与X射线辐照后，传代培养、软琼脂成瘤，挑选克隆细胞系，进行流式细胞分析、细胞迁移实验、动物成瘤实验，结果显示，与高LET的碳离子相比，虽然相同剂量的X射线可诱导更多的肿瘤干细胞样克隆细胞系，但重离子诱导的肿瘤干样细胞系更稳定、成瘤能力更强。高致瘤性细胞株中的UCA1与SVEP1基因启动子区DNA甲基化，影响了它们的表达。利用siRNA技术分别敲低此两个基因，可见与肿瘤迁移及侵袭力相关的N-Cadherin、ZEB1蛋白高表达。MRC5与ASCs经重离子与X射线照射，后续的实验结果显示，正常细胞辐射致癌形成的可能性较小。我们的结果表明，具有遗传不稳定性背景的细胞（如肿瘤细胞），经受电离辐照后，更易获得肿瘤干细胞样特征，增加成瘤能力；高LET的重离子可诱导少部分更稳定、成瘤能力更强的肿瘤干细胞样细胞。当前的研究要求我们对临床重离子癌症治疗要谨慎对待并关注二次癌症的发生。