细胞辐照培养实验服务的应用

背景^[1-3]

细胞辐照培养实验服务是细胞实验平台常见实验之一，需由经验丰富的实验人员进行操作。

细胞辐照指的是用X射线，β、γ射线等电离射线来辐射细胞的过程。放射治疗作为治疗肿瘤的重要手段，广泛应用于各种肿瘤的治疗，具有疗效确切，副作用小等优点。然而在肿瘤进行放射治疗时，射线在杀死肿瘤细胞的同时，不可避免的对肿瘤周围正常组织、器官也产生一定的损伤。

为了提高放疗对肿瘤的疗效，减少射线对正常组织、器官的损伤，需要寻找一些辅助肿瘤治疗的药物。细胞辐照有利于在体外摸索的辐射强度，也在辐射增敏剂的研究中具有重要作用。此外，细胞辐照还可应用于细胞损伤的研究。

实验技术原理：

辐射会延长细胞周期，诱导染色体畸变，从而使组织、细胞受到损伤。

实验操作流程：

1、细胞培养

2、用指定的药物处理细胞

3、待细胞状态良好时，不同剂量的射线照射细胞

4、辐照细胞的培养

应用^[4][5]

用于小鼠成骨细胞受X线辐照后培养上清液的蛋白芯片分析研究

通过观察不同剂量辐照对成骨细胞增殖分化及其分泌蛋白的影响,筛选辐射损伤可能的特异性蛋白并初步探讨可能涉及的生物学过程及信号转导通路,为更好地理解辐射对骨组织的生物学作用提供参考。

方法1.取体外培养的小鼠成骨细胞MC3T3-E1,按辐照剂量分成0 Gy组、2 Gy组、4 Gy组、8 Gy组、16 Gy组5组,使用6 MV直线加速器分别予以X线辐照,观察辐照后细胞形态的改变,CCK8法检测细胞增殖情况,辐照后7 d检测0 Gy组、2 Gy组、4 Gy组、8 Gy组细胞内ALP活性及采用qPCR检测细胞OPG、OCN、Runx2、ALP的mRNA表达水平。

2. 小鼠成骨细胞辐照后7 d分别收集0 Gy组、2 Gy组、4 Gy组、8 Gy组细胞上清液,采用高通量蛋白芯片技术检测分泌蛋白的表达情况,GO和KEGG pathway分析差异蛋白的生物学信息,并筛选出辐射剂量依赖性上调的差异蛋白,通过ELISA验证。

结果1.辐照后成骨细胞胞体肿大,细胞核变大,胞浆内空泡增多,特别是核区附近出现黑色颗粒,贴壁能力减退,出现较多漂浮的细胞,随着辐射剂量增加,上述改变愈加明显。采用CCK8法检测细胞增殖情况,辐照后3 d、5 d和7 d,4个辐照组均导致成骨细胞增殖呈辐射剂量依赖性降低（P<0.05）。辐照后7 d,各辐照组细胞内ALP活性均较对照组低,差异有统计学意义（P<0.05）。2 Gy辐照未显著引起成骨相关基因mRNA表达水平的变化;4 Gy以上辐照组较对照组OPG、Runx2和ALP基因的表达下调,差异有统计学意义（P<0.05）;而OCN基因的表达水平在4 Gy辐照时下调,8 Gy辐照时显著上调（P<0.05）。

2.成骨细胞辐照后上清液中共发现36个表达差异蛋白,GO及KEGG Pathway分析表明X线辐照成骨细胞后,多种炎症细胞及免疫细胞被激活,细胞增殖、分化、迁移、趋化能力增强,细胞因子-细胞因子受体相互作用、细胞黏附信号、血管生成信号、TNF信号通路、JAK/STAT信号通路、ERK1和ERK2信号通路、IL-17信号通路等明显富集。其中IL-22和TremL1的表达水平在3个辐射剂量下都存在差异,并且均表现为上调。RANTES呈辐射剂量依赖性表达上调,ELISA验证成骨细胞辐照后RANTES表达水平显著上调（P<0.05）。

参考文献

[1]AOsteoprotegerin decreases human osteoclast apoptosis by inhibiting the TRAIL pathway.Chamoux Estelle,Houde Nicolas,L’Eriger Karine,Roux Sophie.Journal of Cellular Physiology.2008

[2]CT findings in osteoradionecrosis of the mandible.Hermans R,Fossion E,Ioannides C,Van den Bogaert W,Ghekiere J,Baert A L.Skeletal Radiology.1996

[3]Studies in the radiobiology of osteoradionecrosis and their clinical significance.Marx RE,Johnson RP.Oral Surgery,Oral Medicine,Oral Pathology.1987

[4]Regulation of NFATc1 in osteoclast differentiation.Kim JH,Kim N.J Bone Metab.2014

[5]卢炜莹.小鼠成骨细胞受X线辐照后培养上清液的蛋白芯片分析[D].南方医科大学,2019.