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毒胡萝卜素联合吉非替尼改善人肺腺癌细胞PC9/GR的耐药性研究

杜江源 张兰林 蔡同凯 曹永兵

耿晨晨, 汪甜甜, 李翔, 王小彦, 姜云云. 天然环肽auyuittuqamide A的全合成研究[J]. 药学实践与服务, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
引用本文: 杜江源, 张兰林, 蔡同凯, 曹永兵. 毒胡萝卜素联合吉非替尼改善人肺腺癌细胞PC9/GR的耐药性研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(3): 121-126. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202209018
GENG Chenchen, WANG Tiantian, LI Xiang, Wang Xiaoyan, JIANG Yunyun. The total synthesis of natural cyclopeptide auyuittuqamide A[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
Citation: DU Jiangyuan, ZHANG Lanlin, CAI Tongkai, CAO Yongbing. Improvement of gefitinib-resistance of PC9/GR by thapsigargin combined with gefitinib[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(3): 121-126. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202209018

毒胡萝卜素联合吉非替尼改善人肺腺癌细胞PC9/GR的耐药性研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202209018
基金项目: 上海市虹口区卫健委面上项目(虹卫2002-02)
详细信息
    作者简介:

    杜江源,硕士,助理研究员,研究方向:肿瘤免疫,Email:bys20070716@126.com

    通讯作者: 曹永兵,教授,博士生导师,研究方向:真菌与免疫,Email:ybcao@vip.sina.com

Improvement of gefitinib-resistance of PC9/GR by thapsigargin combined with gefitinib

  • 摘要:   目的   研究毒胡萝卜素(thapsigargin)联合吉非替尼(gefitinib)对人肺腺癌耐药细胞株PC9/GR增殖的影响并探讨可能的机制。  方法  吉非替尼单独用药或吉非替尼与毒胡萝卜素联合应用,通过CCK8实验检测上述两组药物对PC9/GR细胞增殖的影响;应用流式细胞术鉴定两组药物对PC9/GR细胞凋亡的影响;应用Western blotting法检测两组药物对PC9/GR细胞蛋白ATF-6和IRE1α表达的影响。  结果  细胞增殖实验显示,与吉非替尼单独用药相比,联合用药组中PC9/GR的增殖受到更强的抑制作用;凋亡实验显示,相较于吉非替尼单独用药,联合用药能够进一步促进细胞的凋亡;Western blotting法显示,与吉非替尼单独用药相比,联合用药后PC9/GR中ATF-6和IRE1α蛋白(内质网应激标志物)表达上调,其差异具有统计学意义。  结论  在毒胡萝卜素诱导下,PC9/GR细胞对吉非替尼的敏感性增加,其中机制可能与内质网应激有关。
  • 近年来,随着肿瘤、器官移植和获得性免疫缺陷综合征(AIDS)等导致的免疫功能低下人群的增加,侵袭性真菌感染(IFIs)的发病率和病死率逐年上升[1-2]。念珠菌、隐球菌和曲霉菌是IFIs最主要的致病菌,并且造成的病死率超过90%[3]。在念珠菌属中,白念珠菌(Candida. albicans)是院内血液感染最常见的致病菌原体,其在重症监护病房(ICU)患者中致病率超过17%,病死率高达40%[4-5]。临床上治疗IFIs的抗真菌药物主要包括:多烯类(两性霉素B)、核酸类(5-氟胞嘧啶)、唑类(氟康唑)和棘白菌素类(卡泊芬净)药物(图1[6-7]。然而,由于临床上出现抗真菌药物严重的耐药性和毒副作用,IFIs的治疗效果相当有限。因此,迫切需要研发全新机制的抗真菌药物。

    图  1  临床上治疗IFIs的抗真菌药物

    组蛋白乙酰化修饰(包括组蛋白乙酰化和去乙酰化)是表观遗传学研究的重要组成部分。组蛋白去乙酰化酶(HDACs)将组蛋白和其他蛋白上的赖氨酸末端乙酰基去除,对染色体重塑和基因的表达起着重要作用[8-9]。目前HDAC抑制剂主要集中于抗肿瘤研究方向,且已有多个上市药物应用于肿瘤的治疗。据研究报道,真菌中的HDACs,如烟曲霉[10]、白念珠菌[11-12]、酿酒酵母[13]和新生隐球菌的HDACs[14-15]参与了毒力相关的过程和形态变化。因此,抑制真菌HDACs可能是治疗IFIs的有效策略。

    联合药物治疗是提高临床一线药物疗效并克服真菌耐药性的有效策略之一。真菌的耐药性涉及转录调节,其中染色体重塑和组蛋白修饰起主要作用。HDACs调节的组蛋白修饰在应激信号通路中起着至关重要的作用,这可能与真菌对各种环境(包括药物)的应激反应有关[16]。此外,已有研究报道,HDAC抑制剂与唑类药物联用具有协同增效作用[17-18]。例如,HDAC抑制剂MGCD290与氟康唑联用具有协同抗多种临床真菌分离株的作用[19]

    基于此,本研究首先对8个市售的HDAC抑制剂(图2)进行体外协同抗真菌活性测试,筛选结果显示化合物Rocilinostat与氟康唑联用具有优秀的体外协同抗耐药白念珠菌活性。后续考察其与不同唑类药物联用时对不同念珠菌属的体外协同抗真菌活性,以及对正常细胞的毒性作用,以期为抗真菌药物的研发提供依据。

    图  2  HDAC抑制剂的化学结构

    临床分离的6株唑类耐药白念珠菌(编号:9893,10061,10060,9173,4108和0304103),2株唑类耐药热带念珠菌(编号:5008,10086),1株光滑念珠菌(编号:9073)和1株耳道念珠菌(编号:0029)由海军军医大学附属长征医院提供。菌株活化首先从−80 ℃中挑取菌株冻存液至YEPD液体培养基活化24 h,然后取10 μl菌悬液至1 ml YEPD中,并在30 ℃、200 r/min下培养16 h后待用。HUVEC细胞来源于中国科学院上海细胞库,并在新鲜配置的DMEM完全培养基中培养。

    YEPD液体培养基:取10 g酵母浸膏、20 g葡萄糖、20 g蛋白胨溶解于1 000 ml三蒸水中,经高压蒸汽灭菌(121 ℃, 15 min)后,保存于4 ℃条件下备用。RPMI 1640培养基:取10 g RPMI 1640(Gibco)粉末、34.5 g吗啡啉丙磺酸、2 g NaHCO3、2.7 g NaOH溶解于1 000 ml三蒸水中,经0.22 μm的微孔滤膜过滤与灭菌后,置于4 ℃条件下保存和备用。DMEM完全培养基:按照89% DMEM基础培养基+10%胎牛血清+1%的双抗比例混匀制得,混匀后置于4 ℃条件下保存和备用。PBS缓冲液:10 × PBS 100 ml溶解于900 ml三蒸水中,经高压蒸汽灭菌(121 ℃, 15 min)后,置于4 ℃条件下保存和备用。

    THZ-92A气浴恒温振荡器(上海博迅医疗生物仪器股份有限公司)、MJ-150-I霉菌培养箱(上海一恒科学仪器有限公司)、LW100T生物显微镜(北京测维光电技术有限公司)、HDC-15K高速离心机(上海泰坦科技股份有限公司)、C170二氧化碳培养箱(BINDER GmbH)、infinite M200多功能酶标仪(Tecan Austria GmbH)、高压蒸汽灭菌锅、无菌洁净工作台。

    本实验参照美国临床和实验室标准协会(CLSI)公布的M27-A3方案中微量液基稀释法进行。首先,收集活化好的真菌细胞,PBS洗3次后用RPMI 1640培养基制成浓度为1×103 CFU/ml的菌悬液。按照每孔100 μl接种菌悬液至无菌96孔板中,1~9列加入倍半稀释的HDAC抑制剂,A~F行加入倍半稀释的氟康唑,其中G行只加氟康唑,第10列只加化合物,第11列为不加药的阴性对照组,后将96孔板置于35 °C条件下孵育48 h。测定每孔在630 nm处的吸光度A,依据公式:抑制率(%)=(A阳性对照孔A化合物孔)/(A阳性对照孔A阴性对照孔)× 100%,计算各孔对应的抑制率。如果某一孔和其左边孔对应的抑制率均大于80%,则该孔对应的化合物和FLC浓度分别作为FIC化合物和FIC氟康唑,利用协同指数公式:FICI =(FIC化合物./MIC80 化合物)+(FIC氟康唑/MIC80 氟康唑),计算各化合物对应的FICI。

    收集活化好的白念珠菌0304103稀释在RPMI 1640培养液中,保持菌浓度为1×105 CFU/ml。取5 ml稀释的菌悬液和不同浓度的待测药物加入50 ml的离心管中, DMSO组作为空白对照组和32 μg/ml FLC作为阳性对照。随后将50 ml的离心管置于30 °C条件下振荡培养(200 r/min),在多个时间点吸取不同药物组的真菌混悬液(100 μl)于96孔板上,测量A630值并使用GraphPad Prism 7作图。

    收集指数生长期的白念珠菌0304103细胞(湿重为100 mg),然后用3 mg snailase、12 μl 2-巯基乙醇和3 ml snailase反应缓冲液等新鲜配置的真菌裂解液来处理它们,以制备真菌原生质体。真菌原生质体分散在PBS(20 ml)中以获得混悬液,然后往96孔板每孔中加入100 μl的混悬液和不同浓度的化合物Rocilinostat,并在35 °C下培育12 h。接着往每个孔中加入30 μmol/L的HDAC底物,于37°C下孵育6 h。随后添加100 μl HDAC酶促终止溶液并在37°C下孵育2 h。最后,在每个孔中取出100 μl培养物添加到黑板中,用Ex=360 nm,Em=460 nm来监测荧光强度并记录下来用于计算HDAC酶的抑制率。

    表1列出了HDAC抑制剂单独使用或与氟康唑联合使用的体外抗真菌活性筛选结果。MIC80为抑制80%真菌细胞生长的最低药物浓度。实验结果表明,8个HDAC抑制剂单独使用对耐药白念珠菌均无直接的抗真菌活性(MIC80>64 μg/ml);而化合物Rocilinostat(FICI=0.039)和伏立诺他(FICI=0.125)与FLC联用时均表现出良好的协同抗真菌活性。其中,化合物Rocilinostat的协同活性最佳,值得进一步研究。

    表  1  单用HDAC抑制剂或者与氟康唑联用对白念珠菌0304103的体外抗真菌活性(μg/ml)
    抑制剂抑制剂氟康唑FICI
    单用联用单用联用
    伏立诺他>644>6440.125
    Rocilinostat>642>640.50.039
    T3516>6464>64642
    T6016>6464>64642
    T6421>6432>64321
    T2157>6432>64321
    T1726>6464>64642
    T3358>6432>64641.5
    注: FICI值≤ 0.5表示协同,FICI值> 4表示拮抗;0.5<FICI<4表示不相关。
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    为进一步考察Rocilinostat是否具广谱的抗真菌作用,挑选9株临床分离的念珠菌属菌株进行协同抗真菌活性测试。如表2所示,Rocilinostat与FLC联合使用时,对两株耐FLC的白念珠菌(C. albicans 9173,FICI=0.094; C. albicans 4108, FICI=0.5)和对FLC敏感的光滑念珠菌(C. glabrata 9073)表现出协同增效作用,而对热带念珠菌(C. tropicis)和耳道念珠菌(C. auris)没有协同抗真菌活性。当Rocilinostat与伏立康唑(VRC)联用时,对耐VRC的白念珠菌(C. albicans 10060, FICI=0.033)表现出优异的协同抗真菌活性 (表3)。

    表  2  Rocilinostat与氟康唑单用或联用对多种念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
    菌株单用联用FICI
    Rocilinostat氟康唑Rocilinostat氟康唑
    9893>64>6464642
    10061>64>6464642
    10060>64>6464642
    9173>64>64420.094
    4108>64>6432320.5
    10186>64>6464642
    5008>64>646481.125
    90733243280.375
    00296432>64321
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    表  3  Rocilinostat与伏立康唑单用或联用对白念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
    菌株单用联用FICI
    Rocilinostat伏立康唑Rocilinostat伏立康唑
    0304103>64>643220.531
    10061>64>64320.1250.502
    10060>64>64 20.1250.033
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    为进一步考察化合物Rocilinostat的协同抗真菌活性,我们又开展了时间-生长曲线实验。从图3结果可以看出,高浓度的氟康唑或Rocilinostat单独使用对真菌生长无抑制作用,而Rocilinostat与不同浓度的氟康唑联用能够有效抑制真菌的生长,且呈浓度依赖趋势 (图3中抑制剂为Rocilinostat)。

    图  3  化合物Rocilinostat和氟康唑联用对白念珠菌的生长抑制作用

    采用HUVEC(人脐静脉内皮细胞)对化合物Rocilinostat进行细胞毒性的评价。结果如表4显示,化合物Rocilinostat对正常细胞表现出低毒性,IC50值为52.17 μmol/L (22.60 μg/ml),相当于其发挥协同抗耐药真菌(C. albicans 0304103)活性MIC80值的44倍,表明Rocilinostat对真菌细胞具有较强的选择性作用。此外,我们还测试了化合物Rocilinostat对真菌总HDAC酶的抑制活性,结果表明,Rocilinostat对真菌HDAC酶抑制活性(IC50=0.41 μmol/L)优于泛HDAC抑制剂伏立诺他(IC50=1.03 μmol/L)。

    表  4  Rocilinostat对正常细胞的毒性和真菌总HDAC酶活性IC50 (μmol/L)
    化合物HUVEC白念珠菌(总HDAC酶)
    Rocilinostat52.170.41
    伏立诺他1.03
    注: “—”表示没有测试。
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    本研究从市售的8个HDAC抑制剂中筛选出协同活性最佳的化合物Rocilinostat。进一步研究发现Rocilinostat与氟康唑联用对白念珠菌和光滑念珠菌具有协同增效作用。此外,化合物Rocilinostat与伏立康唑联用对临床分离的耐药白念珠菌株同样具有优秀的抗真菌活性。更值得关注的是,化合物Rocilinostat对正常细胞表现出低毒性,其对真菌细胞具有很好的选择性。因此,HDAC抑制剂Rocilinostat可以作为一种低毒、有效的唑类抗真菌药物增效剂,为抗真菌药物的发展提供了新的研究基础。

  • 图  1  吉非替尼对PC9和PC9/GR细胞增殖率的影响

    A. 不同浓度的吉非替尼对PC9细胞增殖的影响;B. 不同浓度的吉非替尼对PC9/GR细胞增殖的影响

    图  2  毒胡萝卜素对PC9和PC9/GR细胞增殖的影响

    A. 对PC9细胞增殖的影响;B. 对PC9/GR细胞增殖的影响***P<0.001, 与0 nmol/L组比较。

    图  3  不同浓度的毒胡萝卜素联合吉非替尼对PC9/GR增殖的影响

    A. 吉非替尼取0.5倍的IC50值的浓度与毒胡萝卜素联合作用对PC9/GR细胞增殖的影响;B. 吉非替尼取IC50值的浓度与毒胡萝卜素联合作用对PC9/GR细胞增殖的影响*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001,与吉非替尼组比较。

    图  4  不同浓度的吉非替尼与毒胡萝卜素联合用药对PC9/GR增殖的影响

    *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001,与吉非替尼组比较。

    图  5  吉非替尼、毒胡萝卜素及两者联合用药对PC9/GR细胞凋亡的影响

    A. 对照组;B. 吉非替尼组(9 μmol/L);C. 毒胡萝卜素组(10 nmol/L);D. 联合用药组,吉非替尼浓度为9 μmol/L,毒胡萝卜素浓度为10 nmol/L;E. 凋亡数据统计图**P<0.01,与吉非替尼组比较。

    图  6  毒胡萝卜素、吉非替尼及两者联合用药对PC9/GR细胞中ATF-6和IRE1α蛋白表达的影响

    A. ATF-6和IRE1α蛋白表达水平;B. ATF-6蛋白的相对表达量;C. IRE1α蛋白的相对表达量*P<0.05, ***P<0.001,与吉非替尼单药组1或2比较。

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-07
  • 修回日期:  2023-06-28
  • 网络出版日期:  2024-03-20
  • 刊出日期:  2024-03-25

毒胡萝卜素联合吉非替尼改善人肺腺癌细胞PC9/GR的耐药性研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202209018
    基金项目:  上海市虹口区卫健委面上项目(虹卫2002-02)
    作者简介:

    杜江源,硕士,助理研究员,研究方向:肿瘤免疫,Email:bys20070716@126.com

    通讯作者: 曹永兵,教授,博士生导师,研究方向:真菌与免疫,Email:ybcao@vip.sina.com

摘要:   目的   研究毒胡萝卜素(thapsigargin)联合吉非替尼(gefitinib)对人肺腺癌耐药细胞株PC9/GR增殖的影响并探讨可能的机制。  方法  吉非替尼单独用药或吉非替尼与毒胡萝卜素联合应用,通过CCK8实验检测上述两组药物对PC9/GR细胞增殖的影响;应用流式细胞术鉴定两组药物对PC9/GR细胞凋亡的影响;应用Western blotting法检测两组药物对PC9/GR细胞蛋白ATF-6和IRE1α表达的影响。  结果  细胞增殖实验显示,与吉非替尼单独用药相比,联合用药组中PC9/GR的增殖受到更强的抑制作用;凋亡实验显示,相较于吉非替尼单独用药,联合用药能够进一步促进细胞的凋亡;Western blotting法显示,与吉非替尼单独用药相比,联合用药后PC9/GR中ATF-6和IRE1α蛋白(内质网应激标志物)表达上调,其差异具有统计学意义。  结论  在毒胡萝卜素诱导下,PC9/GR细胞对吉非替尼的敏感性增加,其中机制可能与内质网应激有关。

English Abstract

耿晨晨, 汪甜甜, 李翔, 王小彦, 姜云云. 天然环肽auyuittuqamide A的全合成研究[J]. 药学实践与服务, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
引用本文: 杜江源, 张兰林, 蔡同凯, 曹永兵. 毒胡萝卜素联合吉非替尼改善人肺腺癌细胞PC9/GR的耐药性研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(3): 121-126. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202209018
GENG Chenchen, WANG Tiantian, LI Xiang, Wang Xiaoyan, JIANG Yunyun. The total synthesis of natural cyclopeptide auyuittuqamide A[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
Citation: DU Jiangyuan, ZHANG Lanlin, CAI Tongkai, CAO Yongbing. Improvement of gefitinib-resistance of PC9/GR by thapsigargin combined with gefitinib[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(3): 121-126. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202209018
  • 针对非小细胞肺癌(NSCLC)的靶向药EGFR-TKIs,自第一代问世以来发展迅速,目前第四代已在临床研发阶段。但由于新的耐药突变的不断产生,导致其应用受限。因此如何克服EGFR-TKIs耐药问题和寻找可改善肺癌靶向治疗耐药的药物已成当务之急。植物来源的单体成分种类繁多,应用前景巨大。毒胡萝卜(Thapsia garganica L.,伞形科毒胡萝卜属)是于地中海西部沿海地区发现的一种开花植物,一直被作为止痛剂应用于传统医学。毒胡萝卜素是从该植物中分离的单体化合物,作为内质网应激(ERS)的诱导剂,近年也被用于抗肿瘤和抗病毒研究。吉非替尼作为第一代EGFR-TKIs,副作用小,有效率高。本研究旨在探讨毒胡萝卜素和吉非替尼联合用药对人肺腺癌耐药细胞株PC9/GR耐药性的影响,并探讨其可能的机制。

    • 吉非替尼(纯度99.94%,HY-50895)、毒胡萝卜素(纯度99.95%,HY-13433)、CCK8试剂(HY-K0301-500T)均购自美国MCE公司;胎牛血清(F8318-500ML)和DMEM培养基(D6429-500ML)购自美国Sigam Aldrich公司;胰酶(25200-072)购自美国Gibco公司;凋亡试剂盒(559763)购自美国BD公司; ATF-6抗体(#65880)、IRE1α抗体(#3294)均购自美国CST公司;羊抗兔二抗(AS003)购自abclonal;PVDF膜购自Millipore;其余试剂均为国产分析纯试剂。人肺腺癌细胞(PC9)由同济医院惠赠,PC9/GR细胞购自湖南丰晖生物科技有限公司。

    • PC9细胞使用DMEM培养基培养,其中含10%的胎牛血清、100 U/ml的青霉素和100 μg/ml的链霉素,于37 ℃、5% CO2的恒温培养箱中孵育。PC9/GR细胞使用上述培养基维持培养并额外含800 ng/ml的吉非替尼。

    • 检测细胞对吉非替尼的耐药性:分别取对数生长期的PC9和PC9/GR细胞制成单细胞悬液,调整细胞浓度为40 000/ml,接种于96孔板,每孔100 μl细胞悬液,在培养箱中孵育过夜。吸弃96孔板上清液,加入含药培养基(PC9细胞中吉非替尼浓度分别为0、1、5、10、20、40、80、250、500、1 000 nmol/L;PC9/GR细胞中吉非替尼的浓度分别为0、1、10、100、1 000、2 500、5 000、10 000、20 000、40 000 nmol/L),同时设对照组,每组设4个复孔。72 h时吸弃上清液,再加入含CCK8的DMEM,0.5 h后用酶标仪检测A450

      检测毒胡萝卜素对细胞增殖的影响:分别取对数生长期的PC9和PC9/GR细胞同上述处理铺96孔板,贴壁后加入浓度为0.1、1、10、100、1 000、10 000 nmol/L的毒胡萝卜素,同时设对照组,每组设4个复孔。72 h时使用CCK8法检测A450

      检测毒胡萝卜素对PC9/GR细胞耐药的逆转:取PC9/GR对数生长期的细胞同上述处理铺96孔板,设12组,加入吉非替尼的浓度分别为0、4.5、4.5、4.5、4.5、4.5、0、9、9、9、9、9 μmol/L,毒胡萝卜素的浓度分别为0、0、0.1、1、10、100、 0、0、0.1、1、10、100 nmol/L。72 h时用CCK8法检测A450

      检测毒胡萝卜素对PC9/GR细胞耐药的逆转:取PC9/GR对数生长期的细胞同上述处理铺96孔板,设两组,为吉非替尼单药组和联合用药组:其中单药组设7个小组,加入吉非替尼的浓度分别为0、1、10、102、103、104、105 μmol/L;联合用药组设7个小组,每小组加入10 nmol/L的毒胡萝卜素,同时加入浓度分别为0、1、10、102、103、104、105 nmol/L的吉非替尼。72 h时用CCK8法检测A450。逆转倍数(RF)=逆转前的IC50值/逆转后的IC50值。

    • 取对数生长期的PC9/GR铺6孔板,每孔3×105个细胞,孵育过夜,吸弃上清液,加入含药培养基(对照组为9 μmol/L的吉非替尼组,实验组为9 μmol/L的吉非替尼组+10 nmol/L的毒胡萝卜素联合用药组),孵育72 h后,收集上清液及贴壁细胞,按说明书加入膜联蛋白(Annexin V-PE),室温孵育20 min后,再加入7-AAD,5 min后,收集细胞,流式细胞仪上机检测。

    • 取对数生长期的PC9/GR铺6孔板,每孔3×105个细胞,孵育过夜,吸弃上清液,加入含药培养基(每孔吉非替尼浓度依次为0、0、4.5、4.5、9、9 μmol/L,毒胡萝卜素浓度依次为0、10、0、10、0、10 nmol/L),培养72 h,去上清液,收集细胞蛋白,BCA法测量样品中总蛋白浓度。蛋白变性后取蛋白样品,使用蛋白印迹法检测IRE1α、ATF-6蛋白表达。

    • 数据采用GraphPad Prism 9软件进行统计分析,计量资料用($ \bar x $±s)表示,符合正态分布和方差齐性者采用单因素方差分析的单向分类方差分析(ANOVA),对取得的数据两两比较使用 LSD 检验。以P<0.05 为有统计学意义。

    • 吉非替尼对人肺腺癌细胞株PC9和PC9/GR的IC50值经计算分别为0.1019 μmol/L(图1A)和8.912 μmol/L(图1B),按公式计算耐药倍数为87.5(本课题中PC9和PC9/GR细胞株的IC50值分别以0.1 μmol/L和9 μmol/L进行实验)。

      图  1  吉非替尼对PC9和PC9/GR细胞增殖率的影响

    • 毒胡萝卜素对人肺腺癌细胞株PC9和PC9/GR的增殖均有抑制作用,呈剂量依赖性。当毒胡萝卜素浓度为10 nmol/L时,对PC9和PC9/GR的抑制率分别为14.7%(图2A)和4.11%(图2B)。毒胡萝卜素浓度为10 nmol/L时对PC9细胞的增殖显示较弱的抑制作用,而对PCR/GR细胞增殖的作用与对照组相比无统计学差异。抑制率(IR)=(1−药物组A值/对照组A值)×100%。本课题中,毒胡萝卜素的工作浓度选择10 nmol/L或者围绕10 nmol/L进行设计。

      图  2  毒胡萝卜素对PC9和PC9/GR细胞增殖的影响

    • 相比于吉非替尼单独用药,毒胡萝卜素(浓度依次为0、0.1、1、10、100 nmol/L)和吉非替尼(4.5 μmol/L或9 μmol/L)联合用药72 h时,PC9/GR的细胞增殖率在10 nmol/L和100 nmol/L时显著下降,并且具有统计学差异性(图3AB)。

      图  3  不同浓度的毒胡萝卜素联合吉非替尼对PC9/GR增殖的影响

      在不同浓度(0、1、10、102、103、104、105 nmol/L)的吉非替尼联合10 nmol/L的毒胡萝卜素作用后,PC9/GR的细胞增殖率相比吉非替尼单独用药(吉非替尼组浓度依次为0、1、10、102、103、104、105 nmol/L)也出现了下降,具有统计学差异(图4)。计算得出吉非替尼单独用药的IC50值为11.039 μmol/L,联合用药后其IC50值为3.584 μmol/L,其RF为3.15。

      图  4  不同浓度的吉非替尼与毒胡萝卜素联合用药对PC9/GR增殖的影响

    • 与对照组(图5A)、吉非替尼单独作用(图5B)、毒胡萝卜素单独作用(图5)相比,联合用药(图5)后PC9/GR细胞早期凋亡和晚期凋亡的比例均相应增加,并且具有统计学差异(图5)。说明毒胡萝卜素在一定程度上可以改善PC9/GR细胞的耐药性。

      图  5  吉非替尼、毒胡萝卜素及两者联合用药对PC9/GR细胞凋亡的影响

    • 结果显示,与吉非替尼组1或2相比,药物作用后联合用药组1或联合用药组2中PC9/GR细胞的ATF-6及IRE1α蛋白表达均上调(图6A),并且有统计学差异(图6BC)。ATF-6和IRE1α均是ERS的指标蛋白,说明PC9/GR细胞在药物联合作用后发生了ERS。

      图  6  毒胡萝卜素、吉非替尼及两者联合用药对PC9/GR细胞中ATF-6和IRE1α蛋白表达的影响

    • 肺癌是当今世界最常见、致死率最高的恶性肿瘤之一,严重危害人类健康[1]。NSCLC是最常见的病理类型,约占所有比例的85%[2]。约70%的NSCLC患者在确诊时已处于晚期,失去了手术的机会。近年来,NSCLC的分子靶向治疗发展迅速,靶向药EGFR-TKIs不断更新,成为放化疗和免疫治疗之外的重要治疗手段之一。

      截止目前,EGFR-TKIs已从第1代发展至第3代[3],且有多款第4代靶向药已进入临床实验阶段。然而由于抗肿瘤耐药性,患者使用靶向药一定时间后不可避免的会出现耐药[4]。于是寻找能够克服肿瘤耐药的药物及方法已经成为肿瘤治疗领域中亟待解决的问题。由于中草药植物的毒副作用小且疗效明确,故从中寻找能够克服肿瘤耐药的成分已经成为一种趋势。毒胡萝卜素是从地中海菊属植物中提取的单体成分[5],作为常用的ERS的诱导剂,毒胡萝卜素在科研中有着广泛的应用[6]。也有文献报道其有抗肿瘤活性[7],同时对冠状病毒、合胞病毒、甲型流感病毒等有较强的抑制作用[8]。本研究中使用的吉非替尼耐药细胞株PC9/GR经CCK8实验证明其对吉非替尼具有耐药性。实验结果显示,吉非替尼对PC9的IC50值为0.1019 μmol/L(图1A),对PC9/GR的IC50值为8.912 μmol/L(图1B),耐药倍数为87.6。当毒胡萝卜素浓度为 10 nmol/L时,对PCR/GR细胞增殖的作用与对照组相比无统计学差异,故该浓度的毒胡萝卜素未显示出对PCR/GR的细胞增殖的抑制作用(图2B),故本课题中毒胡萝卜素选择10 nmol/L作为实验浓度。而提高毒胡萝卜素的浓度,其对PC9/GR细胞抑制率也增加,表明毒胡萝卜素本身对于肺腺癌细胞PC9/GR具有抑制作用。实验发现联合用药中当毒胡萝卜素浓度为大于或等于10 nmol/L时,PCR/GR细胞的增殖相比吉非替尼单独用药受到了更强的抑制,并具有显著性差异(图3AB)。本课题同时使用不同浓度的吉非替尼联合10 nmol/L的毒胡萝卜素共同作用于PC9/GR细胞,结果发现所有联合用药组相比于吉非替尼单独用药组,均对PC9/GR细胞的生长产生抑制作用。分别计算吉非替尼单药和联合用药对PC9/GR细胞的IC50值,发现联合用药的IC50值降低(图4),逆转倍数为3.15。说明10 nmol/L的毒胡萝卜素可以有效改善PC9/GR对吉非替尼的耐药。

      肿瘤细胞的耐药性严重影响着患者的预后。耐药突变、自噬、肿瘤免疫微环境都是肿瘤细胞产生耐药的因素[9]。由于耐药突变,EGFR-TKIs治疗已经陷入了研究人员开发新药物与肿瘤细胞产生新耐药突变的循环之中。近年来,因自噬异常与肿瘤发生和进展、细胞死亡及抗肿瘤治疗疗效相联系而受到广泛关注[10]。但是抑制自噬只能延缓EGFR-TKI耐药的产生,并不能有效解决耐药的问题[11]。因此,耐药问题亟待找到新的解决方法。体内低氧、低糖等恶劣环境会导致肿瘤细胞发生ERS,并启动未折叠蛋白反应从而让细胞重新恢复稳态。ERS过度可启动细胞凋亡。因此,ERS也与肺癌治疗息息相关[12]。毒胡萝卜素作为研究ERS常用的激动剂,是一种特异性的肌浆/内质网Ca2+-ATP酶抑制剂,能够使内质网中Ca2+量减少、未折叠蛋白增多,引起ERS[13]。本研究中通过细胞凋亡实验发现,和单独用药相比,毒胡萝卜素联合吉非替尼联合用药可以进一步促进PC9/GR细胞的凋亡(图5BDE)。通过蛋白印迹实验证实,联合用药相比吉非替尼单独用药,PC9/GR细胞中ATF-6(图6AB)和IRE1α蛋白(图6AC)的表达均上调,表明联合用药后PC9/GR细胞处于ERS状态。这是毒胡萝卜素有效改善PC9/GR对吉非替尼耐药的可能原因之一。

      综上所述,体外实验证实毒胡萝卜素低浓度下可以有效促进PC9/GR的ERS,高浓度下对肺癌细胞具有直接杀伤作用,说明毒胡萝卜素本身具有抗肿瘤活性,本课题同时证实,毒胡萝卜素能增强吉非替尼对PC9/GR的杀伤作用。其可能的机制是,在抗肿瘤药物和ERS状态的双重压力下,肺腺癌耐药细胞株PC9/GR对靶向药吉非替尼的敏感性增加。因此,毒胡萝卜素有望成为解决非小细胞肺癌靶向治疗耐药的潜在药物之一,但其中的机制仍需进一步的探索。

参考文献 (13)

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