电离辐射通过激活上皮间质转化和癌症干细胞表型促进鼻咽癌的晚期恶性特征

Ionizing radiation promotes advanced malignant traits in nasopharyngeal carcinoma via activation of epithelial-mesenchymal transition and the cancer stem cell phenotype.

作者信息Zhongwu Su, Guo Li, Chao Liu, Shuling Ren, Yongquan Tian, Yong Liu, Yuanzheng Qiu
PMID27108809
期刊Oncol Rep
发布时间2016-07
DOI10.3892/or.2016.4768

实验完整度

包含体外细胞模型(CNE-2和6-10B放射抗性细胞)的功能实验(CCK-8、伤口愈合、Transwell)和分子检测(western blot、qRT-PCR、流式),以及临床组织样本验证,但未进行动物实验或体内验证。

主要模型

CNE-2和6-10B鼻咽癌细胞系及其放射抗性亚系CNE-2-Rs和6-10B-Rs 放疗前后配对鼻咽癌组织样本

重点核对

放射抗性细胞通过梯度递增照射建立,总剂量达60 Gy,需核对照射方案细节。 CCK-8实验检测紫杉醇和顺铂的IC50值,细胞以5,000/孔接种于96孔板,药物处理48小时。 伤口愈合实验细胞接种密度为2×10^5/孔,血清饥饿24小时,2% FBS条件下观察48小时。 Transwell侵袭实验使用Matrigel包被的 chambers,CNE-2和CNE-2-Rs孵育48小时,6-10B和6-10B-Rs孵育24小时。 Lgr5+细胞比例通过免疫荧光染色和流式细胞术检测,细胞稀释至10^6-10^7/ml,抗体浓度1:100。

摘要

放疗后残留肿块和复发常提示鼻咽癌(NPC)预后较差。本研究旨在探讨放疗后残留NPC细胞的恶性行为,识别潜在机制并寻找合适的生物靶点以克服这种恶性。首先将两种NPC细胞系暴露于60 Gy照射,收集残留细胞。在我们之前的研究中,集落形成实验检测了这些细胞的抗放射性。在此,CCK-8实验检测了细胞对紫杉醇和顺铂的敏感性。伤口愈合和Transwell实验用于研究细胞运动和侵袭能力。倒置相差显微镜用于观察和拍摄细胞形态。通过western blot实验检测NPC细胞和组织中上皮-间质转化(EMT)相关蛋白的表达水平。通过qRT-PCR检测癌症干细胞(CSC)相关基因的mRNA水平。结果显示,残留NPC细胞表现出增强的放射抗性和对紫杉醇和顺铂的交叉耐药性。还观察到更高的侵袭和迁移能力。在残留细胞中观察到具有伪足形成的细长形态和细胞间隙的增宽。在残留NPC细胞和组织中检测到E-钙粘蛋白的下调和vimentin的上调。在CNE-2-Rs和6-10B-Rs抗放射细胞中,CSC相关的Lgr5和c-myc显著上调。通过免疫荧光染色和流式细胞术在抗放射细胞中观察到更高比例的Lgr5+细胞。总之,我们的研究表明,残留NPC细胞具有晚期恶性转变,并呈现EMT和CSC表型。这为晚期和残留NPC提供了可能的线索和治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
放疗后残留鼻咽癌细胞是否表现出更强的恶性行为(化疗耐药、迁移、侵袭)及其潜在机制。
核心机制
电离辐射通过诱导上皮间质转化(EMT)和增加癌症干细胞(CSC)表型,赋予鼻咽癌细胞恶性特征,可能涉及WNT信号通路。
主要证据
放射抗性细胞CNE-2-Rs和6-10B-Rs对紫杉醇和顺铂的IC50值增加,迁移率(伤口愈合)和侵袭细胞数(Transwell)显著升高;EMT标记物E-cadherin下调、vimentin上调,CSC标记物Lgr5和c-myc上调,Lgr5+细胞比例增加。
研究意义
研究首次在鼻咽癌细胞中发现放疗后残留细胞同时呈现EMT和CSC表型,逆转EMT和CSC进程可能成为改善残留、复发鼻咽癌患者预后的治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立放射抗性鼻咽癌细胞模型

模拟临床放疗后残留病灶,获得研究恶性行为的细胞模型。

通过梯度递增照射(最高60 Gy)处理CNE-2和6-10B细胞,建立放射抗性亚系CNE-2-Rs和6-10B-Rs。

2

评估化疗敏感性

检测放射抗性细胞对常规化疗药物紫杉醇和顺铂的敏感性变化。

采用CCK-8实验测定不同浓度药物处理48小时后的细胞活力,计算IC50及耐药指数。

3

检测迁移和侵袭能力

评估放射抗性细胞的运动能力和侵袭能力。

通过伤口愈合实验观察细胞迁移,Transwell实验(Matrigel包被)检测侵袭细胞数。

4

分析EMT标记物表达

验证放射抗性细胞是否发生上皮间质转化。

利用western blot检测细胞和配对临床组织样本中E-cadherin和vimentin的蛋白表达。

5

检测CSC相关基因表达和Lgr5+细胞比例

评估放射抗性细胞中癌症干细胞表型的变化。

采用qRT-PCR检测CSC标记物(Lgr5, c-myc等)mRNA水平,并通过免疫荧光染色和流式细胞术检测Lgr5+细胞比例。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Hyclone--
胎牛血清Gibco--
青霉素和链霉素Gibco--
倒置相差显微镜Leica--
CCK-8试剂盒Beyotime--
紫杉醇Sigma--
顺铂Sigma--
Matrigel基质胶BD Biosciences--
抗E-钙粘蛋白抗体Cell Signalling Technology--
抗波形蛋白抗体Cell Signalling Technology--
抗β-肌动蛋白抗体Beyotime--
PrimeScript RT试剂盒(含DNA Eraser)Takara--
Bio-Rad IQ5™多色实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
抗LGR5-FITC抗体Biossbs-1117R-FITC
FACScalibur流式细胞仪Becton Dickinson--
SPSS 17.0软件----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与放射抗性建模
细胞系来源(Central South University Cell Center)、培养条件(RPMI-1640 + 10% FBS + 1% 青/链霉素)、照射方案(梯度递增,总剂量60 Gy)需核对先前研究(参考文献5)。
阅读提示:Methods的Cell culture节
化疗敏感性检测
CCK-8实验细胞接种密度(5,000/孔)、药物浓度范围、处理时间(48小时)、IC50计算方法、耐药指数计算。
阅读提示:Methods的Cell viability assay节及结果部分Figure 1
迁移与侵袭实验
伤口愈合实验的细胞密度(2×10^5/孔)、血清饥饿时间(24小时)、观察时间(48小时);Transwell实验的Matrigel包被、孵育时间(CNE-2系列48小时,6-10B系列24小时)、计数视野数。
阅读提示:Methods的Wound-healing assay和Invasion assay节及结果部分Figure 2、Figure 3
EMT蛋白检测
抗体来源及稀释比例(E-cadherin 1:1,000、vimentin 1:500、β-actin 1:1,000)、蛋白提取和SDS-PAGE、细胞和组织样本对照。
阅读提示:Methods的Western blotting节及结果部分Figure 4
CSC标记物检测
qRT-PCR引物序列(Table I)、内参GAPDH、2−ΔΔCt法;免疫荧光和流式检测Lgr5+细胞的具体步骤(抗体浓度、孵育时间)。
阅读提示:Methods的qRT-PCR和Immunofluorescent staining and flow cytometry节及结果部分Figure 5