研究背景电离辐射是指携带足以使物质原子或分子中的电子成为自由态,从而使这些原子或分子发生电离现象的能量的辐射。急性暴露于电离辐射是危险的甚至是致命的。准确估计电离辐射暴露的剂量对于尽快地确定治疗方案至关重要。外泌体是纳米级囊泡,它能携带多种蛋白质、mRNA、miRNA、DNA,参与细胞通讯、细胞迁移、血管新生和肿瘤细胞生长等过程。筛选外泌体中包含的miRNA作为生物标记物可用于估计电离辐射暴露剂量并探索这些miRNA与疾病发生之间的相关性。局部电离辐射在临床上和意外发生的辐射暴露事件中都是常见的,探讨不同部位受照对外泌体miRNA表达的影响以及受照后血清外泌体的靶器官对于研究辐射的远端效应很有意义。辐射是脑部肿瘤发生的危险因素,而很多肿瘤即使是采用了放射疗法在晚期也会由于发生了脑转移而产生了不良的预后,因此研究不同部位受照后血清外泌体对胶质瘤发生发展的作用能够更好地了解辐射诱发脑肿瘤以及放疗后肿瘤脑部转移发生的机制。本研究旨在通过测序对不同剂量照射后小鼠外泌体的差异表达miRNA进行筛选,得到剂量特异性miRNA和对辐射响应的miRNA,进一步验证miRNA作为用于估计电离辐射暴露剂量生物标志物的可能性。接着探讨不同部位电离辐射暴露后对血清外泌体的影响以及血清外泌体靶向的器官。进而研究辐射诱导的血清外泌体对胶质瘤发生发展的影响。方法①通过观察30天内的死亡率以及称量体重的方法研究不同剂量电离辐射暴露对小鼠生存的影响。超速离心分离电离辐射暴露后血清外泌体,提取miRNA用于测序和生物信息学分析。进行qPCR实验以验证潜在的剂量特异性差异表达的 miRNA。②通过qPCR实验研究局部电离辐射暴露后血清外泌体和各器官内miRNA表达情况。③通过多模式小动物活体成像系统研究尾静脉注射的电离辐射暴露血清外泌体在小鼠体内的靶器官。④通过生物信息学分析预测可能与辐射诱发肿瘤相关的基因以及调控网络。⑤通过将电离辐射暴露后的血清外泌体与胶质瘤细胞及胶质瘤干细胞共培养并进行裸鼠移植瘤实验,研究外泌体对细胞功能以及肿瘤发生发展的影响。结果①外泌体中存在剂量特异性和电离辐射暴露响应的外泌体miRNA。经过KEGG分析发现这些外泌体miRNA能过通过几种关键途径参与大量的生物学和病理生理过程。miR-128-3p和miR-151-3p被确定为8.0-Gy特异性差异表达的miRNA。②8.0Gy局部电离辐射暴露对小鼠血清能引起外泌体miRNA的差异表达。腹部、胸部受到照射后,miR-128-3p和miR-151-3p的表达水平会明显升高。局部照射也引起了肝脏和肺中miRNA表达的变化。③血清外泌体能够在向脑、肝、肺、肾等器官富集。④差异性表达外泌体miRNA参与胶质瘤发生发展的相关通路。⑤辐射暴露血清外泌体能通过调控PI3K相关通路促进胶质瘤细胞及胶质瘤干细胞增殖和迁移,抑制凋亡,维持细胞干性,促进胶质瘤发生发展。结论全身和局部电离辐射暴露后,小鼠血清外泌体中的有大量miRNA差异表达并参与多种疾病相关信号通路。差异表达的miRNA可以被筛选验证作为辐射剂量标志物。辐射诱导的血清外泌体能够促进胶质瘤发生发展。