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为解决 5 - 氟尿嘧啶(5-FU)治疗结直肠癌的耐药和不良反应问题,研究人员探究 Carrimycin(CAM)与 5-FU 联合疗效,发现二者有协同抗肿瘤作用,为癌症治疗提供新思路。
在癌症治疗领域,结直肠癌(CRC)一直是个棘手的难题。尽管在早期筛查、手术技术和化疗方案等方面都有了不少进步,但它依然是癌症相关死亡的第二大原因。而且,年龄小于 55 岁的患者中,结直肠癌的发病率每年还在以 1 - 2% 的速度增长,晚期或转移性结直肠癌患者在手术和化疗后的 5 年生存率更是低于 20%。5 - 氟尿嘧啶(5-FU)作为治疗结直肠癌的常用药物,虽然应用广泛,但它的严重全身毒性和耐药性问题,大大限制了其治疗效果。所以,寻找更有效、创新的治疗方法,成为了当下肿瘤学领域亟待解决的问题。
在这样的背景下,延边大学附属医院的研究人员开展了一项关于 Carrimycin(CAM)与 5-FU 联合治疗结直肠癌的研究。CAM 是一种新型重组大环内酯类抗生素,此前研究发现它在多种肿瘤治疗中展现出潜力,且副作用较小。研究人员希望通过探究 CAM 与 5-FU 联合使用对结直肠癌细胞系的影响,为结直肠癌的治疗提供新方向。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。他们培养人结直肠癌细胞(HCT-15、HT-29),利用 CCK-8 实验检测细胞活力,以此评估药物对细胞增殖的影响;通过 FITC-Annexin V/PI 染色实验和流式细胞术检测细胞凋亡情况;运用 RNA 测序(RNA-seq)分析差异表达基因,并进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,探究相关信号通路的变化;还建立了裸鼠皮下肿瘤模型,评估药物联合治疗在体内的效果 。
下面来看具体的研究结果:
- CAM 和 5-FU 联合使用增加结直肠癌细胞毒性:研究人员用 CCK-8 实验测量了 CAM 在多种细胞系中的生物学效应,发现 HCT-15 和 HT-29 细胞对 CAM 最为敏感。通过 SynergyFinder 在线工具计算,发现 CAM 和 5-FU 在抑制肿瘤生长方面有很强的协同作用。确定了 CAM 浓度为 6μg/ml、5-FU 浓度为 35μM 时,协同抗增殖效果最佳。菌落形成实验和 EdU 掺入实验也进一步证实了二者联合的强效抗增殖作用。
- CAM 增强 5-FU 诱导的细胞凋亡和 DNA 损伤:流式细胞术分析显示,CAM 和 5-FU 联合使用相比单独使用低剂量的 CAM 或 5-FU,能显著提高细胞凋亡率。同时,联合治疗还增加了 cleaved PARP1、CYC1 的表达水平以及 Bax/Bcl-2 比值,增加了 P-H2AX 水平,降低了 RAD51 水平,表明联合治疗促进了细胞凋亡和 DNA 损伤。
- CAM 联合 5-FU 增强细胞周期阻滞:通过流式细胞术分析细胞周期,发现 CAM 能增强 G1期阻滞,5-FU 主要诱导 S 期阻滞,二者联合进一步破坏细胞周期进展,减少 G2期细胞比例。基因集富集分析(GSEA)显示,联合治疗使细胞周期相关基因显著富集,同时联合治疗还调节了相关蛋白的表达,抑制了结直肠癌细胞周期进展。
- CAM 和 5-FU 联合治疗协同抑制细胞迁移:伤口愈合实验和 Transwell 迁移实验表明,CAM 和 5-FU 联合使用对结直肠癌细胞的水平和垂直迁移能力的抑制作用比单独使用两种药物更强。免疫荧光分析和相关蛋白表达评估显示,联合治疗增加了 E-cadherin 表达,降低了 vimentin 等与肿瘤转移相关蛋白的水平,抑制了结直肠癌细胞迁移。
- CAM 和 5-FU 协同增加活性氧(ROS)水平:用 DCFH-DA 荧光探针检测发现,CAM 和 5-FU 联合治疗组的 ROS 水平最高。用抗氧化剂 N - 乙酰半胱氨酸(NAC)处理后,DNA 损伤减少,细胞活力和克隆形成能力恢复,表明 CAM 和 5-FU 可能通过增加 ROS 水平导致 DNA 损伤。
- RNA-seq 分析支持 MAPK 通路的调节:RNA-seq 分析发现,CAM 和 5-FU 联合治疗组与对照组相比,有 2896 个差异表达基因。KEGG 通路分析显示,这些基因在 MAPK 通路显著富集。Western blot 分析进一步表明,联合治疗激活了 JNK/p38 MAPK 信号通路,干扰了结直肠癌细胞的生存。
- CAM 联合 5-FU 增强对异种移植小鼠模型肿瘤生长的抑制作用:在裸鼠皮下肿瘤模型实验中,CAM 和 5-FU 联合治疗显著减小了肿瘤质量和体积,且未引起小鼠体重下降,表明无全身毒性。TUNEL 染色和免疫组化(IHC)染色显示,联合治疗组肿瘤凋亡率最高,Ki-67 表达显著下调,抑制了肿瘤生长。
综合研究结果和讨论部分,这项研究意义重大。CAM 作为一种治疗增敏剂,能显著增强 5-FU 对结直肠癌细胞增殖的抑制作用,减少达到理想治疗效果所需的 5-FU 剂量,降低耐药性和副作用。二者联合治疗通过诱导细胞凋亡、增加 DNA 损伤、阻滞细胞周期、抑制细胞迁移以及激活 JNK/p38 MAPK 信号通路等多种机制,发挥协同抗肿瘤作用。不过,目前 CAM 用于临床治疗结直肠癌还面临一些挑战,比如需要确定合适的药物剂量、方案和联合方案,并进行广泛的临床试验来确认其安全性和有效性。但无论如何,该研究为结直肠癌的治疗提供了新的思路和潜在的治疗方案,为未来的临床研究和治疗实践奠定了基础。
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