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恶性肿瘤细胞与囊胚滋养层细胞侵袭性生物学行为的比较性研究

李大强  
【摘要】: 研究背景 恶性肿瘤逐渐成为了威胁人类健康的主要疾患之一。随着人类基因组草图的完成和多种模式生物全基因组序列的获得,人类对恶性肿瘤等基本生命现象内在机制的研究, 已步入了后基因组学(post-genomics)和蛋白质组学(proteomics)时代。但据1995年美国国立癌症研究所(NCI)报道,近20年来恶性肿瘤病人的死亡率并没有下降,反而在上升,这主要归因于人类尚未攻破其最坚固的堡垒-侵袭和转移。约70%的侵袭性肿瘤患者在首诊时已有微转移或可见转移灶,术后有40%~60%的患者发生复发和转移,80%~90%的肿瘤患者死于侵袭转移及相关并发症。由于恶性肿瘤细胞基因的多态性、生物学行为的复杂性以及缺乏理想的实验模型,目前对肿瘤侵袭和转移内在机制的研究仍处于探索阶段。 自1829年Lobstein等提出肿瘤的胚胎性起源概念以来,早期胚胎细胞与恶性肿瘤细胞生物学行为的相似性研究日益受到重视。Murray等研究证实,侵袭性生物学行为不仅是恶性肿瘤细胞转移信号级联反应中的前提和基础,而且是囊胚滋养层细胞植入母体子宫内膜(胚胎植入)信号转导通路中的关键。两者在病理生理过程、细胞增殖分裂、基因表达(癌基因、细胞黏附分子、细胞外基质和基质降解酶等)、新生血管形成、细胞凋亡和免疫逃逸等诸多方面具有惊人的相似性。然而,与恶性肿瘤细胞无限侵袭和转移相比,侵袭特性的囊胚滋养层细胞在机体原癌基因、癌基因、细胞外基质、细胞黏附分子和基质降解酶等网络调控下,通过与子宫内膜对话(cross-talk), 从而有序侵袭母体内膜。故Even-Ram等认为,所谓胚胎植入是“假恶性”(pseudomalignant)的囊胚滋养层细胞发生的生理性转移(physiological metastasis)。其中细胞周期、信号 WP=8 转导和癌基因-抑癌基因平衡等精确调控,蕴藏了阴阳平衡等中医学整体思维和基因时序差异表达等现代科学哲理,为研究恶性肿瘤侵袭和转移的内在机制建立了天然的实验(分子)模型。 21世纪的生命科学将是一个多学科创造性融合的时代。因此,两者研究方法学和哲学思维的交叉、渗透和融合,不仅对阐释囊胚滋养层细胞和恶性肿瘤细胞侵袭性生物学行为的内在机制,以及为开发和研究新的抗肿瘤侵袭转移的药物和技术等提供新的思路,而且对认识生命现象的多样性和生命本质的一致性具有重要意义。 目 的 1. 细胞是一切生命活动的基本单位,且细胞与细胞以及细胞与细胞外基质之间的相互作用和通讯,更是胚胎植入和恶性肿瘤细胞侵袭转移等基本生命现象的本质。通过建立小鼠囊胚和恶性肿瘤细胞共培养模型,探讨这两种侵袭特性的生命形式细胞在体外相同的微环境(microenvrionment)下,动态的相互作用和侵袭性差异以及细胞侵袭相关基因的差异表达,试图从细胞社会学和微环境等整体思维的角度来解读这两种生命现象。 2. 探讨在多种肿瘤组织和细胞中丧失表达的抑癌基因等负性调控分子,在体内囊胚滋养层细胞有序侵袭信号转导通路中的作用,从天然的抗组织侵袭模型-胚胎植入的角度,来阐释肿瘤无限侵袭转移的分子机制及其治疗靶点。 3. 探讨抗囊胚侵袭的药物-米非司酮对人低分化淋巴结转移胃腺癌细胞株SGC-7901生长、侵袭和转移的影响,从而为促进两学科的交叉性研究以及临床应用等提供新的思路。 意 义 早期胚胎(有人称之为良性肿瘤)的高速、有序的增殖分化,以及“假恶性”的囊胚滋养层细胞有序侵袭子宫内膜,为研究恶性肿瘤细胞无限增殖和侵袭转移的内在机制建立了天然的实验(分子)模型。两者研究方法学和哲学思维的交叉、渗透和融合,为解读目前这两大生物学之谜的内在机制和临床治疗等提供新的思路。 材料与方法 1. 建立KM系小鼠围植入期囊胚细胞与正常细胞株(鼠成纤维细胞L929和NIH3T3、人气道上皮细胞9HTE和人脐静脉内皮细胞ECV-304)、不同组织学来源的 WP=9 恶性肿瘤细胞株(人鼻咽癌细胞HNE1、人胃癌细胞BGC-823和SGC-7901、人肾癌细胞786-0、人膀胱癌细胞BIU-87及BADM-60、人成骨肉瘤细胞Ros17/2.8和Saos-2、人子宫内膜癌细胞RL95-2及大鼠乳腺癌细胞SHZ-88)以及不同侵袭转移潜能的人肝癌(HepG2、SMMC-7721、QGY-7703及MHCC97-H)和乳腺癌细胞株(T47D、MCF-7、ZR75-30、Bcap-37、MDA-MB-231及MDA-MB-435s)共培养模型,探讨两种侵袭特性的生命形式细胞,在体外相同的微环境下动态地相互作用及整体生物学行为变化。 2. 采用H.E染色、Giemsa染色、甲基绿-派洛宁染色以及扫描电镜检测,观察恶性肿瘤细胞和囊胚细胞在共培养系统中的形态学变化; 采用免疫细胞化学和原位杂交技术,探讨细胞侵袭相关基因整合素αv、焦点黏附激酶(FAK)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、CD44v6、Ki-67和Cyclin D1在共培养系统中的差异表达。 3. 采用免疫组织化学及原位杂交技术,探讨在肿瘤侵袭转移信号级联反应中下调或丧失表达的抑癌基因p16INK4a 蛋白及nm23/NDPK mRNA,在体内囊胚滋养层细胞有序侵袭信号转导通路中的作用。 4. 采用细胞培养和建立裸鼠移植瘤模型,初步探讨抗囊胚侵袭的药物-米非司酮(MIF)对人低分化淋巴结转移胃腺癌细胞株SGC-7901生长及侵袭转移的影响。 结 果 1. 小鼠囊胚与不同组织学来


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