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结肠癌是消化道常见肿瘤,在西方国家,结肠癌在肿瘤致死的病因中居第二位,仅次于肺癌。在中国,近20年来,结肠癌的发病率不断上升,结肠癌与肺癌及乳腺癌成为中国增长最快的三种肿瘤,目前其发病率已达60/10万人口,死亡率近8/10万人口。大多数结肠癌患者就诊时都是中晚期,结肠癌细胞已发生转移,因此单纯外科手术切除对中晚期结肠癌患者达不到根治的效果,必须辅以化疗。但迄今为止,大多数化疗药的疗效有限,目前临床上结肠癌疗效最好的联合化疗方案其有效率也不到50﹪,而且,在这些不到50﹪有效的结肠癌患者中,在化疗缓解停用化疗药一段时间后,大部分又复发,究其原因是因为结肠癌细胞对化疗药产生了多药耐药性(Multi-drug Resistance,MDR)。
肿瘤细胞经典的MDR与一种分子量为170kDa的膜糖蛋白,P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)的过表达有关。P-gp能将化疗药转运出细胞而降低细胞内化疗药的累积浓度。P-gp的过表达已被证实与结肠癌细胞的MlDR有关。
为提高结肠癌治疗中的化疗效果,一个主要的问题是如何逆转结肠癌细胞的多药耐药性。以往的研究发现钙拮抗剂如维拉帕米、反义寡核苷酸及锤头核糖酶等能降低细胞MDR1 mRNA和P-gp的表达水平从而部分逆转肿瘤细胞MDR1/P0-gp依赖的多药耐药性。但钙拮抗剂存在导致心衰及低血压等心血管副作用,而反义寡核苷酸和锤头核糖酶的临床应用价值还未得到完全证实。因此,仍有待寻找新的方法来逆转肿瘤细胞的多药耐药性。
近年发现的一种抑制特异基因表达的新方法是采用RNA干扰(RNA克隆细胞中,IC<,50>从0.358μmol/L降低至0.023p.mol/L,与对照亲本细胞相比,降低14.57倍;在稳定表达#4123 MDR1 siRNA的克隆细胞中,IC<,50>从0.358μmol/L降低至0.0351.μmol/L,与对照亲本细胞相比,降低9.22倍。COLO 320DM结肠癌亲本细胞及各克隆细胞用5-Fu、Adriamycin及Vineristine处理后细胞动力学分析细胞动力学分析表明,用抗肿瘤药处理前,COLO 320DM结肠癌亲本细胞及各克隆细胞的PI/AI无显著差异。用抗肿瘤药处理后,各组细胞PI/AI均显著降低,而且用5-Fu处理后,Clone#4029及Clone#4123细胞的PI/AI由COLO320DM亲本细胞PI/AI的5.95下降至3.45及3.51;用Adriamycin处理后,Clone#4029及Clone#4123细胞的PI/AI由COLO 320DM亲本细胞PI/AI的5.68下降至2.74及2.75;用Vincristine处理后,Clone#4029及Clone#4123细胞的PI/AI由COLO 320DM亲本细胞PI/AI的9.59下降至3.59及3.24。COLO 320DM结肠癌亲本细胞及各克隆细胞细胞内Adriamycin累积浓度细胞内Adriamycin累积浓度测定显示:各克隆细胞与对照COLO 320DM结肠癌亲本细胞的细胞内Adriamycin累积浓度无显著差异,但用Adriamycin处理后,对照COLO 320DM结肠癌亲本细胞的荧光强度(即细胞内Adriamycin累积浓度)为27.92,而稳定表达#4029 MDR1 siRNA的克隆细胞及稳定表达#4123 MDR1siRNA的克隆细胞的细胞内Adriamycin累积浓度均较对照COLO 320DM结肠癌亲本细胞显著增加,其中稳定表达#4029 MDR1 siRNA的克隆细胞的细胞内Adriamycin累积浓度增加至187.24,增加5.71倍。稳定表达#4123 MDR1 siRNA的克隆细胞的细胞内Adriamycin累积浓度增加至215.57,增加6.72倍。而阴性对照克隆细胞的细胞内Adriamycin累积浓度均较对照COLO 320DM结肠癌亲本细胞无显著增加。
结论:
1.MDR1 siRNAs抑制结肠癌多药耐药细胞MDR1 mRNA和P-gp的表达,而且MDR1 siRNA对MDR1 mRNA表达的抑制效应与对P-gp表达的抑制效应之间存在显著的正相关。
2.MDR1 siRNAs对结肠癌多药耐药细胞P-gP表达的抑制呈时间和剂量依赖性。
3.在MDR1/P-gP依赖的结肠癌多药耐药细胞,MDR1 siRNAs对5-Fu、Adriamycin和Vincristine等抗肿瘤药均有增敏作用。
4.MDR1 siRNAs增强抗肿瘤药5-Fu、Adriamycin及Vincristine对结肠癌细胞的细胞动力学的抑制作用。
5.MDR1 siRNAs增加结肠癌细胞细胞内抗肿瘤药的药物浓度,提示MDR1siRNAs能逆转结肠癌细胞MDR1/P-gP依赖的多药耐药性。
本研究选择COLO 320DM结肠癌细胞来探讨siRNA对结肠癌细胞MDR的逆转作用,将HT-29结肠癌细胞作为对照细胞。并选择5-Fu、Adriamycin及Vincristine三种抗肿瘤药来观察RNA干扰效应对结肠癌细胞多药耐药性的影响。
在瞬时转染实验部分,本研究采用两种人工合成的MDR1 siRNAs转染结肠癌细胞,观察MDR1 siRNAs能否抑制结肠癌细胞MDR1 mRNA和P-gP的表达。并进一步观察转染MDR1 siRNAs及联合应用抗肿瘤药后,结肠癌细胞在细胞生长、细胞动力学及细胞内药物累积浓度等方面的变化。
在稳定转染实验部分,用siRNA表达载体转染COLO 320DM结肠癌细胞,采用G418筛选稳定转染的克隆细胞,并采用RT-PCR及Western blot鉴定筛选阳性克隆细胞。从阳性克隆细胞中选择代表性克隆用于基因沉默效应的进一步观察,包括MDR1 mRNA的表达、P-gp的表达、IC<,50>测定、细胞动力学分析及细胞内抗肿瘤药累积浓度的测定等。