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Effect of Reoxygenation on Radioresistance of Chronically Hypoxic A549 Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) Cells Following X-Ray and Carbon Ion Exposure

Nisar, Hasan und Konda, Bikash und Hoffmann, Marie D. und Labonté, Frederik M. und Arif, Maryam und Diegeler, Sebastian und Schmitz, Claudia und Baumstark-Khan, Christa und Chevalier, François und Hellweg, Christine E. (2025) Effect of Reoxygenation on Radioresistance of Chronically Hypoxic A549 Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) Cells Following X-Ray and Carbon Ion Exposure. International Journal of Molecular Sciences, 26 (18), Seite 9153. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/ijms26189153. ISSN 1661-6596.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.3390/ijms26189153

Kurzfassung

Hypoxia-induced radioresistance in non-small cell lung cancer (NSCLC) hinders radiotherapy efficacy. Fractionated schedules exploit reoxygenation between fractions to reverse this resistance, but the effects of post-irradiation reoxygenation remain unclear and may depend on radiation quality. We investigated survival, cell cycle progression, cytokine secretion, and gene expression in hypoxic (1 % O₂) and reoxygenated A549 cells irradiated with X-rays or carbon ions. Colony-forming assays revealed an Oxygen Enhancement Ratio (OER) > 1 for both hypoxic and reoxygenated cells after X-rays, indicating persistent radioresistance; carbon ion OER ≈ 1 reflected oxygen-independent cytotoxicity. Hypoxia weakened radiation-induced G₂ arrest, and this was unaffected by reoxygenation. IL-6 secretion increased after X-rays and IL-8 after carbon ions exposure; both were enhanced under hypoxia and reoxygenation. RNA sequencing revealed that hypoxia induced a pro-survival, epithelial-to-mesenchymal transition (EMT)-promoting, and immune-evasive transcriptional program, which was largely reversed by reoxygenation but without increased clonogenic killing. These findings indicate that short-term reoxygenation after irradiation can normalize hypoxia-driven transcriptional changes yet does not restore radiosensitivity, supporting the advantage of high-linear energy transfer (LET) carbon ions for targeting resistant hypoxic NSCLC cells.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216794/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:This article belongs to the Special Issue Molecular Perspectives in Lung Diseases: Pathogenesis, Diagnosis, and Treatment
Titel:Effect of Reoxygenation on Radioresistance of Chronically Hypoxic A549 Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) Cells Following X-Ray and Carbon Ion Exposure
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nisar, HasanDepartment of Radiation Biology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, Germany and Department of Medical Sciences, Pakistan Institute of Engineering and Applied Sciences (PIEAS), Islamabad 44000, Pakistanhttps://orcid.org/0000-0001-5252-2212NICHT SPEZIFIZIERT
Konda, BikashDepartment of Radiation Biology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, Marie D.Department of Radiation Biology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, Germany and German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), 53127 Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Labonté, Frederik M.Department of Radiation Biology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, Germany and Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Cologne, 50923 Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arif, MaryamDepartment of Medical Sciences, Pakistan Institute of Engineering and Applied Sciences (PIEAS), Islamabad 44000, PakistanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Diegeler, SebastianDepartment of Radiation Biology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, Germany and Department of Pathology, University of Cambridge, Cambridge CB2 1QP, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3161-0744NICHT SPEZIFIZIERT
Schmitz, ClaudiaDepartment of Radiation Biology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baumstark-Khan, ChristaDepartment of Radiation Biology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), 51147 Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chevalier, FrançoisUniversité de Caen Normandie, ENSICAEN, CNRS, CEA, Normandie Université, CIMAP UMR6252, 14000 Caen, Francehttps://orcid.org/0000-0002-8488-2324NICHT SPEZIFIZIERT
Hellweg, Christine E.Christine.Hellweg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2223-3580NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 September 2025
Erschienen in:International Journal of Molecular Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:26
DOI:10.3390/ijms26189153
Seitenbereich:Seite 9153
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:1661-6596
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ionizing radiation; hypoxia; reoxygenation; lung cancer; survival; cell cycle; DNA double-strand breaks; DNA repair; interleukin expression; non-small cell lung cancer cells; radioresistance; epithelial–mesenchymal transition
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Strahlung & Hypoxie
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Leitungsbereich ME
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:24 Sep 2025 10:35
Letzte Änderung:24 Sep 2025 10:35

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