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體內癌症幹細胞的成像、軌跡和目標

譯者:許彥寧

In Vivo Imaging, Tracking, and Targeting Cancer Stem Cells JCNI, Vol.101 Issue 5:March 4,2009 By Erina Vlashi,Kwanghee Kim,Chann Lagadec., et. al

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一、研究背景
越來越多的證據顯示固態腫瘤含有腫瘤起始細胞(cancer-initiating cells, CICs) ,而這些細胞可以重建再生被手術移除或接受過化學治療或放射治療的腫瘤。現階段的細胞表面標記,如CD133或CD44,可以在體外被使用來標記腫瘤起始細胞,但是這些標記不能被拿來辨識及追蹤體內的腫瘤起始細胞。而26S蛋白酶體(proteasome)是許多細胞增生過程中最主要的調節者,而其活性會隨著細胞的顯型(phenotype)不同而改變,可能可以應用於標記腫瘤起始細胞。

二、研究方法
利用人類的神經膠質瘤和乳癌細胞株,將ZsGreen螢光物質與ornithine decarboxylase這個酵素的carboxyl基的末端連結後形成的螢光融合蛋白基因送入這些細胞株,當這些細胞株沒有265蛋白酶體活性時,此螢光融合蛋白便會累積在這些細胞內carboxyl-terminal degron of ornithine decarboxylase 的連結,而個別細胞的蛋白酶活性偵測是利用裂解螢光蛋白鍵的原理進行。在細胞表現的蛋白酶體次單位表現融合蛋白可被定量的RT-PCR評估,而腫瘤起始細胞之幹細胞的顯型則是用由sphere formation assay評估,用已知體外幹細胞的標記免疫化學染色,並在體內分析其腫瘤生長能力(tumorigenicity)。腫瘤起始細胞由體內用放射治療後含腫瘤的老鼠螢光影像追蹤,而後目標特別鎖定經由thymidine kinase-degron fusion的構成。所有的P值由兩邊式測驗中計算出。

三、研究結果
腫瘤細胞生長在可營養腫瘤幹細胞(cancer stem cells, CSCs)的球形培養基中,其蛋白酶體活性減少與個別的monolayers有關。(與monolayer有關的chymotryptic-like球形培養皿活性比例減少:U87MG:26.64%,95%信賴區間:10.19 to 43.10;GL261:52.91%,95%信賴區間:28.38 to 77.43)。含較低蛋白酶體活性的腫瘤細胞因此可在體內及體外被累積與fluorescent protein(ZsGreen)連結標的在26S蛋白酶體分解的降解決定子(degron)監測。在體外,ZsGreen陽性的細胞有增加的容量,表現腫瘤幹細胞的標記,且相較於ZsGreen陰性的細胞較沒有分化的標記;在體內,當被注入nude的老鼠時(ZsGreen陽性組有30隻老鼠,ZsGreen陰性組有31隻),ZsGreen陽性的細胞較陰性有多近100倍腫瘤生長能力,且腫瘤起始細胞的數目在放射治療後72小時就會增加。腫瘤起始細胞可特別地用標記蛋白酶體依賴性的自殺基因的方法辨認出來,而把這些腫瘤起始細胞除掉後便可造成腫瘤消退。

四、結論
我們的結果證實降低的26S蛋白酶體的活性是腫瘤起始細胞常見的特色,它們可以被簡單的在體內及體外利用來辨識、追蹤、標記腫瘤起始細胞。


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