吉西他濱聯合厄洛替尼抑制胰腺癌細胞增殖*

黃欣昊， 柳千帆， 宋春灼， 朱海濤

(1.貴州醫科大學 臨床醫學院， 貴州 貴陽 550004； 2.貴州醫科大學附院 肝膽外科， 貴州 貴陽 550004； 3.貴州醫科大學附院 臨床研究中心， 貴州 貴陽 550004)

胰腺癌是中國發病率居前10位、癌癥致死位列第7的惡性腫瘤，全世界每年預計有227 000人死于胰腺癌[1-2]。雖然近年來胰腺癌的診療取得了一定的進展，但晚期患者的5年生存率仍然只有3%[3]。目前手術切除治療是唯一可以治愈胰腺癌的技術手段，但僅限于病灶未擴散到胰腺之外的患者，且有80%～85%的晚期患者無法應用手術治療[2,4]。大多數化學制劑對于胰腺癌的效果也十分有限[5]，吉西他濱(gemcitabine，GEM)是目前胰腺癌化學治療的一線首選藥物，但并不能明顯提高患者的生存時間，單獨使用時患者還易出現對藥物的抵抗，至今抵抗機制尚不明確[6-9]。因此，聯合使用其他的藥物治療胰腺癌是目前推薦的解決方案，表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)抑制劑厄洛替尼(erlotinib，ERL)聯合GEM是臨床上常用的分子靶向藥物的聯用方案[2,7]，與單用GEM相比，聯合ERL的治療方案可以延長患者的生存時間，但其效果以及作用機制還有待進一步研究[10-11]，本研究分別通過單獨使用GEM、ERL，或兩種藥物聯合用藥，觀察藥物對胰腺癌細胞的毒性作用以及細胞克隆形成情況，探尋對胰腺癌治療的新方案。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1細胞株、藥物及試劑 人胰腺癌細胞PANC-1細胞由中國科學院干細胞庫提供，GEM、ERL購自美國Selleck Chemicals公司，DMEM高糖培養基購自美國GIBCO公司，胎牛血清購自以色列Biological Industries公司，0.25%胰酶溶液(含0.02%EDTA)購自美國GIBCO公司，PBS 購自美國Hyclone公司， DMSO購自美國Hyclone公司，CCK-8細胞毒性試劑盒購自上海東仁生物技術公司。

1.1.2主要儀器 Navios三激光10色流式細胞分析儀購自美國BECKMAN公司，Optima XPN-80超高速離心機購自美國BECKMAN公司，371型細胞培養箱購自美國thermo公司，AB2-4S1型生物安全柜購自新加坡藝思高科技公司。

1.2 方法

1.2.1細胞培養及藥物配制 所有物品均滅菌處理，在紫外線照射消毒30 min后的生物安全柜中進行細胞操作。人胰腺癌PANC-1細胞置于37 ℃的5% CO2恒溫潮濕環境中培養、分化，每2～3 d用無菌PBS磷酸緩沖液清洗，換新鮮完全培養基，PANC-1細胞處于細胞對數生長期，長滿至80%時進行細胞傳代，以保證實驗所用的細胞均為對數生長期的PANC-1細胞。將GEM、ERL低速離心3 min后，GEM用無菌的PBS磷酸化緩沖液稀釋，ERL用DMSO稀釋，稀釋后的藥液避光保存在-20 ℃冰箱中。

1.2.2細胞分組 取對數生長期的PANC-1細胞。進行如下干預： GEM各濃度組(0、10、20、50、100及250 nmol/L)、ERL各濃度組(0、10、20、50、100及200 nmol/L)；GEM+ERL各濃度組(GEM ∶ERL濃度比分別為1 ∶1、1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20及1 ∶50)。在細胞平板克隆實驗中設立：對照組(無藥物處理)、GEM干預組[GEM的半數抑制濃度(IC50)]、ERL干預組(ERL的IC50)、聯合組(兩種藥物合用的濃度根據實驗確定)。分別用相應濃度的含藥培養基培養PANC-1細胞24 h。

1.2.3GEM或ERL單獨應用對PANC-1細胞毒性實驗 取對數生長期的PANC-1細胞，用0.25%含EDTA胰酶消化，離心后輕輕吹打成單細胞懸液，并進行細胞計數。以每孔5 000個細胞接種至96孔細胞培養板中，放入37 ℃的5% CO2恒溫培養箱中培養；待細胞長至80%，換無血清培養，分別將含有GEM(0、10、20、50、100及250 nmol/L)、或ERL(0、10、20、50、100及200 nmol/L)的培養基加入96孔細胞培養板中，培養24 h，避光加入10%的CCK-8液，避光37 ℃孵育2 h，用化學酶標儀在波長為450 nm的波長下檢測、記錄吸光度值(Optical density，OD)，并計算藥物對細胞的抑制率[抑制率=(對照組OD-實驗組OD)/(對照組OD-實驗組OD)×100%]，通過GraphPad Prism 7.0軟件繪制兩種藥物各自對細胞的抑制率曲線，并計算各自的IC50。

1.2.4GEM及ERL聯合應用對PANC-1細胞毒性試驗 為了探究藥物組合，本研究通過設置多種不同濃度的GEM與ERL組合比例，并采用CCK-8細胞毒性法檢測GEM與ERL聯合應用時對PANC-1細胞的抑制情況。在先前描述的條件下接種細胞，但此處用于評估的藥物干預劑量是基于每種單獨藥物的IC50制定的。在每個平板中兩種藥物的組合保證大于2種，并重復至少2次。采用Chou-Talalay聯合指數(combination index，CI)法計算CI[CI=(A藥單用濃度/A藥聯用濃度)+(B藥單用濃度/B藥聯用濃度)]分析兩種藥物合用時藥物相互作用的性質，Chou-Talalay法規定CI<1藥物組合有協同作用，CI=1藥物組合有加成作用，CI>1藥物組合有拮抗作用；同時根據Chou-Talalay的等效原則，僅選擇GEM與ERL合用抑制率50%的組合與2種單藥的IC50進行研究分析[12-13]。

1.2.5細胞克隆實驗 將PANC-1細胞設置為無干預組(對照組)、GEM組、ERL組、GEM聯合ERL組(聯合組)分別進行干預。對照組無任何藥物處理，GEM組或ERL組藥物干預濃度分別為各自的IC50，聯合組中GEM及ERL的藥物濃度取決于藥物聯合分析實驗。將細胞對數生長期PANC-1細胞，制成單細胞懸液，取6 000個細胞均勻接種于6孔板中，放入細胞培養箱中培養。待細胞貼壁穩定生長后，根據不同處理組各自的相應藥物濃度繼續培養細胞，培養12 d后用4%多聚甲醇固定30 min，再加入0.25%結晶紫染液室溫靜染45 min。用相機拍照保留結果，通過Image J軟件處理圖像并計算細胞克隆數。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 GEM或ERL對PANC-1細胞的毒性

用GraphPad Prism 7.0軟件繪制兩種藥物分別對細胞的抑制率曲線，并計算得出GEM對PANC-1細胞的IC50=80 nmol/L，ERL對PANC-1細胞的IC50=12 nmol/L。見圖1。

圖1 GEM或ERL對PANC-1細胞的抑制率Fig.1 Inhibition rate curves of GEM or ERL to PANC-1 cells

2.2 GEM和ERL聯合應用對PANC-1細胞的毒性

將GEM與ERL進行多種不同比例的濃度組合用于PANC-1細胞，結果顯示，ERL ∶GEM的濃度比為5 ∶1時，對PANC-1細胞的抑制率接近50%，高于濃度比1 ∶1和10 ∶1，且差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。因此選擇GEM與ERL5 ∶1組合用于后續實驗。根據Chou-Talalay法分析結果可以得知，在PANC-1細胞中，GEM與ERL合用CI=0.4，藥物合用有協同作用。

表1 不同濃度比例GEM與ERL聯合應用對PANC-1細胞的抑制率Tab.1 The inhibition rate of PANC-1 cells by a combination of various ratios of GEM and ERL

注：(1)與GEM和ERL濃度比為5 ∶1時比較，P<0.05。

2.3 細胞克隆

與對照組比較，GEM組、ERL組、GEM和ERL聯合組的PANC-1細胞克隆數均顯著下降，差異均有統計學意義(P<0.01,或P<0.000 1)；GEM和ERL聯合組PANC-1細胞克隆數顯著低于GEM組和ERL組，差異有統計學意義(P<0.05)。見圖2。

注：(1)與聯合組比較，P<0.05；與對照組比較，(2)P<0.01，(3)P<0.000 1。圖2 GEM、ERL單獨或聯合應用對PANC-1細胞的細胞平板克隆的影響Fig.2 Cellular plate cloning results of drugs intervention in PANC-1 cells

3 討論

部分胰腺癌患者在確診時病情已經發展到了終末期，錯失了手術機會，即使是有手術治療機會，患者也面臨著術后的高復發率[14-15]。已有研究表明，術后檢測切緣分級為0級的患者，2年后胰腺癌的復發率依然可以高達80%[4]。盡管近年來，化療方案在胃腸道等消化系統腫瘤的治療上取得了較大進展，但胰腺癌仍然對大部分化療方案不敏感，甚至出現耐藥的情況[5]。尋找新的胰腺癌藥物治療方案，了解胰腺癌可能的分子機制是目前研究的重中之重。GEM是目前胰腺癌化療的首選藥物，它是脫氧胞苷的水溶性類似物，可以通過抑制DNA雙鏈的合成、修復來抑制細胞的分裂與增殖，從而抑制腫瘤的生長，但治療效果有限，即使采用了周密的全身性支持治療，患者在治療晚期依然會對GEM出現的耐藥情況[15-18]。因此，目前改善GEM治療效果的主要策略是將GEM與靶向或細胞毒性藥物聯合使用[6,11]。ERL是首個經美國食品藥品監督管理局(food and drug administration，FDA)批準的、可與GEM聯用后促進患者生存期出現優勢的藥物，是一種具有選擇性的靶向可逆性抑制EGFR受體的小分子酪氨酸激酶抑制劑[6,11]。研究表明，大部分胰腺癌中EGFR的表達都有明顯上調[19-21]，且ERL的抗腫瘤性與抑制EGFR的表達有著密切聯系[18]。本課題組前期研究表明，GEM聯合ERL治療裸鼠轉移性胰腺癌時，可有效地抑制腫瘤的發生發展[22]。本次研究結果顯示，通過Chou-Talalay法進行藥物聯合分析GEM聯合ERL有協同效應。Carolina等[23]的研究結果與本研究結果類似。細胞克隆形成實驗表明，GEM聯合ERL可以抑制胰腺癌的發生發展，且優于GEM和ERL的單獨使用效應，該結果與本課題組前期裸鼠的實驗研究結果趨勢相同[22]。

綜上所述，GEM和ERL聯合使用具有協同作用，降低了兩種藥物的使用劑量，同時加強了抑制胰腺癌細胞增殖的效果，從而為胰腺癌治療中GEM與ERL聯合治療提供了初步的科學依據，也為胰腺癌治療的研究提供了較有價值的潛在方向。