生物 X 射线辐照仪在临床前实验中的应用(一)
——辐照改变定向造血干细胞中致癌突变的选择
人类及动物中恶性肿瘤的发生和暴露于电离辐射下密切相关。这种相关要归因于辐射引起的致癌突变,而普遍认为致癌事件的发生对癌症的发生和发展有很大关系。另一方面,由辐射引起的随机突变和基因毒性效应会改变祖细胞群及其微环境,从而改变致癌突变的选择效应。
研究人员近期采用小鼠竞争骨髓移植实验, 表明了电离辐射可以导致造血干细胞数量减少和状态衰弱。实验还证明了辐射显著改变了某些致癌突变的选择性效应。如大量抑制了 Bcr-Abl 或活性 N-Ras 致癌基因引起的克隆扩增和白血病,而对活性 Notch1 突变----ICN 则有增强作用。这种辐射依赖的 ICN 选择性表达促使了 T-淋巴细胞性白血病的发生。这种选择性表达很大程度上是非细胞自主性的,因为部分正常造血细胞的恢复可逆转这些辐射效应。这也表明即使致癌突变已经不可避免,保护或者重建干细胞群可以限制癌症的发生。
具体实验方法:辐射实验采用 MultiRad 系列生物学辐照仪来进行。骨髓移植受体鼠接受致死 X 射线辐射剂量照射:两次 5 Gy 剂量照射,两次照射间隔 3~4 小时。亚致死剂量为 5 Gy。结果显示,X-射线辐射导致造血干细胞的稳定减少。同时使用有限稀释法检测辐射对功能性造血干细胞的浓度影响, 实验中检测细胞取自辐射后 8 周的 GFP 转基因小鼠骨髓,辐射剂量 5 Gy。然后将其按不同数量和辐射后的竞争骨髓细胞(GFP 阴性 Balb/c 小鼠,辐射后 6 周,5 Gy)混合,将混合的骨髓移植至致死剂量辐射的受体鼠。22 周后检测外周血中髓细胞(MAC1+)和 B 淋巴细胞(B220+)的 GFP 表达。
MultiRad 系列生物学辐照仪因具有剂量均匀性佳、环境剂量低、剂量精确可控、重复性佳等领先技术优势,现已逐渐占据生命科学研究领域中的主流地位。它在肿瘤动物模型建立、干细胞 (骨髓移植)、 DNA 损伤、细胞免疫抑制治疗、移植生物学、基因治疗、血液学、放射生物学研究等生物技术研究中发挥至关重要的作用。
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