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辐射敏感性是影响宫颈癌放疗效果的一个重要因素。为了提高宫颈癌放疗效果与敏感性,人们试图从基因层面寻找辐射敏感基因。2005年,国内周平坤与丁库克两课题组一起采用基因芯片技术筛选出辐射可诱导表达的基因。实验发现1ER5(immediate-early response gene5)等25个基因在辐射后出现了mRNA表达上调。无独有偶,匈牙利国立弗雷德里克·若里奥·居里放射生物与辐射卫生研究所Sáfrány G课题组利用基因芯片与PCR技术独立地筛选辐射诱导表达的基因,同样也发现了辐射诱导IER5表达上调。现有文献认为IER5属于早期反应基因,可能在介导细胞对有丝分裂信号的应答中起重要作用,但人们对它的生物学功能尚未十分清楚。本论文就是建立在以上有关人员的科研基础上,研究IER5基因在宫颈癌细胞中的辐射效应和生物学功能,丰富人们对IER5基因的了解。
目的:研究IER5基因在宫颈癌细胞中的辐射相关生物学功能。
方法:(1)利用基因过表达技术,建立IER5基因过表达的宫颈癌细胞模型(IER5-overexpression-HeLa),将该细胞的辐射特性与IER5基因正常表达的宫颈癌细胞(HeLa)及IER5基因沉默的宫颈癌细胞(IER5-SiRNA-HeLa)相对比,实验参数包括:细胞生长曲线、细胞周期、细胞凋亡、细胞存活曲线、细胞形态学等。(2)将三种细胞(IER5-overexpression-HeLa、HeLa、IER5-SiRNA-HeLa)接种在裸鼠皮下,研究它们在裸鼠体内的成瘤能力。同时将宫颈癌细胞HeLa接种在裸鼠皮下,成瘤后研究辐射对瘤体中IER5基因的作用效应。(3)获取临床宫颈癌放疗样本,研究其IER5蛋白表达情况。
结果:(1)发现对于离体培养的IER5-overexpression-HeLa细胞,生长速度不及HeLa和IER-5-SiRNA-HeLa； IER5-overexpression-HeLa细胞的G2-M期细胞比例明显低于IER5正常表达的HeLa细胞。这说明IER5基因与细胞增殖、细胞周期有关。并且发现在辐射情况下,三种细胞凋亡比例由高到低依次是IER5-overexpression-HeLa、HeLa、IER5-SiRNA-HeLa细胞。辐射的与未辐射的IER5-overexpression-HeLa中有多核细胞存在。(2)在相同的细胞数与相同的培养天数下,将三种细胞接种于裸鼠皮下成瘤。IER5-overexpression-HeLa成瘤能力最差,IER5-SiRNA-HeLa成瘤能力最强。这与三种细胞在体外的增殖实验和细胞存活曲线的实验结果相一致。通过对HeLa成瘤的裸鼠进行辐射发现,辐射后4h在体HeLa细胞IER5基因mRNA表达增加,2Gy和4Gy辐射组与未辐射组相比分别升高了1.432倍与2.347倍(P<0.05)；辐射后12h IER5基因mRNA表达明显下降；它们在辐射后12小时的。IER5基因蛋白表达情况与辐射后4小时的IER5基因mRNA表达规律相似。这体现了IER5基因具有对刺激早期反应的特点。(3)对临床宫颈癌放疗样本的蛋白检测,在辐射后立即取材,IER5基因的蛋白表达几乎为零。在辐射次日取材,IER5的蛋白量又恢复到辐射前水平或近于辐射前水平。我们推测放疗时可能导致肿瘤细胞蛋白破坏,在辐射后这些肿瘤细胞得到生长的机会,继续生长,使其IER5蛋白表达出现了增多的情况。由于辐射后不同时间点的放疗样品难以获取,无法对临床放疗后的详实效果进行评价。
结论:IER5基因过表达能够抑制宫颈癌细胞的生长,并参与辐射对细胞周期的调控。为下一步开展该基因辐射有关的调控机理研究和放疗增敏的临床应用研究奠定了实验基础。同时,暗示该基因对临床宫颈癌放疗有一定的潜在应用价值。