基本信息
- 项目名称：
- BRCA1作为肺癌放射治疗靶基因的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 中、晚期肺癌病人耐放射治疗是肺癌治疗失败的主要原因。本项目研究BRCA1与肺癌放射治疗的相关性及BRCA1在肺癌放射治疗中所起重要作用。发现肺癌细胞放射敏感性与BRCA1表达水平显负相关性；通过不同的手段提高或降低BRCA1表达水平明显地改变肺癌细胞的放射敏感性；BRCA1是3,3二吲哚甲烷辐射防护作用的重要靶基因。表明BRCA1是调节肺癌放射治疗重要靶向基因。此研究有重要的临床意义和研究价值。
- 详细介绍：
- 肺癌是全球男性和女性发病率和死亡率最高的癌症。我国目前已成为肺癌发病率增长最快的国家之一，肺癌也是我国恶性肿瘤死亡的首位原因。放射治疗是肺癌的重要治疗手段之一。中、晚期肺癌病人耐放射治疗是肺癌治疗失败的主要原因，但其机制还不清楚。另外，放射治疗所造成的正常组织细胞辐射损伤则大大限制放射治疗在肺癌治疗中的广泛应用。本项目从不同角度研究了乳腺癌和卵巢癌易感基因BRCA1与肺癌放射治疗的相关性以及BRCA1在肺癌放射治疗中所起的重要作用。实验研究发现: （1）肺癌细胞放射敏感性与BRCA1表达水平显负相关性，放射治疗可以导致肺癌组织细胞中BRCA1蛋白Ser1387位点磷酸化水平改变；（2）通过不同的手段提高或降低BRCA1表达水平明显地改变肺癌细胞的放射敏感性；（3）3,3二吲哚甲烷作为新的辐射损伤防护药物可以通过提高BRCA1的表达水平降低正常细胞的放射敏感性，减轻正常细胞的辐射损伤，从而保护正常细胞；（4）BRCA1是3,3二吲哚甲烷辐射防护作用的重要靶基因，增加和降低BRCA1的表达水平可以调节3,3二吲哚甲烷辐射的防护疗效；（5）降低辐射诱导的DNA损伤，增加DNA损伤修复，降低细胞凋亡的发生率是3,3二吲哚甲烷辐射防护的重要机制。这些创新性研究的结果表明BRCA1是调节肺癌放射治疗新的重要靶向基因，BRCA1磷酸化是其调节放射治疗敏感性的关键。因此，这项前瞻性研究无论在肺癌放射治疗的基础研究上，还是在将来临床研究上的应用都具有重要的意义和研究价值。
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撰写目的和基本思路
- 本论文采用免疫组化方法比较临床肺癌组织和正常组织中BRCA1表达和磷酸化改变，采用MTT和细胞克隆形成法检测BRCA1表达改变对肺癌细胞放射敏感性的影响，采用Western blot方法检测辐射照射对BRCA1蛋白表达和磷酸化的影响，从而探讨了BRCA1基因表达水平的改变对肺癌放射敏感性的影响及其作用机制，为BRCA1作为一新的肺癌放射治疗靶基因，指导临床肺癌个体化放射治疗提供了实验依据。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究首次证实了BRCA1表达水平与肺癌的放射治疗敏感性成负相关；明确了BRCA1作为靶基因在肺癌放射治疗中可能的重要作用。另外，首次发现和证实以BRCA1为靶点的新药3,3二吲哚甲烷可以保护正常细胞受到的辐射损伤。这是一项创新性研究，在国内外目前尚未见任何相关的研究报道，具有创新性强、针对性好、起点高、临床意义重大的特点。
应用价值和现实意义
- 中晚期肺癌病人出现明显耐放射治疗是肺癌放射治疗失败的主要原因。现有治疗通过加大照射剂量杀死肺癌细胞，使得患者生存质量下降。本研究首次证实BRCA1高表达明显降低放射治疗的敏感性，通过改变BRCA1的表达，可以降低对肺癌细胞的照射剂量，提高肺癌病人的生存质量。这些研究成果对于提高我国肺癌放射治疗的研究水平，提高放射治疗的疗效，降低肺癌死亡率，提高患者生存率，具有重要的意义。
学术论文摘要
- 目的：探索临床放射治疗病人肺癌组织中BRCA1基因表达水平以及改变BRCA1表达水平对肺癌放射治疗敏感性的影响。 方法：免疫组化法比较临床肺癌组织和正常组织中BRCA1的表达和磷酸化蛋白的表达差异；基因转染法和siRNA法改变肺癌细胞中BRCA1表达水平；MTT和细胞克隆形成法检测细胞生长和存活率；Western blot法观察BRCA1蛋白表达和磷酸化改变。 结果：首次发现(1)BRCA1在临床放射治疗病人肺癌组织样本中显高表达；(2)放射治疗导致临床肺癌病人肺癌组织样品中在BRCA1蛋白Ser1387位点磷酸化水平明显增加；(3)提高和降低BRCA1表达水平可以明显改变肺癌细胞的放射敏感性；(4) DNA损伤修复能力在BRCA1高表达的肺癌细胞中明显提高，细胞发生凋亡率则明显降低；(5)3,3二吲哚甲烷可以作为肺癌放射治疗中正常组织细胞辐射损伤防护药物，BRCA1是3,3二吲哚甲烷辐射损伤防护的重要靶基因。 结论：肺癌细胞放射敏感性与BRCA1表达水平成负相关性，BRCA1蛋白水平在调节肺癌放射治疗敏感性中起关键作用。 关键词：BRCA1；磷酸化；肺癌；放射治疗；耐辐射
获奖情况
- 1.张慧文，汪淼，王彦苏，任航，焦旸，徐家英，樊赛军。《BRCA1对肺癌细胞的放射治疗敏感性的影响》拟发表于《苏州大学学报 (医学版)》，2011，已录用。 2. 我校第十二批大学生课外学术科研基金项目一般项目。项目编号为: KY2010334B。 3. 我校第十三批大学生课外学术科研基金项目重大项目。项目编号为: KY2011001Z。 4. 我校第十一届“挑战杯”科迪石化大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
鉴定结果
- 查新结果：国内外均未见研究BRCA1磷酸化和调节BRCA1对肺癌放射治疗敏感性影响的公开文献报道（教育部科技查新工作站的科技查新报告（201136000z130247，2011年3月31日）。
参考文献
- 1. 孙希印，宋立强，刘文圣，刘兆军，孙学青.非小细胞肺癌中BRCA1、ERCC1和EGFR的表达及临床病理意义.中国煤炭工业医学杂志，2010.7. 2. 董云，李志革. ERCC1 、BRCA1在非小细胞肺癌的表达与顺铂耐药的研究进展. 现代肿瘤医学, 2010.5. 3. 苑婵琪，乔文波. 局限期小细胞肺癌的放射治疗. 实用肿瘤学杂志,2010.1. 4. 张涛，肖泽芬.小细胞肺癌的放射治疗.中国医刊, 2009.1. 5. 孙新东，于金明. 非小细胞肺癌的放射治疗. 山东医药, 2011.3.
同类课题研究水平概述
- 由于肿瘤细胞对放射治疗敏感性的差异严重地影响到放射治疗的疗效，已知肺癌细胞内固有的基因表达水平与其放疗敏感性有着密切的关系，从而导致了肺癌病人对放射治疗的个体化差异，影响了放射治疗的疗效。因此，寻找这些相关基因，并通过改变这些基因的表达水平以达到调节肺癌放射治疗的疗效是肺癌放射治疗的重要课题。已发现基因与肺癌放射敏感性有关的有：(i) Bcl-2是一种原癌基因，它具有抑制凋亡的作用。利用RNAi技术抑制Bcl-2基因的表达，能有效抑制肺腺癌A549细胞Bcl-2基因表达，增强了A549细胞放射敏感性。而在放疗后局部复发的肿瘤中Bcl-2表达升高，这可能与射线可以激活Bcl-2有关，进而增加对射线的抗拒性。(ii) Survivin是凋亡抑制蛋白家族的新成员，Survivin具有肿瘤特异性，只表达于肿瘤和胚胎组织。已发现辐射照射可以在转录水平下调人脐静脉内皮细胞中Survivin的表达，且抑制Survivin的表达能增强肺癌细胞H460放射敏感性。(iii) EGFR是一种细胞膜表面的糖蛋白受体，具有酪氨酸激酶活性，是原癌基因C-erb-1的表达产物。EGFR高表达能显著提高肿瘤细胞的放射抗拒性。(iv) p53基因是肿瘤抑癌基因家族中的重要成员之一。p53蛋白参与DNA修复，减轻放射损伤，促进增殖和抑制凋亡，导致肿瘤细胞放射敏感性下降。(v) Mdm2是一个能促进细胞生长转化的癌基因。Mdm2基因在辐射抗性的A549细胞中是高表达的，而在辐射敏感性的NCl-H446细胞中是低表达，Mdm2可能是一个潜在的参与肺癌A549辐射抗性的基因。(vi) Period2 (mPer2)是哺乳动物生物钟控系统内的重要基因。放射治疗与细胞周期进程密切相关，且研究发现辐射诱导的凋亡与放射治疗疗效成正相关，提示节律基因mPer2可能参与肿瘤细胞对射线敏感性的调控。但所有这些已研究的基因是对肿瘤放射治疗都有一定的调节作用，而非只是调节肺癌放射敏感性。而我们发现BRCA1明显调节肺癌辐射敏感性，成负相关性，且已有的发表的文献发现BRCA1在其它类型的肿瘤与放射敏感性并无明确的关系。这些可能提示BRCA1对肺癌放射治疗敏感性的影响有一定的特异性。如果我们能通过有的放矢地控制这些基因的表达水平，将提高肺癌放疗的疗效，减轻放疗给正常组织和细胞所带来的毒副反应，提高肺癌病人的生活质量。
