Mini-GRID 辐射限制神经胶质瘤模型中的细胞衰老

一篇新的研究论文最近发表在第 18 卷 晚年标题为“Mini-GRID 空间分割放射治疗差异调节小鼠神经胶质瘤和正常细胞中辐射诱导的衰老”。

研究表明，与传统放疗相比，mini-GRID 空间分割放疗降低了两种神经胶质瘤细胞系中辐射诱导的细胞衰老的几个特征，并保持了抗增殖作用。然而，在肿瘤细胞模型中，两种放射方法诱导了相似的衰老反应。

该研究由圣地亚哥德孔波斯特拉大学的 M. Isabel Acuna 和 Miguel Ángel Prados 等第一作者进行，他们具有同等贡献。主要作者 Manuel Collado 和 Yolanda Prezado 也隶属于圣地亚哥德孔波斯特拉大学。 Collado 还与国家生物技术中心 (CNB-CSIC) 相关，而 Prezado 还与 Xunta de Galicia 的加利西亚创新局 (GAIN) 的机会计划相关。

放射疗法仍然是癌症治疗的基石，但它也会使存活的细胞进入衰老状态，这是一种永久性细胞周期停滞的状态。衰老细胞可以形成衰老相关的分泌表型（SASP），释放炎症分子和其他影响周围组织和肿瘤微环境的信号。尽管衰老可能限制肿瘤细胞增殖，但治疗引起的持续衰老也可能导致炎症、治疗抵抗和其他不良反应。

空间分割放射治疗 (SFRT) 与传统放射治疗不同，它以特意均匀的模式提供辐射，产生由较低剂量“谷”分隔的高剂量“峰”。研究人员调查了迷你网格（SFRT 的一种形式）是否会引起与传统均匀照射不同的老化反应。

该研究在 F98 和 RG2 大鼠神经胶质瘤细胞、永生化大鼠星形胶质细胞和原代小鼠胚胎成纤维细胞中比较了两种方法。细胞接受 5 至 20 Gy 的单次辐射剂量，并在 7 天后使用衰老的形态学、生化和分子测量指标进行评估。

在 20 Gy 剂量下，传统放疗和 mini-GRID 诱导神经胶质瘤细胞数量出现相当程度的减少。但它们对衰老的影响却截然不同。传统的放射治疗增加了与衰老相关的细胞大小和β-半乳糖苷酶活性，而这些变化在迷你网格照射后显着减少。

分子结果强化了这种差异。传统放疗会增加衰老和持久性 DNA 损伤标记物，包括 p53、p21、p16 和 γH2AX。 Mini GRID辐射减少了它们的积累，水平接近辐射控制水平。它还显着减少了 SASP 相关基因的诱导。 伊尔1a, 白细胞介素6 和 丝氨酸蛋白酶抑制剂1 受常规光强烈诱导，但在迷你网格处理后仍接近基线，而 CXCL1 对细胞系表现出更大的反应。

研究人员认为，这种差异可能是由迷你网格的空间剂量分布造成的。高剂量峰值会对直接暴露的细胞造成致命损伤，而低剂量谷可以让存活细胞再生，而无需完全激活可持续衰老程序。该机制仍然是一个拟议的解释，需要进一步研究。

重要的是，肿瘤细胞中的模式是不同的。在永生化星形胶质细胞和小鼠胚胎成纤维细胞中，辐射以剂量依赖性方式诱导衰老，但在相应剂量下常规辐射和mini-GRID之间没有检测到显着差异。因此，在测试的实验条件下，与异常模型中的常规辐射相比，mini-GRID 减缓了神经胶质瘤细胞的衰老，而没有增加衰老。

”这些观察结果表明，空间分割的迷你网格放疗可以改变肿瘤细胞辐射应激反应的性质，而不会加剧健康组织的衰老。”

这些发现可能具有重要意义，因为治疗引起的衰老可以作为一把双刃剑。虽然它可以阻止受损细胞继续分裂并促进抗肿瘤反应，但持续衰老的细胞及其 SASP 也可能促进炎症并改变肿瘤微生物群环境。因此，通过限制慢性衰老来维持辐射诱导的细胞衰退可能代表着有益的生物学优势。

然而，该研究处于临床前阶段。实验使用在二维培养物中生长的有限数量的啮齿动物细胞模型、单一辐射剂量、单一迷你网格配置和同时测量进行。该研究也没有评估 SASP 的长期动态或与免疫和肿瘤微环境其他成分的相互作用。需要进行三维和体内研究来确定这些效应是否持续存在于更复杂的生物系统中。

总体而言，研究结果表明，mini-GRID 放射治疗可以维持放射的生长抑制作用，同时减少神经胶质瘤细胞的衰老、持续性 DNA 损伤信号传导和 SASP 激活。这些结果支持进一步研究空间​​辐射输送如何改善肿瘤控制和长期不良细胞反应之间的治疗平衡。