癌细胞侵袭是导致肿瘤恶性转移的关键步骤,表皮生长因子(EGF)经入膜信号下游通路激活调控细胞骨架重排是侵袭发生的重要分子机制。近年来针对细胞迁移及浸润性行为的通量检测技术研究发展迅速,其中基于微电子阻抗技术的细胞传感器是一项颇为瞩目新技术,具有大规模、实时、无创等特点,并正广泛运用于大规模小分子先导化合物的筛选。中药材是我国宝贵的药用资源,但各类新分子技术及理论运用于中医药研究却相当滞后,尤其基于分子信号及细胞机制的中药材筛选研究更为匮乏。本课题运用新一代高通量细胞筛选技术,构建EGF诱导的癌细胞侵袭通量检测细胞模型,运用于特异性抗转移(非直接抑制细胞毒效应)天然药材的筛选,进而探讨药效分子机制。本研究预期建立的新一代细胞筛选模型及其在天然药物药效机制研究,将可能形成一套全新的天然药物筛选体系及细胞学药效机制研究新方法,推动中医药现代化研究。
Real-time cell chip;anti-metastasis;Chinese herbs;EGF-TCRS;Safflower
根据青年基金项目内容要求,首先构建了EGF介导的时间依赖细胞动力学曲线,简称EGF-TCRS。EGF-TCRS能较好的呈现剂量依赖性,不同时间点细胞骨架染色及EGF下游特异性抑制剂均证明EGF-TCRS与EGF信号激活的细胞生物学功能相关。对80多种无直接细胞毒性中草药进行筛选,发现约43种具有明显抑制TCRS,5种具有增强TCRS。选取若干增强或减弱TCRS中草药被证实均能相应地改变EGF下游p-Erk水平。以红花为代表药材,筛到红花黄部位(简称,SY)具有抑制EGF-TCRS作用;并证实其具有抑制细胞骨架重排;下调EGF下游P-Erk、RhoA和Rac1/2/3蛋白水平作用。此外,还发现SY中西红花苷I、西红花苷II和羟基红花黄单体成分均具有抑制EGF下游p-Erk水平作用,但以羟基红花黄最强。在此基础上,我们进一步实行EIS (E-plate invasion screening modle)模型构建。以一定浓度的Matrigel胶作为侵袭屏障,癌细胞最终能透过基质屏障被细胞芯片检测到;且EGF能促使肿瘤细胞此侵袭过程。基于EIS模型对SY体外抗肿瘤细胞侵袭作用观察,发现不同浓度SY均能抑制肿瘤细胞侵袭,并与传统经典侵袭实验(transwell法和划痕法)结果一致。体内也证实SY能显著抑制乳腺癌4T1-luc细胞原位接种肺转移作用;此外对原位瘤形成(体积和重量)也有一定的抑制作用。进一步对SY抗肿瘤作用机制探讨发现SY能抑制EGF诱导的Cortactin蛋白表达上升及上游P-Src蛋白水平。因此,我们得出结论SY通过降低EGF下游P-Src分子信号,抑制侵袭性伪足的形成,从而具有抗肿瘤转移作用。综上所述,采用实时细胞芯片构建的EGF-TCRS和EIS模型能快速筛选抗肿瘤转移中药,为中医药现代化开发提供了一种新的通量、快速靶效应筛选模式体系。除完成青基内容外,还进一步探讨了具有抑制EGF-TCRS的活血化瘀类中药对血小板介导肿瘤细胞EMT转移的干预研究。这些初步研究结果将作为进一步申报国家面上项目的工作基础。青基项目研究结果初步形成了3篇研究论文(2篇已发表,1篇将在2014年上半年投稿)。另外,红花黄部位及单体抗转移功能将申请专利。