重离子束辐射对肺癌细胞及小鼠肺癌移植瘤作用的实验研究

非小细胞肺癌（NSCLC）在我国发病率和死亡率呈上升趋势，虽然诊治水平和治疗技术已有了很大进步，但因其生物学行为复杂，目前的综合治疗无法明显提高疗效。重离子束由于其在放射生物和放射物理方面的显著优势，为提高NSCLC放射治疗局部控制率和生存率提供了更好的途径。本研究应用重离子束辐射不同组织学类型NSCLC细胞，利用克隆形成实验、Western blot等方法研究体外培养细胞存活曲线、放射敏感性和相对生物效应以及DNA-PKcs对放射敏感性的影响；并利用DNA末端原位标记染色、免疫组化等方法观察异位移植动物模型重离子束辐射的疗效、凋亡率和放射病理改变。分析重离子束和常规射线的疗效差异，探索重离子束放射治疗NSCLC的剂量，为我国开展重离子束临床治疗NSCLC提供理论基础。

本项目按照研究内容，通过重离子束（12C6+）和X射线辐照体外培养的不同的人非小细胞肺癌A549、H520、L78、H1299和PGCL3细胞，观察细胞存活曲线、周期分布阻滞和凋亡的情况，探索放射敏感性差异及可能机制。研究结果显示重离子束对非小细胞肺癌细胞的抑制作用更为显著，多靶单击模型拟合的存活曲线显示，重离子束和X射线照射后，随着照射剂量的升高，A549、H520、L78、H1299和PGCL3细胞株的存活率均呈现下降的趋势,重离子束照射后肺癌细胞在不同剂量点的存活分数均明显低于X射线; 相同剂量下A549细胞的存活率明显高于H520、L78、H1299和PGCL3细胞的存活率，A549细胞的辐射敏感性最低。A549、H520、L78、H1299和PGCL3细胞对重离子的辐射敏感性均优于X射线，其机制可能与重离子束照射后较X射线产生更显著的G2/M期阻滞和DSB损伤，而DNA-PKcs表达随重离子束的剂量增加逐渐降低影响DSB损伤修复，导致更多细胞发生凋亡，进而放射敏感性高有关。与X射线组比较，重离子束辐照A549细胞移植瘤模型的肿瘤增长率和大小都得到明显抑制，可能与Bcl-2、Bax的表达调节有关，以上结果提示重离子束对非小细胞肺癌细胞辐射生物学效应显著高于X射线，可望成为提高肺癌放射治疗疗效的有效途径之一，为我国开展重离子束临床治疗NSCLC 提供理论基础。