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《南方医科大学》 2007年
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大鼠原发性肝癌肿瘤细胞与骨髓间充质干细胞在肝癌药敏应用中的实验研究

周媛  
【摘要】: 背景: 在临床实践工作中,发现针对实体肿瘤化学治疗后,肿瘤临床上多数患者疗效不显著,部分患者可达到消退或缓解,但一段时间后往往出现复发。其原因可能是肿瘤细胞耐药或不敏感,即使肿瘤细胞数量减少,肿瘤体积缩小,但并未有效杀灭所有的肿瘤细胞,存活下来的极少数肿瘤细胞仍可使肿瘤复发。恶性肿瘤的浸润生长、转移扩散及治疗后复发,提示肿瘤组织中存在一种无限增殖能力的细胞。近年提出的肿瘤干细胞学说认为肿瘤组织中存在极少量干细胞样癌细胞亚群,它具有无限增殖的潜能,在启动肿瘤形成和生长中起着决定性的作用,而其余的大多数细胞,经过短暂的分化,最终死亡。肿瘤干细胞(tumor stem cells, TSC)概念的建立,提供了靶向性或选择性杀伤肿瘤干细胞的可能性,从而期望达到根治肿瘤、防止肿瘤复发和转移的目标。 原发性肝癌化疗始于20世纪50年代,但进展缓慢,其化疗疗效较差一直以来是不争议的事实,已有的临床研究未证实任何单药或联合化疗的有效率超过20%。因此,迫切需要切实可行的检测方法进行针对肝癌细胞尤其是针对肝癌干细胞的药敏试验来完善化疗方案,以期提高化疗的效果。目前条件下,直接针对TSC进行研究有一定困难。虽然实体瘤干细胞研究工作取得了相当大的进展,如在乳腺癌、脑肿瘤及前列腺癌等实体瘤中均已经证实了TSC的存在,甚至还在个别实体瘤中分离出初步具备TSC特征的肿瘤细胞亚群。然而包括肝癌在内的绝大多数实体瘤干细胞的纯化非常困难,因细胞表面特异标记很少,难以进行细胞分选。也缺乏鉴定TSC的统一标准,分离出纯度高的TSC,直接进行药敏实验的技术难度非常大。而采用肿瘤细胞体外培养,进行化疗药物敏感实验判断个体化疗药物敏感性是目前采用广泛的方法。同时已证明,肿瘤干细胞以一定的机制,譬如通过抗凋亡bcl22家族蛋白膜转运蛋白的高表达来抵抗化疗,这就是当前的治疗容易产生抗药细胞的原因。寻找一类细胞,它与肿瘤干细胞同源抑或两者之间存在可能相似的表面标志或可能相同的耐药机制,用其替代肿瘤干细胞进行药物敏感实验研究为根治恶性肿瘤提供了又一新的方向,可能成为肿瘤防治研究的新的突破点。 TSC起源于相应成体干细胞,是成体干细胞向成熟细胞分化过程中突变的结果。研究发现,几乎所有白血病干细胞标记与造血干细胞一致[CD34~+];乳腺癌患者TSC表型与干细胞表型相同[CK8~+,14~+,18~+;Vi-mentin~+,EGFR~+];脑肿瘤TSC标记与神经干细胞完全一致[CD133、musashi-1、Sox2、melk、PSP、Bmi-1、和nestin]。原发性肝癌中,正常对应的成体干细胞研究相对比较成熟。来源于骨髓干细胞的卵圆细胞(Oval cell, OVC)具备肝脏干细胞性质,是宿主受致癌剂作用后发生肝癌的始动细胞,是肝癌干细胞的对应成体干细胞。OVC的来源—骨髓干细胞(MSCs或者造血干细胞)研究背景比较清晰,而且易于分离鉴定,对研究非常有利。基于此点,本课题利用肿瘤干细胞与成体干细胞的关系,研究间充质干细胞在针对肝癌干细胞、个体化的药物敏感实验应用的可能性及价值。 目的:研究大鼠骨髓间充质干细胞与大鼠原发性肝癌细胞药敏与肝癌细胞成瘤能力的相关性;探讨利用间充质干细胞,进行针对肝癌干细胞药物敏感实验的可能性;了解间充质干细胞在个体化的药物敏感实验中的价值。方法:30只雄性清洁级SD大鼠应用0.025%二乙基亚硝胺水溶液饲喂24周建立大鼠原发性肝癌模型,选取诱癌成功大鼠10只分别原代培养肿瘤细胞与间充质干细胞。用组织块法分离培养原代肝癌细胞;用密度梯度离心法分离培养骨髓间充质干细胞,流式细胞仪检测传代细胞表面标志CD29、CD34、CD44、CD45。筛选五种不同作用机制抗肿瘤药物表阿霉素、顺铂、5-氟脲嘧啶(5-FU)、健择、环磷酰胺分别作用24小时后,SRB法检测化疗药物对间充质干细胞与肝癌细胞的抑制率。同时药物作用后的肝癌细胞接种至裸鼠,6周后测量移植瘤重量观察其成瘤实验的差异,对模型大鼠间充质干细胞、肿瘤细胞抑制率与化疗药物作用后肿瘤细胞移植裸鼠后的成瘤重量分别进行相关性分析。结果:一(1)30只大鼠共有18只诱癌成功;(2)肿瘤组织病理诊断为混合型肝癌,并具有恶性转化细胞特性;(3)骨髓间充质干细胞(MSCs)经流式细胞仪检测占培养细胞总数的85.4%。二(1)表阿霉素、5-氟脲嘧啶(5-FU)、健择、环磷酰胺、顺铂五种药物对肝癌大鼠间充质干细胞抑制率分别为23.324±4.32、27.81±5.02、23.61±3.21、22.14±3.17、26.56±4.33;对肝癌细胞抑制率分别为:45.40±5.81、56.08±6.13、43.28±7.14、44.03±5.19、55.17±5.13。表阿霉素、5-氟脲嘧啶(5-FU)、健择、环磷酰胺、顺铂五种药物对肝癌大鼠间充质干细胞抑制率与对肝癌细胞抑制率比较有显著性差异,t值与P值分别为:t=7.885,P<0.001:t=9.363,P<0.001;t=8.814,P<0.001;t=12.585,P<0.001与t=13.837,P<0.001。(2)表阿霉素、5-氟脲嘧啶(5-FU)、健择、环磷酰胺、顺铂五种药物对肝癌细胞抑制率与其作用肝癌细胞后移植瘤重量间进行相关分析,相关系数为:表阿霉素r=0.541,P=0.106;5-氟脲嘧啶(5-FU),r=0.300,P=0.400;健择r=-0.356,P=0.313;环磷酰胺r=0.210,P=0.561;顺铂r=0.050,P=0.891,均无相关性。而化疗药物对肝癌大鼠间充质干细胞抑制率与对应药物作用后肝癌细胞移植瘤重量进行相关分析,相关系数为:表阿霉素r=-0.885,P=0.001;5-氟脲嘧啶(5-FU),r=-0.785,P=0.001;健择r=-0.675,P=0.032;环磷酰胺r=-0.763,P=0.010;顺铂r=-0.695,P=0.026,化疗药物对间充质干细胞抑制率与肝癌细胞增殖侵袭能力有负相关性,并且相关有统计学意义。结论:(1)选取的五种临床常用化疗药物中,其作用机制互不相同。实验结果,同一个体的肝癌细胞对不同的药物敏感性有差异,间充质干细胞对不同的药物敏感性有差异,相对抑制率最高的为5-氟脲嘧啶,以下依次为健择>顺铂>表阿霉素>环磷酰胺。表明干细胞样细胞对药物的反应不同于普通细胞。(2)化疗药物对肝癌大鼠间充质干细胞抑制率小于对肝癌细胞抑制率,间充质干细胞可能有独特的耐药机制。(3)化疗药物对肝癌细胞抑制率不能完全反映肝癌细胞增殖侵袭能力。化疗药物对间充质干细胞抑制率可以较好反映肝癌细胞增殖侵袭能力,应用间充质干细胞有希望发展针对肝癌干细胞的药物敏感实验。
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