NEIL1 基因启动子区域遗传多态影响肿瘤放疗后放射性损伤发生的机制研究

Tumor radiotherapy can cause normal tissue radiation-induced injury. DNA damage caused by radiotherapy is mainly repaired by base excision repair (BER). NEIL1 is one of the core genes of BER and our previous study suggested that its rs4462560 GC/CC mutant genotypes significantly enhanced NEIL1 mRNA expression level of lymphoid cell and reduced the risk of ≥ grade 2 acute radiation-induced injury, compared with those with the GG wild-type genotype. Therefore, we speculate that rs4462560 G>C might alter expression of NEIL1 via influencing the transcriptional regulation, regualte DNA repair capacity and influence the development of radiation-induced injury. To verify the speculation, we will apply molecular and cell biology methods to gradually investigate the mechanism of NEIL1 rs4462560 G>C on radiation-induced injury.Meanwhile, we will enlarge the applicable people and investigate the association of rs4462560 G>C with acute radiation-induced injury in lung cancer patients. The study will borden ourknowledge of NEIL1 gene, clarify the genetic modulatory mechanisms of radiotherapy toxicity and guide the individualized treatment better.

放疗会引起肿瘤患者正常组织的放射性损伤。DNA损伤主要由碱基切除修复通路修复，该通路异常会引起DNA损伤修复能力下降，增加个体罹患放射性损伤的风险。我们前期研究发现，该通路相关基因NEIL1启动子区域的遗传多态rs4462560 GC/CC变异型与GG野生型相比，能显著上调NEIL1表达，并降低食管癌放疗后≥2级急性放射性损伤的发生。因此，我们推测：rs4462560 G>C通过影响转录调控改变NEIL1表达水平，从而调节其DNA损伤修复能力，影响放射性损伤的发生发展。为了验证该推测，我们从分子生物学、细胞生物学两个层面，逐步深入探讨NEIL1 rs4462560 G>C影响放射性损伤发生的机制；同时从临床层面拓宽应用人群，探讨该遗传多态与肺癌患者放射性损伤的关系。本研究可以拓展对NEIL1基因的认识，明确其在放射性损伤发生发展过程中的作用，同时更好的指导肿瘤放疗个体化方案的选择。

放疗会引起肿瘤患者正常组织的放射性损伤。DNA损伤主要由碱基切除修复通路修复，该通路异常会引起DNA损伤修复能力下降，增加个体罹患放射性损伤的风险。我们前期研究发现，该通路相关基因NEIL1启动子区域的遗传多态rs4462560 GC/CC变异型与GG野生型相比，能显著上调NEIL1表达，并降低食管癌放疗后≥2级急性放射性损伤的发生。因此，我们推测：rs4462560 G>C通过影响转录调控改变NEIL1表达水平，从而调节其DNA损伤修复能力，影响放射性损伤的发生发展。为了验证该推测，我们从分子生物学、细胞生物学两个层面，逐步深入探讨NEIL1 rs4462560 G>C影响放射性损伤发生的机制，结果发现：rs4462560 C和rs4462560 G相比，可以升高NEIL1基因启动子的活性，上调正常细胞株NEIL1 mRNA的表达水平，上调正常细胞株NEIL1蛋白表达水平，上调患者肺癌旁组织NEIL1 mRNA的表达水平；正常细胞经过照光后NEIL1 mRNA的表达在4h时上升，到24h时逐渐下降；正常细胞经过照光后，NEIL1蛋白高表达的细胞存活率高，细胞克隆形成率高；流式细胞术检测正常细胞经过照光后，NEIL1蛋白高表达的细胞较低表达的细胞凋亡率下降，凋亡相关蛋白Caspase cleaved-Caspase 表达下调，Bcl-2表达上调；NEIL1蛋白高表达的细胞株较低表达的细胞株铁死亡相关蛋白COX2表达下调，GPX4表达上调。同时从临床层面拓宽应用人群，以非小细胞肺癌患者为研究对象，采用病例-病例分析方法，探讨NEIL1 rs4462560 G>C遗传多态与肺癌患者放疗后放射性损伤的关系，结果发现：发现携带有rs4462560 GC/CC突变型的患者较GG野生型的携带者发生≥2级急性放射性肺炎的风险性减低 (校正后HR= 0.45，95% CI= 0.31-1.03，P=0.072)。上述研究结果提示NEIL1基因功能性遗传多态位点是食管癌放疗后急性放射性组织损伤发生的独立预测因素。本研究拓展了对NEIL1基因的认识，首次阐明其在肿瘤放疗后放射性损伤发生发展过程中的作用，符合转化医学研究的宗旨，有利于更好的指导肿瘤放疗个体化方案的选择。