【摘 要】目的：研究光热转换剂IR-780对于耐药性胃癌细胞的光热疗干预效果。方法：首先利用CCK-8法检测IR-780对人胃癌细胞系SGC-7901及其多药耐药株SGC-7901 ADR的毒性，再通过细胞抑制实验检测在不同浓度和照射强度下，IR-780对于两种细胞的光热干预效果，以确定IR-780对两种细胞的增殖具有抑制能力。结果：IR-780本身对SGC-7901细胞及其多药耐药株没有显著的细胞毒性。而通过IR-780所实施的光热干预可对SGC-7901及其多药耐药株产生非常强的抑制作用，抑制效果与IR-780浓度及光照强度皆有明显的量效关系，其结果在两种细胞上没有显著性差异。表明IR-780所产生的光热治疗作用可有效干预胃癌细胞。结论：IR-780可有效抑制人胃癌细胞SGC-7901及其多药耐药株的增殖。可为耐药性胃癌的临床治疗提供实验依据。
【关键词】耐药性胃癌;光热疗;IR-780
1 研究背景
胃癌是我国高发癌症之一，死亡率非常高，因难以早期诊断，多数患者发现时已至中晚期，导致其预后较差。化疗是其治疗手段之一，然而多药耐药性（multidrug resistant， MDR）是造成肿瘤化疗的重要原因。亟需开发新的胃癌治疗方法[1]。光热疗是近年来兴起的一种新型肿瘤治疗方法，其通过光热转化剂吸收近红外光产生热能，从而起到快速治疗肿瘤的效果。这种新型疗法因其微创性和高效性而受到广泛的关注[2]。此外，由于光热疗是通过物理手段来实现肿瘤治疗的，因此对于多药耐药性肿瘤的治疗，不存在敏感性降低而产生耐受性的问题。可有效用于化疗效果降低甚至失失效的病人。具有非常好的应用前景。
光热转化剂是光热疗的核心。目前这方面的研究主要集中在纳米金、纳米银及金属硫化物等无机纳米材料上，这些材料因其表面具有的等离子体共振效应，能吸收红外线产生热量。然而无机材料在体内应用方面存在较大障碍，导致其无法有效的推广[3]。有机小分子光热转化剂较之与无机材料具有生物相容性好，体内可降解及毒副作用小等优势，适于进行临床开发。其中花菁素类染料因其光吸收性强，毒性低，易于制备等优势引起了多方关注。IR-780是一种脂溶性的阳离子花青素染料，因其具有非常好的荧光特性及一定的肿瘤靶向能力，已被广泛用于肿瘤成像研究中。更为重要的是，有报道发现IR-780具有非常强的光热转化性能，可用于肿瘤的光热治疗。基于此，本研究通过细胞增殖抑制方式来检测IR-780对人胃癌细胞系SGC-7901多药耐药株的光热干预效果，以期为后续耐药性胃癌的治疗奠定前期研究基础。
2 材料与方法
2.1 材料
人胃癌细胞系SGC-7901及其多药耐药株SGC-7901 ADR获自空军军医大学。CCK-8购自碧云天生物科技有限公司。DEME 高糖培养基，胰蛋白酶为Hyclone公司产品。胎牛血清为浙江天杭生物技术有限公司产品。细胞培养皿，孔板，离心管及移液管等耗材为Coning公司产品。
2.2 CCK-8检测IR-780对SGC-7901及SGC-7901 ADR细胞的毒性
复苏SGC-7901及SGC-7901 ADR细胞，利用含有10% FBS的DMEM高糖培养基进行培养，培养条件为37℃，5%CO2，待细胞长至合适密度后用胰酶消化并计数，以6×104个细胞/孔的密度分别铺入96孔板内，再加入含有不同浓度IR-780的培养基，继续培养至待对照孔细胞密度达到90%以上时，去除孔内培养基，向板内每孔重新加入100μL含有10% CCK-8溶液的無色培养基，培养2h后利用酶标仪测定每孔在450nm处的吸光值。计算IC50值。
2.3 IR-780光热干预效果检测
将两种细胞用含有10%FBS的DMEM无色培养基重悬并计数，再以1×105细胞/孔的密度分别铺至24孔板，待细胞贴壁生长至70%左右密度时，各分为8组，分别加不同浓度的IR-780（1μg/mL，3μg/mL， 9μg/mL，27μg/mL， 81μg/mL，243μg/mL， 729 μg/mL），另外设置一组为空白对照，以37℃，5%CO2的条件孵育2h，之后进行激光照射（照射条件：波长：808nm，功率：2W/cm2，时长：2min），去除孔内培养基，向板内每孔重新加入500μL含有10% CCK-8溶液的无色培养基，培养2h后利用酶标仪测定每孔在450nm处的吸光值，参照前述方法评估抑制效果。根据前期所确定的IR780的最适药物浓度，设置不同的照射功率，进行干预，评估抑制效果。
3 结果
3.1 IR-780的细胞毒性
IR-780对SGC-7901及其多药耐药株的IC50值均在500 μM以上，其中对SGC-7901细胞的IC50值为783.3μM，对多药耐药株SGC-7901 ADR的IC50值779.4。结果表明IR780本身的细胞毒性非常低，此外两种细胞对IR-780的敏感度未显示出显著性差异。
3.2 IR-780对于SGC-7901及其多药耐药株光热干预结果
IR-780具备较强的光热转化效率，在2W/cm2的照射2min后，9μg/mL浓度即可表现出明显的细胞损伤，随着浓度的增加，损伤出现越快，细胞存活率越低，表现出了非常明显的量效关系。在两种细胞上的干预效果未见统计学差异。
将IR-780浓度定为27μg/mL，设置不同的梯度的激光照射功率，进行干预。结果发现细胞存活率与激光照射功率之间也存在着显著的量效关系，功率越大，细胞存活率越低。当激光照射功率达为1.1W/cm2时，细胞即可发现明显的形态改变，细胞存活率显著降低，而当功率增大到到2.7W/cm2时，细胞已经接近全部死亡。此外延长激光照射时间也可提高干预效果。在同等条件下SGC-7901和SGC-7901 ADR细胞未表现出显著的差异。表明光热疗可以有效杀伤SGC-7901及其多药耐药株，且该种方法产生的效果不会因细胞耐药性发生改变。
4 讨论
多药耐药性是造成胃癌化疗失败的重要原因之一，目前还未开发出可以有效针对多药耐药性胃癌的临床治疗方法，因此研究新的治疗手段具有重要的价值。光热疗主要通过光热转化剂特定波长的光产热进行肿瘤治疗[4]。光热疗对细胞的杀伤主要通过高温破坏细胞膜的完整性，释放细胞成分，造成细胞的直接坏死，同时还可诱导细胞凋亡[5]。此外，光热疗还可以通过对照射范围和照射时长的控制来实现肿瘤区域的精准治疗，一方面增加治疗效果，同时还可减少正常组织的损伤[6]。光热转化剂只实现光热疗的主要基础，其中有机小分子光热转化剂相较于其他材料有着更广阔的临床应用前景。本研究通过实验发现IR-780所产生的光热效应可以有效杀伤人胃癌细胞SGC-7901及其多药耐药株，并且没有因SGC-7901 ADR细胞所具有的多藥耐药性而影响干预效果。此外，IR-780本身毒性较小，可安全的进行各种体内外实验和应用。该结果可为胃癌的临床治疗提供可靠的研究基础。
参考文献
[1]李勇，檀碧波.胃癌耐药的研究现状及趋势[J].世界华人消化杂志，2016，24（32）：4330-4336.
[2]Aioub M， Panikkanvalappil S.R， El-Sayed M.A.. Platinum-coated gold nanorods： efficient reactive oxygen scavengers that prevent oxidative damage toward healthy， untreated cells during plasmonic photothermal therapy[J]. ASC Nano， 2017， 11（1）： 579-586.
[3]Wang Y， Black K， Luehmann H， et al. Comparison study of gold nanohexapods， nanorods， and nanocages for photothermal cancer treatment[J]. ACS Nano， 2013， 7（3）： 2068-2077.
[4]Cao L， Meziani M.J， Sahu S， et al. Photoluminescence properties of graphene versus other carbon nanomaterials[J]. Acc Chem Res， 2013， 46（1）：171-180.
[5]Melamed J.R， Edelstein R.S， Day E.S. Elucidating the fundamental mechanisms of cell death triggered by photothermal therapy[J]. ACS Nano， 2015， 9（1）：6-11.
[6]Choi W.I， Kim J.Y， Kang C， et al. Tumor regression in vivo by photothermal therapy based on gold-nanorod-loaded， functional nanocarriers[J]. ACS Nano， 2011， 5（3）：1995-2003.
作者简介
李科，男，博士，讲师，工作于西安医学院基础与转化医学研究所。
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