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背景:癌症是人类健康的主要杀手,化疗在癌症治疗中发挥着非常重要的作用。许多肿瘤具有异质性,尤其是乳腺癌,是一种对女性危害极大的疾病,靶向药物的治疗给广大乳腺癌患者带来了福音。然而耐药现象的出现使化疗效果不佳甚至失败,导致癌症易复发,对人类健康构成了严重的威胁。因此,研究耐药相关机制,寻求预防逆转耐药的策略已成为癌症治疗中亟待解决的重大问题。 目的:首次同时建立两株HER2阳性人乳腺癌拉帕替尼(Lapatinib)耐药细胞模型SKBR3-lapR和BT474-lapR并描述所建立耐药细胞株生物学特性;运用该耐药细胞模型初步探讨获得性耐药的潜在分子机制;应用生物信息学数据挖掘乳腺癌拉帕替尼耐药细胞中差异基因表达情况,并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和蛋白免疫印迹(Westernblotting)进行确认,为进一步研究获得性耐药机制,提出预防逆转耐药的新策略奠定基础。 方法: 1. 以HER2阳性人乳腺癌拉帕替尼敏感细胞株SKBR3和BT474为亲本(SKBR3-P/BT474-P), 在体外运用不同浓度的拉帕替尼进行处理,完成MTT实验获取细胞存活数据并计算出拉帕替尼的半抑制浓度(IC50)值;采用低浓度逐步加量诱导法,开始药物浓度为IC50值的10%,分别建立SKBR3拉帕替尼耐药细胞株(SKBR3-lapR)和BT474拉帕替尼耐药细胞株(BT474-lapR);双目倒置显微镜观察并记录细胞在获得耐药性过程中的形态改变;运用细胞生长能力,克隆形成能力来评测两株拉帕替尼耐药细胞株稳定性及相应生物学特性。 2. 采用GEO及Oncomine数据库进行数据挖掘,检测乳腺癌拉帕替尼敏感株和耐药株中PTPRO的差异表达情况,并应用RT-qPCR和Western blotting在所建立的细胞模型中对数据挖掘结果进行验证并采用Western blotting验证其下游基因的改变,初步探究获得性耐药的相关机制。同时运用RT-qPCR 检测乳腺癌干细胞标志物在所获得的耐药细胞中的表达情况,以初步说明耐药与肿瘤干细胞之间的关系。 结果: 1. SKBR3和BT474两种亲本细胞通过MTT实验分析获得其IC50值分别为0.1μM和0.05μM,以0.01μM的浓度开始处理两株亲本细胞,逐渐增加拉帕替尼浓度进行诱导,浓度依次为0.1μM、0.5μM、1μM、2μM和5μM,最终获得两株耐药细胞模型。 2. 经15个月的诱导,建立SKBR3-lapR和BT474-lapR耐药株,MTT比色法显示所获得耐药株能在浓度为5μM拉帕替尼的培养基中稳定生长,耐药指数分别为亲代细胞的274倍和252倍;显微镜下观察两株细胞在由拉帕替尼处理后,细胞变小呈圆形、颗粒感较明显、细胞核肿胀、核分裂象减少;与亲本细胞相比,耐药细胞倍增时间延长,克隆形成能力降低,而耐药细胞撤药后则倍增时间缩短,克隆形成能力增强。 3. GEO和Oncomine数据挖掘显示,与亲本细胞相比,拉帕替尼耐药细胞中PTPRO表达明显降低,预测PTRPO可能与拉帕替尼耐药相关;本课题所建立的两株拉帕替尼耐药细胞株中运用RT-qPCR和Western blotting验证PTPRO的表达,发现较其对应亲本细胞PTPRO 表达明显降低,结果与数据挖掘相符, 且检测到下游基因p-Src蛋白表达水平在耐药细胞模型中明显升高。同时RT-qPCR发现耐药细胞中乳腺癌干细胞标志物CD44、CD133的表达相对较高,而CD24的表达降低,多药耐药相关蛋白ABCG2/BCRP表达也相应升高。 结论: 1. 本文中所建立的两株拉帕替尼耐药株SKBR3-lapR和BT474-lapR具有靶向药物耐药细胞的基本特性,可用于肿瘤靶向药物耐药机制的研究。 2. 两株耐药细胞株的获得性耐药过程比较复杂,可为联合用药的研究提供基础材料。 3. 两亲本细胞及耐药细胞中基因PTPRO的表达存在明显的差异,提示PTPRO在靶向药物的耐药获得中起着重要的调控作用且可能通过Src来调控肿瘤细胞的耐药,具有进一步研究的意义。 4. 所建立拉帕替尼耐药细胞模型中乳腺癌干细胞标志物高表达,耐药蛋白ABCG2/BCRP表达也相应升高,提示耐药细胞中肿瘤干细胞亚群相对较高,耐药现象可能由肿瘤干细胞所导致,且拉帕替尼耐药可能存在多药耐药现象,具有潜在的研究价值,值得进一步挖掘肿瘤干细胞与多药耐药的关系,以寻求新的治疗药物克服肿瘤化疗耐药。