近代物理所揭示三维培养细胞辐射抗性机理

　　中国科学院近代物理研究所空间辐射生物研究室科研人员，在具有更接近人体生理特性的三维（3D）培养细胞辐射抗性内在机理研究方面获得新进展。

　　3D培养是一种基于基质胶为支架的新型细胞培养模式，其具有更接近人体的生理特性（图1），在生命现象与药物效应测试研究中日渐广泛。前期的研究显示，与单层（2D）培养细胞相比，3D结构细胞具有一定的辐射抗性，其相关机理还不清楚。DNA甲基化是一种重要的表观遗传调控方式，能够导致 DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。异常的DNA甲基化可能导致肿瘤发生、自身免疫病、衰老、神经精神异常等多种疾病。

　　从DNA甲基化角度，研究人员发现，辐射后2D与3D细胞整体甲基化水平均降低。但在3D细胞中，多个周期调控关键基因（RBL1，CCND1，CCNF等）表达较低；3D细胞辐射后，这些基因自身高甲基化的启动子发生明显的去甲基化，基因的表达水平显示明显的上调，而在2D培养细胞中无此现象发生。深入的研究显示，3D细胞RBL1启动子甲基化引起的低表达与其辐射抗性有较大关系（图2）。

　　研究表明:3D细胞培养是更接近人体生理特性的生命现象研究模型；RBL1启动子甲基化导致3D细胞的辐射抗性，为靶向调控RBL1，增加临床癌症放疗指数提供了理论依据和新的靶点。

　　该研究得到国家自然科学基金、国家卫计委重大疾病预防专项和国家仪器设备重大专项资助。

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

　　图1 2D与3D结构细胞培养表型特征（A）与器官样表面标志物的差异表达（B-F）

　　图2 3D细胞中RBL1通过甲基化调控参与辐射应答，影响细胞辐射抗性