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背景:在全球范围内肺癌是男性恶性肿瘤发病的首位,在女性恶性肿瘤中位居第四位,肺癌在我国的发病率也正逐年上升。而肺癌患者就诊时多属于晚期,往往很难做到完全切除,即使给予了积极的综合治疗,5年生存率依然很低,限制肺癌长期生存的主要原因是复发和转移。对复发转移的病人有效的化疗药物非常有限,且往往容易耐药。针对这种无论是在肺癌的预防还是化学治疗领域进展缓慢的情况,肿瘤干细胞以他特有的生物学特性在肺癌复发和转移的防治中崭露头角。长期存活、自我更新、极强的成瘤性、对化疗不敏感性很可能使他们逃避化疗药物成为复发的根源。科学家们已经在白血病中发现了干细胞,在少数实体瘤中分离鉴定出了肿瘤干细胞。而肺癌干细胞由于缺乏特异的干性标志,至今一直未被发现。SP细胞(side population cells,SP cells,SP细胞,侧群细胞)是在用流式细胞仪和Hoechst33342分离造血干细胞时发现的,随后在成体组织和部分肿瘤细胞中也发现了这种细胞。有研究表明肿瘤中的SP细胞具有自我更新、多向分化、成瘤性等一系列干细胞的生物学特征,有人称他们为肿瘤干细胞样细胞,甚至可能就是肿瘤干细胞。近几年有报道肺癌中也存在SP细胞,但对其特性的了解仍然不足,至今还未发现GLC—82中SP细胞的相关报道。
目的:测定肺癌细胞系A549、GLC—82、SW1573和H460中SP细胞的比例,比较GLC—82中SP细胞和非侧群细胞(non side population cells,non—SP cells,non—SP细胞)的成瘤性、自我更新、生长速度、克隆形成能力、多向分化等干细胞特性的差异,并比较它们的干细胞标志CD133和CD90表达的差异。
方法:将生长状态良好的肺癌细胞A549、GLC—82、SW1573和H460经DNA荧光染料Hoechst33342染色后进行流式细胞仪检测,测定相应的SP细胞的比例;选取一株用流式细胞仪分选,收集荧光阳性的non—SP细胞和荧光阴性的SP细胞,2%FBS DMEM培养过夜,过滤掉状态不佳的细胞,第2天将SP细胞和non—SP细胞以不同的数目接种裸鼠观察其成瘤性的差异;接种96孔板,每天用MTT法检测生长速度;接种6孔板,第8天检测克隆形成能力的差异;在10%FBSDMEM中培养一周后测定SP细胞和non—SP细胞的比例,比较多向分化和自我更新能力的差异;用CD133和CD90等单克隆抗体标记后检测其相应的蛋白在细胞表面表达的差异。
结果:肺癌细胞系A549、GLC—82、H460和SW1573中均有不同比例的SP细胞的存在,分别为:14.5%,8.5%,5.5%,0.11%,维拉帕米(Verapamil)能够有效的阻断ABCG2的功能,以上细胞系经过阻断后SP细胞的比率依次为3.6%,1.7%,0.15%和0.0%;GLC—82中的SP细胞具有很强的成瘤性,5×103个SP细胞就可以成瘤,而105个non—SP细胞才可以成瘤,成瘤能力SP细胞是non—SP细胞的20倍左右;SP细胞具有很强的增殖能力,在相同的生长环境中比non—SP细胞生长迅速(P<0.05);SP细胞比non—SP细胞具有较高的细胞克隆能力,克隆形成率(CFE)为55.0%±5.6%,远远高于non—SP细胞的19.8%±1.6%,p<0.01;SP细胞能够分化出SP细胞和non—SP细胞,到第一周末SP细胞的比例由分选后当天的98%降至35.6%,SP细胞的干性标志CD133、CD90的表达明显高于non—SP细胞,(0.6% VS0.2%,P<0.05;3.7% VS0.4%,p<0.01)。
结论:肺癌细胞系(A549、GLC—82、H460和SW1573)中均有SP细胞,GLC—82比例最高,SW1573中几乎没有SP细胞,Verapamil可以有效的抑制SP细胞外排Hoechst33342;SP细胞具有无限增殖、自我更新能力、高克隆形成能力、多向分化潜能以及在小鼠体内的强致瘤能力等肿瘤干细胞的特征;CD90和CD133可能是肺癌细胞系GLC—82中的干性标志。