目的:胃肠间质瘤(GIST)是消化道最常见的间叶源性肿瘤,甲磺酸伊马替尼(IM)是中高危GIST患者的一线靶向治疗药物,可显著延长GIST患者的中位生存期及无疾病生存期。然而,在IM治疗的过程中,耐药现象发生率高达70%-80%,最终可能引起GIST的复发进展,导致患者预后不良。放射治疗(RT)一直被认为对GIST不敏感,主要原因是以往技术的局限性以及早期临床试验表明其临床客观反应性较为缓慢。随着放射技术和理念(放射增敏剂)的不断进步,以及对肿瘤内部分子异质性的不断认识,近年来,IM作为放射增敏剂联合RT在多种肿瘤中研究不断出现。而在GIST的临床实践中,晚期IM耐药后,尝试运用IM联合RT的病历报道与小样本临床试验也不断地出现,但基础研究方面还未曾报道。本研究通过体外细胞实验,分别在IM、IR单独作用以及联合作用下,观察不同作用组对GIST-882细胞株的形态学的影响,细胞增殖与凋亡、细胞克隆形成能力、迁移与侵袭以及细胞周期等生物学特性的影响,研究IM联合IR是否对GIST-882细胞的具有协同抑制效应。接着,通过比较不同作用组对放射相关的DNA损伤修复基因转录水平以及蛋白水平的变化,以及与IM抑制的经典信号通路的联系,借此阐明IM联合IR产生协同作用的可能分子机制。最后,在组织学水平,通过比较GIST组织标本及其瘤旁组织中放射相关的DNA损伤修复蛋白的表达情况,进一步通过分析RAD51这一关键DNA修复蛋白与GIST患者临床病理特征的相关性,为GIST的IM联合放射治疗奠定了分子基础,进而为GIST当前治疗模式提供新的干预手段,促进了GIST的多学科综合治疗方式。方法:1.在体外细胞水平研究对照组,IM组,IR组,IM+IR组分别对GIST-882细胞株生物学特性的影响:(1)采用显微镜观察不同处理组对细胞形态学的影响;(2)通过细胞计数法、CCK8法检测不同处理组对细胞活力和增殖的影响;(3)平板克隆形成实验检测不同处理组对GIST-882细胞克隆形成能力的影响;(4)划痕实验及Transwell小室实验比较不同处理组对细胞迁移与侵袭的影响;(5)流式细胞术AnnexinV-FITC/PI细胞凋亡双染法和流式细胞术PI法分别检测不同处理组对GIST-882细胞早期凋亡以及细胞周期与细胞晚期凋亡影响;2.在分子水平探讨IM联合IR的可能分子机制:通过qPCR和Western Blot研究不同处理组对放射相关的DNA损伤修复基因以及IM作用的信号通路相关基因的表达改变,研究IM联合IR对GIST-882细胞产生协同抑制作用的可能分子机制。3.在组织学水平,采用免疫组织化学染色法检测放射相关的DNA损伤修复蛋白在GIST组织及其瘤旁组织中的表达阳性率差异,并分析其与患者临床病理资料的相关性;结果:1.(1)与单独作用组相比,电离辐射联合IM能够明显的改变正常GIST-882细胞株的形态,导致细胞质萎缩、梭形退化且大量死亡细胞漂浮;(2)在细胞生物学行为上,与单独作用相比,一定剂量的电离辐射联合一定浓度的IM均能够明显抑制GIST-882细胞的活率、细胞增殖、细胞的集落形成能力以及迁移侵袭能力,,差异具有统计学意义;并且对于细胞的增殖抑制作用上,通过析因分析与Chou-talalay分析,结果显示IM联合IR具有协同抑制效应;(3)而在细胞周期与凋亡上,通过流式细胞术PI法和AnnexinV-FITC/PI细胞凋亡双染法检测实验,对比不同干预因素对GIST-882细胞周期和凋亡的影响,发现IM主要导致细胞直接凋亡,而IR主要导致细胞周期阻滞,且二者联合作用对比单独作用对促进细胞的凋亡效应具有统计学意义。2.在分子机制的探讨中,发现IM可能通过抑制其经典的PI3K/Akt以及Ras-MAPK这两条信号通路,进而间接抑制了由IR激发的P53这条放射相关信号通路,进而导致其下游的DNA损伤修复蛋白表达受到抑制,难以募集到损伤的DNA附近,最终导致放射增敏。3.本研究分别检测了80例、50例、30例RAD51蛋白、γH2AX蛋白以及Ku70/80蛋白在GIST组织及其瘤旁组织的表达,其中RAD51蛋白在GIST组织中75例(90.00%)呈高表达,在癌旁组织中35例(43.75%)呈高表达,RAD51蛋白在GIST组织的表达阳性率明显高于癌旁组织,且差异具有显著统计学意义(P<0.01);γ-H2AX蛋白在GIST组织中40例(80%)呈高表达,在癌旁组织中13例(26%)呈高表达,γ-H2AX蛋白在GIST组织的表达阳性率明显高于癌旁组织,且差异具有显著统计学意义(P<0.01);Ku70-80蛋白在GIST组织中13例(43.43%)呈高表达,3例(10%)呈高表达,Ku70-80蛋白在GIST组织和癌旁组织的表达阳性率明显高于癌旁组织,且差异具有显著统计学意义(P<0.01);进一步分析,RAD51蛋白和γ-H2AX蛋白在GIST组织的表达阳性率明显高于Ku70-80蛋白(P<0.01);4.进一步分析在GIST组织中同源重组蛋白RAD51的表达与患者临床病理信息的相关性,结果显示RAD51的表达与GIST组织中CD117蛋白的表达(P<0.05)以及GIST的危险度(P<0.05)相关。结论:1.放射相关的DNA损伤修复蛋白与GIST的危险度密切相关,这可能是GIST对放化疗的不敏感关键分子,RAD51蛋白等在胃肠间质瘤中的高阳性表达,有望成为打破胃肠间质瘤放疗不敏感的新靶点。2.IM联合IR不仅能够协同抑制胃肠间质瘤细胞的细胞活率、增殖能力、侵袭和迁移以及细胞的克隆形成能力等生物学行为,而且能够协同促进胃肠间质瘤细胞周期周期阻滞与凋亡。3.IM联合IR对GIST-882细胞的协同抑制作用的分子机制,可能是通过IM抑制PI3K/AKT、Ras-MAPK信号通路,进而导致IR引发的DNA损伤修复蛋白表达受到抑制,最终增敏了IR对胃肠间质瘤细胞的杀伤效应,为晚期不可切除胃肠间质瘤患者的耐药后提供了新的治疗理论。