Egr1启动子介导的放疗同步放射增敏在宫颈癌中的实验研究

Radiation therapy is one of the most important treatment strategies for cervical cancer, the most common gynecologic malignancy. However, the presence of tumor hypoxia in solid tumors plays an important role in the reduction of radiosensitivity. In this study, we plan to construct a lentiviral gene therapy vector, contains the human inhibitor of growth 4 (ING4) and its upstream promoter Egr1, which has the radiation inducible characteristics to activate the transcription of its downstream genes. After infected by the lentiviral vector, the HeLa cell lines stably expressing ING4 will be established. When the experimental model exposed to the external irradiation, ING4 will be activated by Egr1 promoter and targetedly express in the irradiated sites. Thereby, the promotion effect of tumor growth by hypoxic cells will be inhibited with the expression of hypoxia inducible factors-1 (HIF-1) suppressed by ING4. Together with the role of ING4 in regulating the cell cycle, the synergetic radiosensitization will be achieved simultaneously with radiation therapy. In addition, histologically and Micro PET/CT imaging findings will be compared to explore the early efficacy evaluation methods preliminarily. A new way will be probably opened up in the application and efficacy evaluation of radiosensitization in cervical cancer.

宫颈癌是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤，放疗为其重要的治疗手段，然而肿瘤内乏氧细胞的存在是降低其放射敏感性的重要原因。本研究拟利用对射线敏感的Egr1启动子可被射线诱导并激活启动其下游基因转录的特性，在人生长抑制因子4（ING4）基因上游连接Egr1启动子，构建成慢病毒基因治疗载体，将其感染宫颈癌HeLa细胞后建立稳定表达ING4的细胞系。给予实验模型外照射后，ING4基因被Egr1启动子启动而靶向表达于受照射部位，抑制乏氧诱导因子-1（HIF-1）的表达从而抑制乏氧细胞对肿瘤生长的促进作用；并通过其对细胞周期的调节作用共同实现与放疗同期的放射增敏。同时经组织学与Micro PET/CT分子影像学研究结果比较后初步探索早期疗效评价的方法。为宫颈癌放射增敏的应用及疗效评价开辟新的途径。

项目背景及科学意义：宫颈癌是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤，放疗为其重要的治疗手段，然而肿瘤内乏氧细胞的存在是降低其放射敏感性的重要原因。本研究拟利用对射线敏感的Egr1启动子可被射线诱导并激活启动其下游基因转录的特性，在人生长抑制因子4（ING4）基因上游连接Egr1启动子，构建成慢病毒基因治疗载体，将其感染宫颈癌HeLa细胞后建立稳定表达ING4的细胞系。给予实验模型外照射后，ING4基因被Egr1启动子启动而靶向表达于受照射部位，抑制乏氧诱导因子-1（HIF-1）的表达从而抑制乏氧细胞对肿瘤生长的促进作用；并通过其对细胞周期的调节作用共同实现与放疗同期的放射增敏。为宫颈癌放射增敏的应用及疗效评价开辟新的途径。主要研究内容：1、.Egr1启动子射线可诱导性的研究.2、.Egr1-ING4慢病毒载体构建.3、.Egr1-ING4稳转Hela的细胞系的建立，并设立对照组（0-ING4).4、.慢病毒Egr1-ING4在射线照射后的剂量依赖性研究.5、.克隆形成实验的分析.6、.细胞凋亡分析.7、.慢病毒Egr1-ING4对放疗增敏的研究.8、.乏氧条件下放疗增敏的研究.重要结果及关键数据.构建了稳定表达细胞系后，经5Gy一次大剂量照射，实验组慢病毒Egr1-ING4组的ING4有明显表达，而对照组无明显表达，慢病毒Egr1-ING4稳转体系实验可行。经不同剂量X线照射后，ING4表达量随着剂量的增加而增加，显示了实验组的剂量依赖性特点。在克隆形成实验中，采用较小剂量梯度的X线照射（0、1、2、4、6Gy）后一周进行细胞计数显示实验组细胞数目明显减少（由于预实验中较大照射剂量导致大多数细胞死亡，故采用较小X线剂量照射）。在细胞凋亡及细胞周期的研究中发现，实验组SUB-G1比例（凋亡比例）升高明显；且G0/G1期细胞比例随着IMG4表达增高而减少；G2/M期细胞比例随着IMG4表达增高而增加。X线照射与ING4的治疗作用联合，加速了细胞的凋亡，实验组对放疗不敏感的G0/G1期细胞阻滞情况明显改善，而对放疗敏感的G2/M期细胞增加。在肿瘤细胞乏氧环境下的研究发现，ING4的表达同样可以增加乏氧细胞的凋亡。