空间辐射与微重力复合作用所诱发的上皮细胞间质转换及其在肿瘤发生中的作用

Space radiation is an unavoidable factor not only for astronauts working in the space station or performing deep space exploration but also for future space colonists. Therefore, a better understanding of biological effects and related mechanism(s) of space radiation as well as the combined effects caused by radiation with other space environmental factor(s) would be helpful for the evaluation of health risk encountered by astronauts in the space and the development of effective countermeasures. The information will be essential for the development of manned space exploration of our country. The proposed project use lung cancer, a high-risk cancer for astronauts, as the object, and utilize the only ground-based platform for space environment simulation that is currently available in our country for the following studies: the dependence of epithelial mesenchymal transformation (EMT) on particle kinds, LET and DNA damage types; the regulatory effects of ATM, miR-663 and TNFalpha on EMT process; and the physical and biological mechanism(s) underlying the EMT process induced by combined treatment of heavy ion radiation and simulated microgravity. These studies will provide theoretical basis for a more precise evaluation of cancer risk caused by space radiation and a better knowledge of its characteristic features. The relationship of EMT and origin of cancer stem cells will also be investigated in order to demonstrate the contribution of EMT to tumorigenesis.

对于在空间站常驻、在深空探索的航天员和未来的太空殖民来说，空间辐射是无法回避的潜在危险。明确空间高能粒子的辐射生物学效应及机理，以及辐射与微重力等其他空间环境因素的复合作用效应，有助于准确评估空间环境对航天员健康的影响及开发相应的对策，对于我国载人航天事业的进一步发展至关重要。本项目选择航天员发生风险相当高的肺癌作为主攻方向，依托目前国内唯一的空间辐射环境地基模拟实验平台，研究上皮细胞间充质转换（EMT）对粒子种类、传能线密度（LET）、DNA损伤类型的依赖性；明确微重力与辐射的复合作用对EMT的影响；揭示ATM以及miR-663、TNFalpha等辐射应答基因对EMT发生的调控作用；从而阐明空间环境中所存在的辐射与微重力等因素诱导EMT发生的物理学和生物学机制，为更好地理解空间因素的致癌风险和特点提供理论依据；并通过探讨EMT与肿瘤干细胞发生的关系，明确EMT在肿瘤发生中的作用。

对于在空间站常驻和在深空探索的航天员和未来的太空殖民来说，空间辐射是无法回避的潜在危险。明确空间高能粒子的辐射生物学效应及机理，以及辐射与微重力等其他空间环境因素的复合作用效应，有助于准确评估空间环境对航天员健康的影响及开发相应的对策，对于我国载人航天事业的进一步发展至关重要。本项目选择航天员发生风险相当高的肺癌作为主攻方向，依托目前国内唯一的空间辐射环境地基模拟实验平台，研究上皮细胞间充质转换（EMT）对粒子种类、传能线密度（LET）、DNA损伤类型的依赖性；明确微重力与辐射的复合作用对EMT的影响；揭示ATM以及miR-663、TNFalpha等辐射应答基因对EMT发生的调控作用；从而阐明空间环境中所存在的辐射与微重力等因素诱导EMT发生的物理学和生物学机制，为更好地理解空间因素的致癌风险和特点提供理论依据；并通过探讨EMT与肿瘤干细胞发生的关系，明确EMT在肿瘤发生中的作用。相关研究成果分别在Cancer Research、Cell Cycle、Free Radical Research、Radiation Oncology、Journal of Radiation Research、RNA Biology等著名期刊发表。. 项目实施过程中参与合作人员在微重力条件的模拟、重离子辐照后的上皮细胞的EMT转化和生物大分子标记物的检测、辐射效应的定量分析、分子生物学和生物化学实验、质谱分析和蛋白质组学、转录组学等方面分工合作，保障了项目的顺利实施。项目开展过程中赴日本国立放射线医学综合研究所参与合作实验研究人12人次、项目成员参加国际国内学术会议20人次、项目负责人成功举办了中国科学院-国家自然科学基金委空间生命科学学科发展战略研讨会1次、5th International Symposium on Space Radiation and Particle Radiotherapy1次、第561届香山科学会议——空间辐射生物交叉学科研究1次、中国空间科学学会空间生命专业委员会第22届学术研讨会暨中国宇航学会航天医学工程与空间生物学专业委员会第6届学术研讨会1次，与国内外同行就项目实施开展了广泛而深入的探讨。另外，项目培养博士研究生6名、硕士研究生13名、联合培养硕士研究生1名，为我国辐射生物学、放射医学领域培养了一批人才。