[发明专利]一种基于拟南荠菜的辐射旁效应早期过程验证实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物学及辐射检测领域，具体为一种基于拟南荠菜的辐射旁效应 早期过程验证实验方法。

背景技术

在传统意义上，辐射效应的原理是电离辐射的能量沉积在辐射靶(如DNA、 蛋白等)中，诱发辐射损伤，进而产生后续生物效应。但是近年来研究发现，辐 射效应不局限于直接受到辐射的细胞，未受辐射的旁区细胞(Bystander)细胞也 表现出与受照射细胞相似的生物效应，即辐射诱导的旁效应(Radiation induced bystander effect，RIBE)。

自1992年辐射旁效应发现以来的16年间，辐射旁效应主要采用离体细胞研究 体系。研究体系主要分为两种，一是共培养体系，它是指未受照射细胞与受照射 细胞共同培养(有直接的物理接触)来研究未受辐照细胞的生物学效应。该培养 方法的特点是受照射细胞和研究旁效应的细胞间能直接进行诸如间隙连接的信 号交流(GJMC，Gap JunctionMediated cell-cell Communication)，因而可用于研究 细胞间隙连接通讯介导的辐射旁效应。共培养法可以通过部分辐射体外培养长满 的单层、多层、三维组织细胞群体或者个体部分区域实现。另外一种体系是培养 基转移法则是指用受辐射细胞的培养基(条件培养基，ICCM，Irradiated Cell Conditioned Medium)处理未受辐射的细胞(受体细胞)来研究受体细胞在条件 培养基作用下的生物学反应。这类方法的特点是受照射细胞与研究辐射旁效应细 胞间没有直接接触，因而用于研究细胞受照射后通过培养基释放的可溶性因子在 诱导旁效应过程中的作用。培养基转移法可以通过分散培养的单个细胞、内外环 分别培养的细胞或者人为转移培养基的方法实现。

离体细胞体系虽然具有很多优点，但是它不具备多细胞的三维形态和通讯联 系，不能反映真实的活体生命状态，在机理研究和辐射效应评估上有很大的局限 性。自2005年以来，活体水平的长程辐射旁效应逐渐成为该领域的研究热点。2006 年，Kovalchuk小组用X射线辐照小鼠的一部分组织，发现在距离受辐照区域1 cm以外的组织也被诱导发生了高于对照的DNA损伤。2007年，Kovalchuk小组 使用X射线辐照小鼠的脑组织，在距离脑16cm的未辐照的脾上检测到DNA甲基 化水平的改变。同时，本专利发明人所在的研究小组也首次在植物活体水平上证 实了辐射诱导长程旁效应的存在，2007年，本研究小组成员杨根等利用模式植物 拟南芥作为研究对象，通过应用单粒子微束定点定位照射种胚的茎尖分生组织 (SAM)检测发现其远端未受辐射的根尖分生组织(RAM)的发育分化受到了 显著的抑制。随后又利用低能离子束注入装置辐照了拟南芥种子的外层细胞检测 发现未受直接辐照的茎尖和根尖分生组织的发育分化受到了显著抑制。

辐射旁效应的早期过程是旁效应机理研究中的一个重要部分，涉及到辐射旁 效应损伤信号的产生、维持、传输、响应的时空效应关系，是辐射旁效应的基础。 在细胞培养体系中，研究人员通过培养基转移和辐射后共培养实验研究辐射旁效 应的早期过程；本研究小组成员韩伟等通过培养基转移实验研究了辐射损伤因子 的释放特征以及可能的释放方式。在活体水平的研究虽然更能反映辐射旁效应的 生物学本质，然而目前尚未见到活体长程辐射旁效应早期过程的相关研究报道。 辐射旁效应早期过程研究的关键是受辐照细胞和要检测的未辐照细胞在研究体 系中人为的“分离”和“组合”。这种“分离”和“组合”在细胞培养体系中是 很容易实现的，培养基转移和辐射后共培养实验就分别体现了这种技术特点。但 是在活体水平，特别是对于目前作为研究主体的动物模型，就很难实现辐照部分 和未辐照部分的“分离”和“组合”，例如不可能把小鼠辐照后的头部或者肺部 去掉而保持身体存活。

发明内容

本发明的目的是提一种基于拟南荠菜的辐射旁效应早期过程验证实验方法， 以植物作为对象，利用植物细胞的全能性，以解决辐射旁效应的研究中活体水平 难以检测其辐射旁效应信号转导和机制的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：