多组学辐射生物剂量估算技术研究

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目的:核恐怖袭击、核电站事故、辐射医疗事故和其他类型的辐射事故严重危害国防建设和人民的生命财产安全。建设和完善核事故医学应急体系十分必要和迫切。在辐射事故发生后,如何准确评估个体所受到的辐射剂量是我们首要面对的问题。传统的辐射生物剂量检测方法有较大的局限性,较难应用于核事故发生后的大规模人群的辐射剂量评估。因此,迫切地需要一种可以快速、准确、简便的检测辐射剂量的生物剂量估算方法。研究表明,电离辐射可以改变机体多种细胞、组织和体液中特异性microRNA(miRNA)和蛋白质的表达。本研究旨在探讨辐照动物模型的血浆中miRNA和蛋白质的变化,筛选全身放射性损伤新的生物标志物,探索其作为新型辐射生物剂量计的潜在可能性。方法:建立全身放射性损伤大鼠模型,将雄性Sprague Dawley(SD)大鼠随机分为对照组(0 Gy)、3 Gy和6 Gy照射组。大鼠麻醉后于生物学X射线辐照仪下行全身照射(剂量率为1.225 Gy/min)。照射后1 d、7 d进行眼眶后静脉丛采血并收集血浆样品,进行miRNA测序分析和TMT标记定量蛋白组分析,筛选出一系列与辐射相关的差异miRNA和差异蛋白,通过差异分析发现有潜力的辐射生物标志物。通过qPCR荧光定量实验和Western blot实验检测不同剂量照射后不同时间大鼠血浆中相关辐射生物标志物的变化,建立剂量-效应曲线,并与骨髓细胞染色体畸变分析进行比较。结果:通过对miRNA测序结果进行分析,筛选出4个差异miRNA,分别是:miR-150-5p、miR-155-5p、miR-107-3p、miR-144-5p。通过 qPCR 荧光定量实验发现大鼠血浆中 miR-155-5p、miR-107-3p、miR-144-5p 在 3 Gy、6 Gy照后不同时间均无剂量效应关系,而大鼠血浆中miR-150-5p在3 Gy、6 Gy照后5天内均显著降低。通过对TMT标记定量蛋白组分析结果进行研究,筛选出5个差异蛋白质,分别是:Collagen Ⅲ、Apoc3、Apoa4、GELS、Igfbp5。通过Western blot 实验发现大鼠血浆中 Apoc3、Apoa4、GELS 以及 Igfbp5 在 3 Gy、6 Gy照后不同时间均无剂量效应关系,而大鼠血浆中Collagen Ⅲ在3、6 Gy照后5天内,都具有表达上调的趋势,且大鼠血浆中Collagen Ⅲ在1~9 Gy照后48 h具有比较好的剂量依赖性。进一步研究发现,SD大鼠血浆中miR-150-5p在0~5 Gy范围内呈现较好的剂量响应能力,剂量-效应曲线符合线性模式Y=-16.084 D+94.046(R2=0.9822);SD大鼠血浆中的Collagen Ⅲ与骨髓细胞染色体畸变比较研究发现Collagen Ⅲ在0~2 Gy以内呈现出良好的剂量响应能力,剂量-效应曲线符合线性模式 Y=0.4388 D+0.5776(R2=0.9914)。结论:研究结果表明大鼠血浆中miR-150-5p在0~5 Gy范围内呈现较好的剂量响应能力,血浆中Collagen III在0~2 Gy范围内呈现出良好的剂量响应能力。为miR-150-5p和Collagen III两种指标联合用于大样本、快速辐射生物剂量估算提供了理论和实验依据。
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