乳腺癌原代细胞系为药物筛选和基础研究提供癌症新模型
郝弦, 黄建军, 杨文秀, 刘晋廷, 张军红, 罗钰蓓, 李青, 王大红, 高玉炜, 谭福云, 薄莉, 郑羽, 王荣, 冯江龙, 李静, 赵春华, 豆晓伟
中国癌症杂志
2024, 34 ( 6):
561-570.
DOI: 10.19401/j.cnki.1007-3639.2024.06.004
背景和目的：2016年美国国家癌症研究所（National Cancer Institute，NCI）宣布不再使用NCI-60细胞系进行药物筛选，提示传统的肿瘤细胞系失去作为药物研发和基础研究工具的价值。NCI-60细胞“退休”原因是基于癌症细胞系和动物的实验结果没有在临床试验中获得对应的预期，导致绝大部分潜在药物临床试验失败。癌症细胞系失去价值归因于肿瘤细胞经过长期培养后，其增殖和转移等主要生物学行为和与之有关的关键蛋白质系统发生了根本改变，已不能代表患者的真实癌症特征。现阶段需要创立一种来源于患者新鲜癌症组织和具有清晰临床背景的新癌症模型。本研究旨在为药物研发和基础研究建立经济的患者来源的可以无限传代的乳腺癌原代细胞系。方法：乳腺癌组织在贵州医科大学附属医院乳腺外科收集。肿瘤组织样本收集得到贵州医科大学附属医院伦理委员会批准（伦理编号：2022伦理第313号），收集和使用肿瘤组织均遵守赫尔辛基宣言，患者的乳腺癌组织消化分离后在BCMI培养基中培养，待乳腺癌细胞增殖到一定数量时更换成DMEM培养基。乳腺癌细胞经短串联重复序列（short tandem repeat，STR）检测确定细胞特异性遗传学标志和来源。克隆形成实验和动物实验分析乳腺癌原代细胞系形成肿瘤的能力。 结果：成功建立了6种乳腺癌原代细胞系。他们具有清晰的临床病理学特征，包括病理学标志性分子检测、临床诊断、治疗方案和结果以及确定的预后结果。STR检测确定了6种乳腺癌原代细胞系特异性遗传标志和确定了该细胞系的来源。克隆形成实验和动物移植实验说明乳腺癌原代细胞系增殖能力显著大于传统乳腺癌细胞系，二者在形成肿瘤能力方面存在明显的差异。结论：构建的6种乳腺癌原代细胞系为乳腺癌药物研发和基础研究提供了新的癌症模型。
| Patients | BC3# | BC4# | BC5# | BC6# | BC10# | BC13# | | Age/year | 68 | 45 | 43 | 45 | 46 | 37 | | ER | 90% | 50% | 90% | 30% | 60% | 80% | | PR | 70% | 60% | 80% | 10% | 60% | 50% | | HER2 | 2+, FISH (-) | 1+ | 1+ | 3+ | 1+ | 2+, FISH (-) | | Ki-67 proliferation index | 40% | 30% | 30% | 30% | 10-20% | 30% | | AR | 80% | (-) | 30% | | 20% | 30% | | TOPOⅡ-a | 30% | 40% | 20% | 40% | 40% | 20% | | CK5/6 | (-) | (+) | (-) | (-) | (-) | (-) | | Menopausal status | Post- | Pre- | Pre- | Pre- | Pre- | Pre- | | Specimens | Resection | Biopsy | Biopsy | Biopsy | Biopsy | Biopsy | | Drug use | No | No | No | No | No | No | | Tumor size D/mm | 28×6×17 | 52×48×27 | 15×14×19 | 36×15×28 | 56×16×45 | 26×14×26 | | Neo/post-operative treatment | Post-operation | Neo | Neo | Neo | Neo | Neo | | Neoadjuvant therapy | | | | | | | | Treatment plan | | EC-T×4 | EC-T×4 | EC-T×4 | EC-T×6 | EC-T×4 | | Drug use (EC×4） | | Pirarubicin | Doxorubicin | Pirarubicin | Pirarubicin×6 | Doxorubicin | | Tumor size D/mm | 28×6×17 | 40×33×12 | 19×12×15 | 42×11×38 | 39×18×33 | 19×11×11 | | Treatment effectiveness | | ·76.5% | ·14.3% | ·16.1% | ·42.5% | ·75.7% | | Drug use (T×4) | | Docetaxel | Docetaxel | Docetaxel×3 | Docetaxel×2 | Albumin paclitaxel×2 | | Tumor size D/mm | | 30×11×20 | 10×8×9 | 20×8×16 | 32×11×31 | 8×7×8 | | Treatment effectiveness compared to first diagnosis | | ·90.2% | ·82.0% | ·83.1% | ·72.9% | ·98.9% | | Treatment effectiveness after drug use | | ·58.3% | ·78.9% | ·85.4% | ·52.9% | ·82.9% | | pCR | | G4 | G3 | G3 | G2 | G5 | | Neoa djuvant therapy, and therapy after operation | | - | - | HP+tamoxifen | Docetaxel×2 | Albumin paclitaxel×2 | | Adjuvant therapy after operation | | | | | | | | Treatment plan | EC-T×4 | | | | | | | Epirubicin + cyclophosphamide; docetaxel | | | | | | | Follow-up | Whole-body bone scan suggestive of bone metastasis | Lung metastasis ER was 80%, PR was 70%, HER2 was 2+, Ki-67 proliferation index was 15% | Advise postoperative radiotherapy + oral tamoxifen, no follow-up report available | After 4 cycles of EC showing partial response, followed by 3 cycles of T with subsequent palpitations and intolerance to further treatment, surgery performed. postoperative pathology: ER 10%, PR 40%, HER2+; FISH (+), Ki-67 proliferation index was 40%, CK5/6-, TOPOⅡ-a 40%. Postoperative endocrine and targeted therapy administered. recovery good, no abnormalities on imaging. | Pleural metastasis, chest wall recurrence, thoracolumbar spine metastasis, chest mass biopsy: ER 90%, PR 80%, HER2 (2+), Ki-67 proliferation index was 50%, CK5/6 (-), No FISH performed, administered lobaplatin + capecitabine as salvage chemotherapy | Imaging showed no recurrence or metastasis |
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表4
患者临床治疗信息
正文中引用本图/表的段落
6例患者临床治疗采用新辅助化疗和术后辅助化疗，用药使用EC→T方案，发现患者肿瘤体积缩小，癌组织极少，甚至乳腺组织中未见癌组织（表4）。
本研究建立了6种临床背景清晰的乳腺癌原代细胞系。本研究从患者乳腺癌组织培养乳腺癌原代细胞，从18例乳腺癌组织中成功地培养出14例乳腺癌原代细胞系，成功率为77% [11]。尽管开始使用BCMI培养基培养乳腺癌原代细胞，我们培养成功后改为普遍使用的DMEM培养基培养乳腺癌原代细胞，使得这些细胞系可以被其他研究者使用。本研究报道的6种乳腺癌原代细胞系，具有固定的细胞形态，鉴定乳腺癌原代细胞系STR具有特异性的遗传标志。这些乳腺癌原代细胞系具有清晰的临床病理学特征及病理学标志性分子表达，也了解治疗过程和患者预后，为研究这些乳腺癌原代细胞系提供了帮助。BC4#乳腺癌原代细胞裸鼠皮下荷瘤实验发现5 000个甚至更少的乳腺癌原代细胞就可以形成肿瘤，而传统的乳腺癌细胞系则需要100万个细胞才能形成肿瘤，说明我们培养的乳腺癌原代细胞系与传统的乳腺癌细胞系在形成肿瘤能力方面存在显著差异 [8]。
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