IR-780對耐藥性胃癌細(xì)胞的光熱療干預(yù)效果研究

【摘 要】目的：研究光熱轉(zhuǎn)換劑IR-780對于耐藥性胃癌細(xì)胞的光熱療干預(yù)效果。方法：首先利用CCK-8法檢測IR-780對人胃癌細(xì)胞系SGC-7901及其多藥耐藥株SGC-7901 ADR的毒性，再通過細(xì)胞抑制實(shí)驗(yàn)檢測在不同濃度和照射強(qiáng)度下，IR-780對于兩種細(xì)胞的光熱干預(yù)效果，以確定IR-780對兩種細(xì)胞的增殖具有抑制能力。結(jié)果：IR-780本身對SGC-7901細(xì)胞及其多藥耐藥株沒有顯著的細(xì)胞毒性。而通過IR-780所實(shí)施的光熱干預(yù)可對SGC-7901及其多藥耐藥株產(chǎn)生非常強(qiáng)的抑制作用，抑制效果與IR-780濃度及光照強(qiáng)度皆有明顯的量效關(guān)系，其結(jié)果在兩種細(xì)胞上沒有顯著性差異。表明IR-780所產(chǎn)生的光熱治療作用可有效干預(yù)胃癌細(xì)胞。結(jié)論：IR-780可有效抑制人胃癌細(xì)胞SGC-7901及其多藥耐藥株的增殖。可為耐藥性胃癌的臨床治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】耐藥性胃癌;光熱療;IR-780

1 研究背景

胃癌是我國高發(fā)癌癥之一，死亡率非常高，因難以早期診斷，多數(shù)患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已至中晚期，導(dǎo)致其預(yù)后較差?；熓瞧渲委熓侄沃?，然而多藥耐藥性（multidrug resistant， MDR）是造成腫瘤化療的重要原因。亟需開發(fā)新的胃癌治療方法[1]。光熱療是近年來興起的一種新型腫瘤治療方法，其通過光熱轉(zhuǎn)化劑吸收近紅外光產(chǎn)生熱能，從而起到快速治療腫瘤的效果。這種新型療法因其微創(chuàng)性和高效性而受到廣泛的關(guān)注[2]。此外，由于光熱療是通過物理手段來實(shí)現(xiàn)腫瘤治療的，因此對于多藥耐藥性腫瘤的治療，不存在敏感性降低而產(chǎn)生耐受性的問題。可有效用于化療效果降低甚至失失效的病人。具有非常好的應(yīng)用前景。

光熱轉(zhuǎn)化劑是光熱療的核心。目前這方面的研究主要集中在納米金、納米銀及金屬硫化物等無機(jī)納米材料上，這些材料因其表面具有的等離子體共振效應(yīng)，能吸收紅外線產(chǎn)生熱量。然而無機(jī)材料在體內(nèi)應(yīng)用方面存在較大障礙，導(dǎo)致其無法有效的推廣[3]。有機(jī)小分子光熱轉(zhuǎn)化劑較之與無機(jī)材料具有生物相容性好，體內(nèi)可降解及毒副作用小等優(yōu)勢，適于進(jìn)行臨床開發(fā)。其中花菁素類染料因其光吸收性強(qiáng)，毒性低，易于制備等優(yōu)勢引起了多方關(guān)注。IR-780是一種脂溶性的陽離子花青素染料，因其具有非常好的熒光特性及一定的腫瘤靶向能力，已被廣泛用于腫瘤成像研究中。更為重要的是，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)IR-780具有非常強(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)化性能，可用于腫瘤的光熱治療?；诖耍狙芯客ㄟ^細(xì)胞增殖抑制方式來檢測IR-780對人胃癌細(xì)胞系SGC-7901多藥耐藥株的光熱干預(yù)效果，以期為后續(xù)耐藥性胃癌的治療奠定前期研究基礎(chǔ)。

2 材料與方法

2.1 材料

人胃癌細(xì)胞系SGC-7901及其多藥耐藥株SGC-7901 ADR獲自空軍軍醫(yī)大學(xué)。CCK-8購自碧云天生物科技有限公司。DEME 高糖培養(yǎng)基，胰蛋白酶為Hyclone公司產(chǎn)品。胎牛血清為浙江天杭生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品。細(xì)胞培養(yǎng)皿，孔板，離心管及移液管等耗材為Coning公司產(chǎn)品。

2.2 CCK-8檢測IR-780對SGC-7901及SGC-7901 ADR細(xì)胞的毒性

復(fù)蘇SGC-7901及SGC-7901 ADR細(xì)胞，利用含有10% FBS的DMEM高糖培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為37℃，5%CO2，待細(xì)胞長至合適密度后用胰酶消化并計(jì)數(shù)，以6×104個(gè)細(xì)胞/孔的密度分別鋪入96孔板內(nèi)，再加入含有不同濃度IR-780的培養(yǎng)基，繼續(xù)培養(yǎng)至待對照孔細(xì)胞密度達(dá)到90%以上時(shí)，去除孔內(nèi)培養(yǎng)基，向板內(nèi)每孔重新加入100μL含有10% CCK-8溶液的無色培養(yǎng)基，培養(yǎng)2h后利用酶標(biāo)儀測定每孔在450nm處的吸光值。計(jì)算IC50值。

2.3 IR-780光熱干預(yù)效果檢測

將兩種細(xì)胞用含有10%FBS的DMEM無色培養(yǎng)基重懸并計(jì)數(shù)，再以1×105細(xì)胞/孔的密度分別鋪至24孔板，待細(xì)胞貼壁生長至70%左右密度時(shí)，各分為8組，分別加不同濃度的IR-780（1μg/mL，3μg/mL， 9μg/mL，27μg/mL， 81μg/mL，243μg/mL， 729 μg/mL），另外設(shè)置一組為空白對照，以37℃，5%CO2的條件孵育2h，之后進(jìn)行激光照射（照射條件：波長：808nm，功率：2W/cm2，時(shí)長：2min），去除孔內(nèi)培養(yǎng)基，向板內(nèi)每孔重新加入500μL含有10% CCK-8溶液的無色培養(yǎng)基，培養(yǎng)2h后利用酶標(biāo)儀測定每孔在450nm處的吸光值，參照前述方法評估抑制效果。根據(jù)前期所確定的IR780的最適藥物濃度，設(shè)置不同的照射功率，進(jìn)行干預(yù)，評估抑制效果。

3 結(jié)果

3.1 IR-780的細(xì)胞毒性

IR-780對SGC-7901及其多藥耐藥株的IC50值均在500 μM以上，其中對SGC-7901細(xì)胞的IC50值為783.3μM，對多藥耐藥株SGC-7901 ADR的IC50值779.4。結(jié)果表明IR780本身的細(xì)胞毒性非常低，此外兩種細(xì)胞對IR-780的敏感度未顯示出顯著性差異。

3.2 IR-780對于SGC-7901及其多藥耐藥株光熱干預(yù)結(jié)果

IR-780具備較強(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)化效率，在2W/cm2的照射2min后，9μg/mL濃度即可表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞損傷，隨著濃度的增加，損傷出現(xiàn)越快，細(xì)胞存活率越低，表現(xiàn)出了非常明顯的量效關(guān)系。在兩種細(xì)胞上的干預(yù)效果未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

將IR-780濃度定為27μg/mL，設(shè)置不同的梯度的激光照射功率，進(jìn)行干預(yù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞存活率與激光照射功率之間也存在著顯著的量效關(guān)系，功率越大，細(xì)胞存活率越低。當(dāng)激光照射功率達(dá)為1.1W/cm2時(shí)，細(xì)胞即可發(fā)現(xiàn)明顯的形態(tài)改變，細(xì)胞存活率顯著降低，而當(dāng)功率增大到到2.7W/cm2時(shí)，細(xì)胞已經(jīng)接近全部死亡。此外延長激光照射時(shí)間也可提高干預(yù)效果。在同等條件下SGC-7901和SGC-7901 ADR細(xì)胞未表現(xiàn)出顯著的差異。表明光熱療可以有效殺傷SGC-7901及其多藥耐藥株，且該種方法產(chǎn)生的效果不會(huì)因細(xì)胞耐藥性發(fā)生改變。

4 討論

多藥耐藥性是造成胃癌化療失敗的重要原因之一，目前還未開發(fā)出可以有效針對多藥耐藥性胃癌的臨床治療方法，因此研究新的治療手段具有重要的價(jià)值。光熱療主要通過光熱轉(zhuǎn)化劑特定波長的光產(chǎn)熱進(jìn)行腫瘤治療[4]。光熱療對細(xì)胞的殺傷主要通過高溫破壞細(xì)胞膜的完整性，釋放細(xì)胞成分，造成細(xì)胞的直接壞死，同時(shí)還可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[5]。此外，光熱療還可以通過對照射范圍和照射時(shí)長的控制來實(shí)現(xiàn)腫瘤區(qū)域的精準(zhǔn)治療，一方面增加治療效果，同時(shí)還可減少正常組織的損傷[6]。光熱轉(zhuǎn)化劑只實(shí)現(xiàn)光熱療的主要基礎(chǔ)，其中有機(jī)小分子光熱轉(zhuǎn)化劑相較于其他材料有著更廣闊的臨床應(yīng)用前景。本研究通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)IR-780所產(chǎn)生的光熱效應(yīng)可以有效殺傷人胃癌細(xì)胞SGC-7901及其多藥耐藥株，并且沒有因SGC-7901 ADR細(xì)胞所具有的多藥耐藥性而影響干預(yù)效果。此外，IR-780本身毒性較小，可安全的進(jìn)行各種體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。該結(jié)果可為胃癌的臨床治療提供可靠的研究基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

李科，男，博士，講師，工作于西安醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究所。