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第一部分大鼠前列腺癌细胞(RAT-1)乏氧状态下放射敏感性的实验研究目的：研究不同乏氧状态下大鼠前列腺癌细胞系RAT-1对光子(X线)及重粒子(碳离子)照射的放射敏感性。材料与方法：实验中使用两种不同的乏氧装置：乏氧培养箱和乏氧照射盒(Hypoxia Chamber, GSI专利)。准备处于对数生长期的大鼠前列腺癌细胞样品,分别进行慢性乏氧(0.5%氧浓度,24小时)和/或急性乏氧(0.5%氧浓度,2小时)处理,并在一定时间点进行光子照射(X线)和重粒子束流照射(碳离子,C12)。照射后的细胞分别行克隆存活实验(Clonogenic Formation Assay, CFA),计算得出存活分数(SF)后用线性二次方程拟合存活曲线。结果：两种不同装置一乏氧培养箱和乏氧照射盒(Hypoxia Chamber)产生的乏氧状况下,大鼠前列腺癌RAT-1分别接受到光子(X线)和碳离子照射,结果显示：①在细胞存活曲线上达到相同的杀伤水平所需的物理剂量明显减小,X线需要约7.2Gy可以达到10%的存活水平,而碳离子仅仅需要2.8Gy,其相对生物学效应(RBE)约为2.6；②进一步研究发现,碳离子对氧的依赖性相对光子射线来说较小,其氧增益比OER,在10%和1%的存活水平都大约为1,光子的OER约为1.1左右(1.05—1.1)；在乏氧照射盒实验中碳离子的OER分别为1.1,而X线的OER却为2.7。结论：在乏氧前列腺癌细胞(RAT-1)的实验中,碳离子的杀伤效果较光子射线明显,其RBE为2.6左右,显示强大的杀伤效果；同时碳离子对氧离子的依赖较小,OER大致等于或者略微>1,然而X线的OER却大得多,在1.1到2.7之间。因此,与光子射线比较,碳离子的生物学效应明显升高,并且不受肿瘤细胞所处氧环境的影响或者影响较小。结果表明碳离子照射相对于传统的光子射线来讲,对肿瘤的杀伤效果明显提高,并对乏氧后放射抵抗的细胞具有有效的杀伤作用。第二部分大鼠前列腺癌细胞(RAT-1)与正常肠上皮细胞(IEC-6)照射后共培养的实验研究目的：研究接受光子射线和碳离子照射后的大鼠前列腺癌细胞RAT-1与大鼠正常肠上皮细胞IEC-6进行共同培养及两种细胞之间的相互作用和影响。材料与方法：实验中使用两种不同的乏氧装置：乏氧培养箱和乏氧照射盒。准备处于对数生长期的大鼠前列腺癌细胞RAT-1,分别进行慢性乏氧(0.5%氧浓度,24小时)和/或急性乏氧(0.5%氧浓度,2小时)处理,然后行光子照射(X线)和碳离子束流照射。照射后的RAT-1细胞与正常肠上皮细胞IEC-6共同培养行克隆存活实验(Clonogenic Formation Assay, CFA)。主要的观察指标为：①细胞接种的贴壁率(Plating efficiency, PE),计算共培养PE与单独培养PE的比值。②然后计算两种细胞在各自单独培养和共培养条件下的存活率,并计算两者的比值。结果：RAT-1细胞和IEC-6细胞共同培养后发现正常细胞系IEC-6其接种贴壁率(Plating efficiency, PE)上升,共培养PE与单独培养PE比值>1,在有氧环境中为1.0914,在慢性乏氧条件下为1.0881。在X线照射实验中,无论是有氧还是乏氧条件下,共培养的IEC-6细胞存活率均出现上升。有氧条件下共培养的存活率与单独培养的存活率的比值在与接受0Gy,2Gy和6Gy的剂量照射的RAT-1共培养后,其存活率的比值分别为1,1.0482和1.0405；然而肿瘤细胞RAT-1的存活率未见明显提高,其比值均小于1或者约为1；在其后的碳离子照射实验中,无论有氧还是慢性乏氧条件下,共培养的肿瘤细胞RAT-1和正常肠上皮细胞IEC-6的存活率均未见明显提高,共同培养与单独培养存活率的比值都约为1左右。结论：共培养实验结果显示无论在有氧条件下还是乏氧环境中,受到x线照射的肿瘤细胞RAT-1对正常肠上皮细胞IEC-6长影响较大,促进IEC-6细胞的存活率提高；与之不同,正常肠上皮细胞IEC-6对肿瘤细胞RAT-1的影响较小,RAT-1细胞存活率没有明显上升。在重离子实验中,无论肿瘤细胞RAT-1还是正常的肠上皮细胞IEC-6均未出现存活率的明显提高,说明两种细胞之间的影响较小。