目的:重离子辐射损伤的医学防护是对抗空间辐射人体健康危害的关键之一。通过基因组学和分子生物学技术发掘辐射损伤防护相关人类基因并研究其作用机制是重离子辐射损伤医学防护的重要内容。本研究将建立基于基因表达谱和关联网络分析方法的精确识别重离子辐射损伤防护相关分子靶标的技术方法,对其功能、通路富集情况进行注释分析,并在转录和翻译水平上对辨识所得关键基因进行实验验证。方法:依托重离子加速器重大科学装置,对正常人淋巴母细胞AHH-1和Hela细胞分别进行0.5Gy、2Gy剂量的碳离子(12C)辐射及已有防护药物523、VND3207干预,建立细胞基因表达谱,结合人类蛋白质相互作用数据构建分子网络,运用基于模拟退火的迭代搜索算法,辨识辐射损伤相关基因激活子网,从中筛选显著差异表达基因,进一步辨识重离子辐射损伤防护相关分子靶标。通过富集分析对辨识所得基因进行分子功能、通路富集等注释。运用Western blot和RTPCR技术分析碳离子辐射后细胞RIF1基因蛋白和mRNA表达量的变化情况,验证电离辐射对其表达量造成的影响。结果:通过大规模计算和分析,辨识出显著响应0.5Gy剂量碳离子辐射的基因RIF1、PPM1A、GMEB1、GDI1等,显著响应2Gy剂量碳离子辐射的基因PPM1A、TFE3、 GTF2A1、BDP1等,显著响应防护药物523的基因CASP3、IFI16、PSMD11等,以及显著响应防护药物VND3207的基因RIN1、ATRX、RAPSN、SMAD7等,它们是潜在的重离子辐射损伤防护相关分子靶标。这些基因富集的分子功能类别主要包括转录调节活性、转录激活子活性、酶催化活性、蛋白激酶活性和锌离子结合等。其中RIF1与DNA损伤修复途径的选择相关,辐射后其蛋白和m RNA表达量均发生显著变化,对碳离子辐射敏感,可作为进一步辐射损伤响应机制研究的对象。结论:该研究通过基于计算生物学的方法预测出显著响应重离子辐射损伤反应的潜在关键基因,从分子功能、通路富集等方面对其进行分析,揭示了RIF1基因响应辐射损伤的时间效应和剂量效应,证实了电离辐射对其表达量造成的影响。为进一步深入开展RIF1基因在重离子辐射损伤下DNA双链断裂修复通路中的功能调节机制研究奠定了基础,为对抗空间辐射损伤的分子靶标和候选药物研发提供了新的思路与策略。