人血液对中子辐射和光子辐射的转录响应比较

尽管中子暴露具有众所周知的健康风险，但对于中子诱导的分子响应，以及能够区分中子暴露与光子暴露的可靠生物剂量学标志物，仍存在关键认知空白。我们首次开展了全基因组分析，比较人血液对加速器产生的类裂变能谱中子与光子的转录响应，并评估了转录组相对生物效应（RBE）及可区分辐射质量的基因特征。健康供者的全血在体外分别接受X射线（140 kV，0–4 Gy，n = 3）或中子（0.1–8 MeV，0–1 Gy，n = 2）照射，孵育6 h或24 h后，从外周血单个核细胞（PBMCs）中提取RNA并进行测序。与X射线相比，在相同剂量下，中子诱导差异表达基因（DEGs）的效力显著更强，在照射后6 h出现峰值响应，随后下降。相比之下，X射线诱导的DEGs数量持续增加至24 h（1 Gy时，中子与X射线：6 h分别为1,449与121个DEGs；24 h分别为996与621个DEGs）。一个以p53为核心的通用34基因特征，包括FDXR、EDA2R、GADD45A和ZMAT3，在不同供者、辐射质量及时间点之间均表现出高度单调的剂量响应（Spearman相关系数约为1）。此外，双重差分分析仅在6 h时鉴定出可区分辐射质量的基因，而至24 h时观察到转录响应趋同，提示用于生物剂量学区分的时间窗口极为狭窄。我们鉴定出一个由cGAS-STING-NF-κB信号通路驱动的中子特异性基因特征（RELB、NFKB1、C3、MALAT1），以及B细胞和髓系细胞特征基因的抑制（IGHD、TCL1A、CLEC7A、TLR2），从而定义了一个具有明确免疫调节效应且在生物学上连贯的中子辐射质量指数。我们首次在人体血液模型中从基因、通路和全局转录组水平评估了中子的RBE，报告6 h时全局转录组中子RBE为1.30（95% CI：1.14–1.49），24 h时为1.21（95% CI：1.14–1.28），为混合场暴露情景下的生物剂量学研究提供了重要基础。我们的研究推进了对中子辐射响应机制的理解，并支持混合场暴露情景下生物剂量学方法的开发。

尽管中子暴露的健康风险众所周知，但对于中子诱导的分子反应，以及鉴定能够区分中子暴露与光子暴露的可靠生物剂量学标志物，仍存在关键知识空白。我们首次对人血液在加速器产生的类裂变谱中子与光子照射下的全基因组转录反应进行了分析，并评估了转录组相对生物效应（RBE）以及可区分辐射质量的基因特征。健康供者的全血接受了照射

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🏷️ 中子辐射 转录组学 生物剂量学 辐射生物学 cGAS-STING信号通路 差异表达基因