趙 青,任志廣,賈硯寒,魏寅祥,李新穎,黎 燕,李亞里,彭 暉
(1.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所免疫學(xué)研究室,北京 100850;2.南開(kāi)大學(xué)醫(yī)學(xué)院,天津 300071;3.解放軍總醫(yī)院婦產(chǎn)科,北京 100853)
最新一項(xiàng)世界范圍內(nèi)腫瘤發(fā)病統(tǒng)計(jì)中,在女性生殖器官惡性腫瘤中,卵巢癌發(fā)病率居第三位,病死率高居第一[1]。使用一線化療方案紫杉醇聯(lián)合鉑類(lèi)藥物(TP方案)后的絕大多數(shù)卵巢癌患者,最終腫瘤復(fù)發(fā)并導(dǎo)致耐藥,中位生存期僅18個(gè)月[2]。隨著人們對(duì)腫瘤標(biāo)志物的不懈研究,靶向治療讓人們充滿(mǎn)期待。表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)是目前腫瘤治療中非常有潛力的靶點(diǎn)。研究表明,其過(guò)表達(dá)與包括卵巢癌、結(jié)腸癌、頭頸癌、肺癌及胰腺癌在內(nèi)的多種癌癥的預(yù)后不良有關(guān)[2]。有報(bào)道稱(chēng),EGFR在卵巢癌中陽(yáng)性率為35%~70%[3]。
艾洛替尼(erlotinib,Erl)作為第二個(gè)被FDA批準(zhǔn)的靶向EGFR的小分子抑制劑,已在非小細(xì)胞肺癌的治療中取得不俗的成績(jī)。在美國(guó)臨床試驗(yàn)官方登記網(wǎng)站上顯示,其在卵巢癌的最新的臨床試驗(yàn)也處于第三期的階段[4]。在一項(xiàng)Erl單藥臨床試驗(yàn)中,藥物反應(yīng)率達(dá)到6%,而病情穩(wěn)定率為44%[5]。另外一項(xiàng)與紫杉醇和卡鉑的聯(lián)合用藥的臨床二期試驗(yàn)中,卵巢癌Ⅲ,Ⅳ期患者中術(shù)后化療藥與Erl聯(lián)合使用完全有效率為29%,術(shù)前行新輔助化療的患者使用聯(lián)合方案的完全緩解率為11%[6]。Erl在卵巢癌的臨床應(yīng)用前景令人期待。其單藥或聯(lián)合其他化療藥物或靶向藥物的臨床研究仍在進(jìn)行中,以EGFR為主的靶向治療也成為了最有希望的卵巢癌治療途徑之一。但不得不令人們關(guān)注的另一個(gè)事實(shí)是,盡管第一代酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor,TKI)吉非替尼和Erl已經(jīng)成功用于臨床的EGFR靶向治療,其有效率高達(dá)70%~80%,中位生存期為20~30個(gè)月。但在治療的1年內(nèi)最終仍會(huì)出現(xiàn)TKI耐藥導(dǎo)致腫瘤惡性發(fā)展[7]。Erl在卵巢癌的靶向治療中也可能存在著類(lèi)似的問(wèn)題,本研究通過(guò)建立Erl誘導(dǎo)的卵巢癌耐藥株,來(lái)探討此類(lèi)藥物在未來(lái)卵巢癌靶向治療的可行性與療效,進(jìn)而為其可能產(chǎn)生耐藥的機(jī)制提供理論依據(jù)。
Erl,購(gòu)自百靈威公司,由二甲亞砜(DMSO)配置成10 mmol·L-1儲(chǔ)備液。紫杉醇注射液、注射用硫酸長(zhǎng)春新堿(vincristine)與甲氨蝶呤(methotrexate),購(gòu)自浙江海正藥業(yè);順鉑(cisplatin)注射液,購(gòu)自齊魯制藥有限公司;注射用鹽酸米托蒽醌(mitoxantrone)與注射用鹽酸拓?fù)涮婵?topotecan),分別購(gòu)自江蘇豪森藥業(yè)和黃石飛云制藥公司;注射用鹽酸表柔比星(epirubicin),氟尿嘧啶(fluorouracil)分別購(gòu)自輝瑞制藥及金耀氨基酸有限公司。PE熒光標(biāo)記的流式抗人CD243(ABCB1)-PE抗體,抗人 CD338(ABCG2)-PE抗體、抗人TLR4-PE抗體均購(gòu)自 eBioscience;抗人 MRP1-FITC購(gòu)自BD公司。HRP標(biāo)記的山羊抗小鼠IgG二抗,購(gòu)自北京中杉金橋公司;GAPDH鼠源單抗,購(gòu)自美國(guó) California Bioscience公司;EGFR,p-EGFR,ERK,p-ERK,ErbB2,p-ErbB2兔源多克隆抗體均購(gòu)自Cell Signal Technology。ECL顯色試劑盒購(gòu)自Amersham LifeScience公司;BCA蛋白定量試劑盒,購(gòu)自Thermo公司;胎牛血清,購(gòu)自北京元亨金馬公司;Hyclone DMEM(高糖)培養(yǎng)基,為塞默菲世爾公司產(chǎn)品;胰蛋白酶、磺酰羅丹明B、脂多糖,購(gòu)自美國(guó) Sigma-Aldrich公司;FACS Calibur型流式細(xì)胞儀,為美國(guó) BD公司產(chǎn)品;5417R型小型臺(tái)式冷凍離心機(jī),為Eppendorf公司產(chǎn)品;1420 VICTOR3型熒光分光光度計(jì),為PerkinElmer公司產(chǎn)品;倒置顯微鏡,為Olympus公司產(chǎn)品;Forma SeriesⅡ型細(xì)胞培養(yǎng)箱,為T(mén)hermo公司產(chǎn)品;超凈工作臺(tái),為北京昌平長(zhǎng)城空氣凈化設(shè)備工程公司產(chǎn)品;蛋白電泳儀與電轉(zhuǎn)儀,為Bio-Rad公司產(chǎn)品。
人漿液性卵巢癌細(xì)胞系SKOV3由本實(shí)驗(yàn)室保存培養(yǎng),高糖DMEM完全培養(yǎng)基中含10%胎牛血清及青霉素100 kU·L-1和鏈霉素100 kU·L-1置于37℃恒溫孵箱培養(yǎng),CO2濃度保持在5% 。采用程國(guó)鈞[8-9]等介紹的逐步遞增聯(lián)合大劑量沖擊法誘導(dǎo)細(xì)胞。具體方法為:取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的SKOV3細(xì)胞,從 Erl 1 μmol·L-1開(kāi)始處理,細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)穩(wěn)定后逐步增加Erl的濃度,反復(fù)換液傳代,Erl依次為2,4,8,16 和 25 μmol·L-1,最 終 維 持 濃 度 為10 μmol·L-1,前期誘導(dǎo)歷經(jīng)10個(gè)月,傳代20次以上,耐藥性能夠穩(wěn)定維持在2~3倍。
取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的SKOV3和SKOV3/Erl細(xì)胞,制備單細(xì)胞懸液加入96孔板中,每孔細(xì)胞數(shù)為5000個(gè),培養(yǎng)24 h后,分別加入終濃度為0,0.78,1.56,3.13,6.25,12.5,25 和 50 μmol·L-1的Erl,繼續(xù)培養(yǎng)72 h檢測(cè)藥物對(duì)細(xì)胞的殺傷作用。紫杉醇、米托蒽醌、表柔比星、拓?fù)涮婵怠㈤L(zhǎng)春新堿和甲氨蝶呤終濃度為0,0.2,0.8,3.1,12.5,50,200 和 800 nmol·L-1;順鉑、5-氟尿嘧啶終濃度為0,0.2,0.8,3.1,12.5,50,200和800 μmo·lL-1。檢測(cè)時(shí)使用SRB染色法[10],步驟如下:用真空泵吸出96孔板中每孔的培養(yǎng)基,每孔加入質(zhì)量濃度為0.4%的 SRB 染液(含 1%醋酸),體積為 70 μl,室溫染色30 min后,吸出染液,每孔加入1%醋酸溶液洗 3次,晾干,每孔加入 200 μl Tris溶液10 μmmol·L-1,使結(jié)晶充分溶解并振蕩后,使用酶標(biāo)儀,檢測(cè)波長(zhǎng)570 nm的吸光度(absorbance,A)[11],GraphPad Prism 5.0 分析軟件給出細(xì)胞的半數(shù)抑制濃度(IC50),SKOV3/Erl細(xì)胞的耐藥倍數(shù)為SKOV3/Erl細(xì)胞IC50與SKOV3細(xì)胞IC50的比值。
收集SKOV3及SKOV3/Erl細(xì)胞各2×106個(gè),PBS洗1次后,分別用1 ml冰乙醇在-20℃固定36 h后,100×g離心5 min,去盡上清,PBS 洗1次后,加入濃度為 1 g·L-1RNase 各 100 μl,37℃消化30 min。加入100 μl碘化丙啶于室溫避光染色20 min。使用流式細(xì)胞儀進(jìn)行周期檢測(cè),Cell Quest軟件分析細(xì)胞周期分析,重復(fù)3次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。
在六孔板中種植SKOV3及SKOV3/Erl細(xì)胞,每孔1×106個(gè),37℃培養(yǎng)24 h后,分別加入Erl 2和10 μmol·L-1,20 min 后用真空泵抽取培養(yǎng)液,PBS清洗1次后,立即加入冷的細(xì)胞裂解液,每孔150 μl,冰上裂解10 min,置入低溫高速離心機(jī)中離心10 min,轉(zhuǎn)速為13800×g,吸取上清,按照BCA蛋白定量試劑盒對(duì)蛋白定量,電泳中每份樣品上樣量為30 μg。進(jìn)行轉(zhuǎn)膜,5%脫脂奶室溫封閉1 h后,用5%BSA稀釋的一抗孵育PVDF膜,保持4℃低溫過(guò)夜。用TBST洗膜3次后,加入二抗室溫孵育1 h,多次洗膜后,使用ECL系統(tǒng)在X線膠片上顯影。使用Gelpro32分析軟件對(duì)全部條帶進(jìn)行灰度掃描,以GAPDH為內(nèi)參,分析不同信號(hào)蛋白的表達(dá),除內(nèi)參GAPDH以外的條帶積分吸光度值分別與對(duì)應(yīng)樣品的內(nèi)參積分吸光度值做比值進(jìn)行同一化,最后統(tǒng)計(jì)磷酸化條帶與非磷酸化條帶的比值。
收集SKOV3及SKOV3/Erl細(xì)胞,每管1×106個(gè),每份樣品加入熒光標(biāo)記的抗體各10 μl,另預(yù)留一管細(xì)胞作為裸細(xì)胞對(duì)照;在室溫避光孵育20 min后,使用FACS洗液清洗細(xì)胞3次,加入1%多聚甲醛對(duì)細(xì)胞進(jìn)行固定,準(zhǔn)備上機(jī)進(jìn)行流式細(xì)胞測(cè)試。P糖蛋白(P-glycoprotein,Pgp)與乳腺癌耐藥蛋白(breast cancer resistance protein,BCRP)的檢測(cè)使用FL-2通道,多藥耐藥相關(guān)蛋白1(multidrug resistance-related protein 1,MRP1)的檢測(cè)使用FL-1通道,Toll樣受體 4(Toll-like receptor 4,TLR-4)的檢測(cè)使用 FL-2通道。分析軟件為WinMDI 2.8,陽(yáng)性率以軟件統(tǒng)計(jì)分析中的Gate值(%)表示[11]。
收集對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的SKOV3及SKOV3/Erl細(xì)胞,計(jì)數(shù),加入96孔板中,每孔5×103個(gè),培養(yǎng)24 h后,刺激組加入脂多糖20 mg·L-1,無(wú)刺激組加入相同體積的培養(yǎng)基,再過(guò)2 h后每組加入紫杉醇濃度分別為8 nmol·L-1和1 μmol·L-1,另以無(wú)藥物組作為對(duì)照。繼續(xù)培養(yǎng)72 h,進(jìn)行SRB染色法處理及吸光度檢測(cè),方法同1.3。
圖1結(jié)果表明,Erl對(duì)SKOV3的IC50為(9.54±1.04)μmol·L-1,對(duì) SKOV3/Erl細(xì)胞的 IC50上升至(21.63±1.05)μmol·L-1,耐藥倍數(shù)約為 2.26。由表1可見(jiàn),SKOV3/Erl對(duì)8種化療藥都產(chǎn)生了一定程度的交叉耐藥,其中以Pgp底物的紫杉醇的耐受性最強(qiáng),IC50由對(duì) SKOV3(2.85±1.30)nmol·L-1上升至(17.15±1.36)nmol·L-1,耐藥倍數(shù)約為 6.01。長(zhǎng)春新堿、米托蒽醌、甲氨蝶呤均為BCRP底物,耐藥倍數(shù)達(dá)到3以上,甲氨蝶呤的耐藥倍數(shù)更高達(dá)5.23。
Fig.1 Effect of erlotinib(Erl)on SKOV3 and SKOV3/Erl cell survival.Cells were treated with graded concentration of Erl 0,0.78,1.56,3.13,6.25,12.5,25 and 50 μmol·L -1,and then incubated for 72 h.The IC50was determined by SRB assay.
Tab.1 Resistance factor(RF)of SKOV3/Erl cells to different anticancer drugs
流式細(xì)胞同期檢測(cè)結(jié)果(圖2)顯示,SKOV3/Erl細(xì)胞的(G0+G1)期細(xì)胞比例有所上升,為(52.36±1.20)%,SKOV3 細(xì) 胞 僅 為(45.08±0.90)%;SKOV3/Erl細(xì)胞 S期比例有所下降,為(35.92±1.97)%,SKOV3 細(xì)胞為(42.32±0.69)%;而SKOV3與SKOV3/Erl細(xì)胞在G2/M期無(wú)顯著差異,比例分別為(12.60±0.27)%和(11.72±0.81)%。SKOV3/Erl細(xì)胞中G0/G1期比例增加,與S期比例下降表明更多的細(xì)胞進(jìn)入靜止期,而DNA合成減緩,在一定程度上降低了對(duì)細(xì)胞毒類(lèi)化療藥的敏感度。
Fig.2 Representative results of cell cycle of SKOV3(A)and SKOV3/Erl(B)cells by flow cytometry.
如圖3所示,隨Erl濃度增加,SKOV3細(xì)胞中p-HER1略有下調(diào),SKOV3/Erl細(xì)胞p-HER1水平顯著高于SKOV3(P<0.01),加入 Erl后并不下降。SKOV3/Erl細(xì)胞中活化形式的p-ERK平顯著上調(diào)(P<0.01),但加入 Erl 2 μmol·L-1后,活化程度微弱下降但仍高于相應(yīng)處理的SKOV3細(xì)胞,當(dāng)Erl 10 μmo·lL-1時(shí),不再高于SKOV3。AKT在SKOV3/Erl中的活化程度顯著減弱(P<0.01),加入Erl后活化程度Erl增加,即隨Erl濃度升高而上調(diào),與相應(yīng)處理SKOV3細(xì)胞。盡管在SKOV3/Erl中HER2的活化程度顯著升高(P<0.01),但在Erl 2和10 μmo·lL-1刺激下,pHER2水平均低于相應(yīng)處理組的SKOV3細(xì)胞。
如圖4所示,Pgp在SKOV3/Erl細(xì)胞中的表達(dá)率為(3.56±0.24)%,而在 SKOV3 細(xì)胞中為(1.07±0.11)%(P<0.01);BCRP 在 SKOV3/Erl細(xì)胞中的表達(dá)率為(7.60±0.98)%,而在SKOV3細(xì)胞中為(3.97±0.54)%(P<0.01);而在 SKOV3/Erl細(xì)胞中MRP1的表達(dá)率為(2.43±0.36)%,而在SKOV3的細(xì)胞中為(1.63±0.21)%。Pgp,BCRP 和MRP1在SKOV3/Erl細(xì)胞中都有微量的上升,且均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),但表達(dá)率均在10%以?xún)?nèi)。
Fig.3 Protein expression in SKOV3 cell SKOV3/Erl treated with Erl by Western blotting.B was the semiquantitative result of A.The cells were treated with Erl 2 and 10 μmol·L -1for 20 min,respectively.Lanes 1,2 and 3:SKOV3 cell treated with Erl 0,2 and 10 μmo·lL-1groups,respectively;lanes 4,5 and 6:SKOV3/Erl cell treated with Erl 0,2 and 10 μmol·L-1groups,respectively.±s,n=3.**P<0.01,compared with SKOV3 group.
Fig.4 Representative result of protein expression level of surface P-glycoprotein(Pgp)(A),breast cancer resistance protein(BCRP)(B)and multidrug resistance-associated protein 1(MRP1)(C)in SKOV3 and SKOV3/Erl cells.
如圖5所示,SKOV3/Erl細(xì)胞不但表現(xiàn)出一定的耐藥性,還伴隨著細(xì)胞表面TLR4蛋白的表達(dá)量顯著上升,其表達(dá)率由在SKOV3細(xì)胞中的(18.43±5.61)%顯著提高至在 SKOV3/Erl細(xì)胞中的(92.68±2.19)%(P<0.01)。
Fig.5 Toll-like receptor 4 expression level on SKOV3 and SKOV3/Erl cells determined by flow cytometry.
如表2所示,脂多糖的刺激可顯著提高SKOV3/Erl細(xì)胞存活數(shù),SKOV3/Erl細(xì)胞增殖程度甚至可達(dá)到空白對(duì)照組的2倍左右,而脂多糖對(duì)SKOV3則影響微弱。紫杉醇 8 nmol·L-1組中,SKOV3/Erl細(xì)胞仍保持較高的存活率,與SKOV3細(xì)胞相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05);而在脂多糖刺激下,SKOV3/Erl的存活數(shù)顯著高于SKOV3細(xì)胞(P<0.01)。紫杉醇1 μmol·L-1作用下和脂多糖刺激時(shí),SKOV3/Erl細(xì)胞存活數(shù)顯著高于SKOV3細(xì)胞(P<0.01),而無(wú)脂多糖刺激時(shí),兩種細(xì)胞無(wú)顯著差異。
Tab.2 Effect of lipopolysaccharide(LPS)on SKOV3/Erl cell survival
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,經(jīng)過(guò)持續(xù)性藥物刺激誘導(dǎo)而成的SKOV3/Erl細(xì)胞,耐藥倍數(shù)可達(dá)2.26倍,對(duì)紫杉醇和順鉑為代表的常用卵巢癌化療藥物表現(xiàn)出多藥耐藥的特點(diǎn),提示未來(lái)使用Erl治療卵巢癌的患者,如出現(xiàn)Erl耐藥現(xiàn)象,使用多種抗腫瘤藥物的化療方案可能表現(xiàn)出療效達(dá)不到預(yù)期的狀況。在細(xì)胞周期的檢測(cè)中,耐藥細(xì)胞表現(xiàn)為G0/G1期的上升,以及S期的下降,這表明耐藥細(xì)胞相對(duì)較多地進(jìn)入了靜止期,DNA合成有所下降,這似乎與腫瘤干細(xì)胞特征十分相似,增殖速度慢,造成化療藥物殺傷的選擇性下降,致使療效降低。Erl的長(zhǎng)期刺激下,細(xì)胞中EGFR的磷酸化活性反而有所上升。藥物干預(yù)條件下EGFR并未出現(xiàn)明顯抑制,耐藥細(xì)胞中的EGFR保持了較強(qiáng)的激酶活性,其下游信號(hào)中,活化的ERK維持了較高水平,而AKT信號(hào)則對(duì)ERK不敏感。由于HER1可以通過(guò)同源二聚化以及與HER2的異源二聚化兩種方式傳遞信號(hào),因此,HER2的磷酸化水平也值得關(guān)注的。從結(jié)果來(lái)看,SKOV3/Erl細(xì)胞HER2的磷酸化水平有上調(diào),但對(duì)Erl的抑制作用仍然十分敏感,推測(cè)HER1/HER2的異源二聚化程度對(duì)細(xì)胞的藥物耐受并無(wú)貢獻(xiàn)。綜上所述,在體外條件下,EGFR仍然是SKOV3/Erl細(xì)胞增殖和存活的重要途徑。在非小細(xì)胞肺癌的研究中,有文獻(xiàn)報(bào)道,EGFR的T790M突變是導(dǎo)致TKI藥物治療過(guò)程出現(xiàn)耐藥的重要原因之一[12],而本研究中誘導(dǎo)的耐藥細(xì)胞SKOV3/Erl并不存在激酶區(qū)的任何突變,因此,SKOV3細(xì)胞系出現(xiàn)的Erl耐藥機(jī)制與非小細(xì)胞肺癌有很大差別。EGFR活性保持與其他受體酪氨酸激酶的關(guān)系需要進(jìn)一步觀察。
文獻(xiàn)[13-15]報(bào)道,與多藥耐藥有關(guān)的重要的3個(gè)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白會(huì)引起多種藥物在細(xì)胞內(nèi)的積累下降,特別是BCRP和Pgp對(duì)Erl具有外排功能,可能是導(dǎo)致其療效下降的直接原因。然而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提示,耐藥細(xì)胞中Pgp,BCRP以及MRP1表達(dá)僅有微弱提高,總體陽(yáng)性率都保持在10%以下,可認(rèn)為是低水平表達(dá),難以對(duì)藥物的外排起到重要作用。
TLR4是最近幾年上皮性腫瘤標(biāo)志物研究中的新熱點(diǎn),由其在卵巢癌的增殖和耐藥方面起到重要作用。最近幾年的研究發(fā)現(xiàn)多種上皮腫瘤細(xì)胞也有TLR4高表達(dá),并且與腫瘤的增殖能力和化療耐藥相關(guān)[16-18]。甚至有報(bào)道稱(chēng)TLR4信號(hào)的激活是上皮性卵巢癌干細(xì)胞的特征。在本研究中所建立的SKOV3耐藥細(xì)胞模型中,TLR4的陽(yáng)性率顯著地上升,同時(shí)脂多糖刺激實(shí)驗(yàn)也證實(shí)TLR4激活大大促進(jìn)耐藥細(xì)胞SKOV3/Erl增殖,并在相對(duì)低濃度紫杉醇的殺傷下保持較高的存活率,而相對(duì)低表達(dá)TLR4的SKOV3細(xì)胞則對(duì)紫杉醇十分敏感。推測(cè)由于紫杉醇自身具有激活TLR4信號(hào)的功能,TLR4下游的NF-κB入核增多,PI3K/AKT路徑的活化信號(hào)上調(diào)所致[18],推測(cè)Erl在一定程度上降低腫瘤對(duì)紫杉醇的敏感度。TLR4上調(diào)的原因尚未得到證實(shí),而臨床上TLR4上調(diào)對(duì)EGFR小分子抑制劑靶向治療的指示作用,也有待于根據(jù)臨床做進(jìn)一步驗(yàn)證與探究。
總之,SKOV3/Erl表現(xiàn)出的耐藥特點(diǎn)與已報(bào)道的非小細(xì)胞肺癌大不相同,初步分析TLR4的表達(dá)上調(diào)是其藥物耐受能力提高的重要原因之一。此外,目前國(guó)內(nèi)卵巢癌的靶向治療研究剛剛處在起步階段,SKOV3/Erl細(xì)胞模型的建立為卵巢癌靶向治療的耐受研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和新的思路。
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