125I放射性粒子對荷人結腸癌裸鼠治療效應的實驗研究

任利彬，周正，杜云峰，許建華，沈恩允，王仙斌，高旭

125I放射性粒子對荷人結腸癌裸鼠治療效應的實驗研究

任利彬，周正，杜云峰，許建華，沈恩允，王仙斌，高旭

【摘要】

目的觀察125I 放射性粒子組織間植入對裸鼠皮下人結腸癌移植瘤的局部抑制作用。

方法雌性 Balb/c 裸鼠 20 只，以人 Colo205 型結腸癌細胞建立裸鼠皮下人結腸癌實體腫瘤模型，待腫瘤體積長至理想大小，隨機分成 2 組，對照組不予任何處理，治療組給予移植瘤以125I 放射性粒子組織間植入，每周測量 2 次腫瘤體積，治療 27 d 后，處死裸鼠，觀察移植瘤的相對腫瘤體積（RTV）、相對腫瘤增殖率（T/C）、ABC 免疫組化染色觀察腫瘤增殖率[Brdu 標記指數（LI）]。

結果治療 27 d 后，裸鼠均存活。治療組（125I 粒子組）移植瘤的 RTV 為（251.59 ± 72.24），明顯小于對照組的RTV（1087.94 ± 510.72），相對腫瘤增殖率為 23.13%，明顯減少，治療組的 LI 為（15.00 ± 5.00），明顯小于對照組的 LI（38.75 ± 6.29）。

結論①人 Colo205 型結腸癌模型是放射性粒子植入治療大腸癌基礎研究的良好模型之一；②125I 放射性粒子對人結腸癌細胞增殖有明顯的局部抑制作用；③125I 放射性粒子在腫瘤體內累積一定劑量才會逐漸顯現治療效應。

【關鍵詞】結腸腫瘤； 碘放射性同位素； 大鼠，裸；疾病模型，動物

www.cmbp.net.cn 中國醫藥生物技術, 2010, 5(6):434-437

125I 放射性粒子組織間植入近距離放療是近年發展起來的一種腫瘤內放射的微創治療方法，因其可操作性強、療效明確、并發癥少，能明顯改善患者的生存質量[1-4]。我們采用人 Colo205 結腸癌細胞建立裸鼠結腸癌模型，行125I 放射性粒子組織間植入近距離放射治療，觀察其對腫瘤生長的抑制作用，旨為臨床的治療提供一定的實驗依據。

1 材料和方法

1.1 實驗材料和儀器

雌性 Balb/c 裸鼠 20 只（合格證：SCXK 京2009-0004），SPF 級，6 ～ 8 周，體重 18 ～ 20 g，中國醫學科學院實驗動物研究所提供，于 SPF 級動物實驗室飼養。

人 Colo205 型結腸癌細胞株，來自美國標準菌種收藏所（American type culture collection，ATCC），編號：CCL-222，由北京同為時代生物科技股份有限公司惠贈；125I 粒子：活度 29.6 MBq（0.8 mCi），北京智博高科生物技術有限公司產品，批號 2BS0908-13-01；ABC 檢測試劑（PK-4002）購自中杉金橋生物科技有限公司；細胞培養基：改良型 1640 medium，編號 nul0215，購自美國Hyclone 公司；胰酶：編號 533715，美國 Gibico 公司產品；細胞孵化箱 MCO-15AC 為日本 Sanyo公司產品；Olympus BX51 顯微鏡照相系統為日本Olympus 公司產品。

1.2 方法

1.2.1 人 Colo205 型結腸癌細胞的培養 將凍存于液氮中的人 Colo205 型結腸癌細胞復蘇，常規培養于含 10% 小牛血清的 RPMI1640 培養液中，于 37 ℃、5% CO2培養箱內培養，采取胰酶消化法培養至細胞個數約 8 × 107，經檢測細胞活度96%，將細胞制成濃度為 5 × 106/200 μl 的單細胞懸液。

1.2.2 裸鼠皮下移植瘤模型建立 于生物安全柜內，用 1 ml 注射器取 200 μl 的單細胞懸液，以碘伏溶液消毒裸鼠右腹部皮膚，將細胞懸液接種于Balb/c 裸鼠右腹部皮下。

1.2.3 移植瘤內植入125I 粒子 裸鼠皮下接種癌細胞后約 7 d，皮下移植瘤大小約 0.8 cm，隨機分成兩組，對照組不予任何處理，治療組給予移植瘤以125I 粒子植入。棉簽蘸取少許碘伏溶液消毒腫瘤組織及周圍皮膚，在遠心端離腫瘤組織 0.5 cm 處皮膚進針，皮下斜行穿入腫瘤組織內，使穿刺針末端位于腫瘤組織的中心，退出針芯，以無菌鑷夾取125I 放射性粒子通過植入器末端，以針芯將125I 放射性粒子推至腫瘤中心，然后緩慢退出粒子植入器，退出過程防止粒子隨之退出，棉簽按壓穿刺點數秒，無活動性出血后，將裸鼠放回鼠籠。

1.2.4125I 粒子植入術后數據獲得 兩組裸鼠每隔3 ～ 4 d 用游標卡尺測量腫瘤最長徑（a）及與之垂直的最寬徑（b），利用公式，腫瘤體積（TV）= a × b2/2 計算腫瘤體積，再換算為相對腫瘤體積（RTV）= Vt/V0（V0為開始給藥時測量的 TV，Vt為給藥后每次測量的 TV），相對腫瘤增殖率T/C（%）= RTV治療組/ RTV對照組× 100%。治療 27 d，處死裸鼠前 6 h 經腹腔注入 5-溴脫氧尿嘧啶核苷（Brdu）液，取裸鼠腫瘤甲醛固定，制作蠟塊、切片、ABC 免疫組化染色。在顯微鏡下隨機計數10 個高倍視野中細胞總數及 Brdu 陽性細胞數，Brdu 陽性細胞數與細胞總數的比值為 Brdu 標記指數（LI），從而反映腫瘤的增殖率。

1.3 統計學處理

2 結果

2.1 人 Colo205 型結腸癌細胞培養及裸鼠皮下移植瘤模型建立

經過 7 d 的細胞培養，所培養人 Colo205 型結腸癌細胞達到實驗所需細胞個數，約為 1 × 108/只，最后調定細胞濃度為 5 × 106/200 μl，經檢測細胞活度為 96%。

表 1 裸鼠皮下移植瘤相對腫瘤體積（RTV）（%）Table 1 The relative tumor volume (RTV) of nudemice transplantated tumor (%)

人 Colo205 型結腸癌細胞皮下注射于 Balb/c裸鼠右腹部，生長約 7 d 后，可觀察到裸鼠皮下直徑約 0.8 cm 的腫瘤結節。裸鼠皮下致瘤率 100%。

2.2 裸鼠皮下腫瘤體積變化

實驗開始后，125I 粒子組移植瘤生長速度明顯較對照組緩慢并在實驗第 6 天后腫瘤體積處于平臺期，在實驗最后階段，相對腫瘤體積有下降趨勢，而對照組裸鼠皮下移植瘤相對腫瘤體積一直生長（表 1、圖 1）。經計算所得，相對腫瘤增殖率 T/C（%）125I 放射性粒子組為 23.13%，治療有效。

圖 1 裸鼠皮下結腸癌相對腫瘤體積（RTV）（%）Figure 1 The relative tumor volume (RTV) of nudemice transplantated tumor (%)

2.3 兩組裸鼠經免疫組化染色 Brdu 標記指數（LI）

治療 27 d 后腫瘤的 Brdu 標記指數（LI），經t 檢驗，125I 粒子組與對照組比較有顯著性差異（P ＜ 0.05），125I 粒子組裸鼠皮下移植瘤的 LI 明顯比對照組的低，說明移植瘤增殖率低，見表 2。125I 粒子組裸鼠腫瘤組織經免疫組化染色顯示褐色的增殖細胞比對照組明顯減少，說明增殖率較低，見圖 2。

表 2 裸鼠皮下移植瘤 Brdu 標記指數（LI）Tabel 2 The Brdu-LI of nudemice transplantated tumor

圖 2 裸鼠腫瘤組織經免疫組化染色結果 × 400（褐色深染細胞為 Brdu 標記的細胞，反映細胞的活躍程度。A：對照組；B：125I 粒子組）Figure 2 The result of tumor organization by immunochemistry ABC method × 400. Brown cell are marked by Brdu, to reflect the activity of cell. A: Control group; B: Iodine-125 particle group.

3 討論

裸鼠是一類先天性胸腺缺陷的小鼠，T 細胞發育受阻，導致 T 細胞介導免疫缺陷，接種異體組織或細胞時，不發生排斥反應，從而可以建立人結腸癌腫瘤模型。針對大腸癌的臨床研究報道較少，基礎性研究報道相對更少[5]。本研究選用人Colo205 型結腸癌細胞為研究對象，考慮到結腸癌細胞來源于人原發性結腸癌，同源性強，與臨床的結腸癌具有相似性，能從一定方面反映臨床大腸癌治療的療效，為中晚期大腸癌的綜合治療方法提供實驗依據。

到 20 世紀 80 年代末，125I 已成為國外近距離放射治療中最常應用的標準核素[6]，在我國研究時間相對較短，2001 年，125I 粒子通過我國藥品監督管理局批準，正式進入臨床使用，是將125I 放射性元素密封于鈦合金內，制作成粗細只有 0.08 cm、長不到 0.5 cm 的小短棒。微型粒子發散出持續低能量的 X 線（27.4 ～ 31.5 keV）和 γ 射線（35.5 keV），輻射半徑 1.7 cm，半衰期約為 60 d。放射性粒子植入腫瘤體內后，其劑量分布并非按照距離平方反比衰減，而是在很短的距離發生陡降[7]，對腫瘤周圍的組織及臟器的放射性損傷較小。

放射線在 DNA 分子中造成的破壞是由于光子能量直接作用于DNA 鏈，或間接地通過與放射分解所產生的游離基團（包括羥基、水合電子 e、氫原子及過氧化氫等）相互作用所產生的多種糖和堿基的病變。DNA 堿基的破壞也很常見，它在產生突變中起重要作用，從而有效控制腫瘤細胞的再增殖、再修復，截斷腫瘤細胞擴散的途徑，從而使腫瘤的體積減小并逐漸治愈。Kim[8]研究認為：在連續照射過程中，腫瘤細胞損傷效應累積，進而抑制細胞繁殖。增殖期細胞被殺傷后，處于非增殖期和細胞周期 G0 期的細胞進入敏感的 G2/M 期，持續不間斷地照射，乏氧細胞再氧合，增加放射敏感性，如果細胞死亡超過了細胞新生，腫瘤體積就變小了。

本實驗研究結果提示125I 粒子在裸鼠皮下結腸癌的治療過程中，腫瘤生長速度較對照組緩慢，隨著治療時間的延長，經繪制相對腫瘤體積生長曲線可以看出，對照組裸鼠皮下結腸癌相對腫瘤體積曲線逐漸遠離125I 粒子組，125I 粒子組、對照組腫瘤經治療后 27 d 相對腫瘤體積經過統計分析，125I粒子組皮下結腸癌移植瘤的相對體積明顯比對照組要小，考慮125I 放射性粒子植入腫瘤體內，發射出的 γ 射線直接作用于 DNA 雙鏈，使其直接斷裂或破壞堿基，從而有效地控制了腫瘤細胞的再增殖、再修復，截斷了腫瘤細胞擴增的途徑。同時本文結果顯示在125I 粒子植入后第 6 天治療組相對腫瘤體積（RTV）處于平臺期，于第 20 天左右時，治療組 RTV 有下降趨勢，提示125I 粒子在腫瘤內的持續放射劑量累積到一定量值時才出現放射治療效應，見圖 1。

Brdu在 DNA 合成期（S 期）競爭性結合到DNA 的雙鏈中，經免疫組化染色檢測腫瘤細胞Brdu 標記指數（LI），反映腫瘤的增殖率，本文結果顯示125I 粒子組裸鼠皮下結腸癌增殖率均較對照組為低，有顯著性差異，再次證明了125I 放射性粒子對結腸癌細胞增殖有明顯的抑制作用，考慮本實驗研究采用人大腸癌細胞，可以為臨床的大腸癌綜合治療提供一定的實驗依據。

本實驗研究結果提示：①人 Colo205 型結腸癌模型是放射性粒子植入治療大腸癌基礎研究的良好模型之一；②125I 放射性粒子對人結腸癌細胞增殖有明顯的局部抑制作用；③125I 放射性粒子在體內累積一定劑量才會逐漸顯現治療效應。

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ObjectiveTo observe the therapeutic effect and the therapeutic mechanism of Iodine-125 radioactive particle interstitial irradiation on the nudemice transplantation tumor of human Colorectal cancer cell.

MethodsTo establish colon cancer model with human Colo205 colon cancer cells. When the diameter of transplant tumor is about to 0.8 cm, totally 20 male nudemice will be divided into two groups randomly: control group, Iodine-125 radioactive particle group. Measure the tumor volume twice per week. After 27 days treatment, the nudemice will be put to death at 6 hours before the Brdu injected into abdominal. Calculating the relative tumor volume (RTV), relative tumor Proliferation rate (T/C). Take the tissue of tumor, they will be detected by immunohistochemistry ABC method.

Results After the treatment, all of the nudemice were alive. The RTV of the treatment group is 251.59 ± 72.24, the RTV of the control group is 1087.94 ± 510.72, the difference of the treatment group compared with the control group was significal (P ＜ 0.05), tumor volume reduced obviously and growth velocity was inhibited.

Conclusions ①Human colon cancer model is a succeful model for Iodine-125 radioactive particle interstitial irradiation on the experimental study of colorectal cancer; ②Iodine-125 radioactive particle is safe, effective, feasible measure to malignant tumors;③Iodine-125 radioactive particle will reacts the effect after getting adequated dose in humor body.

【Key words】Colonic neoplasms; Iodine radioisotopes; Rats, nude; Disease models, animal

Author Affiliations:Office of Quality Control, The Central Hospital of Handan City, Handan 056001, China (REN Li-bin); Department of General Surgery and Surgical Oncology, China Meitan General Hospital, Beijing 10028, China (ZHOU Zheng, DU Yun-feng, XU Jian-hua); Beijing Cotimesbiotechnology Co., Ltd., Beijing 100176, China (SHEN En-yun); Department of Graduate, North China Coal Medical University, Tangshan 063000, China (WANG Xian-bin, GAO Xu)

Correspoding Author:ZHOU Zheng, Email: zhzh0386_cn@sina.com www.cmbp.net.cn

Chin Med Biotechnol, 2010, 5(6):434-437

作者單位：056001 邯鄲市中心醫院質管辦（任利彬）；100028 北京，煤炭總醫院普外腫瘤科（周正、杜云峰、許建華）；100176 北京同為時代生物技術有限公司（沈恩允）；063000 唐山，華北煤炭醫學院研究生部（王仙斌、高旭）

通訊作者：周正，Email：zhzh0386_cn@sina.com

收稿日期：2010-06-01

DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2010.06.007

An experimental study on nudemice transplantation tumor of human colorectal cancer cell with iodine-125 radioactive particles

REN Li-bin, ZHOU Zheng, DU Yun-feng, XU Jian-hua, SHEN En-yun, WANG Xian-bin, GAO Xu

【Abstract】