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电离辐射杀灭恶性肿瘤细胞的同时，可以影响恶性肿瘤的诸多生物学行为，包括肿瘤细胞的固有放射敏感性、侵袭转移、血管形成以及免疫反应等。趋化因子CXCL12及其受体CXCR4高表达于多种恶性肿瘤，参与了恶性肿瘤远处转移、血管形成、免疫调节、治疗抵抗等过程。近年来研究发现，CXCL12/CXCR4信号轴在电离辐射调控的恶性肿瘤生物学行为中发挥了关键作用。本文重点对电离辐射照射后恶性肿瘤发生的一系列生物学行为变化过程中，CXCL12/CXCR4信号轴发挥的具体作用进行综述及讨论。