氡和香烟烟气致肺癌相关基因和表观遗传修饰的比较研究

吸烟与氡暴露是致肺癌的两大主要诱因。越来越多的证据表明，吸烟与氡致肺癌过程中，从损伤初期到致癌的各个阶段，两者有很多共同的机制，但也有各自的特点。本项目采用人永生化支气管上皮细胞和大鼠模型，在我们前期动物试验和流行病调查的基础上，对细胞和动物进行多剂量水平染毒，观察早期病变及恶性转化后相关癌基因改变和表观遗传学的变化，比较吸烟与氡单独和联合染毒后的差异性及可能的交互作用，并从中筛选出可作为吸烟和氡及子体暴露的早期及致癌各阶段的生物标志物。项目目标是为阐明吸烟与氡暴露所致肺癌的健康危害提供科学依据, 并为肺癌病因的鉴别诊断和及时治疗提供新的生物指标和研究途径。

吸烟与氡暴露是致肺癌的两大主要诱因，相应的机制研究也成为热点。项目采用香烟烟气与氡及其子体对靶细胞（人永生化支气管上皮细胞，BEAS-2B）在细胞动态染毒装置中进行多剂量水平正交法染毒（0%、5%、20%和40%烟浓度和0、5000、20000、40000Bq/M3氡浓度），氡和烟联合染毒CI值＜1，提示二者具有协同效应；确定氡染毒浓度和时间为20000Bq/m3，30min；香烟烟雾染毒浓度和时间分别为20%，10min。进行3个月重复染毒，染毒后观察烟与氡对BEAS-2B细胞早期损伤及恶性转化各阶段的生物学效应，检测表观遗传改变；比较单独与联合作用所致表观遗传改变的差异性。. 长期染毒细胞周期、凋亡和软琼脂克隆形成显示细胞已恶性转化，香烟烟气和氡长期染毒细胞接种于裸鼠皮下成瘤率分别达40%和30%，瘤体细胞呈异型性并出现裸鼠死亡。illumina450k甲基化芯片分析单独和联合染毒细胞筛选出SPDEF，CDK5RAP1，PTPRM，ABCG1、EDA2R等基因甲基化改变。同时，我们也分析了细胞染毒恶性转化过程中MGMT、RASSF1A、FHIT、RARβ、LINE-1等基因，显示甲基化改变，而全基因组甲基化水平降低。染氡后细胞P53基因组蛋白H3乙酰化水平降低，MGMT基因组蛋白H3乙酰化水平升高。Wistar大鼠氡暴露肺组织观察到let-7a基因下调和K-ras基因上调，烟气暴露导致大鼠肺组织ROS和8-OHdG升高，OGG1、MTH1和T-AOC水平降低。经5-杂氮-2 -脱氧胞苷处理后的细胞，与Rn30-40组相比，DNMT3A蛋白表达量显著降低，MGMT蛋白表达量升高。. 本研究成功建立了体外氡、烟单独和联合染毒诱发人永生化支气管上皮细胞BEAS-2B细胞恶性转化模型，且氡、烟具有协同效应。DNA异常甲基化和组蛋白修饰改变提示了氡、烟单独及联合染毒致BEAS-2B细胞恶性转化的不同作用机制。初步干预提示表观遗传改变可以改变基因或蛋白的表达状态，研究为香烟、氡致肺癌的防治提供了理论依据。