胰腺癌间质上皮转化实验动物模型的建立及其侵袭转移特性分析

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cstmddn
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目的:  胰腺癌是消化系统最常见的恶性肿瘤,是预后最差的恶性肿瘤之一,更是一个早期转移、局部浸润、传统治疗不敏感的致命性疾病。一个重要原因就是因为胰腺癌具有高度侵袭转移特性。胰腺癌发病隐匿,大多数病例确诊时已是晚期,手术切除困难,治疗手段匮乏。因此,建立适当的胰腺癌动物模型,可以为深入研究胰腺癌的发生发展、侵袭转移机制以及寻找新的治疗策略提供有效的手段。  在本团队前期研究工作中,首先利用BOP诱导的叙利亚仓鼠胰腺癌模型,建立了非解离型低转移胰腺癌细胞系(PC-1),然后将PC-1细胞经皮下种植后,取转移癌建立了解离型高转移株胰腺癌细胞系(PC1.0),此两种细胞具有明显不同的侵袭和转移能力。考虑到MEK1/2是丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedprotein kinase,MAPK)信号转导通路中的重要激酶分子,且参与诸多细胞生物学学功能,如应激、增殖、分化与凋亡的调控,故采用RNAi技术诱导PC1.0细胞系中的MEK1和MEK2基因表达沉默,获得了相应的稳定转染细胞系MEK1基因敲减和MEK2基因敲减。与PC1.0细胞相比,MEK1基因敲减细胞的增殖能力受到明显抑制,而MEK2基因敲减细胞的侵袭力明显降低。  叙利亚仓鼠和裸鼠都是经常用于构建疾病模型的候选动物。在本研究中,分别采用PC-1、PC1.0、Aspc-1、Capan-2、MEK1基因敲减和MEK2基因敲减细胞系,使用胰腺原位种植、腹腔注射和颈后皮下种植的方式,在叙利亚仓鼠和裸鼠中建立了不同的胰腺癌细胞侵袭动物模型。记录所得动物的生长情况及成瘤情况。分析各种细胞系侵袭动物模型后,荷瘤情况是否存在生长增殖抑制或者侵袭转移抑制。  在胰腺癌的发生与发展过程中,上皮细胞间质转化(Epithelial mesenchymaltransitions,EMT)是肿瘤形成的一种重要阶段。在该过程中,肿瘤细胞的附着力降低、迁移与侵袭能力增强,细胞由上皮类型向间质类型转变。而间质-上皮转化(mesenchymal epithelial transition,MET)过程则正好与之相反,在该过程中,肿瘤细胞的迁移与侵袭能力降低、附着力升高,细胞由间质类型向上皮类型转变。研究EMT/MET的始发因素及其下游通路在肿瘤生长、侵袭、转移中的作用,对恶性肿瘤的侵袭转移前的早期诊断、干预和治疗有着非常重要的意义。  影响EMT/MET过程的影响因素众多,根据本研究的前期调研,最终选取了E-cadherin(E-钙粘蛋白)、Vimentin(波形蛋白)和N-cadherin(N-钙粘蛋白)三个重要的EMT/MET相关分子。  本研究旨在相同时间对所得动物模型中的肿瘤和正常组织进行各项常规检测,免疫组化染色,基因表达水平测定,蛋白表达水平检测,探究E-cadherin、Vimentin和N-cadherin在相关样本EMT/MET过程中的表达情况及相关作用机制,进而探讨MEK2基因抑制与胰腺癌细胞EMT/MET转化过程,最终确定了对MEK2基因的抑制,可直接导致MEK2基因敲减肿瘤细胞的侵袭转移能力受到抑制,为胰腺癌治疗提供了一个新的药物靶点和治疗新思路。  方法:  一、细胞培养  采用RPMI-1640培养液,添加10%胎牛血清,100U/ml青霉素和100μg/ml链霉素,在5%CO2,37℃细胞培养箱内培养仓鼠和非解离低转移细胞系PC-1和Capan-2,解离高转移细胞系PC1.0和Aspc-1,以及由PC1.0经RNAi干扰沉默表达MEK1/2的细胞系MEK1基因敲减和MEK2基因敲减。  二、胰腺癌细胞侵袭动物模型的建立  1、胰腺原位种植仓鼠动物模型的建立  仓鼠腹部去毛、乙醚麻醉、75%乙醇消毒,固定于手术台上,活力碘消毒手术区。依次剪开皮肤、腹白线和腹膜,进入腹腔,暴露胰腺,将胰尾部提出腹腔外,将106~107细胞/ml浓度的细胞悬液0.4 ml接种于仓鼠的胰尾部被膜下,6-0丝线关腹。  2、腹腔注射仓鼠动物模型的建立  仓鼠腹部去毛、乙醚麻醉、75%乙醇消毒,固定于手术台上,活力碘消毒手术区。将106~107细胞/ml浓度的细胞悬液0.4 ml注射于仓鼠腹腔内,注射后轻轻按压注射点,防止细胞悬液从针孔漏出。  3、颈后皮下注射成瘤动物模型的建立  仓鼠颈部去毛、75%乙醇消毒,活力碘消毒手术区。将106~107细胞/ml浓度的细胞悬液0.4 ml注射于仓鼠颈后皮下处,注射后轻轻按压注射点,防止细胞悬液从针孔漏出。  采用肉眼检测、HE染色、免疫组化、western blotting、RT-PCR的方法,在荷瘤及对照小鼠的肿瘤组织、瘤旁组织和正常组织中,测定了E-cadherin、Vimentin和N-cadherin基因及其蛋白的表达水平。分析胰腺癌样本所处的EMT/MET转化阶段。  结果:  1、成功制备了上述8种不同类型胰腺癌细胞的仓鼠和裸鼠动物模型,其中仓鼠80只,裸鼠40只。随着肿瘤生长时间增加,实验动物死亡增加,腹水、侵袭、转移增加。在胰腺原位种植模型中,除可在胰尾检测到肿瘤产生,还可在膈肌、腹壁、肝脏和胃肠表面检测到肿瘤的转移。在腹腔注射模型中,可见血性腹水,并在膈肌、腹壁和胃肠表面检测到转移灶。在颈后皮下注射模型中,未检测到转移灶。  2、对80只仓鼠模型中的79只进行了取材,PC1.0,PC-1,MEK1基因敲减和MEK2基因敲减共4种动物模型每组分别制得有效肿瘤组织及正常组织切片各47份。  3、对40只裸鼠模型中的37只进行了取材,Aspc-1,Capan-2,MEK1基因敲减和MEK2基因敲减共4种动物模型每组分别制得有效肿瘤组织及正常组织切片各29份。  4、E-cadherin、Vimentin和N-cadherin在正常组织和肿瘤组织中的表达差异显著(P<0.01)。E-cadherin的低表达与Vimentin和N-cadherin的高表达与胰腺癌的侵袭与转移有关。检测E-cadherin、Vimentin和N-cadherin的表达对判断及预测胰腺癌是否有转移有重要意义。  5、E-cadherin、Vimentin和N-cadherin可作为EMT/MET转化过程中的分子标物,由此判断胰腺癌肿瘤细胞所处的EMT/MET阶段。  6、证明了MEK2基因敲减肿瘤细胞的侵袭转移能力低于PC1.0和Aspc-1,说明对MEK2基因的抑制也可以实现对胰腺癌细胞侵袭转移能力的抑制。  结论:  1、在仓鼠和裸鼠胰腺癌细胞侵袭动物模型中,E-cadherin低表达、Vimentin和N-cadherin高表达有利于胰腺癌细胞的上皮间质转化过程。  2、MEK2基因抑制可在胰腺癌细胞中抑制其侵袭与转移。  3、MEK2基因可作为候选基因/药物作用靶点开发胰腺癌临床药物。
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