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目的：模拟体内环境进行人体细胞的体外三维（3D）方式培养，被认为是介于传统的单层（2D）培养细胞与动物模型之间的第三种生物与医学实验的理想模型，更接近于人体的实际。研究显示，3D细胞比2D细胞具有辐射抗性，但其内在机理还不甚清楚。 DNA甲基化修饰是表观遗传学调控的一个重要方面，当前的研究试图从这一角度来揭示调控3D细胞辐射敏感性的相关机理。材料与方法：本研究以二维（2D）、三维（3D）培养模式下的肺腺癌细胞A549细胞系为研究对像，首先检测了DNA甲基化抑制剂5-氮杂-2-脱氧胞苷（5-Aza-2-deoxycytidine，5-Aza-CdR）对2D与3D培养的肺腺癌细胞A549辐射敏感性及细胞周期分布的影响，继而采用全基因组甲基化试剂盒对2D与3D培养细胞辐照前后样品进行整体甲基化程度检测；进一步，我们利用DNA甲基化芯片对与细胞周期和DNA修复相关基因的启动子甲基化程度进行检测，并使用甲基化特异性PCR（MSP）方法重点检测5-Aza-CdR处理对CCNF、CCND1和RBL1启动子甲基化水平影响并利用实时荧光定量PCR检测这些基因的转录水平。结果：（1）5-Aza-CdR抑制A549细胞增殖，呈剂量依赖性。2、5μM药物预处理的3D培养A549细胞辐照后微核数目较未用药处理组显著增加，克隆存活率较未用药组降低，而在2D培养A549细胞中仅在5μM药物处理时观测到上述现象。5-Aza-CdR能够引起A549细胞G2/M期比例增加，3D细胞增加程度更为明显，但2D细胞辐照后发生更为严重的G2/M期阻滞。(2)经X射线和重离子辐照以及5-Aza-CdR处理后，2D与3D培养模式下A549细胞全基因组甲基化水平呈下降趋势，但2D与3D细胞之间全基因组甲基化水平无明显差异。（3）3D培养A549细胞中多个与周期调控和DNA损伤修复相关基因启动子甲基化程度较高，辐照后发生去甲基化；2D培养A549细胞中基因启动子辐照前后一直处于低甲基化状态。MSP检测发现3D细胞中CCND1、CCNF和RBL1基因启动子经5-Aza-CdR处理后去甲基化。（4）辐照后2D和3D细胞中CCND1、CCNF和RBL1基因转录水平均不同程度升高；而5-Aza-CdR处理后，仅在3D细胞当中能够引起CCND1、CCNF和RBL1基因的mRNA水平明显升高，而在2D培养A549细胞中此现象不明显。结论：我们的结果表明，特异性去甲基化试剂5-Aza-CdR能够增强3D细胞的辐射敏感性并调控细胞周期，为5-Aza-CdR在临床上与放疗结合靶向治疗肿瘤、降低药物毒副作用提供了理论基础。基因组整体甲基化程度在细胞辐射应答过程有变化，但与2D、3D结构细胞之间辐射损伤差异性无明显联系。3D结构细胞中，某些与细胞周期及DNA损伤修复相关的关键基因启动子高甲基化导致转录水平受到抑制，可能影响了辐射的敏感性。