富氧碳基纳米材料协同重离子放疗杀伤肿瘤的作用及机理研究

Heavy ion beam radiation therapy has become a research hotspot in the field of tumor therapy. Increasing the killing rate of heavy ion beam per unit dose on tumor cells, which reduces the radiation dose, thus reducing the risk of secondary tumor in normal tissues, is conducive to improving the efficacy and application of heavy ion radiotherapy. Our previous research have found that nanomaterial graphene quantum dots (GQDs) generated a large amount of reactive oxygen species (ROS) under radiation, which enhanced the radiation killing effect. And protein chip and gene function enrichment analysis revealed multiple autophagy related proteins and pathways changed under the action. In addition, clinical phenotypic correlation analysis showed that FUNDC1 was closely related to the prognosis of tumor patients. It is speculated that GQDs-ROS-FUNDC1 pathway has important functions in the process of GQDs to enhance the effect of heavy ion radiation. The project intends to study the relevant mechanism through coimmunoprecipitation, RNA interference technology, PDX model and other experimental means to study related mechanisms, and clarify the important role of FUNDC1 in GQDs to enhance the heavy ion beam radiation effect and reduce the radiation dose. The project will help to explore new synergistic methods of heavy ion radiation to kill tumors, reduce the dose of heavy ion radiation, and further promote the practical application of heavy ion beam radiotherapy for tumors.

重离子束放射治疗肿瘤已成为肿瘤治疗领域的研究热点，提高单位剂量重离子束对肿瘤细胞的杀伤率，降低辐射剂量，从而减少正常组织发生二次肿瘤的风险，有利于提高重离子放疗疗效，拓宽其应用。我们前期的研究发现纳米材料石墨烯量子点（GQDs）在辐射作用下会产生大量活性氧（ROS），增强辐射杀伤效应；利用蛋白质质谱及基因功能富集分析，发现多个自噬相关蛋白质表达量及通路发生改变；临床表型关联分析显示FUNDC1与肿瘤病人预后密切相关，推测GQDs-ROS-FUNDC1通路在GQDs提高重离子辐射效应过程中具有重要功能。项目拟通过Co-IP、RNAi技术，PDX模型等实验手段研究相关机制，阐明FUNDC1在GQDs增强重离子束辐射效应，降低辐射剂量过程中所扮演的重要角色。项目研究将有助于探索新的协同重离子辐射杀伤肿瘤方法，减少重离子辐射剂量，进一步推进重离子束放射治疗肿瘤的实际应用。

重离子束放射疗法是一种重要的肿瘤治疗手段，也是肿瘤治疗领域的研究热点。一个重要的临床问题在于如何提高单位剂量重离子束对肿瘤细胞的杀伤，降低辐射剂量，从而降低正常组织发生二次肿瘤的风险。本课题组前期研究发现纳米材料，如石墨烯量子点（GQDs）在辐射下会产生大量活性氧（ROS），增强辐射杀伤效应。此外，本课题组对重离子辐射前后的肿瘤细胞进行基因测序，发现多种长链非编码RNA（lncRNA）发生改变，提示lncRNA在辐射中发挥重要作用。.围绕lncRNA等因素，课题组关注肿瘤表观遗传调控影响肿瘤发生发展这一领域。课题组利用细胞测序、免疫组化、RIP、Chip等多项分子细胞学技术，鉴定出lncRNA HotairM1、lncRNA CANT1等多条lncRNA可以调控肿瘤发生发展，此外，课题组还发现m6A读取蛋白YTHDF3等其他表观遗传因子在肿瘤发生发展中起作用，并对其相关调控机制进行进一步的探究，为肿瘤靶向治疗提供新见解。.同时，围绕产ROS的纳米材料，课题组合作研发了一系列产ROS或单线态氧的纳米材料，通过平板克隆实验、CCK8增殖实验以及小鼠原位瘤，裸鼠和斑马鱼异种移植模型等体内外模型验证具有杀伤肿瘤的能力。并且，一些纳米材料兼具肿瘤成像功能及与光动力疗法的协同功能，有望为肿瘤的诊断与治疗，包括联合治疗提供新思路。.一些相关研究成果已经发表，比如1）重离子辐射前后差异表达的LncRNA HotairM1，其缺失可以通过HOXA1-Nanog调控环促进肿瘤干细胞自我更新；2）剂量依赖的碳点诱导产生的活性氧通过激活mTOR信号和谷氨酰胺代谢促进葡萄膜黑色素瘤细胞的致瘤性；3）一种级联FRET光敏剂在增强眼部黑色素瘤光动力疗法疗效方面的应用。.从事与本项目相关的已毕业博士4名、硕士1名；在读博士后1名，博士生1名，硕士生1名。已发表标注课题资助号的论文10篇（影响因子超过10的SCI论文6篇）。