《質膜去極化在聲空化介導細胞凋亡中的作用機理研究》是依託上海交通大學，由秦鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：質膜去極化在聲空化介導細胞凋亡中的作用機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：秦鵬
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低強度超聲聯合微泡的聲空化效應能夠介導細胞凋亡為臨床腫瘤治療提供了又一選擇。其無創、可靶向聚焦以及低成本的獨特優點彰顯了這一物理療法的優勢。在超聲，微泡和細胞相互作用中，質膜作為細胞最外層的保護屏障，直接接受聲空化的能量刺激，其電生理狀態的變化-去極化在開啟細胞內部凋亡通路中起著重要的作用。本研究在對聲空化效應進行實時測量的基礎上，以體外癌細胞係為模型，通過分析聲空化效應劑量、質膜去極化和細胞內單價陽離子濃度的變化、質膜上相關離子通道蛋白及載體蛋白活性之間的相關關係，以揭示這些離子和膜蛋白同聲空化效應介導的外源性及內源性線粒體凋亡途徑之間的信號傳導關係。通過該項研究，期望深入理解質膜去極化在在聲空化介導細胞凋亡中的作用機理，發現能對聲空化效應迅速回響的靶向蛋白，提出改進聲空化介導細胞凋亡效率的策略，為聲空化走向臨床腫瘤治療提供充分、可靠的理論基礎。
結題摘要
低強度超聲聯合微泡的聲空化效應能夠介導細胞凋亡為臨床腫瘤治療提供了又一選擇。其無創、可靶向聚焦以及低成本的獨特優點彰顯了這一物理療法的優勢。本項目在構建聲空化處理和實時顯微觀測平台的基礎上，以體外腫瘤細胞為模型，著重研究超聲空化介導細胞質膜穿孔後，細胞質膜膜電勢的變化特徵及其在聲空化介導細胞凋亡中的作用，同時分析了多樣性聲致穿孔的多樣性特徵和非聲學參數之間的關係。本項目研究發現：（1）超聲空化處理之後，聲致穿孔細胞的質膜電勢產生去極化，且具有多樣性的特徵，具體為：a. 質膜穿孔但可修復的細胞顯示暫時的質膜電勢去極化特徵；b.質膜穿孔但不可修復的細胞顯示持續的質膜電勢去極化特徵；c.臨近聲致穿孔細胞的細胞（其質膜未出現穿孔）經歷暫時的質膜電勢去極化。（2）超聲空化處理之後，細胞內內質網動態失衡激活內源性線粒體促凋亡通路。具體表現為：a.隨著處理後時間的遞增，聲致穿孔細胞內質網功能逐漸喪失以及線粒體膜電勢持續去極化；b.內質網具有氧化蛋白摺疊功能的蛋白PDI和Ero1-La表達逐漸增多，內質網跨膜應力敏感蛋白PEAK和IRE1-α被逐漸激活，表明內質網功能逐步失調；c.內質網到線粒體的促凋亡蛋白CHOP及JNK的表達增加，抑制了抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，且Caspase-9凋亡起始蛋白被逐漸剪下，導致內源性凋亡通道開啟，細胞進入凋亡程式。（3）聲致穿孔的多樣性特徵和非聲學參數相關。a.相對較小微泡的原位破裂(直徑D ＜ 5.5 μm)導致可預測的聲致穿孔，其程度和微泡和細胞之間的距離（d）正相關。當d/D ＞ 1時，聲致穿孔不會發生；當d/D ＜ 1時，導致可恢復性的聲致穿孔發生；b.相對較大微泡(直徑D ＞ 5.5 μm)在破裂前產生遷移運動，導致不可預測的聲致穿孔類型。當其遠離細胞遷移時，沒有或者可恢復性的聲致穿孔發生，而當其朝細胞遷移時，導致不同程度的可恢復性聲致穿孔或不可恢復性的聲致穿孔。C.較小微泡的個數和聲致穿孔類型正相關。以上這些全新的發現有助於深入理解超聲，微泡以及細胞之間相互左右的生物物理過程，初步揭示了質膜去極化在在聲空化介導細胞凋亡中的作用機理，為聲空化走向臨床腫瘤治療提供充分、可靠的理論基礎。
