RAC2基因辐射诱导表达对黑色素瘤细胞辐射敏感性的影响

Malignant melanoma is characterized by high degree of malignancy, early metastasis and high mortality. However, it is indicated by clinical experience that malignant melanoma is resistant to conventional radiotherapy. Therefore, it is of great significance to radio-sensitize melanoma cells in the treatment of this kind of malignancy. In previous study, we found that the radio-sensitivity of G1 phase human embryonic lung fibroblasts is higher than that of G0 phase cells, which is positively correlated with Ras-related C3 botulinum toxin substrate 2 (RAC2) expression levels. It is already known that RAC2 is important in the activation of NADPH oxidase and the production of reactive oxygen species (ROS), while ROS are critical mediators of radiation-induced cell death. Therefore, this proposed project aims to study the radio-sensitization effects of RAC2 on malignant melanoma cells and examine the feasibility of the utilization of radiation-inducible RAC2 expression vector to sensitize melanoma cells to ionizing radiation with human melanoma cell lines as well as in xenografts derived from OCM-1 cells. This study will facilitate the development of RAC2-based genetic radiotherapy for malignant melanoma.

黑色素瘤具有恶性程度高、转移早、死亡率高等特点，而且对常规放射治疗不敏感，因此，提高黑色素瘤细胞的辐射敏感性对于此种疾病的治疗具有重要意义。我们在前期研究中发现，Ras相关的C3肉毒素底物2（RAC2）在辐射敏感的G1期人胚肺成纤维细胞中的表达显著高于辐射抗性的G0期细胞，据报道RAC2是激活NADPH氧化酶的主要因子并能促进活性氧自由基（ROS）的产生，而ROS是辐射导致细胞死亡的决定性分子。因此，我们拟以多种不同辐射敏感性的人黑色素瘤细胞系为模型，研究RAC2对黑色素瘤细胞辐射敏感性的影响，并通过构建辐射诱导型RAC2过表达载体，在体外细胞和体内异植瘤模型不同水平上研究RAC2对于黑色素瘤细胞的辐射增敏效果，为基于RAC2的基因-放射疗法的开发奠定基础。

黑色素瘤又称恶性黑色素瘤，具有恶性程度高、转移早、预后差、死亡率高等特点。在所有原发于皮肤的恶性肿瘤中黑色素瘤只占4%，但其致死率却占79%。虽然黑色素瘤在我国的发病率较低，但近年来增长迅速，每年新发病例约2万例。目前放疗是晚期或转移黑色素瘤的重要辅助治疗手段，但临床经验提示其对常规放射治疗不敏感，因此，新的放射线的使用及放射增敏手段的开发对于此种疾病的治疗具有重要意义。.Ras相关的C3肉毒素底物2（RAC2）作为Rho GTP酶超家族中的一员，是NADPH氧化酶的重要胞浆亚基。据报道放射不敏感的直肠癌组织中RAC2的表达水平显著低于放射敏感的样本，然而具体机理并不清楚。我们推测其可能通过调节NADPH氧化酶活性影响细胞内自由基产额从而调控细胞的辐射敏感性。本项目中，我们测定了四种黑色素瘤细胞系中RAC2的表达水平，发现辐射敏感的92-1中表达最高，而辐射抗性的OCM-1中表达最低，且辐照后OCM-1中RAC2水平进一步降低。我们构建了基于慢病毒载体的RAC2敲低细胞系92-shRAC2和辐射诱导型过表达细胞系OCM-RAC2，比较研究了X射线和碳离子辐照后细胞的存活率、周期分布、自由基产额、NADPH氧化酶活性、DNA损伤水平等，发现RAC2过表达能够显著促进NADPH氧化酶的活性、提高自由基产额、加剧辐射诱导的DNA损伤和周期阻滞以及降低辐照后细胞存活率。我们进一步构建了裸鼠的移植瘤模型并进行了肿瘤局部精准照射，发现源于OCM-RAC2细胞的移植瘤相对于OCM-NC来源的移植瘤对辐射更敏感。综合以上结果可知，RAC2的表达水平和NADPH氧化酶活性正相关，其能够通过提高NADPH氧化酶活性使黑色素瘤细胞辐射增敏。.本项目的研究成果不仅有望应用于黑色素瘤的临床放疗增敏，而且可以用于选拔低辐射敏感性的人员从事高辐射本底环境下的工作，从而在现代化核战争和载人航天领域发挥重要作用。