全血转录组响应X射线辐射的基因组学研究揭示新型辐射敏感基因与炎症通路调控机制

为解决辐射暴露后血液系统分子响应机制不明的问题，Ahmed Salah团队通过RNA-seq技术分析健康供体外周血经0.5-4 Gy X射线照射后的转录组动态，鉴定出34个新型辐射响应基因（如GPN1、PTPRS）及255-292个转录因子，揭示≥2 Gy剂量可触发促炎反应，为放射治疗优化和生物剂量计开发提供新靶点。

　　

辐射暴露对人体血液系统的影响一直是放射医学领域的核心问题。无论是肿瘤放射治疗、意外辐射事故还是诊断性检查，血液作为高度辐射敏感的组织，其分子响应机制直接关系到治疗效果与毒性评估。然而，现有研究多局限于微阵列或qPCR技术，全基因组层面的转录组动态仍存在大量未知。更关键的是，辐射诱导的炎症反应与DNA损伤响应(DDR)的剂量-时间依赖性关系尚未系统阐明，这严重制约了放射免疫联合治疗的优化。

针对这些挑战，德国美因茨大学医学中心的研究团队在《Scientific Reports》发表了创新性成果。该研究采用Illumina短读长RNA-seq技术，首次对三名健康供体(两男一女)的外周全血进行0-4 Gy X射线体外照射，并在2小时和6小时后分析转录组变化。通过差异表达分析、转录因子活性推断和免疫细胞反卷积等前沿方法，揭示了辐射剂量与时间双重维度下的分子响应图谱。

关键技术方法包括：(1)使用3.62 Gy/分钟剂量率的D3150 X射线治疗系统进行梯度剂量照射；(2)NEBNext试剂盒去除珠蛋白RNA和rRNA后构建链特异性文库；(3)Salmon软件进行转录本定量结合DESeq2进行差异分析；(4)decoupleR包推断转录因子调控网络；(5)基于Tabula Sapiens单细胞图谱的BayesPrism算法反卷积免疫细胞组成。

数据探索与差异表达分析
PCA分析显示供体间变异(PC1=46.3%)和孵育时间(PC2=21.7%)是主要影响因素。在2小时组，0.5-4 Gy分别诱导5-364个差异表达基因(DEG)，6小时组增至72-607个。经典辐射标记物CDKN1A、FDXR等被验证，同时发现17个新型剂量相关基因，其中GPN1(线粒体RNA修饰酶)和MRM2(核糖体甲基转移酶)呈现强正相关(r>0.9)，而肿瘤抑制基因PTPRS(蛋白酪氨酸磷酸酶受体)显著负相关。

辐射对炎症反应的影响
≥2 Gy剂量特异性激活CCL4、NFKB1等促炎基因，GSVA分析显示cGAS-STING-IFN1通路在2小时显著激活。值得注意的是，6小时组924个"培养时间效应"基因富集于抗炎通路，这解释了IL1B等基因表达随时间下降的现象。

转录因子活性量化
通过collecTRI数据库推断发现E2F7、ZNF76等转录因子(TF)在2小时普遍下调，而损伤响应因子AHRR持续上调。约165个TF受体外培养影响，其中128个下调，表明实验设计需严格对照时间效应。

这项研究首次通过全基因组RNA-seq绘制了X射线辐射下人类全血的动态转录图谱，其科学价值体现在三方面：首先，发现的GPN1等新型辐射敏感基因拓展了生物剂量计的候选标记库；其次，明确≥2 Gy触发炎症反应的阈值剂量，为放射免疫联合治疗中剂量分割方案提供依据；最后，揭示的体外培养时间效应为后续实验设计提供重要方法论参考。研究也存在供体数量有限等不足，未来需在患者队列中验证这些标记物的临床预测价值。随着辐射组学技术的发展，这些发现将助力精准放射医学时代的个体化治疗策略优化。