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第四节 前列腺癌相关基础实验
一、前列腺癌细胞原代和传代培养
(一)前列腺癌细胞的原代培养
前列腺癌细胞原代培养的关键在于:取材、成纤维细胞的排除、选用适宜的培养液等几个方面。在具体培养方法方面,肿瘤与正常组织并无原则差别,关键技术如下。
1.取材
材料主要来源于外科手术或活检瘤组织,取材时避免用坏死组织,要挑选瘤细胞集中和活力较好的部位,瘤性转移淋巴结或胸腔积液、腹水是较好的培养材料。取材后尽快培养,因故不能立即培养者,可贮存于4℃中,但不宜超过24小时。
2.成纤维细胞排除
在肿瘤组织中常混杂有一些成纤维细胞,培养时能与瘤细胞同时生长,并常压过癌细胞,导致癌细胞生长受阻以至消失,应仔细排除。排除方法常有:机械刮除法、反复贴壁法、消化排除法、胶原酶消化法等。
机械刮除法是用不锈钢丝末端插有橡胶刮头(用胶塞剪成三角形插以不锈钢丝)或裹少许脱脂棉制成,装入试管中高压灭菌后备用(也可用特制电热烧灼器刮除)。刮除程序:①标记,镜下观察,用不脱色笔在培养瓶皿的背面圈下生长肿瘤细胞的部位;②刮除,弃掉培养液,把无菌胶刮伸入瓶皿中,肉眼或显微镜窥视下,刮除无标记空间;③用Hanks液冲洗1~2次,洗除被刮掉的细胞;④注入培养液继续培养,如发现仍有成纤维细胞残留,可重复刮除至完全除掉为止。
反复贴壁法是根据肿瘤细胞比成纤维细胞贴壁速度慢的特点,并结合使用不加血清的营养液,把含有两类细胞的细胞悬液反复贴壁,使两类细胞相互分离,操作方法与传代相同。步骤:①待细胞生长达一定数量后,倒出旧培养液,用胰酶消化后,Hanks冲洗2次,加入不含血清的培养液,吹打制成细胞悬液。②取编号为此A、B、C 3个培养瓶;首先把悬液接种入A培养瓶中。置温箱中静止培养5~20分钟后,轻轻倾斜培养瓶,让液体集中瓶角后慢慢吸出全部培养液,再接种入B培养瓶中后;向A瓶中补充少许完全培养液置温箱中继续培养。③培养B瓶中细胞5~20分钟后,接处理A的方法,把培养液注入C培养瓶中;再向B瓶中补加完全培养基。④当3个瓶内都含有培养液后,均在温箱中继续培养。如操作成功,次日观察可见A瓶主要为成纤维细胞,B瓶两类细胞相杂,C瓶可能主要为癌细胞。必要时可反复处理多次,直至癌细胞纯化为止。
胶原酶消化法是利用成纤维细胞对胶原酶较为敏感的特点,通过消化进行选择。步骤:①可用0.5mg/ml的胶原酶消化处理,边消化边在倒置显微镜下窥视,当发现成纤维细胞被除掉后,即终止消化;②用Hanks洗涤处理一次后,更换新培养液,继续培养,可获纯净肿瘤细胞。如成纤维细胞未被除净,可再次重复。
3.培养基
肿瘤细胞对培养基的要求不如正常细胞严格,一般常用的RPMIl640或DMEM等培养基皆可用于肿瘤细胞的培养。肿瘤细胞对血清的需求比正常细胞低,正常不加血清不能生长,肿瘤细胞在低血清培养基中也能生长。肿瘤细胞对培养环境适应性较大,是因肿瘤细胞有自泌性产生促生长物质之故。但这并不说明肿瘤细胞完全不需要这些成分,应根据细胞种类不同选用不同的促细胞生长因子,如胰岛素、氢化可的松、雌激素等。肿瘤细胞与正常细胞之间、肿瘤细胞与肿瘤细胞之间对生长因子的需求都存在着差异。但大多数肿瘤中仍需要生长因子。总之,原代培养肿瘤细胞仍需加血清和相关生长因子以提高成功率。
(二)前列腺癌细胞的传代培养
传代细胞是指来自人或动物的肿瘤组织或正常组织的细胞,其染色体组型发展为非整倍体或二倍体低于75%,这种非整倍体细胞在体外具有无限传代的生命力,通常具有异种移植的能力和较广泛的病毒敏感性。传代细胞的特性:①具恒定繁殖特性,少数细胞即有繁殖能力,在琼脂内能形成克隆;有的为贴壁生长,有的悬浮生长。②染色体组型为异倍体,大多数人源细胞染色体为60~70条。③保留种属特异性,但组织分化性与脏器特性均消失。④具致癌性。由于传代细胞繁殖迅速,易获取、易保存,已为各实验室广泛采用。
具体方法与步骤(以PC-3为例)如下。
1.选生长良好的PC-3细胞1瓶,轻轻摇动培养瓶数次,悬浮起浮着在细胞表面的碎片,然后连同生长液一起倒出,用PBS液洗1次。
2.加入0.25%胰蛋白酶液或胰蛋白酶-EDTA消化液4~5ml,翻转培养瓶,浸没细胞1分钟左右。
3.翻转培养瓶,放置5~10分钟,为促进细胞的消化,可以暂时放入37℃培养箱内,待肉眼观察细胞面出现布纹孔状为止。
4.倒出消化液,如系EDTA消化,需沿细胞层的对面加PBS液4~5ml洗涤,洗涤时轻轻转动培养瓶,让液体在瓶内慢慢流动,以洗掉消化液;如系胰蛋白酶消化,倒掉胰酶后可不洗涤。
5.沿细胞面加入适量新配制的培养基,洗下细胞,并用吸管吹打数次,使细胞分散开,按1∶3或1∶4传代培养。
6.放入37℃培养,接种后30分钟左右可贴壁,一般2~3天可形成单层,形成单层后再换维持液供试验用。
二、人前列腺癌研究模型的建立
前列腺癌动物模型的研究,特别是利用分子手段建立的各种动物模型,将是现今和未来进行前列腺癌研究的重要内容之一。前列腺癌动物模型按照建立的方法特点可分为4类:自发和诱发动物模型;同种或异种种植模型;转基因小鼠模型和基因敲除动物模型。自发性前列腺癌动物模型的潜伏期较长,且这种模型也不具备理想的前列腺癌模型特性,因此,在实际中应用较少。下面简单介绍一下后3类动物模型的建立。
(一)同种或异种种植模型
同种种植即利用已建立的同种同系前列腺癌细胞株进行同种动物种植所建立的模型。异种种植动物模型即用已建立的人前列腺癌细胞株种植于免疫缺陷动物体内所建立的动物模型。免疫缺陷动物系的建立是异种种植模型建立的基础,目前常用的动物包括裸鼠和重症联合免疫缺陷性小鼠。按照种植的部位可分为皮下种植、尾静脉种植、腹腔内种植和靶器官原位种植。常用的人前列腺癌细胞系有LNCaP、PC3和DU145等。这一类动物模型在研究前列腺癌转移机制、药物疗效和前列腺癌由雄性激素依赖型向非依赖型演进等方面不失为有用的工具。
(二)转基因小鼠模型
将外源基因导入小鼠受精卵,产生携带外源基因的小鼠品系,并能通过生殖细胞将外源基因传递给后代的小鼠,称为转基因小鼠。SV40病毒产生的肿瘤蛋白可以阻断两个重要的抑癌基因P53和RB的作用通路,在前列腺癌中也存在这一通路的突变和异常。因而利用SV40病毒可以建立多种转基因小鼠的肿瘤模型。Probasin是鼠配体携带蛋白家族的一员,特异性地定位表达于前列腺的背侧和腹侧叶,雄激素和少量皮质激素及交配行为可使其表达增强。有研究者将Probasin启动子中的一段454个碱基的序列与SV40序列连接,转入小鼠受精卵细胞,建立了转基因小鼠前列腺癌模型TRAMP。观察TRAMP发现10~20周时,100%的转基因小鼠发生局灶性前列腺癌,大部分发生于背侧叶,并表现出前列腺癌演进的各个阶段。将SV40-T抗原基因插入Crypdin-2基因启动子的控制下,所建立的转基因小鼠可出现具有很强侵袭能力的前列腺腺癌并具有神经内分泌功能。
(三)基因敲除动物模型
基因敲除又称基因打靶,是指用外源基因与受体细胞顺序相同或非常接近的基因发生同源同组,使之在体内定点整合并替代原有基因的技术。利用此技术产生的去除特定基因的动物模型称为基因敲除动物模型。这对于认识单一基因或数个基因在疾病发生中的作用,为一理想的模型。在前列腺癌的模型中,目前已建立了敲除特异性的抑癌基因如PTEN的动物模型,和敲除高度保守的同源框基因模型。随着研究的深入,基因敲除动物模型必将成为更为有效的前列腺癌研究工具。
(刘双林 邢金春 胡志全)