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    ALDH1作為卵巢癌干細(xì)胞標(biāo)志物的實(shí)驗(yàn)研究

    2015-11-20 08:26:20范秀麗卞翠翠陳濤利劉子玲
    中國(guó)老年學(xué)雜志 2015年12期
    關(guān)鍵詞:培養(yǎng)液卵巢癌克隆

    范秀麗 卞翠翠 董 怡 楊 雷 姜 艷 岳 清 陳濤利 劉子玲

    (吉林大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤中心,吉林 長(zhǎng)春 130021)

    腫瘤干細(xì)胞(CSC)在腫瘤細(xì)胞中所占比例極少,具有自我更新和多向分化潛能、高致瘤性、放化療抵抗性以及高侵襲性,可導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移〔1,2〕。除常用的CD44、CD117和CD133等CSC表面標(biāo)志外,乙醛脫氫酶1(ALDH1)日益受到關(guān)注。近年來研究發(fā)現(xiàn)ALDH1可作為肺癌、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌及頭頸部癌等多種 CSC 標(biāo)志〔3,4〕,ALDH1作為卵巢癌干細(xì)胞的標(biāo)志及其臨床意義的研究較少,本研究以卵巢癌細(xì)胞株(SKOV3)細(xì)胞為研究對(duì)象,研究 ALDH1在卵巢癌中的作用。

    1 材料與方法

    1.1 材料 Aldefluor試劑、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、成纖維生長(zhǎng)因子(bFGF)、B27、CD133、順鉑。人卵巢癌SKOV3細(xì)胞株由本實(shí)驗(yàn)室傳代保存。

    1.2 方法

    1.2.1 人卵巢癌SKOV3細(xì)胞的培養(yǎng) 卵巢癌 SKOV3細(xì)胞株為貼壁生長(zhǎng)細(xì)胞,培養(yǎng)條件為含10%胎牛血清的RPIM-1640培養(yǎng)液,37℃、含5%CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),平均2~3 d換液、傳代1次。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,0.25%胰蛋白酶(含0.01%EDTA)消化,當(dāng)大量細(xì)胞變圓,細(xì)胞間隙變大時(shí)加入完全培養(yǎng)液終止消化,用吹打管輕輕吹打細(xì)胞,離心后重懸,使細(xì)胞為單細(xì)胞懸液狀態(tài),用于實(shí)驗(yàn)。

    1.2.2 人卵巢癌懸浮細(xì)胞球的培養(yǎng) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期 SKOV3細(xì)胞,0.25%胰蛋白酶(含0.01%EDTA)消化,無血清培養(yǎng)液(SFM)重懸,制成單細(xì)胞懸液,取2×105個(gè)細(xì)胞,接種于無血清加細(xì)胞因子(DMEM/F12+B27+EGF+bFGF)培養(yǎng)液。取6~7 d生長(zhǎng)的細(xì)胞球,離心后0.25%胰蛋白酶(含0.01%EDTA)消化,進(jìn)行第2、3、4代傳代,觀察計(jì)數(shù)。

    1.2.3 四甲基偶氮唑藍(lán)比色法(MTT)檢測(cè)卵巢癌SKOV3細(xì)胞及懸浮細(xì)胞球的體外增殖能力 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期卵巢癌SKOV3細(xì)胞及第2代培養(yǎng)6~7 d的懸浮細(xì)胞球,0.25%胰蛋白酶消化,重懸細(xì)胞,接種于96孔板。同時(shí)設(shè)置只加培養(yǎng)液的空白對(duì)照孔調(diào)零。共 7 塊培養(yǎng)板分別標(biāo)記 1、2、3、4、5、6、7 d。按照標(biāo)記每天取1塊板,每孔加入20 μ(15 mg/ml)的MTT。37℃恒溫箱中繼續(xù)培養(yǎng)4 h后終止培養(yǎng),加樣器小心吸棄孔內(nèi)培養(yǎng)基。加入二甲基亞砜(DMSO)150 μl,室溫?fù)u床振蕩10 min,使結(jié)晶物充分溶解。以空白對(duì)照孔調(diào)零,酶標(biāo)儀上490 nm測(cè)定各孔吸光度值(OD值),以相對(duì)應(yīng)OD比值表示細(xì)胞增殖能力大小,各細(xì)胞亞群取8孔平均值。重復(fù)3次,繪制生長(zhǎng)曲線,比較懸浮細(xì)胞球及SKOV3細(xì)胞體外增殖能力。

    1.2.4 平板克隆形成實(shí)驗(yàn) 取SKOV3細(xì)胞及第2代培養(yǎng)至第6~7天的懸浮細(xì)胞球,制備單細(xì)胞懸液,每孔200個(gè)細(xì)胞接種到6孔板中,每種細(xì)胞接種2孔。十字形輕輕搖動(dòng)培養(yǎng)板,使細(xì)胞分散均勻,加入完全培養(yǎng)液。將培養(yǎng)板置于37℃、含5%CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2 w,待出現(xiàn)肉眼可見的克隆時(shí)終止培養(yǎng)。棄去培養(yǎng)液,磷酸鹽緩沖液(PBS)沖洗2遍,室溫下干燥。甲醛固定15 min,棄去甲醛,干燥后用結(jié)晶紫染液染色5 min,流水緩慢洗去染液,干燥后顯微鏡下計(jì)數(shù)形成的克隆數(shù)(50個(gè)細(xì)胞為一個(gè)克隆)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。按公式(平板克隆形成率=形成克隆數(shù)/接種細(xì)胞數(shù) ×100%)計(jì)算平板克隆形成率。

    1.2.5 Transwell侵襲實(shí)驗(yàn) 用同樣方法制備單細(xì)胞懸液后接種細(xì)胞:在24孔板下室中加入含10%胎牛血清的完全培養(yǎng)基600 μl,放入已鋪膠的小室。加 200 μl細(xì)胞懸液于內(nèi)室,于37℃、含5%CO2培養(yǎng)48 h。取出小室,用棉簽輕輕擦掉未穿過膜的細(xì)胞,小室底膜下室側(cè)附著的細(xì)胞用結(jié)晶紫染色。顯微鏡下隨機(jī)選取5個(gè)高倍視野計(jì)數(shù)穿過膜的細(xì)胞數(shù)。重復(fù)3次。

    1.2.6 Hoechst33342染液和Aldefluor染液雙染 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期SKOV3細(xì)胞,0.25%胰蛋白酶(含 0.01%EDTA)消化,1 000 r/min離心后重懸。蓋玻片置于6孔板中,2×105個(gè)細(xì)胞沿6孔板的側(cè)壁緩慢將細(xì)胞接種于板中,保證細(xì)胞均勻分散,加入培養(yǎng)液,過夜待細(xì)胞爬滿蓋玻片。棄去培養(yǎng)液,PBS緩沖液沖洗2次,然后加入Hoechst44432染液,終濃度為10 μg/ml,避光,37℃孵育 15 min后棄去染液。Aldefluor試劑盒專用buffer沖洗 2次,加入 10 μl Aldefluor染色劑,37℃避光孵育45 min。暗室冰上棄去培養(yǎng)液,4℃PBS沖洗2次。封片,激光共聚焦顯微鏡觀察。

    1.2.7 流式細(xì)胞儀檢測(cè) SKOV3細(xì)胞及懸浮細(xì)胞球 ALDH1high、CD133的表達(dá) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期SKOV3細(xì)胞及傳至第2代生長(zhǎng)至第6~7天懸浮細(xì)胞球,胰蛋白酶消化后1 000 r/min離心,4℃PBS沖洗2次,調(diào)整細(xì)胞數(shù)為1×106/ml。取 EP管,分別標(biāo)記SKOV3細(xì)胞組和懸浮細(xì)胞球組及各自對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,取1×106個(gè)細(xì)胞加入相應(yīng)的 EP管中,各實(shí)驗(yàn)組加入5 μl CD133抗體,對(duì)照組不加,室溫避光,孵育 30 min后,PBS沖洗1遍,置于冰上,待流式儀檢測(cè)。另外取離心后細(xì)胞,Aldefluor buffer重懸,調(diào)整細(xì)胞數(shù)為 1×106/ml,同樣標(biāo) SKOV3細(xì)胞組和懸浮細(xì)胞球組,并分別標(biāo)記實(shí)驗(yàn)組及對(duì)照組。在實(shí)驗(yàn)組EP管中分別加入1 ml細(xì)胞懸液,在對(duì)照組 EP管中加入5 μl對(duì)二乙氨苯甲醛(DEAB)抑制劑,迅速蓋好 EP管的蓋子(DEAB溶解于95%的酒精里,應(yīng)防止揮發(fā))。實(shí)驗(yàn)組中加入5 μl活化的 Aldefluor,混勻后,立即轉(zhuǎn)移 0.5 ml混合液到對(duì)照組中(加 DEAB的試管)。因ALDH酶促反應(yīng)迅速,在加入 Aldefluor試劑后應(yīng)立即轉(zhuǎn)移0.5ml到加DEAB的對(duì)照EP管中。將實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組EP管37℃孵育45 min后,1 000 r/min離心5 min。棄去上清液,Aldefluor緩沖液重懸細(xì)胞,后置于冰上。待流式細(xì)胞儀分析ALDH1high細(xì)胞比例。

    1.2.8 體外化療實(shí)驗(yàn) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期卵巢癌SKOV3細(xì)胞,分別標(biāo)記實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,在實(shí)驗(yàn)組加入1 mg/ml的順鉑,培養(yǎng)72 h后撤藥。對(duì)照組加入相同體積的 PBS。撤藥后,PBS沖洗3次,0.25%胰蛋白酶消化液將細(xì)胞消化下來計(jì)數(shù),實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組分別取1×106個(gè)細(xì)胞,接種于培養(yǎng)瓶,完全培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)48 h。培養(yǎng)結(jié)束后,0.25%胰蛋白酶(含0.01%EDTA)消化后,按1.2.7步驟進(jìn)行 Aldefluor、CD133標(biāo)記,流式細(xì)胞儀檢測(cè)。

    1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行分析,數(shù)據(jù)以s表示,兩組間比較采用t檢驗(yàn)。

    2 結(jié)果

    2.1 卵巢癌SKOV3細(xì)胞懸浮球 卵巢癌 SKOV3細(xì)胞,在體外貼壁上皮樣生長(zhǎng),短梭形,可伸出不規(guī)則樹突樣偽足,胞漿內(nèi)可見空泡樣顆粒。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期卵巢癌SKOV3細(xì)胞接種于無血清加細(xì)胞因子培養(yǎng)基中,大多數(shù)細(xì)胞死亡,小部分細(xì)胞懸浮生長(zhǎng),并很少數(shù)細(xì)胞貼壁生長(zhǎng),但隨著培養(yǎng)天數(shù)增加貼壁細(xì)胞消失。3~4 d可見少量細(xì)胞組成的懸浮細(xì)胞球,球體較少,其大小不等,形態(tài)不規(guī)則,細(xì)胞結(jié)合松散;第6~7天,懸浮細(xì)胞球增多,細(xì)胞結(jié)合緊密,球體增大,折光性好,形態(tài)變得規(guī)則。懸浮細(xì)胞球經(jīng)0.25%的胰蛋白酶(含 0.01%EDTA)消化3min后,重懸于SFM中培養(yǎng),3~4 d左右仍可見不規(guī)則細(xì)胞球形成,6~7 d細(xì)胞球形態(tài)較規(guī)則,可以多次傳代培養(yǎng)。見圖1。

    圖1 無血清培養(yǎng)的卵巢癌SKOV3懸浮細(xì)胞球

    2.2 增殖克隆能力分析 MTT實(shí)驗(yàn)和平板克隆實(shí)驗(yàn)檢測(cè)卵巢癌SKOV3細(xì)胞及懸浮細(xì)胞球的自我增殖及克隆形成能力。連續(xù)檢測(cè)懸浮細(xì)胞球和SKOV3細(xì)胞7 d的OD值,第1~2天,OD值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),第3天開始OD值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。平板克隆實(shí)驗(yàn)結(jié)果:細(xì)胞在6孔板中培養(yǎng)約2 w后,顯微鏡下觀察多數(shù)細(xì)胞克隆數(shù)>50,按公式:平板克隆形成率=形成克隆數(shù)/接種細(xì)胞數(shù)×100%,計(jì)算克隆形成率,懸浮細(xì)胞球和SKOV3細(xì)胞的克隆形成率分別為35.23±5.89%、20.32±6.42%。兩組細(xì)胞克隆形成率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

    表1 MTT檢測(cè)懸浮細(xì)胞球和SKOV3細(xì)胞7 d的OD值(s)

    表1 MTT檢測(cè)懸浮細(xì)胞球和SKOV3細(xì)胞7 d的OD值(s)

    時(shí)間 懸浮細(xì)胞球 SKOV3細(xì)胞 P值0.109±0.002 0.109±0.001 0.100第2天 0.194±0.016 0.190±0.023 0.394第3天 0.384±0.010 0.325±0.065 0.010第4天 0.504±0.075 0.454±0.042 0.001第5天 0.760±0.031 0.540±0.065 0.001第6天 0.844±0.094 0.653±0.091 0.009第7天第1天1.075±0.134 0.848±0.079 0.003

    2.3 侵襲能力分析 通過Transwell侵襲實(shí)驗(yàn)檢測(cè)懸浮細(xì)胞球細(xì)胞及SKOV3細(xì)胞的侵襲能力,任選5個(gè)高倍鏡視野計(jì)數(shù)結(jié)果顯示:懸浮細(xì)胞球細(xì)胞穿過膜數(shù)為237±37.42,SKOV3細(xì)胞穿膜數(shù)為87.8±32.13,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

    2.4 激光共聚焦顯微鏡觀察卵巢癌SKOV3細(xì)胞中的ALDH1表達(dá) 倒置顯微鏡下,SKOV3細(xì)胞成多角梭形,少數(shù)細(xì)胞中可見多核,核質(zhì)比例增大,ALDH1定位于 SKOV3細(xì)胞的胞質(zhì),鏡下可見多數(shù) SKOV3細(xì)胞胞質(zhì)為綠色熒光,但熒光強(qiáng)度很弱;ALDH1活性越高,其胞質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的熒光底物就越多,細(xì)胞熒光強(qiáng)度就越強(qiáng)。經(jīng)Hoechst 33342和 Aldeflour雙染后,SKOV3細(xì)胞輪廓清晰,胞質(zhì)區(qū)和細(xì)胞核區(qū)熒光強(qiáng)弱對(duì)比明顯。SKOV3細(xì)胞核經(jīng) Hoechst 33342染色后顯示為藍(lán)色熒光,而 ALDH1high細(xì)胞核不被染色。

    2.5 流式細(xì)胞儀檢測(cè) ALDH1high細(xì)胞、CD133+細(xì)胞比例 應(yīng)用Aldeflour試劑流式細(xì)胞技術(shù)分析卵巢癌SKOV3細(xì)胞及懸浮細(xì)胞球結(jié)果顯示,ALDH1high細(xì)胞為綠色熒光,在卵巢癌SKOV3細(xì)胞中所占比例較低,僅占4.08±0.29%,CD133+細(xì)胞比例為1.21±0.34%。無血清懸浮培養(yǎng)傳至第2代培養(yǎng)6~7 d懸浮細(xì)胞球流式檢測(cè)結(jié)果顯示,ALDH1high細(xì)胞的比例為 22.42±2.42%,CD133+細(xì)胞比例為10.34±0.17%,在懸浮細(xì)胞球中ALDH1high細(xì)胞、CD133+細(xì)胞比例明顯增高,與普通培養(yǎng)的 SKOV3細(xì)胞相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

    2.6 體外化療實(shí)驗(yàn) 順鉑連續(xù)作用于卵巢癌SKOV3細(xì)胞72 h后撤藥,10%胎牛血清完全培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)48 h后流式檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),ALDH1high、CD133+細(xì)胞比例明顯增加,分別為17.25% ±3.26%和4.04% ±0.86%,ALDH1high細(xì)胞比例增加了3.23倍,CD133+細(xì)胞比例增加了2.34倍,與對(duì)照組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

    3 討論

    ALDH1屬ALDH家族之一。人類的ALDH1基因表達(dá)存在于細(xì)胞質(zhì)中,其基因定位于9q21染色體,是催化細(xì)胞內(nèi)乙醛氧化為乙酸的細(xì)胞溶質(zhì)酶,并通過氧化視黃醇為視黃酸參與多種組織的分化與基因表達(dá)。研究顯示ALDH1在多種組織類型的CSC高表達(dá),而高表達(dá)ALDH1的細(xì)胞具有干細(xì)胞的特性。目前,ALDH1已作為功能性標(biāo)志物應(yīng)用于多種實(shí)體CSC的分離和鑒定,證實(shí)了ALDH1在腫瘤生物學(xué)行為中發(fā)揮著重要作用。

    Martens等〔5〕利用無血清加EGF和bFGF的培養(yǎng)基培養(yǎng)正常腦組織中神經(jīng)干細(xì)胞,發(fā)現(xiàn) bFGF反應(yīng)性細(xì)胞在 bFGF作用下進(jìn)行自我更新,并生成具有EGF反應(yīng)性的干細(xì)胞,而EGF反應(yīng)性干細(xì)胞在EGF作用下進(jìn)行自我增殖,并通過不對(duì)稱分裂來生成具有bFGF反應(yīng)性的神經(jīng)干細(xì)胞,因此只有干細(xì)胞才能在SFM中生長(zhǎng),而大部分細(xì)胞死亡。

    依據(jù)卵巢癌干細(xì)胞不同的標(biāo)志及干細(xì)胞特性在卵巢癌組織、腹水和卵巢癌細(xì)胞系中均分離出了干細(xì)胞樣細(xì)胞,現(xiàn)在文獻(xiàn)報(bào)道的可作為卵巢癌干細(xì)胞標(biāo)志物有CD133、CD44、CD117、CD24等。ALDH1在多種CSC中高表達(dá),ALDH1首先被用于白血病干細(xì)胞的分離與鑒定〔6〕。Landen等〔7〕研究證實(shí) ALDH1在卵巢腫瘤組織及細(xì)胞系中均有表達(dá),卵巢癌細(xì)胞系中分離出的ALDH1+細(xì)胞比陰性細(xì)胞更具有化療抵抗性及致瘤性。另外一項(xiàng)研究證實(shí)在紫杉醇和順鉑耐藥的細(xì)胞中 ALDH1高表達(dá),在卵巢癌耐藥A2780細(xì)胞株中分離出的ALDH1+陽性細(xì)胞的致瘤能力是ALDH1-細(xì)胞的50倍,ALDH1+細(xì)胞可產(chǎn)生ALDH1+和 ALDH1-細(xì)胞,而 ALDH1-細(xì)胞卻不能產(chǎn)生 ALDH1+細(xì)胞〔7〕,這些特性與CSC的特性一致。Silva研究發(fā)現(xiàn) ALDH聯(lián)合CD133能更加有效的分離卵巢癌干細(xì)胞,ALDH+CD133+細(xì)胞比ALDH+CD133-細(xì)胞具有更強(qiáng)的異體移植成瘤能力,且ALDH+CD133+細(xì)胞可分化為 ALDH+/-CD133+/-四種類型的細(xì)胞,而無論來自腫瘤組織或者是細(xì)胞系的CD133-細(xì)胞均不能分化為CD133+細(xì)胞〔8〕。本研究結(jié)果顯示ALDH1high細(xì)胞比例是CD133+細(xì)胞比例的2倍以上。懸浮細(xì)胞球高表達(dá)CSC標(biāo)志CD133,因此說明了懸浮細(xì)胞球富集了大量干細(xì)胞,本研究為懸浮細(xì)胞球中干細(xì)胞數(shù)量提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。無論是CD133+細(xì)胞還是ALDH1high細(xì)胞均在懸浮細(xì)胞球中富集,說明ALDH1high細(xì)胞和CD133+細(xì)胞一樣,可作為卵巢癌干細(xì)胞的標(biāo)志。

    ALDH1不僅可作為CSC的標(biāo)志,而且還提示預(yù)后不良,與腫瘤細(xì)胞耐藥有一定的關(guān)系。Kryczek等〔9〕通過基因敲除發(fā)現(xiàn),在肺癌細(xì)胞中 ALDH1A1和 ALDH3A1與環(huán)磷酞胺耐藥有關(guān)。而卵巢癌細(xì)胞系中敲出ALDH1基因可以恢復(fù)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療的敏感性〔10〕。通過分析多種卵巢癌細(xì)胞系發(fā)現(xiàn),在紫杉醇和鉑類耐藥細(xì)胞株中 ALDH1高表達(dá),并且在臨床標(biāo)本中ALDH1陽性細(xì)胞數(shù)量與患者無進(jìn)展生存期呈負(fù)相關(guān)〔7〕。本研究結(jié)果可知ALDH1high細(xì)胞和CD133+細(xì)胞比陰性細(xì)胞更具生存能力,因此化療后 ALDH1high細(xì)胞和 CD133+細(xì)胞得到富集。ALDH1high細(xì)胞比例增加幅度高于 CD133+細(xì)胞,這可能提示ALDH1high細(xì)胞耐藥性高于CD133+細(xì)胞,也可能提示在卵巢癌干細(xì)胞分化等級(jí)中 ALDH1high細(xì)胞和CD133+細(xì)胞處于不同等級(jí),但仍需更多的研究證實(shí)。

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