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消化道肿瘤裸鼠碘-131标记短肽Tyr-GX1在荷结肠癌与胃癌裸鼠体内的显影特征

2020-09-05 196 上传者：管理员

摘要：目的：分析碘-131(~(131)I)标记短肽酪氨酸修饰的血管靶向肽(Tyr-GX1)在荷结肠癌与胃癌裸鼠体内的显影特征。方法：采用Iodogen碘标法标记Tyr-GX1,检测其标记率和稳定性。建立荷结肠癌、胃癌裸鼠模型(分别设置为结肠癌组和胃癌组),均注射131I标记短肽Tyr-GX1,观察24h后显影特征。结果：纸层析法结果表明,131I标记短肽Tyr-GX1的标记率较高,为(95.67±0.79)%;放射化学纯度为(96.68±1.68)%。24h稳定性测试显示,131I标记短肽分别与人血清、乙二胺四乙酸、生理盐水、半胱氨酸混合后标记率仍然维持在90%以上。结肠癌组、胃癌组裸鼠尾静脉注射131I标记的短肽Tyr-GX1后8h开始裸鼠右后肢背侧荷瘤部位放射性浓聚较心血池本底升高,并随着时间延长而升高;结肠癌组16h时达峰值随后稍有降低,荷瘤部位和心血池本底放射性摄取比值(T/NT)均>1。结肠癌组与胃癌组T/NT比值在不同时间、不同组间及变化趋势上有差异(P<0.05)。随着时间延长,结肠癌组和荷胃癌组裸鼠心、肺、肝、肾、胃、肌肉、肿瘤、血液和甲状腺组织中Tyr-GX1摄取率逐渐降低(P<0.05),其中肝、肾组织均具有较高的放射性。结肠癌组和胃癌组1、6、12和24h肿瘤组织的摄取率均高于心脏、甲状腺、胃和肌肉组织(P<0.05)。结论：131I标记短肽Tyr-GX1对结肠癌和胃癌裸鼠肿瘤血管靶向性较好,与恶性肿瘤组织有较高的结合率,而结肠癌与胃癌的放射性浓聚和达峰时间有所不同;131I标记短肽Tyr-GX1可能在消化道恶性肿瘤血管靶向诊断和治疗方面具有潜在价值。

关键词：
分子靶向治疗
结肠肿瘤
胃肿瘤
酪氨酸
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胃肠道肿瘤是国内外常见的一类消化道恶性肿瘤,多数患者就诊时已处于肿瘤进展期或晚期,目前仍无确切有效的治疗方案,患者存活率较低[1,2,3]。因此,研究一种新型、更为高效的诊治方案尤为重要。GX1短肽是一种新型环状小肽,在体内外均具有肿瘤血管内皮细胞靶向性,可作为一种新型肿瘤血管标记配体,与其他抗肿瘤药物结合,在抗肿瘤血管生成方面发挥重要作用[4,5,6,7]。本实验通过合成酪氨酸修饰的血管靶向肽(Tyr-GX1)标记结肠癌和胃癌裸鼠,分析其体内显影特征,为消化道肿瘤的诊断和体位放射治疗的研究提供理论依据,进而研究碘-131(131I)标记短肽Tyr-GX1作为肿瘤血管靶向诊断和治疗的潜在价值。

1、材料与方法

1.1实验动物及细胞来源

32只SPF级健康雌性BALB/c裸鼠,4～6周,购自重庆医科大学实验动物中心,动物生产许可证号:SCXK(渝)2020-0001。人胃低分化腺癌细胞系SGC7901与人结肠癌细胞LOVO购自中国科学院上海细胞库。

1.2主要试剂及仪器

Tyr-GX1(美国AATBioquestInc公司),碘-131化钠溶液(成都欣科医药有限公司),RPMIl640培养基(美国Gibco公司),SPECT显像仪(德国西门子公司)。

1.3实验方法

1.3.1标记方法

采用Iodogen碘标法标记短肽Tyr-GX1,在包被管中加入Tyr-GX1(10µg/μl)与碘-131化钠溶液11.1MBq,反应体系体积40μl。通过纸层析法检测标记产物放射化学纯度和标记率。在室温下,将131I标记的短肽Tyr-GX1分别混合新鲜人血清、乙二胺四乙酸、生理盐水、半胱氨酸,并分别在0、6、12和24h检测标记率。

1.3.2动物模型的复制

将人胃低分化腺癌细胞系SGC7901与人结肠癌细胞LOVO置于含10%胎牛血清的RPMI1640培养基中,在37℃、5%二氧化碳饱和湿度培养箱中培养,取对数生长期的细胞。胰酶消化,细胞重悬,离心处理,调整细胞密度,用于建立荷胃癌与结肠癌裸鼠模型。常规消毒,4%水合氯醛0.10ml/kg腹腔注射麻醉裸鼠,将细胞悬液注射于裸鼠右后肢背侧。

1.3.3荷瘤裸鼠体内标记肽生物学分布的检测

荷结肠癌、胃癌裸鼠各16只(分别设置为结肠癌组和胃癌组),均尾静脉注射131I标记的短肽Tyr-GX1(7.4MBq×200μl),行SPECT检查。分批处死裸鼠,解剖并分别取肝、肾、心等不同脏器组织和血液样本,称重后检测裸鼠体内放射性计数,计算不同脏器的每克组织百分摄取率(%ID/g)、肿瘤与非肿瘤组织放射性摄取比值(T/NT)。

1.4统计学方法

数据分析采用SPSS23.0统计软件。计量资料以均数±标准差(x±s)表示,比较用单因素方差分析或重复测量设计的方差分析,进一步两两比较用LSD-t检验,P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1131I标记短肽Tyr-GX1的标记率

纸层析法结果表明,131I标记短肽Tyr-GX1的标记率较高,为(95.67±0.79)%;放射化学纯度为(96.68±1.68)%。在室温下分别与人血清、乙二胺四乙酸、生理盐水、半胱氨酸混合24h后,其标记率仍然维持在90%以上,说明131I标记短肽Tyr-GX1在体内外有较好的稳定性。见表1。

表1不同时间点131I标记短肽分别与人血清、乙二胺四乙酸、生理盐水、半胱氨酸混合后的标记率

2.2131I标记短肽Tyr-GX1在结肠癌和胃癌裸鼠体内的显影特征

结肠癌组和胃癌组均在尾静脉注射131I标记的Tyr-GX1后8h开始裸鼠右后肢背侧荷瘤部位放射性浓聚较心血池本底升高,且随着标记时间延长而升高;结肠癌组16h时达峰值随后稍有降低,荷瘤部位和心血池本底T/NT均>1;胃癌组荷瘤部位和心血池本底T/NT随着时间延长而升高。两组8、12、16和24h131I标记短肽Tyr-GX1体内成像的T/NT比较,采用重复测量设计的方差分析,结果:①不同时间点131I标记短肽Tyr-GX1体内成像的T/NT有差异(F=32.089,P=0.000);②结肠癌组与胃癌组131I标记短肽Tyr-GX1体内成像的T/NT有差异(F=16.574,P=0.000);③两组131I标记短肽Tyr-GX1体内成像的T/NT变化趋势有差异(F=7.675,P=0.003)。见表2。

表2两组不同时间点131I标记短肽Tyr-GX1体内成像的T/NT比较(n=16,x¯±s)

2.3131I标记短肽Tyr-GX1在荷结肠癌裸鼠肿瘤血管的靶向性

荷结肠癌裸鼠心、肺、肝、肾、胃、肌肉、肿瘤、血液和甲状腺组织在不同时间的Tyr-GX1摄取率比较,经单因素方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05);逐随着时间延长,荷结肠癌裸鼠心、肺、肝、肾、胃、肌肉、肿瘤、血液和甲状腺组织中Tyr-GX1摄取率逐渐降低(P<0.05),其中肝、肾组织均具有较高的放射性。1、6、12和24h不同组织的Tyr-GX1摄取率比较,经单因素方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05);1、6、12和24h肿瘤组织均高于心脏、甲状腺、胃和肌肉组织(P<0.05)。见表3。

表3荷结肠癌裸鼠不同组织中各时间点的Tyr-GX1摄取率(%ID/g,x±s)

2.4131I标记短肽Tyr-GX1在荷胃癌裸鼠肿瘤血管的靶向性

表4荷胃癌裸鼠不同组织中各时间点的Tyr-GX1摄取率(%ID/g,x±s)

荷胃癌裸鼠心、肺、肝、肾、肠、肌肉、肿瘤、血液和甲状腺组织在不同时间的Tyr-GX1摄取率比较,经单因素方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05);随着时间延长,荷胃癌裸鼠心、肺、肝、肾、肠、肌肉、肿瘤、血液和甲状腺组织中Tyr-GX1摄取率逐渐降低(P<0.05),其中肝、肾组织均具有较高的放射性。1、6、12和24h不同组织的Tyr-GX1摄取率比较,经单因素方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05);1、6、12和24h肿瘤组织均高于心脏、肠、甲状腺和肌肉组织(P<0.05)。见表4。

3、讨论

随着“新生血管形成诱导肿瘤生长”学说的提出,有关阻滞肿瘤新生血管形成的相关治疗方法的研究亦不断提出[8]。近年来,将放射性核素标记小分子多肽用于肿瘤疾病辅助显影逐渐增多,如放射性核素标记靶向性单抗、小肽进行放疗[9,10]。放射性靶向治疗是指将放射性核素标记配体作为示踪剂,与高表达的分子、受体结合,使肿瘤部位显影,同时根据其放射效应起到杀伤肿瘤细胞的作用[11,12]。同时,通过联合肿瘤导向治疗药物,可起到提高疗效、减轻机体其他部位药物毒性及减少不良反应的作用[13]。

本研究应用131I标记短肽Tyr-GX1后,分别经荷结肠癌、胃癌裸鼠尾静脉注入体内,对其24h内显影特征进行观察,分析标记短肽Tyr-GX1在消化道恶性肿瘤血管的靶向性等。结肠癌组和胃癌组均在Tyr-GX1标记后8h开始裸鼠右后肢背侧荷瘤部位放射性浓聚较心血池本底明显升高,且随着标记时间延长而升高;结肠癌组标记至18h时达峰值随后稍有降低,荷瘤部位与心血池本底T/NT均>1;胃癌组荷瘤部位和心血池本底T/NT随着时间延长而升高。结肠癌组与胃癌组T/NT比值在不同时间、不同组间及变化趋势上有差异。结果提示,131I标记短肽Tyr-GX1与结肠癌、胃癌具有较高的结合率。

本实验中,结肠癌和胃癌示踪剂在不同脏器组织均出现快速清除,其中肝、肾组织具有较高的放射性,肿瘤组织亦存在较高的放射性,高于甲状腺和肌肉等;不同脏器组织早期放射性浓聚较高,并随着时间延长均逐渐降低,提示该标记肽具有良好的体内稳定性。采用131I标记短肽Tyr-GX1在荷结肠癌和胃癌裸鼠体内均具有良好的的肿瘤组织血管靶向性。活体内肿瘤血管的靶向性良好,生物分子进入动物或人体内之后不免与内环境因素相关联,如出现特异性的代谢特征、涉及被相关酶类分解的物质等,并且可能存在与体内部分分子结合而使原有生物学行为改变的情况[14,15,16]。所以,应基于生物学稳定性的角度研究良好的肿瘤血管导向性分子,才能保证该分子可从血液中迅速清除,从而减少与正常血管的结合,亦可提升与靶组织的结合率,最终可为肿瘤靶向治疗提供可靠的依据。

综上所述,131I标记短肽Tyr-GX1在荷结肠癌和胃癌裸鼠体内肿瘤血管靶向性较好,与恶性肿瘤组织具有较高的结合率,而结肠癌与胃癌的放射性浓聚和达峰时间有所不同;131I标记短肽Tyr-GX1可能在消化道恶性肿瘤血管靶向诊断和治疗方面具有潜在价值,但仍需进一步探究。

参考文献：

[3]杜平,朱晓琼,简娜提·阿不力孜,等.异体输血对围手术期胃肠道恶性肿瘤患者血清IL-2､PGE2水平的影响与分析[J].临床和实验医学杂志,2015,14(8):653-655.

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[13]杨嘉文.TACE分别联合微波消融､125I放射性粒子植入及阿帕替尼靶向治疗大肝癌的疗效比较[J].中国医师杂志,2019,21(8):1190-1194.

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