MCF-7乳腺癌异种移植模型中放疗束转录组特征比较：揭示FF与FFF光束对ERAD通路及谷氨酸受体激活的差异化调控机制

本研究针对乳腺癌(BCa)放疗中不同剂量率（FF-400 MU/min与FFF-1120/1820 MU/min）的生物学效应差异问题，通过建立MCF-7裸鼠模型，采用20 Gy单次照射及NGS技术，首次发现FFF光束显著改变ERAD（内质网相关蛋白降解）通路关键基因Ufd1/Cav1表达，并调控谷氨酸受体活性。该成果为优化临床放疗方案提供分子机制依据，发表于《Breast Cancer》。

　　

乳腺癌作为全球女性健康的首要威胁，其治疗面临两大核心矛盾：放疗对肿瘤组织的杀伤效率与对正常组织的保护需求如何平衡？不同剂量率放疗（如传统FF与新型FFF技术）是否存在分子层面的效应差异？现有研究多聚焦于FF光束的物理剂量分布优化，而FFF技术虽能提升治疗效率（剂量率可达1820 MU/min），但其对肿瘤微环境的生物学影响仍属未知。

为解决这一关键问题，土耳其健康科学大学实验医学研究中心的Tugba Kul Koprülü团队联合多家机构，通过建立MCF-7（ER+ Luminal A型）乳腺癌裸鼠模型，首次系统比较了FF（400 MU/min）与FFF（1120/1820 MU/min）光束照射后48小时的转录组变化。研究发现：FFF组较FF组显著下调ERAD通路关键基因Ufd1（降幅达60%）和Cav1（降幅45%），同时抑制谷氨酸受体基因Grin2d表达。这些改变与肿瘤细胞凋亡增强相关，提示FFF可能通过双重机制（蛋白质质量控制失调+代谢重编程抑制）提升放疗敏感性。

关键技术方法包括：1）建立MCF-7裸鼠异种移植模型（细胞来源ATCC HTB-22）；2）Varian Trilogy直线加速器实施20 Gy单次照射（含10 mm组织补偿物）；3）Illumina NovaSeq 6000平台进行RNA-seq；4）Cytoscape构建基因互作网络；5）DESeq2分析差异表达基因（DEG）。

结果解析
DEG鉴定：
放疗组vs未放疗组（G2）呈现剂量率依赖性基因表达变化：FF-400组（G3）检出334个DEG（231下调），而FFF-1820组（G5）仅187个DEG（116下调）。关键差异基因包括：

• 钙调蛋白激酶CAMK2D：随剂量率升高表达递减（FFF-1820组降低70%）
• NMDA受体Grin2d：所有放疗组均显著抑制（logFC<-2.5）

通路分析：

FFF组特异性激活：

1. ERAD通路（Ufd1-Cav1-Derl1轴）
2. 谷氨酸受体信号（Grin2d-CAMK2D级联）

分子功能：
蛋白结合（GO:0005515）和白细胞介素-8受体活性（GO:0031730）在FFF组显著富集（p<0.001），提示免疫微环境重塑。

结论与意义
本研究首次揭示：

1. 剂量率效应：FFF高剂量率（>1120 MU/min）通过ERAD通路紊乱和谷氨酸代谢抑制，产生区别于FF的独特生物学效应
2. 临床转化价值：ERAD通路基因（Ufd1/Cav1）可作为预测FFF放疗响应的潜在标志物
3. 技术革新：为SBRT/SRS等短时高剂量放疗提供分子水平优化依据

局限性在于仅观察急性期（48小时）效应，未来需开展长期随访验证。该研究为精准放疗时代"剂量率-分子响应"关系的探索树立了新范式。