冷等离子体射流对肿瘤细胞生物学选择性效应的研究

Plasma Medicine is a new quickly developing interdiscipline especially after the invention of the Cold Atmosphere Plasma (CAP) jet. The CAP could be used as a tool for efficient sterilization or treatment of tumor cells. It is believed that the reactive oxygen species (ROS) or the reactive nitrogen species (RNS) in the CAP play the most important role in biological effects. However, more details is needed about which exact reactive specie is critical and whether the CAP only kills the tumor cells without destroying the normal tissue cells. In this study, we first obtain the CAP dominantly contains some unique ROS and RNS by regulating the CAP device and working gas. Then, by comparing the biological effects such as cell viability after CAP treatment of multiple myeloma cells and normal plasma cells, we try to find out the most important specials in CAP and also the optimal setting of CAP for selectively killing the tumor cells. After that, two dimensional gel electrophoresis was used to investigate the protein differential expression, before and after CAP treatment. Together with the differential expression profile of tumor and normal cells, we can determine the unique proteins that is more sensitive to CAP and differently expressed in tumor and normal cells, which are the potential CAP target proteins. Lastly, by biochemical assay, over-expression or RNAi, we further confirm the mechanism of CAP selectively damage of the tumor cells.

等离子体医学是一门新兴的交叉学科，特别是大气压常温冷等离子体射流的出现，使等离子体在医学上的应用更加广泛可行。目前研究表明等离子体可高效杀菌，杀灭肿瘤细胞。学者普遍认为是等离子体中的含氧或含氮活性粒子起关键作用，但是具体何种成分或自由基起主要作用，以及是否可以调控等离子体选择性杀灭肿瘤细胞而不影响正常细胞，尚未明确。本研究主要以多发性骨髓瘤细胞和正常对照浆细胞为研究对象，通过调控等离子体工作气体成分配比及参数设定，凸显某个特定自由基或成分，通过对比检测细胞活性等生物学效应，明确何种自由基起主要作用，以及何种参数能够最优化选择性杀灭肿瘤细胞。并进一步通过凝胶双向电泳分析出对等离子体敏感的蛋白种类，同时结合肿瘤及正常细胞的蛋白差异表达及是否对细胞生长有重要作用，交叉重叠分析出对等离子体较为敏感且表达差异较大的一些等离子体潜在靶点蛋白，再通过生化检测等方法确认等离子体对肿瘤细胞的选择性问题。

等离子体医学是一门新兴的交叉学科，大气压冷等离子体技术已经被广泛应用于生物医学领域。目前研究表明等离子体可高效杀菌，杀灭肿瘤细胞，但是具体是等离子体中何种成分起主要作用，以及有何选择性的生物学效应都不明确。本研究主要以多发性骨髓瘤细胞为研究对象，通过调控等离子体参数设定，了解活性粒子的空间分布规律，明确何种自由基起主要作用，以及可能的协同作用机制及对肿瘤细胞各种生物学功能的影响。我们的研究结果表明，等离子体活性粒子中主要是H2O2和O2-起主要生物学作用，但是两者单独的影响较小，而是在遇到细胞含铁蛋白催化下，原位二次生成活性超强的OH自由基，导致的细胞死亡，并且也发现了在肿瘤细胞中，含铁蛋白表达较正常细胞高，因此具有对肿瘤细胞选择性杀伤的作用。同时，也发现了等离子体可以促进分化，抑制迁徙，增加药物敏感性等方面的作用及用于2D和3D细胞外源基因转染等应用。

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