碳離子將惡性腫瘤細(xì)胞周期阻滯于G2/M期,抑制其生長,并明顯誘導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞凋亡。
中國科學(xué)院近代物理研究所輻射醫(yī)學(xué)室科研人員利用蘭州重離子研究裝置(HIRFL)提供的碳離子束,研究高線性能量傳遞(LET)射線誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡分子機(jī)理獲得新發(fā)現(xiàn)。
細(xì)胞凋亡是電離輻射所致細(xì)胞死亡的主要形式。p73是p53家族蛋白成員之一,在人類腫瘤細(xì)胞中很少發(fā)生缺失或突變,反而呈現(xiàn)出很高量的表達(dá)。p73是抑制凋亡基因還是促進(jìn)凋亡基因這個(gè)問題仍處于爭論之中。p73有兩組蛋白異構(gòu)體:Tap73和NP73。Tap73和ΔNP73被譽(yù)為腫瘤生死存亡的“開關(guān)”。目前對(duì)于p73異構(gòu)體在高LET射線誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞凋亡中的作用機(jī)制尚未見報(bào)道。
近代物理所輻射醫(yī)學(xué)室科研人員研究發(fā)現(xiàn),碳離子輻射誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞G2/M期阻滯,抑制其生長和增殖,并明顯促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞凋亡(如圖1所示)。其機(jī)理為:電離輻射通過激活p73基因的選擇性剪接,啟動(dòng)p73介導(dǎo)的死亡受體和線粒體凋亡信號(hào)通路,進(jìn)而促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞凋亡的發(fā)生(如圖2所示)。此外,大蒜的天然活性產(chǎn)物二烯丙基二硫(Diallyldisulfide,簡稱DADS),不但能夠提高腫瘤細(xì)胞的輻射敏感性,而且對(duì)正常細(xì)胞具有輻射保護(hù)作用。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí):DADS協(xié)同碳離子,通過上調(diào)癌細(xì)胞Tap73/ΔNP73,激活凋亡信號(hào)通路,促進(jìn)了癌細(xì)胞凋亡;而對(duì)于正常細(xì)胞,則通過下調(diào)Tap73/ΔNP73,抑制其凋亡信號(hào)途徑,并促進(jìn)DNA損傷的修復(fù)。這些發(fā)現(xiàn)首次揭示了高LET射線誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的新分子機(jī)理,有可能為提高重離子放療效果及闡明其安全性機(jī)理提供新思路。
該研究得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)?中國科學(xué)院大科學(xué)裝置聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金的資助。
研究成果分別發(fā)表于ScientificReports(,5:16020)和CellCycle(,DOI:10.1080/15384101..1104438)。
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