基本信息
- 项目名称：
- 青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞辐射增敏作用的研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究紧扣当今国内外肿瘤放射治疗领域中的研究热点——寻找新的肿瘤放射治疗增敏药物，首次深入地探讨了传统抗疟中药青蒿素（Artemisinin，ART）对人宫颈癌HeLa细胞辐射增敏作用及机制。研究结果证实：青蒿素可以选择性提高人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的辐射敏感性，而对人宫颈癌p53野生型Siha细胞没有辐射增敏作用，对人正常成纤维GM细胞的辐射敏感性没有影响；青蒿素主要通过抑制人宫颈癌HeLa细胞因照射所引起的G2期阻滞，提高其辐射敏感性。本研究结果为青蒿素作为放射增敏药物应用于临床肿瘤放疗提供理论依据和实验资料，这对于临床上选择性增加射线对肿瘤细胞的杀伤性、降低放射治疗时电离辐射对正常组织的损伤、提高肿瘤患者的生存质量等，均具有十分重要的意义。
- 详细介绍：
- 本研究紧扣当今国内外肿瘤放射治疗领域中的研究热点——寻找新的肿瘤放射治疗增敏药物，通过采用MTT法、克隆形成法、流式细胞术、Western-blot技术等分子生物学和细胞生物学实验手段，首次深入地探讨了传统抗疟中药青蒿素（Artemisinin，ART）对人宫颈癌HeLa细胞辐射增敏作用；通过比较青蒿素对人宫颈癌p53突变型HeLa细胞(代表了p53基因突变或功能缺失的人类中晚期或转移的肿瘤细胞)及人宫颈癌p53野生型Siha细胞、人正常成纤维GM细胞(具有p53功能)的抑制效应、辐射增敏作用的差异性，探讨辐射增敏作用机制。 研究结果表明，青蒿素对人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的直接抑制作用高于人宫颈癌p53野生型Siha细胞、人正常成纤维GM细胞；青蒿素能提高人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的辐射敏感性，而对人宫颈癌p53野生型Siha细胞没有辐射增敏作用，对人正常成纤维GM细胞的辐射敏感性没有影响，证实了青蒿素可以选择性提高人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的辐射敏感性，这对于临床上选择性增加射线对肿瘤细胞的杀伤性、降低放射治疗时电离辐射对正常组织的损伤、提高肿瘤患者的生存质量等，均具有十分重要的意义。本研究主要结论有： 1、首次证实了青蒿素对人宫颈癌p53突变型HeLa细胞具有明显的辐射增敏作用，辐射增敏比（SER）为1.21，且辐射增敏作用随射线剂量、药物浓度的增大而增强，随作用时间的增长而增强；而青蒿素对于p53突变型的人宫颈癌Siha细胞和人正常成纤维GM细胞没有辐射增敏作用； 2、首次证实了青蒿素能抑制人宫颈癌p53突变型HeLa细胞因照射所引起的G2期阻滞，而对人宫颈癌p53野生型Siha细胞和人正常成纤维GM细胞因照射引起的细胞周期改变无明显影响； 3、首次证实了青蒿素可降低照射后HeLa细胞内wee1蛋白表达水平，提高cyclinB1蛋白表达水平，对p53野生型的宫颈癌Siha细胞和人正常成纤维GM细胞wee1和cyclinB1蛋白表达水平没有影响，提示青蒿素可通过对G2期调控关键因子wee1、cyclinB1蛋白的调节，抑制照射诱导的细胞G2/M期阻滞，发挥对p53突变型宫颈癌HeLa细胞的辐射增敏作用； 4、同时，证实了青蒿素对宫颈癌HeLa细胞的抑制率在研究范围内呈浓度依赖性；相同浓度的青蒿素对HeLa细胞的抑制率高于Siha细胞和人正常成纤维GM细胞，即青蒿素对正常GM细胞毒性较小。 研究结论：青蒿素能提高人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的辐射敏感性，对正常GM细胞的辐射敏感性没有影响，且青蒿素对人正常细胞毒性较小。这一研究结论不仅对于将青蒿素作为放疗增敏药物应用于临床肿瘤放疗具有十分重要的意义，而且，更重要的是，对于选择性提高临床上常常表现为p53基因突变或功能缺失的人类中晚期或转移的肿瘤细胞的放疗疗效、降低放射治疗时对正常组织器官的损伤等具有进一步的指导意义。
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撰写目的和基本思路
- 目的：探讨青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞的选择性辐射增敏作用及机制，为将青蒿素作为辐射增敏药物应用于临床肿瘤放疗提供实验基础和理论依据。 思路：MTT法检测青蒿素对HeLa细胞的抑制效应；克隆形成法观察青蒿素对HeLa细胞辐射敏感性的影响；细胞凋亡实验比较青蒿素对不同细胞的辐射增敏作用；流式细胞术比较青蒿素联合辐射对具有不同p53功能细胞的细胞周期及细胞周期调控相关蛋白的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究首次证实青蒿素对缺乏p53功能的肿瘤细胞的选择性辐射增敏作用。青蒿素为我国传统抗疟中药，国内外尚未见青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞的辐射增敏作用的报道。本课题关于“青蒿素能选择性地提高人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的放射敏感性，而对具有p53功能的Siha、GM细胞没有辐射增敏作用，且对正常细胞毒性较小”的研究结论，对于临床应用青蒿素提高肿瘤放疗疗效、降低放疗对正常组织的损伤意义重大。
应用价值和现实意义
- 放疗是治疗肿瘤的基本手段之一，但其对正常组织也产生损伤，因此，寻找低毒、高效的放射增敏药物一直是肿瘤放疗研究的热点。 青蒿素作为传统抗疟中药，已经应用于临床。本研究证实青蒿素能选择性地提高人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的放射敏感性，而对正常细胞的辐射敏感性没有影响，且毒性较小。表明青蒿素可能是一种新的低毒、高效的放射增敏药物，尤其适用于常表现为p53功能缺失的人类中晚期肿瘤的放射增敏治疗。
学术论文摘要
- 目的:研究青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞辐射增敏作用及机制。 方法:MTT法检测青蒿素对HeLa细胞的抑制效应；克隆形成法观察青蒿素对HeLa细胞辐射敏感性的影响；细胞凋亡实验比较青蒿素对不同细胞辐射增敏作用；流式细胞术检测青蒿素联合辐射对细胞周期的影响；并观察青蒿素对细胞周期调控相关蛋白的影响。 结果:青蒿素对HeLa细胞的抑制率随着其浓度的增加而增大；青蒿素对HeLa细胞有辐射敏作用，且随射线剂量、药物浓度、作用时间的增大而增强；HeLa细胞药物+照射组的凋亡率高于单纯照射组，而Siha、GM细胞两组的凋亡率无差异；流式细胞术发现，HeLa细胞药物+照射组G1期细胞比例较单纯照射组上升，G2期下降，而Siha和GM细胞两组G1、G2期均无明显变化；HeLa细胞药物+照射组wee1蛋白较单纯照射组减少，而cyclinB1增加，而Siha和GM细胞两组蛋白变化均不明显。 结论:青蒿素能选择性地提高人宫颈癌p53突变型HeLa细胞的放射敏感性，对正常细胞的辐射敏感性没有影响，且毒性较小。 关键词:青蒿素；辐射增敏作用；HeLa细胞；细胞周期；周期蛋白
获奖情况
- （1）“青蒿素及其衍生物辐射增敏作用及其机制的研究进展”。《辐射研究与辐射工艺学报》。2008,26,5：257－260(2008年10月)（ISSN1000-3436） （2）“青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞辐射增敏作用的研究”，已被《中华放射医学与防护杂志》录用，并将于2009年第3期刊登。 （3）“青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞的抑制作用”。《苏州大学学报（医学版）》。2009，29，2：337-338（ISSN1673-0399）
鉴定结果
- 查新结果：“国内外均未见研究青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞的辐射增敏作用的公开文献报道”。（教育部科技查新工作站（Z13）的科技查新报告。报告编号：200932Z130133，2009年4月8日）
参考文献
- [1] 陈卫强，戚好文，吴昌归等. 双氢青蒿素抗人肺腺癌A549 细胞生长的实验研究[J].中国肺癌杂志。 [2] 林芳, 钱之玉, 薛红卫等. 青蒿素和青蒿琥酯对人乳腺癌MCF-7 细胞的体外抑制作用比较研究[J].中草药。 [3] 范慧珍, 范钰, 周革等. 青蒿琥酯对人结肠癌SW620细胞增殖、细胞周期及细胞周期素依赖性激酶抑制蛋白的影响[J]. 医药世界。 [4] Hartwell LH, Kastan MB. Cell cycle control and cancer [J]. Science.
同类课题研究水平概述
- 1、目前研究较多的辐射增敏剂主要有：（1）亲电子化合物；（2）修复抑制剂；（3）生物还原活性物；（4）巯基抑制物；（5）氧利用抑制剂；（6）抑制细胞周期阻滞剂。虽然其中一些辐射增敏剂已试验性地用于临床，但辐射增敏效果并不理想，且由于其对正常组织器官的毒副作用很大，从而限制了其在临床上的应用。 2、青蒿素作为传统抗疟中药已应用于临床。国内外研究表明，青蒿素还具有抗肿瘤作用，对人肺腺癌A549 细胞、人乳腺癌MCF-7 细胞、人结肠癌SW620细胞生长有明显抑制和杀伤活性。S. J. Kim等研究发现，青蒿素对神经胶质瘤细胞的抑制作用呈浓度依赖性增加。然而，尚未见有关青蒿素对人宫颈癌p53突变型HeLa细胞及p53野生型Siha细胞、人正常成纤维GM细胞的辐射增敏作用的报道。 3、近年来，国内外研究表明青蒿素衍生物还具有辐射增敏作用。S. J. Kim等发现，联合双氢青蒿素和γ-射线处理神经胶质瘤细胞的存活分数远比单独使用双氢青蒿素或γ-射线处理低，表明双氢青蒿素有一定的辐射增敏作用。然而，尚未见有关青蒿素对人宫颈癌HeLa细胞的辐射增敏作用的射线剂量依赖性、不同药物浓度和作用时间对辐射增敏作用影响的报道；也未见有关青蒿素对人宫颈癌p53突变型HeLa细胞及p53野生型Siha细胞、人正常成纤维GM细胞的辐射增敏作用的差异性及辐射增敏作用机制的报道。 4、电离辐射可导致细胞有丝分裂延迟，使细胞发生G1期、G2期阻滞。Metting等发现辐射可诱导细胞G2/M期阻滞。辐射诱导的G1期阻滞主要取决于p53的表达，只有表达野生型p53的细胞系才会表现出辐射诱导的G1期阻滞，表达突变型p53的细胞系不会表现出G1期阻滞，而出现G2期阻滞，从而阻止受损细胞在进入有丝分裂前修复DNA，使得肿瘤细胞对射线的敏感性降低。所以，G2期关卡是潜在的辐射增敏靶点，抑制放射引起的G2期阻滞理论上能够改善细胞的辐射敏感性。然而，青蒿素如何提高肿瘤细胞的辐射敏感性？是否对同一肿瘤细胞系不同类型的肿瘤细胞都有辐射增敏作用？由于p53是调控G1/S期关卡的关键蛋白，青蒿素对缺乏p53基因或丧失p53正常功能及具有p53正常功能的同一肿瘤的不同细胞株是否具有相同的辐射增敏作用？以及同一肿瘤的不同细胞株的辐射增敏作用的机理是否相同？有关这些研究，目前还未见相关的文献报道。
