人成骨肉瘤MG63紫杉醇耐藥細胞系建立及生物學特性研究

吳文欣，李 維

（1.湖南省第二人民醫院，長沙410000；2.中南大學湘雅三醫院，湖南長沙410000）

人成骨肉瘤MG63紫杉醇耐藥細胞系建立及生物學特性研究

吳文欣1，李 維2

（1.湖南省第二人民醫院，長沙410000；2.中南大學湘雅三醫院，湖南長沙410000）

目的 建立紫杉醇（Taxol）誘導的人成骨肉瘤MG63耐藥細胞株亞系MG63/Taxol，并觀察其生物學特性。方法 以Taxol為誘導劑，采用大劑量沖擊與小劑量維持相結合的方法誘導MG63細胞，建立耐藥細胞株亞系MG63/Taxol；集落形成實驗檢測藥物敏感性；光鏡觀察細胞形態變化，繪制細胞生長曲線；流式細胞術檢測細胞周期。結果 （1）經過6個月的誘導，建立了MG63/Taxol細胞株亞系。（2）MG63/Taxol對Taxol的耐藥指數為9.50，對順鉑、甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶（5-Fu）也產生不同程度交叉耐藥。（3）光鏡觀察可見MG63細胞排列規則，形態呈梭形，大小一致；MG63/Taxol細胞株亞系排列不規則，大小不均，形態呈三角形、多角形及多核現象。（4）細胞生長曲線顯示MG63/Taxol細胞較親本細胞生長緩慢。（5）細胞周期分析顯示，MG63/Taxol細胞G0/G1期細胞分布增多，S期細胞分布減少。結論 （1）采用大劑量沖擊與小劑量維持相結合的方法誘導建立的人成骨肉瘤多藥耐藥細胞株亞系MG63/Taxol細胞對順鉑、甲氨蝶呤、5-Fu產生不同程度交叉耐藥。（2）MG63/Taxol細胞株亞系細胞形態、細胞生長曲線、細胞周期分布與母系細胞MG63有顯著差異。

骨肉瘤；細胞系；細胞凋亡；細胞增殖；藥物耐受性；紫杉醇；耐藥細胞

骨肉瘤是一種好發于長骨干骺端的惡性腫瘤。1986年Rosen[1]提出新輔助化療治療骨肉瘤，隨著新輔助化療的廣泛應用，骨肉瘤的5年生存率已達60%以上，但惡性腫瘤化療后多藥耐藥的產生仍是影響腫瘤患者化療療效和預后的主要因素之一。本研究以人成骨肉瘤細胞株MG63為誘導對象，采用大劑量沖擊與小劑量維持相結合的方法誘導建立了人成骨肉瘤多藥耐藥細胞株亞系MG63/紫杉醇（Taxol），并分析其生物學特性。

1 材料與方法

1.1 材料 人成骨肉瘤細胞株MG63由中南大學湘雅醫院惠贈。Taxol（北京四環醫藥科技股份有限公司）、順鉑（山東齊魯制藥廠）、甲氨蝶呤（江蘇恒瑞醫藥股份有限公司）、5-氟尿嘧啶（5-Fu，天津金耀氨基酸有限公司）、小牛血清（Gibco）、胰蛋白酶（碧云天生物技術研究所）。

1.2 方法

1.2.1 MG63培養與傳代 MG63在含有10%小牛血清的RPMI-1640培養液中培養。每天換液1次。3～5 d長至80%后傳代。

1.2.2 MG63多藥耐藥細胞株亞系的建立 采用大劑量沖擊與小劑量維持相結合的方法誘導MG63耐藥，取對數生長期MG63細胞接種至10%小牛血清的RPMI-1640培養液，Taxol初始濃度從10 ng/mL開始，藥物作用24 h后棄去含藥培養液，加入含0.5 ng/mL Taxol的RPMI-1640培養液，繼續培養，待其恢復正常生長，消化傳代后復用10 ng/mL處理24 h，如此反復換液、傳代，逐步提高Taxol濃度間歇誘導，得到能耐受30 ng/mLTaxol濃度的細胞株，命名為MG63/Taxol[2]，并將其維持培養在含1 ng/mL Taxol的完全培養液中。

1.2.3 形態學觀察 采用倒置相差顯微鏡觀察對數生長期的MG63和MG63/Taxol細胞形態并照相。

1.2.4 細胞生長曲線測定 將濃度1×104mL-1的MG63和MG63/Taxol細胞分別接種于96孔培養板，每組設3個復孔，24 h后每天以MTT法測定每組光密度（OD）值，連續7 d，繪制生長曲線。

1.2.5 細胞多藥耐藥性檢測 將對數生長期的MG63和MG63/Taxol細胞以1×103mL-1細胞濃度接種于24孔培養板，培養24 h后分別加入等體積不同濃度含Taxol、順鉑、甲氨蝶呤、5-Fu的培養液，每種藥物濃度設3個復孔，定為藥物組；設無藥培養基換液的剩余3孔為對照組，繼續培養24 h后棄去含藥培養液，加入新鮮培養液，繼續培養2～3周，當培養皿中出現肉眼可見克隆時，終止培養，棄去培養液，PBS小心浸洗2次，空氣干燥。甲醇固定15 min，棄甲醇后空氣干燥。用Giemsa染液染色10 min，流水緩慢洗去染液，空氣干燥，計算克隆形成數（克隆形成數與活細胞數成正比），取其平均值，計算不同濃度的藥物對腫瘤細胞的抑制率=（1-藥物組克隆數）/對照組克隆數×100%。采用對數計量直線回歸法計算出各種藥物對細胞達 50%抑制率時的藥物濃度（IC50，g/mL），并計算耐藥指數（RI）=IC50耐藥細胞/IC50親代細胞。Taxol誘導6個月，建立了人成骨肉瘤多藥耐藥細胞株亞系MG63/Taxol，用集落形成實驗檢測細胞系對抗腫瘤藥物的耐藥程度變化，以IC50來衡量，

1.2.6 細胞周期 用0.25%胰酶（無EDTA）分別收集耐藥細胞誘導期間同步傳代的MG63和MG63/Taxol，用預冷PBS洗細胞2次，加入3 mL預冷（-20℃）70%乙醇到細胞沉淀中，于4℃固定過夜，離心收集細胞，以3mL的PBS洗細胞2次，加入500 μL PBS含50 μg/mL溴化乙錠（PI），100 μg/mL核糖核酸酶A（RNase A），0.2%聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100），4℃避光孵育30 min，流式細胞儀檢測細胞周期。

1.3 統計學處理 應用SPSS10.0統計軟件進行數據分析，計量資料以±s表示，組間比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 細胞形態變化 光鏡下可見MG63和MG63/Taxol細胞均為貼壁生長，MG63排列較規則，形態近似梭形，有少量偽足，核仁清晰、大；MG63/Taxol細胞排列不規則，三角形、多角形多見，形態多樣，核仁清晰、大，可見多核現象。見圖1。

圖1 光鏡下MG63和MG63/Taxol細胞形態（200×）

2.2 集落形成實驗檢測細胞對化療藥物的敏感性

MG63/Taxol對Taxol的RI為9.50，對順鉑、甲氨蝶呤、5-Fu也產生不同程度的交叉耐藥，見表1。

表1 集落形成實驗檢測細胞對化療藥物的敏感性

2.3 細胞生長與增殖 MG63細胞與其多藥耐藥細胞株亞系MG63/Taxol細胞生長曲線存在差異，MG63/Taxol較MG63生長緩慢，見圖2。

圖2 MG63及其耐藥細胞系MG63/Taxol生長曲線

2.4 MG63及其耐藥細胞系MG63/Taxol細胞周期分布

流式細胞儀檢測細胞周期結果顯示，MG63、MG63/Taxol細胞G0/G1、S期細胞分布比較，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表2、圖3。

表2 MG63及其耐藥細胞系MG63/Taxol細胞周期分布（±s，%）

表2 MG63及其耐藥細胞系MG63/Taxol細胞周期分布（±s，%）

注：與MG63同期比較，aP＜0.05。

細胞MG63 MG63/Taxol G0/G1 G2/M S 49.49±0.58 53.29±1.01a13.97±0.58 13.13±0.57 36.54±0.57 33.57±0.61a

圖3 MG63及其耐藥細胞系MG63/Taxol細胞周期分布

3 討 論

惡性腫瘤多藥耐藥現象是導致化療失敗的主要原因之一，化療后耐藥細胞的產生往往導致原發灶的復發或轉移，體外腫瘤多藥耐藥細胞亞系的建立是研究腫瘤多藥耐藥性的基礎[3-4]。同時也為臨床化療方案的優化提供參考。本研究發現，人成骨肉瘤Taxol耐藥細胞MG63/Taxol對順鉑、甲氨蝶呤、5-Fu也產生不同程度的交叉耐藥，對順鉑產生低度耐藥。該結果提示，2種藥物聯用治療腫瘤可以收到更好的效果，同時可以避免腫瘤多藥耐藥的產生[5]。本研究中構建的骨肉瘤Taxol耐藥細胞MG63/Taxol其形態和結構與親本細胞系相比具有明顯差異，這種形態結構的改變可能與耐藥產生相適應，但具體機制有待進一步研究。細胞生長曲線結果顯示，骨肉瘤Taxol耐藥細胞MG63/Taxol耐藥細胞較親本細胞MG63生長緩慢，反映了耐藥細胞生長繁殖能力下降，倍增時間延長，這可能是由于細胞在長期藥物的刺激下，一些殘余的耐藥細胞處于休眠期（G0），因而導致細胞對藥物的敏感下降，同時增長繁殖能力下降，此現象可能和臨床化療中腫瘤耐藥后瘤體迅速增大、局部復發的現象有關。

骨肉瘤的發生、發展、轉移與細胞周期異常調控密切相關[6-9]。本研究中應用流式細胞儀檢測MG63細胞與其Taxol耐藥細胞MG63/Taxol的G0/G1、G2、M期及S期比例。結果顯示，G0/G1期細胞增多，S期細胞減少，差異有統計學意義（P＜0.05）；研究證明，M、G1、G2期細胞對細胞周期非特異性藥物較敏感，而S期細胞對細胞周期特異性藥物敏感性最強，而G0期細胞，除周期非特異性藥物外，其他化療藥物對其作用不大。G0期細胞對化療藥物具有很大的耐藥性。反復經化療藥物刺激后篩選的耐藥細胞對周期非特異性藥物顯示了低抵抗性，而對周期特異性化療藥如5-Fu和甲氨蝶呤產生了較高抵抗性。顯然，G0期細胞的存在及其增殖、分裂可能是導致骨肉瘤化療失敗及腫瘤細胞局部復發的主要原因之一[10]，其具體機制有待進一步研究。

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Study on establishment of paclitaxel resistant osteosarcoma cell line MG63/Taxol and its biological characteristics

Wu Wenxin1，Li Wei2
（1.Hunan Provincial Second People′s Hospital，Changsha 410000，China；2.Third Xiangya Hospital of Central South University，Changsha，Hunan 410000，China）

ObjectiveToestablish thepaclitaxel（Taxol0 induced osteosarcoma MG63 drug resistance cell subline（MG63/ Taxol）and to observe its biological characteristics.MethodsPaclitaxel resistant human osteosarcoma cell subline（MG63/Taxol）was established by adopting large dose impact combined with small dose maintenance to induce MG63 cell line with Taxol as the inducer.The sensitivity of chemotherapy drugs for the MG63 and MG63/Taxol cell sublines were measured by the colony formation assay.The cell morphology change was observed through light microscopy.The proliferation ability of cell lines was measured by growth curve.The cell stages were analyzed by flow cytometry.Results（1）Through 6-month induction，paclitaxel resistant osteosarcoma cell subline（MG63/Taxol）was established.（2）The resistant index of MG63/Taxol to Taxol was 10.55.MG63/ Taxol also produced the various degrees of cross resistance to cisplatin，methotrexate and 5-Fu.（3）The cell morphology was observed through light microscopy.The MG63/Taxol cells were regular arranging，spindle shape and size consistent，MG63/Taxol cell subline was irregular arranging，size inconsistent and morphology showed triangle shape，multiangular shape and multi-nucleation.（4）The cell growth cure showed that MG63/Taxol cells grew slowly than the parent cells.（5）The cell cyclical analysis displayed that the distribution of the G0/G1 stage cells was increased，while the S stage cells were decreased.Conclusion（1）A paclitaxel resistant human osteosarcoma cell subline（MG63/Taxol）established by adopting the large dose impact combined with small dose maintenance（MG63）generates the cross resistance to cisplatin，methotrexate and 5-Fu in different degrees.（2）MG63/Taxol cell sublineis significantlydifferent fromtheparent cell MG63intheaspects of cell morphology，cell growthcurveandcell cycledistribution.

Osteosarcoma；Cell line；Apoptosis；Cell proliferation；Drug tolerance；Paclitaxel；Resistant cells

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.15.004

A

1009-5519（2015）15-2259-03

2015-02-17）

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本刊編輯部

湖南省自然科學基金資助項目（11JJ3105）；湖南省科技計劃項目（2013FJ3039）。

吳文欣（1980-），男，湖南衡東人，主治醫師，主要從事臨床脊柱外科工作；E-mail：wuwenxin@126.com。

李維（E-mail：lilywei1979@126.com）。