不同LET射线辐照后肿瘤干细胞的DNA双链断裂动态修复规律及其全基因组5hmC调控机理
结题报告
批准号:
11875079
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
杨根
依托单位:
学科分类:
A3010.核技术在其他领域中的应用
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
任晓堂、高原、梁一鸣、吕丽、王旭东、马文宗、芦春洋
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中文摘要
放疗是核技术在医学中的重要应用,在我国约有70%的肿瘤患者接受放疗。放疗后肿瘤复发转移的本质是耐辐射肿瘤细胞的辐射抗性及其随后的增殖。由于肿瘤中只有肿瘤干细胞才有单独在体内形成肿瘤的能力,因此研究肿瘤干细胞的耐辐射机理,具有重要的科学意义和实践价值。本项目拟在多年的研究基础上,基于同一单克隆来源、内源稳定表达DNA双链断裂(DSB)荧光标记的肿瘤干细胞和肿瘤细胞,通过在线、离线辐照和活细胞原位三维成像,研究肿瘤干细胞在受γ、α、质子和碳离子辐照后DSB随时序的动态修复过程,定量阐明DSB修复的动态规律,为优化不同LET放疗剂量分割策略提供新的参考;基于5hmC全基因组测序,通过生物信息学分析,获得细胞受不同LET辐照前后5hmC的分布特征及其上调和下调的基因信息,探索肿瘤干细胞固有的耐辐射分子机理和应激响应的调控机理,为克服肿瘤干细胞的辐射抗性提供新的靶点参考。
英文摘要
Radiation therapy is an important application of nuclear technology in medicine. About 70% of cancer patients in China receive radiotherapy. The essence of tumor recurrence and metastasis after radiotherapy is the existence of the radiation-resistant tumor cells and their subsequent proliferation. Since only cancer stem-like cells (CSCs) in tumor have the ability of tumor initiating, it is of fundamental importance to study the mechanism of radiation resistance of CSCs. Based on our researches in past decade, this project intends to study the DNA repair dynamics under different LET irradiation in both CSCs and its counterpart non-stem cancer cells (NSCCs). It was supposed to describe the dynamics with the production, volume, fluorescence intensity and migration of each 53BP1 focus after γ, α, proton and carbon ion irradiation. Quantitatively elucidating the DSB repair dynamics may have profound impact on optimizing the dose deliver strategy in clinic radiotherapy. Furthermore, compared with NSCCs, we suppose to shed light on the up-regulated and down-regulated genes specifically expressed in irradiated and unirradiated CSCs, via 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) genome-wide sequencing and bioinformatics analysis. The specific gene expression profiling of CSCs may not only help us to understand the intrinsic radiation-resistant mechanism of CSCs, but also provide potential new targets of tumor radio-resistance.
项目背景:.放疗是核技术在医学中的重要应用,在我国约有70%的肿瘤患者接受放疗。放疗后肿瘤复发转移的本质是耐辐射肿瘤细胞的辐射抗性及其随后的增殖。由于肿瘤中只有肿瘤干细胞才有单独在体内形成肿瘤的能力,因此研究肿瘤干细胞的耐辐射机理,具有重要的科学意义和实践价值。..主要研究内容:.本项目在多年的研究基础上,基于同一单克隆来源、内源稳定表达DNA双链断裂(DSB)荧光标记的肿瘤干细胞和肿瘤细胞,通过在线、离线辐照和活细胞原位三维成像,研究了肿瘤干细胞在受γ、α和质子辐照后DSB随时序的动态修复过程,定量阐明DSB修复的动态规律,为优化不同LET放疗剂量分割策略提供新的参考;基于生物信息学分析,探讨了肿瘤干细胞和肿瘤细胞5hmC的不同特征;开发了不依赖于测序的5hmC DNA的高灵敏度电化学生物传感检测体系;进一步在全球首次完成了10^9 Gy/s超高剂量率FLASH辐照乏氧/常氧条件下正常细胞、癌细胞和癌干细胞杀伤效应的前期基础研究...重要结果:.1).搭建和改进了在线低LET的γ射线辐照系统和在线高LET的α粒子辐照系统。.2).肿瘤干细胞和肿瘤细胞受低LET γ射线辐照前后,53BP1焦点的产生及其体积、荧光强度和迁移随时序的动态变化规律。.3).肿瘤干细胞和肿瘤细胞受高LET质子射线辐照前后,53BP1焦点的产生及其体积、荧光强度和迁移随时序的动态变化规律。.4).基于DNA损伤规律,构建了靶向α核素肿瘤治疗药物体外筛选模型;.5).开发了不依赖于测序的5hmC DNA的高灵敏度电化学生物传感检测体系;.6).对比了肿瘤干细胞和肿瘤细胞特有的5hmC全基因组分布特征及其上调和下调的基因信息。.7).对比了肿瘤干细胞和肿瘤细胞应激辐射响应的5hmC全基因组分布特征及其上调和下调的基因信息。.8).研究了肿瘤干细胞和肿瘤细胞在高LET质子Flash辐照下的不同死亡方式及其可能的生物学机理;
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s11427-019-1638-6
发表时间:2020-04
期刊:Science China Life Sciences
影响因子:--
作者:Wenzong Ma;Chenyang Gu;Lin Ma;Caoqi Fan;Chao Zhang;Yujie Sun;Cheng Li;Gen Yang
通讯作者:Wenzong Ma;Chenyang Gu;Lin Ma;Caoqi Fan;Chao Zhang;Yujie Sun;Cheng Li;Gen Yang
Association of Cancer Stem Cell Radio-Resistance Under Ultra-High Dose Rate FLASH Irradiation With Lysosome-Mediated Autophagy.
超高剂量率闪光照射下癌症干细胞的放射抗性与溶酶体介导的自噬的关联
DOI:10.3389/fcell.2021.672693
发表时间:2021
期刊:Frontiers in cell and developmental biology
影响因子:5.5
作者:Yang G;Lu C;Mei Z;Sun X;Han J;Qian J;Liang Y;Pan Z;Kong D;Xu S;Liu Z;Gao Y;Qi G;Shou Y;Chen S;Cao Z;Zhao Y;Lin C;Zhao Y;Geng Y;Ma W;Yan X
通讯作者:Yan X
Ultra-High Dose Rate FLASH Irradiation Induced Radio-Resistance of Normal Fibroblast Cells Can Be Enhanced by Hypoxia and Mitochondrial Dysfunction Resulting From Loss of Cytochrome C.
细胞色素 C 丢失导致的缺氧和线粒体功能障碍可增强超高剂量率 FLASH 照射诱导的正常成纤维细胞的放射抗性
DOI:10.3389/fcell.2021.672929
发表时间:2021
期刊:Frontiers in cell and developmental biology
影响因子:5.5
作者:Han J;Mei Z;Lu C;Qian J;Liang Y;Sun X;Pan Z;Kong D;Xu S;Liu Z;Gao Y;Qi G;Shou Y;Chen S;Cao Z;Zhao Y;Lin C;Zhao Y;Geng Y;Chen J;Yan X;Ma W;Yang G
通讯作者:Yang G
Cancer stem-like cells with hybrid epithelial/mesenchymal phenotype leading the collective invasion
具有混合上皮/间质表型的癌症干细胞样细胞引领集体侵袭
DOI:10.1111/cas.14285
发表时间:2020-01-17
期刊:CANCER SCIENCE
影响因子:5.7
作者:Quan, Qianghua;Wang, Xudong;Yang, Gen
通讯作者:Yang, Gen
DOI:10.1667/rr15297.1
发表时间:2019
期刊:Radiation Research
影响因子:3.4
作者:Wenzong Ma;Xudong Wang;Weihao Liu;Huan Ma;Yue Su;Yuanyou Yang;Ning Liu;Yugang Wang;Gen Yang
通讯作者:Gen Yang
FLASH放射免疫的物质基础及其远隔效应的规律和机制研究
  • 批准号:
    12375334
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    杨根
  • 依托单位:
辐射诱导乳腺癌细胞转化产生乳腺癌干细胞的规律及其关键作用蛋白
  • 批准号:
    31000383
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    杨根
  • 依托单位:
国内基金
海外基金