關(guān)于石墨烯無創(chuàng)光熱療與化療的協(xié)同效應(yīng)研究

利用水凝膠構(gòu)建的體外自組織腫瘤多細(xì)胞球模型揭示基于石墨烯器件的新型無創(chuàng)光熱療與化療的協(xié)同作用

南京醫(yī)科大學(xué)：胡克，俞婷婷

烯旺科技：馮冠平，胡益民

《Macromolecular Bioscience》（大分子生物科學(xué)）2022 年 1 月

摘要：三維（3D）腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)為癌癥治療評估提供了一個(gè)更接近實(shí)際癌癥的體外模型。然而，傳統(tǒng)的基于傳統(tǒng)抗細(xì)胞粘附策略構(gòu)建的模型仍然不能充分模擬真實(shí)的腫瘤。在本文中我們提出了一種基于力學(xué)性能可調(diào)控的水凝膠的新方法來誘導(dǎo)多細(xì)胞球的形成。在水凝膠上培養(yǎng)的結(jié)腸腫瘤細(xì)胞 DLD1 在適當(dāng)?shù)奈锢泶碳は峦ㄟ^自組織形成了多細(xì)胞球。我們利用這種方法構(gòu)建的多細(xì)胞球?qū)谂R床一線藥物的化療和特殊遠(yuǎn)紅外光熱療法的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行了評估，結(jié)果顯示該熱化聯(lián)合治療策略在腫瘤治療方面具有良好的應(yīng)用潛力。

結(jié)果與討論：基于石墨烯裝置的光熱療法對化療的協(xié)同增強(qiáng)作用由于熱療有時(shí)與其他類型的癌癥治療如放療或化療一起進(jìn)行，我們隨后測試了基于石墨烯和導(dǎo)電炭黑器件的光熱療法和基于臨床藥物的化療相結(jié)合對惡性表型的抑制效果。為此，我們用 38μM 的伊立替康或 50μM 的奧沙利鉑結(jié)合炭黑或石墨烯器件產(chǎn)生的 15 分鐘輻射來處理 DLD1 MCSs。正如預(yù)期的那樣，石墨烯器件產(chǎn)生的熱輻射的組合明顯增加了 MCS 的凋亡，并削弱了 3D 培養(yǎng)的 DLD 細(xì)胞的遷移和侵襲能力。此外，我們觀察到 CD44 的明顯減少和 ALDH 陽性細(xì)胞比例的降低，這表明化療與光熱療法對 CSCs 的協(xié)同增強(qiáng)作用。

結(jié)論：總之，我們提出了一種通過水凝膠平臺(tái)誘導(dǎo)多細(xì)胞球形成的新方法。我們發(fā)現(xiàn)在一定的材料特性下，結(jié)腸腫瘤細(xì)胞 DLD1 可以粘附在基質(zhì)上并通過自組織形成多細(xì)胞球（MCSs）。結(jié)果表明，與缺失粘附力的平板上形成的多細(xì)胞球相比，水凝膠基質(zhì)上形成的多細(xì)胞球在細(xì)胞與微環(huán)境的相互作用、化療抗性和腫瘤干細(xì)胞的富集方面與體內(nèi)微腫瘤的相似性更高。基于石墨烯裝置的化療和非侵入性光熱療法的協(xié)同作用也在開發(fā)的 MCSs 模型中得到了驗(yàn)證。我們相信，這種多細(xì)胞球生成策略有可能成為精準(zhǔn)醫(yī)療的新體外評估平臺(tái)。