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目的:多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)是一种由不同表型和生物学行为的细胞亚群构成的高度异质性的病变,既往放射生物学研究多以单一细胞为对象,忽视了微环境下异质性细胞间的通讯和对话——即协同抵抗电离辐射的途径,难以实现临床转化。基于近期GBM来源微泡横向传递EGFRvIII的重大发现,本研究初步探讨微泡源性EGFRvIII对GBM放射敏感性的影响。 方法:(1)稳定表达EGFRvIII和EGFRvIII K720M胶质瘤细胞株的建立和鉴定。(2)分离、纯化胶质瘤细胞来源的微泡,并对其表征、理化性状、携带EGFRvIII形式进行分析。(3)诱导上述GBM细胞分泌和释放EGFRvIII-MV的时效、量效关系。(4)分别采用荧光染料PKH26标记EGFRvIII-MV和CFSE标记细胞株(包括GBM细胞株U251、MG3、C6、U87和U373,内皮细胞HUVECs,神经元细胞),使用双光子激光共聚焦显微镜观察确定与 MV进行膜融合的细胞类型。流式细胞仪检测U373细胞摄取转染EGFRvIII MV的情况(表型)。(5)克隆形成实验和采用单击多靶模型拟合绘制EGFRvIII-MV融合U373细胞的剂量存活曲线,并计算相关放射生物学参数。应用Annexin V封闭MV上的磷脂酰丝氨酸残基(PS),使EGFRvIII-MV不能与受体细胞进行膜融合,观察Annexin V预处理后放疗对细胞影响。(6)γ-H2AX焦点法(γ-H2AX foci)检测EGFRvIII-MV融合U373细胞的细胞核中DSB修复情况。(7)Western Blot方法检测EGFRvIII-MV融合U373细胞放疗前后通路蛋白PI3K、Akt-1、pAkt-1、DNA-PKcs、pDNA-PKcs表达水平。同样设置Annexin V预处理EGFRvIII-MV组。 结果:(1)成功建立稳定表达EGFRVⅢ和EGFRVⅢ K720M(a dead kinase version of EGFRVⅢ,DK)U373细胞系。(2)采用RT-PCR和Western Blot确定EGFRVⅢ-MV中携带EGFRVⅢ的具体形式是蛋白质。透射电镜观察电离辐射后GBM细胞分泌至细胞培养基中并使用差速离心法提取的“杯口”状MV,直径约300nm。将提取的MV用1ml PBS重悬后使用纳米粒度仪检测,单样品测定三次取均值,提取的MV粒径:U373344.2nm,U373ER393.3nm。(3)IR诱导GBM细胞分泌和释放EGFRVⅢ-MV,随放射剂量增加,释放量比对照组增多(P<0.05),2Gy24H组除外。放疗后随时间推移、释放量亦增多(P<0.05)。(4)将转染EGFRVⅢ的U373细胞分泌和释放EGFRVⅢ-MV使用PKH26红色荧光染色后与以下使用CFSE绿色荧光染色后的六种细胞(GBM细胞株U251、MG3、C6、U87和U373,内皮细胞HUVECs,原代培养神经元细胞)共同培养12h,行双光子激光共聚焦显微镜观察:EGFRVⅢ-MV可以被除原代培养的神经元之外的细胞摄取。流式细胞仪检测U373细胞摄取转染EGFRVⅢU373细胞分泌MV,平均荧光强度大于U373细胞(P<0.01)。(5)EGFRVⅢ-MV融合U373细胞组较对照组放射抵抗明显增强(P<0.05),应用Annexin V处理EGFRVⅢ-MV能明显逆转EGFRVⅢ-MV融合U373细胞带来的放射抵抗。(6)γ-H2AX免疫荧光染色后发现,EGFRVⅢ-MV融合U373细胞照射X射线后各时间点焦点数目均较其他四组减少(P<0.05)。(7)EGFRVⅢ-MV融合U373细胞照射后通路蛋白pAkt-1、pDNA-PKcs表达水平较未照射组及阴性对照组增高(P<0.05)。应用Annexin V处理EGFRVⅢ-MV组与未照射组及阴性对照组相比差异无统计学意义。 结论:多形性胶质母细胞瘤细胞可以通过释放表达EGFRVⅢ蛋白质(不含相应RNA成分)的MV进行膜融合途径,使受体细胞获得EGFRVⅢ表型后选择性激活PI3K/Akt-1/DNA-PKcs通路促进DNA DSB修复,进而实现异质性细胞间协同抵抗电离辐射的目的,为今后创新性进行以EGFRVⅢ-MV为靶标的多形性胶质母细胞瘤放射增敏提供理论依据。