【摘 要】
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结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)是世界上第三大常见的癌症,其发病率和死亡率仍然不容乐观。声动力疗法(SDT)和光动力疗法(PDT)作为一种新型治疗癌症的手段,通过超声或者激光引发敏化剂的细胞毒性作用而产生抗肿瘤作用,在临床应用上显示出巨大的潜力。敏化剂的选择对SDT和PDT的治疗至关重要,华卟啉钠(DVDMS)是从Photofrin II中纯化提取得到的一种新型敏化剂,具有声
【基金项目】
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广东省普通高校特色创新(自然科学)项目(批准号:2016KTSCX123); 广东省医学科学技术研究基金项目(批准号:A2017289); 国家自然科学基金项目(批准号:81672904);
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结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)是世界上第三大常见的癌症,其发病率和死亡率仍然不容乐观。声动力疗法(SDT)和光动力疗法(PDT)作为一种新型治疗癌症的手段,通过超声或者激光引发敏化剂的细胞毒性作用而产生抗肿瘤作用,在临床应用上显示出巨大的潜力。敏化剂的选择对SDT和PDT的治疗至关重要,华卟啉钠(DVDMS)是从Photofrin II中纯化提取得到的一种新型敏化剂,具有声敏和光敏的双重敏化特性,且成分单一,水溶性好,毒性低和单线态氧产率高。目前DVDMS介导的SDT治疗结直肠癌的研究很少,且使用的是鼠源细胞建立模型进行治疗;而PDT治疗结直肠癌的研究大多使用的是传统的敏化剂,有关DVDMS介导PDT治疗结直肠癌干细胞的研究未见报道。因此,本研究提出采用DVDMS介导声/光动力治疗人源结直肠癌的实验研究,探究两种新型治疗手段对结直肠癌细胞或结直肠癌干细胞的治疗作用。对于DVDMS介导声动力体外治疗结直肠癌细胞(HCT116和RKO)的实验研究,细胞毒性检测发现5μg/m L的DVDMS浓度是安全的实验浓度;激光共聚焦显微镜的荧光成像分析发现DVDMS能够有效地在细胞内富集,并且主要集中在细胞质中;荧光酶标仪和流式仪检测结果发现,结直肠癌细胞与DVDMS共孵育6 h左右,细胞的吸收速率开始下降,细胞内的DVDMS积累量开始趋于峰值。体外治疗实验(3.45 W,30%,3 min)结果显示HCT116和RKO细胞的SDT组凋亡率分别高达29.09±3.1%(p<0.01vs对照组)和20.76±1.89%(p<0.01 vs对照组),证实了DVDMS-SDT治疗结直肠癌细胞的有效性。其次,流式细胞仪的定量分析结果显示,HCT116和RKO细胞的SDT组细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的含量分别是41.50±4.95%(p<0.01vs对照组)和48.05±7.25%(p<0.01 vs对照组),表明了过量的ROS可能是声动力治疗过程中促进细胞凋亡的关键因素。对于DVDMS介导光动力体内外治疗结直肠癌干细胞的实验研究,在不同的孵育时间下,荧光酶标仪和流式仪检测结果发现,结直肠癌干细胞与DVDMS共孵育9 h左右,细胞的吸收速率开始下降,细胞内的DVDMS积累量开始趋于峰值。体外治疗(635 nm,0.02 W/cm2,3 min)后PDT组的细胞的存活率仅有12±3.29%(p<0.001 vs对照组),体内治疗(635 nm,0.02 W/cm2,5 min)后PDT组的相对肿瘤体积只有对照组的6.0%(p<0.001 vs对照组),说明了PDT治疗结直肠癌干细胞的有效性,并且能够有效地抑制肿瘤体积的增长。而活性氧以及线粒体膜电位检测结果发现,PDT治疗能够有效地促进细胞内ROS的生成和降低线粒体膜电位,揭示了线粒体通道诱导细胞凋亡可能参与光动力治疗过程。其次,生存数据分析显示PDT组裸鼠的中位生存周期(40天)相对于对照组(17天)延长了135%。H&E病理分析结果显示PDT治疗能够有效地改变细胞的形态结构,促进细胞凋亡。Ki-67和Bmi-1免疫组化分析结果显示PDT治疗能够有效地抑制结直肠癌干细胞的增殖以及杀死肿瘤干细胞。本研究的创新点主要在于利用了新型敏化剂药物DVDMS的声/光双重敏化特性,研究了其对人源结直肠癌细胞的声动力治疗效果,以及对结直肠癌干细胞的光动力治疗效果。
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