研究背景和总体研究思路肺癌是全世界危害人类健康最常见的恶性肿瘤。大约85%的肺癌为非小细胞肺癌(non-small cell carcinoma,NSCLC)。Ⅰ、Ⅱ期 NSCLC 患者主要以手术治疗为主。Ⅳ期NSCLC患者主要以全身治疗为主。约1/3的NSCLC患者初步就诊时即为Ⅲ期(局部晚期,ⅢA/B),不适合行手术切除。不能手术切除的局部进展期NSCLC的标准治疗手段为同步放化疗,然而治疗效果不佳,主要原因是因为周围正常器官的毒性限制了放疗靶区的剂量。研究表明,高的生物学剂量和短的治疗时间和疗效及生存成正比,如何利用现有的技术条件在提高靶区剂量的同时不延长总的治疗时间并且不增加正常器官的放射性毒性反应是国内外放疗医生研究的热点问题。目前关于如何提高局部晚期NSCLC患者根治性同步放化疗疗效的研究方向包括:调强放射治疗的同步增量放疗(simultaneous integrated radiation boost,SIB);功能影像指导放疗靶区勾画、靶区剂量提升、治疗过程中缩野及早期预测放化疗疗效;分子标记早期预测放化疗疗效。功能影像以PET/CT及功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)为代表。研究表明:功能影像能较普通CT更精确的识别大体肿瘤边界及辨别纵隔良恶性淋巴结;功能影像能够在放疗过程中先于肿瘤体积的变化而更早的反应肿瘤微观结构的改变,进而有利于早期疗效评判及缩野剂量提升放疗;治疗前功能影像参数值能够预测放化疗疗疗效及预后。目前以PET/CT的相关研究较多并且日趋成熟,随着磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)技术的更新及发展,fMRI能够达到与PET/CT类似的作用。磁共振弥散成像(magnetic resonance imaging diffusion weighted imaging,MRI-DWI)作为一种新兴的磁共振功能成像序列,是目前唯一能够无创性检测活体组织内水分子扩散运动的影像检查技术,主要通过表观扩散系数(apparent diffusion coeffieient,ADC)得到量化分析。目前主要报道用于指导NSCLC诊断、分期及疗效预测等的fMRI即MRI-DWI。然而,有研究报道,ADC值的大小同时受到弥散和灌注的影响,缺乏特异性。体素内不相干运动(Intravoxel incoherentmotion,IVIM)指活体生物组织中水分子多种运动形式,这个概念是1986年由Le Bihan首次提出的。IVIM包括细胞内、外自由扩散运动、跨细胞膜运动统称为慢速扩散运动,微循环血管灌注的相关运动统称为快速扩散运动。应用于一系列从小到大的b值并对其DWI信号强度衰减进行拟合,可以得到慢速扩散运动系数(D),是指细胞间水分子运动,代表弥散;快速扩散运动系数(D*),是指血管内的水分子流动产生的假扩散效果,代表灌注;微循环灌注分数(f),反映血容量,即血管中水质子的体积,代表快速扩散运动的体积分数。另外,目前关于功能影像在NSCLC中应用的另一个发展方向就是功能影像与生物学信息的相关性。研究表明,KRAS基因突变与PET/CT显像高的SUV值相关,而EGFR突变与SUV值的关系仍然是有争议的。通过分子标记预测NSCLC放化疗疗效也是目前的一个研究方向,如何利用功能影像结合分子标记预测NSCLC放化疗疗效更是一个值得深入探索的问题。去泛素化酶蛋白酶39(Ubiquitin-specific peptidase 39,USP39)属于 USP 家族中的一员。最初是在研究剪接体U4/U6-U5 tn-snRNP形成过程中发现的,其编码的蛋白在酵母中命名为sad1。USP39基因及其编码的蛋白质结构是高度保守的,在人类、小鼠、斑马鱼及酵母中该基因具有高度的同源性。人类USP39基因定位于2号染色体2p11.2区域,其全长约46kbp,编码的蛋白质为65kDa大小。目前针对USP39的研究显示USP39有剪切维持纺锤体检查点的功能、调节其他泛素特异性蛋白酶的活性以及调节肿瘤的发生发展的功能。近年研究显示,USP39作为一种癌基因在多种肿瘤细胞(包括非小细胞肺癌)中高表达,抑制肿瘤细胞中USP39的表达可以抑制细胞生长,诱导细胞凋亡。另有研究发现高表达USP39提示不良的预后及治疗抵抗并且其表达量与EGFR的表达水平成正相关。然而,USP39在人非小细胞肺癌组织中的表达与放化疗疗敏感性及预后的相关性目前仍不清楚。因此,本课题的研究思路为:首先拟采用四维CT扫描(Four-Dimensional Computed Tomography,4DCT)结合IVIM成像指导局部晚期NSCLC靶区勾画及同步剂量提升,明确其可行性及疗效。随后,分别从细胞及临床标本水平分析USP39基因对NSCLC放疗敏感性的影响,并进一步分析其与功能影像参数值之间的相关性。第一部分磁共振功能影像指导NSCLC根治性同步放化疗靶区勾画及剂量提升的疗效研究目的:明确4DCT结合IVIM成像指导局部晚期NSCLC靶区勾画及同步剂量提升的可行性及疗效。方法:采用前瞻性研究,纳入我院2014年9月至2016年3月期间经确诊为无法手术局部晚期NSCLC患者40例,随机分为实验组和对照组,实验组患者20例,对照组患者20例。实验组采用4DCT结合IVIM成像指导SIB-IMRT放疗靶区勾画及放疗过程中缩野剂量提升,对照组通过普通CT进行SIB-IMRT放疗靶区勾画。评价采用4DCT结合IVIM成像指导局部晚期NSCLC同步放化疗靶区勾画及剂量提升的可行性;通过卡方检验评价实验组和对照组的近期疗效、毒副反应及疾病进展模式的差异性;通过Log Rank生存分析明确实验组和对照组无进展生存期(Progress free survival rate,PFS)的差异;通过t检验明确治疗有效组及治疗无效组之间IVIM参数值及常规ADC值的差异,明确各参数值与近期疗效的关系;通过相关性分析评价IVIM参数值及常规ADC值与PFS的相关性。结果:采用4DCT结合IVIM指导局部晚期NSCLC同步放化疗靶区勾画及剂量提升是安全可行的;实验组和对照组近期疗效及疾病进展模式差异无显著性;实验组较对照组可以减少3/4级放射性肺炎的发生率,差异有统计学意义,其余毒副反应差异无统计学意义;实验组和对照组PFS差异无统计学意义;治疗过程中D值的变化在治疗有效组及无效组之间差异有统计学意义,治疗过程中D值上升越多疗效越好,其他参数值差异无统计学意义;治疗过程中D值的变化与患者PFS有相关性,治疗过程中D值上升越多患者PFS越长。结论:本研究显示4DCT结合IVIM成像指导局部晚期NSCLC SIB-IMRT放疗及剂量提升是可行的,近期疗效及PFS无显著提高,但可以降低3/4级放射性肺炎的发生率;治疗过程中D值的变化与患者疗效及PFS有关,D值上升越多患者疗效越好,PFS越长。第二部分USP39表达对NSCLC根治性同步放化疗疗效预测价值目的:检测USP39基因在NSCLC组织及细胞中的表达情况,观测USP39在NSCLC不同临床病理参数中表达水平的差异,并从细胞及临床患者水平分析其表达高低对NSCLC放疗敏感性的影响。方法:对96例NSCLC蜡块标本构建NSCLC癌组织芯片,采用免疫组织化学技术检测USP39蛋白在96例配对NSCLC及癌旁组织的表达活性,分析USP39蛋白在不同临床病理参数中表达水平的差异;检测USP39在肺癌细胞A549中的表达,通过SiRNA敲减其表达后分析其对细胞生物学活性及放疗敏感性的影响;对第一部分入组40例患者治疗前组织标本进行qRT-PCR检测USP39 mRNA的表达,并分析其表达水平与NSCLC同步放化疗疗效、IVIM及常规DWI参数值之间的关系。结果:USP39在NSCLC组织中高表达,并且其表达在肿瘤大小,肿瘤临床分期和有无淋巴结转移方面差异有显著性,而在其它临床病理参数如性别,年龄及病理类型方面差异无显著性;降低A549细胞中USP39基因的表达可以显著抑制细胞生长,诱导细胞周期阻滞及凋亡,并增加细胞对放疗的敏感性;在临床样本中,治疗有效患者及无效患者中USP39的表达有显著差异(P<0.001),治疗有效者USP39表达水平较无效者低;患者肺癌组织标本中USP39表达与PFS成负相关(P<0.001);治疗前USP39的表达与治疗前D值及治疗过程中D*及f值的上升成正相关。结论:USP39可能作为一个癌基因存在于NSCLC中,它可能作为放化疗疗效的一个预测指标;USP39与IVIM-DWI参数值的相关性还需进一步探索。