近代物理所揭示三維培養細胞輻射抗性機理

　　中國科學院近代物理研究所空間輻射生物研究室科研人員，在具有更接近人體生理特性的三維（3D）培養細胞輻射抗性內在機理研究方面獲得新進展。

　　3D培養是一種基于基質膠為支架的新型細胞培養模式，其具有更接近人體的生理特性（圖1），在生命現象與藥物效應測試研究中日漸廣泛。前期的研究顯示，與單層（2D）培養細胞相比，3D結構細胞具有一定的輻射抗性，其相關機理還不清楚。DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳調控方式，能夠導致 DNA序列不發生變化，但基因表達卻發生了可遺傳的改變。異常的DNA甲基化可能導致腫瘤發生、自身免疫病、衰老、神經精神異常等多種疾病。

　　從DNA甲基化角度，研究人員發現，輻射后2D與3D細胞整體甲基化水平均降低。但在3D細胞中，多個周期調控關鍵基因（RBL1，CCND1，CCNF等）表達較低；3D細胞輻射后，這些基因自身高甲基化的啟動子發生明顯的去甲基化，基因的表達水平顯示明顯的上調，而在2D培養細胞中無此現象發生。深入的研究顯示，3D細胞RBL1啟動子甲基化引起的低表達與其輻射抗性有較大關系（圖2）。

　　研究表明:3D細胞培養是更接近人體生理特性的生命現象研究模型；RBL1啟動子甲基化導致3D細胞的輻射抗性，為靶向調控RBL1，增加臨床癌癥放療指數提供了理論依據和新的靶點。

　　該研究得到國家自然科學基金、國家衛計委重大疾病預防專項和國家儀器設備重大專項資助。

　　研究成果發表在Oncotarget, 2016 (DOI: 10.18632/oncotarget.12647)。

　　圖1 2D與3D結構細胞培養表型特征（A）與器官樣表面標志物的差異表達（B-F）

　　圖2 3D細胞中RBL1通過甲基化調控參與輻射應答，影響細胞輻射抗性