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摘要
放療耐藥是乳腺癌臨床治療面臨的核心挑戰，嚴重制約放療療效與患者預后。本研究通過全基因組 CRISPR/Cas9 篩選技術結合精準輻照技術，揭示乳腺癌放療敏感性調控的核心機制：IL1R1/NF-κB 信號通路缺失可誘導乳腺癌細胞產生放療抵抗，而抗凋亡基因 BCL2L1 與放療存在顯著的合成致死效應。BCL2L1 特異性抑制劑 A-1331852 與放療聯用，可顯著增強人源及鼠源乳腺癌細胞的凋亡水平，有效逆轉耐藥細胞的放射敏感性；在 4T1 荷瘤小鼠模型中，該聯合方案可顯著抑制腫瘤體內生長。本研究為實體瘤放療增敏提供了全新的分子靶點與聯合治療策略，而精準輻照設備為研究的機制驗證、療效評估提供了關鍵技術支撐。
圖1：論文封面概要
材料與方法
選用人正常乳腺上皮 MCF10A 細胞系，及 MDA-MB-231、4T1 等乳腺癌細胞系為研究對象，構建 IL1R1、IL1RAP、NFKB1 等基因敲除穩轉細胞系。采用 TKOv3 全基因組 sgRNA 文庫開展 CRISPR/Cas9 全基因組篩選，結合 RNA 測序技術分析篩選后細胞的差異表達基因及信號通路變化。通過 CCK-8 法、克隆形成實驗檢測細胞活力與增殖能力；利用 Western blot 技術檢測細胞凋亡相關標志物的蛋白表達；構建 4T1 小鼠皮下移植瘤模型，驗證聯合治療的體內抗腫瘤療效；采用免疫組化技術檢測腫瘤組織中增殖標志物 Ki-67 與凋亡標志物活化 caspase-3 的表達水平。
輻照實驗方案
采用生物輻照儀（X-RAD 320）與3D圖像引導放療平臺（X-RAD SmART）開展體內外電離輻射處理。體外細胞輻照設置兩種方案：單次高劑量照射為 10-20 Gy，常規模擬放療為 2 Gy/次、連續照射 5 天；小鼠體內腫瘤局部輻照采用 5 Gy 單次劑量，照射過程中使用鉛模對小鼠正常組織進行嚴格屏蔽，儀器參數設定為 225 kV、20 mA，確保照射的精準性與生物安全性。輻照后按實驗預設時間點收集細胞及動物樣本，開展后續功能與分子檢測。
圖 2：（原文 Fig.1A）： CRISPR 篩選結合放療的實驗流程，明確輻照處理時間節點與樣本收集方案。
主要研究結果
- 乳腺癌放療敏感性的雙重調控機制明確：CRISPR/Cas9 全基因組篩選結果顯示，IL1R1/IL1RAP/NF-κB 信號通路的缺失是乳腺癌細胞產生放療抵抗的重要原因，而 BCL2L1 基因的缺失可顯著增強乳腺癌細胞的放射敏感性，二者共同調控乳腺癌細胞的放療應答。
- BCL2L1 抑制劑與放療協同增敏效應顯著：BCL2L1 特異性抑制劑 A-1331852 與放療聯用，可顯著上調 cleaved-PARP1、cleaved caspase-3 等凋亡核心標志物的蛋白表達，大幅提升乳腺癌細胞的凋亡率；且該聯合方案對 IL1R1/NF-κB 基因敲除的放療耐藥細胞仍具有顯著的增敏效果，可有效逆轉其耐藥表型。
- 聯合治療的體內抗腫瘤療效得到可靠驗證：在 4T1 荷瘤小鼠模型中，A-1331852 聯合放療的治療組小鼠腫瘤體積較單純放療組顯著縮??；腫瘤組織檢測顯示，增殖標志物 Ki-67 表達顯著降低，凋亡標志物活化 caspase-3 表達明顯升高，且該聯合方案未觀察到明顯的體內毒副作用，安全性良好。
圖 3：（原文 Fig.4B）通過熱圖展示不同乳腺癌細胞系在抑制劑聯合放療后的活力變化，直觀印證協同增敏效應。
結論
IL1R1/NF-κB 信號通路的激活是維持乳腺癌放療敏感性的關鍵，該通路的缺失會誘導乳腺癌細胞產生放療抵抗；而 BCL2L1 抑制劑與放療之間的合成致死效應，為克服乳腺癌放療抵抗提供了高效、特異的解決方案。生物輻照儀X-RAD 320與3D圖像引導放療平臺X-RAD SmART，憑借穩定的劑量輸出、精準的靶向照射能力，為 CRISPR 篩選的輻照驗證、放療耐藥機制解析及體內外療效評估提供了標準化、可重復的實驗條件，是本研究順利開展的重要技術支撐。BCL2L1 抑制劑聯合放療的治療方案，有望成為乳腺癌及其他實體瘤放療增敏的新型臨床治療策略，為臨床放療的優化與升級提供了重要的轉化醫學依據。
圖 4：（原文 Fig.5B）腫瘤生長曲線，量化展示 BCL2L1 抑制劑聯合放療的體內抑瘤效果
原文出處DOI：10.26508/lsa.202302353