5-FU 耐药结直肠癌细胞的分子与表型特征：迈向癌症干细胞富集的关键一步

为解决癌症治疗失败（与癌症干细胞 CSCs 及其耐药机制相关）问题，研究人员开展了对 5 - 氟尿嘧啶（5-FU）耐药的结直肠癌细胞的研究。结果发现 5-FU 暴露细胞对 5-FU 耐药性增强，且富集了 CSC 特征。这为建立 CSC 实验模型提供了新方案。

　　在全球范围内，癌症一直是严重威胁人类健康的重大疾病，尤其是结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC），它是全球最常见的恶性肿瘤之一，也是癌症相关死亡的主要原因。尽管手术、化疗和放疗等治疗手段不断进步，患者生存率有所提高，但癌症的复发和转移仍然是导致患者死亡的重要因素。研究发现，癌症干细胞（Cancer Stem Cells，CSCs）是造成这种困境的关键因素之一。CSCs 具有自我更新和分化的能力，能够驱动肿瘤的起始和扩散，并且对传统的化疗和放疗具有耐药性。

为了深入了解 CSCs 的生物学特性，探索更有效的治疗策略，伊朗大学医学科学学院（Iran University of Medical Sciences）的研究人员开展了一项关于 5 - 氟尿嘧啶（5-Fluorouracil，5-FU）耐药的结直肠癌细胞的研究。该研究成果发表在《Cancer Cell International》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过 MTT 细胞毒性试验评估细胞对 5-FU 的敏感性。接着，利用实时荧光定量 PCR（Quantitative Real-time PCR）分析干细胞相关基因、上皮 - 间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）相关基因以及 ABC 转运蛋白基因的表达。同时，运用流式细胞术（Flow Cytometry）检测 CSC 表面标记物的表达。此外，还进行了伤口划痕试验（Wound Scratch Assay）评估细胞迁移能力，并利用生物信息学分析探索相关的分子功能和生物学通路。

研究结果如下：

1. 细胞对 5-FU 的敏感性：MTT 试验表明，Caco2 和 HT-29 细胞对 5-FU 均敏感，其 IC₅₀值分别为 353.4 ng/ml 和 543.3 ng/ml。经过 5-FU 处理后，分离得到的细胞亚群对 5-FU 的耐药性显著增强，Caco2 和 HT-29 细胞亚群的 IC₅₀值分别提升至 7039 ng/ml 和 6348 ng/ml。
2. 细胞形态特征：在 5-FU 处理过程中，细胞经历了适应和选择过程。原始的 Caco2 细胞呈上皮形态，HT-29 细胞形态多样。处理后的细胞形态发生改变，5-FU 暴露的细胞增殖速率略有增加。
3. CSC 样细胞群的富集：实时荧光定量 PCR 分析显示，5-FU 暴露的细胞中干细胞相关基因（如 KLF4、OCT4、SOX2、C-MYC）表达上调。在 Caco2 细胞中，5-FU 暴露组的 C-MYC 和 OCT4 表达显著高于 3D 球体组。流式细胞术检测发现，5-FU 暴露的 Caco2 细胞中 CD44 和 CD133 表达上调，HT-29 细胞中 CD44 表达上调。
4. 抗氧化系统：通过检测活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）水平发现，5-FU 暴露和球体来源的细胞中 ROS 水平显著低于亲本细胞，表明这些细胞具有更强的 ROS 清除能力。
5. EMT 特性：实时荧光定量 PCR 分析表明，5-FU 暴露的 Caco2 和 HT-29 细胞中促 EMT 基因（如 TWIST1、ZEB1、N-cadherin）表达上调，而 E-cadherin 表达下调。伤口划痕试验显示，5-FU 暴露的细胞迁移能力显著增强。
6. 多药耐药基因表达：5-FU 暴露的 Caco2 细胞中 ABCB1 和 ABCC1 表达增加，HT-29 细胞中 ABCC1 表达增加。

研究结论和讨论部分指出，5-FU 暴露方法能够有效富集具有 CSC 特征的细胞，该方法在诱导干细胞特性、EMT、增强清除系统和调节表面标记物方面比球体形成法更具优势，为建立 CSC 实验模型提供了一种有前景的方案。然而，该研究也存在一定的局限性，如仅使用了一种化疗药物，且仅在体外进行实验。未来的研究需要进一步探索功能测定、代谢分析和药物反应测试，以确认这些发现的治疗相关性。

总的来说，这项研究为深入理解 CSC 的生物学特性和开发更有效的癌症治疗策略提供了重要的理论依据，为攻克癌症难题迈出了关键的一步。