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摘要
當前，全球范圍內Cs-137放射性伽馬輻照裝置正逐步退出使用，X射線輻照設備已成為主要替代選擇。然而，兩類射線在小鼠清髓及免疫系統重建過程中的生物學等效性尚未經過系統驗證。本研究采用普銳斯X射線輻照儀MultiRad 350與γ射線輻照儀Gamma-cell 2000 RH（Cs-137源）開展平行實驗，分別構建正常同基因型及自身免疫病兩種小鼠骨髓嵌合體模型；通過設置梯度輻照劑量，全面評估造血功能恢復程度及各類免疫細胞亞群的分布特征。結果表明，11 Gy X射線與13 Gy γ射線可實現相近的骨髓嵌合效率；兩種輻照方式誘導的自身免疫相關細胞表型無顯著差別，僅高劑量X射線表現出更強的急性動物毒性。本研究證實，MultiRad 350可安全、有效地替代Cs-137伽馬源用于骨髓移植前的清髓預處理，為實驗室放射設備的更新換代提供了完整的實驗證據支持。
圖1：論文封面概要
材料與方法
實驗選用CD45.1、CD45.2近交系小鼠及564Igi自身免疫病模型小鼠作為受體動物；輻照劑量范圍設為6.3–13 Gy。分別利用X射線和γ射線對受體小鼠實施全身清髓處理，隨后經尾靜脈輸注同源供體骨髓細胞。飼養42天后，采集外周血、脾臟及淋巴結樣本，采用流式細胞術檢測B細胞、T細胞、NK細胞、粒細胞等免疫細胞的嵌合比例，并同步記錄小鼠生存曲線，以比較兩種輻照源所致生物學效應的差異。
輻照實驗方案
X射線輻照儀MultiRad 350：工作參數為350 kV、11.4 mA，配備錫/銅/鋁復合Thoraeus濾片，源靶距37 cm，設定輻照劑量梯度為6.3 Gy、7.7 Gy、9 Gy、11 Gy和13 Gy；
γ射線輻照儀Gamma-cell 2000 RH：根據放射源活度衰減情況實時校正照射時間，輻照劑量梯度設為9 Gy、11 Gy和13 Gy；
兩類設備均配置勻速旋轉載物臺，確保小鼠接受均勻的全身照射劑量。
圖2：（原文 Fig.1）γ射線與X射線的產生機制及濾光原理
圖3：MultiRad 350
主要研究結果
1. 劑量等效關系：在達到相似骨髓嵌合水平的前提下，X射線所需劑量比γ射線低約15%；11 Gy X射線與13 Gy γ射線均可近乎完全清除宿主原有免疫細胞。
2. 動物耐受性差異：接受13 Gy X射線處理的小鼠全部死亡，而相同劑量γ射線組僅部分個體出現瀕死狀態，表明高劑量X射線具有更強的急性毒性。
3. 免疫重建一致性：在正常骨髓嵌合模型及自身免疫模型中，經兩種輻照處理后，B細胞、NK細胞和粒細胞的重建水平無統計學顯著差異；自身反應性B細胞及生發中心B細胞的表型高度一致，僅T細胞亞群呈現輕微的劑量依賴性小幅波動。
圖4：（原文 Fig.2）不同輻照源及梯度劑量下小鼠免疫細胞亞群比例與生存曲線對比
結論
X射線輻照儀MultiRad 350可有效替代Cs-137 γ射線源完成骨髓移植術前的清髓預處理，其中11 Gy X射線是在保證高骨髓嵌合效率的同時兼顧動物耐受性的最佳輻照方案。由兩種輻照體系構建的正常及自身免疫骨髓嵌合體在免疫表型上高度一致，既往基于Cs-137 γ射線源獲得的實驗數據可與MultiRad 350體系進行橫向對照。具備無放射源安全隱患優勢的X射線設備，在替代傳統Cs-137 γ射線輻照裝置方面展現出全面的應用價值。
圖5：（原文 Fig.6）兩種輻照源誘導的自身免疫嵌合模型中特征細胞比例統計
原文出處DOI：10.1371/journal.pone.0247501