碳离子束照射引起的人正常细胞低剂量超敏感现象及分子机制的研究

碳离子束是目前肿瘤放疗的一种新手段，但对于离子通道上受到较小照射剂量的正常细胞是否安全尚无定论。该剂量范围在低LET射线中已发现存在辐射低剂量超敏感现象，即低剂量照射单位剂量细胞杀伤等效应增强。该现象在高LET射线中研究较少。我们之前采用碳离子束对人正常皮肤成纤维细胞的研究发现，低剂量超敏感现象在碳离子束照射所引起的致死和突变效应中均存在，并且与ATM 基因活化的机制有关。本课题是在此基础上做更深入的探讨。首先，采用不同的人正常细胞在碳离子束不同照射条件下对该现象做进一步的确认，以发现该现象的发生条件和规律；其次，筛选和确认ATM相关的基因在此现象中的作用，以全面了解ATM信号通路的作用机制；最后，采用基因芯片技术，筛选出产生超敏感性与产生辐射诱导抗性的辐射剂量间差异表达的基因，通过深入研究发现该现象可能涉及的其他机制。为临床碳离子束治癌中照射剂量的设置以及相关个体防护提供理论依据。

电离辐射低剂量生物效应一直以来备受关注。重离子是目前肿瘤放射治疗的新手段，肿瘤位于布拉格峰处接受高剂量照射，而正常组织则位于离子通道上受较低剂量的辐射，但正常组织的安全问题目前仍无定论。本课题组拟就临床碳离子束治癌中的照射剂量设置及相关个体防护展开研究。在前期研究中发现，重离子存在低剂量超敏感现象并且与ATM基因有关。本次研究是在此基础上对该现象的发生规律及其机制的进一步研究。课题设计分为三部分：首先，采用不同的人正常细胞在碳离子束不同照射条件下对该现象及其发生条件和规律进行确认；其次，了解ATM信号通路的作用机制；最后通过基因芯片筛选可能存在的其他机制。由于照射条件和照射时间的限制，对研究内容做了部分调整，第一部分取消。在第二部分的研究中，我们意外发现在ATM缺陷的细胞中，ATR通路可替代ATM参与早期G2期周期调控机制。并且，相对于X射线，ATR通路在重离子低剂量(0.2Gy)照射下就可以有效地发挥周期调控机制，因此我们推断ATR信号通路也可能会影响HRS/IRR现象。在正常细胞中也进一步证实了，ATR可以影响X射线和碳离子照射后早期G2/M期调控和HRS/IRR现象；第三部分基因芯片的研究中，我们筛选出了一些相关基因，其是否参与HRS/IRR以及相关机制还有待进一步验证。本研究结果对于阐明重离子低剂量照射作用的机制及其在今后照射剂量的设置及其个体防护都具有重要的参考价值。