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目的:研究太空诱变宫颈癌细胞的生物学特性,从太空诱变的宫颈癌细胞和地面对照细胞的差异表达基因探讨太空诱变宫颈癌细胞生物学行为改变的原因。
方法:将搭载于“神舟四号”飞船飞行7天返地后的宫颈癌Caski细胞进行单克隆化,观察细胞形态、MTT法测定细胞生长曲线初步筛选出变异株并测定其倍增时间、流式细胞仪检测细胞周期、软琼脂细胞集落培养和裸鼠成瘤实验检测空间诱变细胞的恶性表型。分别抽提经太空诱变的宫颈癌细胞和地面对照细胞的总RNA,逆转录cDNA并标记探针,将实验组和对照组cDNA探针混合与一张含2,747个人类肿瘤相关基因的Oligo双通道芯片杂交后分别用不同的波长扫描荧光强度,从而筛选出差异表达基因。从差异表达基因中分别挑选若干基因采用半定量RT-PCR并进行扩增,凝胶电泳后,对电泳图进行灰度扫描验证基因芯片结果。
结果:单克隆化后获得1440株细胞克隆,发现空间诱变株出现多种细胞形态;MTT法筛选出4株变异株,其中有两株编号为44F10和17E3的细胞克隆生长速度快于对照组,其细胞周期分布改变,Gl期细胞减少,S期细胞增多;而另两株编号为48A9和31F2的细胞克隆生长速度慢于对照组,其细胞周期分布规律与以上两株相反;地面正常对照细胞、地面模拟对照细胞、44F10、17E3、48A9、31F2细胞的平均倍增时间依次为56.54h、58.44h、52.96h、5l.46h、101.76h、88.47h;软琼脂细胞集落形成率依次为9.7%、9.3%、14.7%、12.1%、0和0.1%,诱变细胞与对照细胞之间的差异有显著性(P<0.05);将六组细胞分别注射入裸鼠体内,47天后处死动物,剥离出肿瘤组织并称重,各组瘤块平均重量依次为0.06596g、0.06558g、0.1749g、0.2487g、O.01074g、0.0184g,变异组与两对照组的细胞成瘤能力比较,差异有显著性(P<0.05)。
挑选44F10组,48A9组与地面对照组进行基因表达差异的分析。44F10组与地面对照比较有16个基因呈现差异表达,48A9组与地面对照比较有36个基因呈现差异表达,促进细胞增殖的基因在44F10组中表达上调,而在48A9组中限制细胞增殖的基因表达上调。差异性表达主要涉及细胞凋亡、细胞增殖、细胞周期调控和信号转导的基因。结论:空间环境可影响肿瘤细胞的生理特性,并且诱导细胞的变异是多向性的。而太空诱变宫颈癌细胞的差异基因表达是细胞生物学行为改变的原因。