頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（Head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）是一類發(fā)生在頭頸部的惡性腫瘤，在全球癌癥發(fā)病率中居第七位，每年約有89萬新發(fā)病例和45萬死亡病例。盡管HNSCC的流行病學(xué)、發(fā)病機(jī)制和新型抗癌療法等研究均有較大進(jìn)展，但預(yù)后較差，超過一半的患者會(huì)局部復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，患者長期生存率低。因此，人們迫切需要開發(fā)新的治療方案，即對(duì)單一或多種HNSCC綜合治療方法的探索。

電離輻射（Ionizing radiation，IR）可誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂 （DNA double-strand break，DSB）。抑制DSB修復(fù)以增加癌細(xì)胞對(duì)放射治療的敏感性，從而導(dǎo)致受照射的癌細(xì)胞死亡，同時(shí)保留正常組織。經(jīng)過對(duì)小分子激酶抑制劑（Kinase inhibitors，KI）和電離輻射（Ionizing radiation，IR）聯(lián)合給藥的廣泛研究，發(fā)現(xiàn)使用激酶抑制劑（KIs）特別是雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和DNA依賴性蛋白激酶（DNA-PK）抑制劑，可以增加HNSCC細(xì)胞對(duì)放射治療的敏感性，因此KIs與電離輻射（IR）聯(lián)合使用是一種有前景的治療策略。

德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的Nina Klieber等人重點(diǎn)研究了三種KI抑制劑與IR聯(lián)合給藥對(duì)癌細(xì)胞的抑制作用和對(duì)健康組織細(xì)胞的毒副作用。KI抑制劑分別為DNA-PK選擇性抑制劑（DNA-PK-I）AZD7648、mTOR選擇性抑制劑（mTOR-I）Sapanisertib、DNA-PK和mTOR雙重抑制劑（dual DNA-PK-I / mTOR-I）CC-115，癌細(xì)胞為HPV陰性的HNSCC細(xì)胞系HSC4、CAL33以及HPV陽性的HNSCC細(xì)胞系UM-SCC-47、UD-SCC-2，健康組織細(xì)胞為成纖維細(xì)胞SBLF7、SBLF9和角質(zhì)形成細(xì)胞HaCaT。

文中采用德國innoME公司的zenCELL owl活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)，對(duì)癌細(xì)胞和健康組織細(xì)胞給藥后的增殖和動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行長時(shí)間監(jiān)測(cè)，獲取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)圖片和生長曲線等數(shù)據(jù)，并對(duì)癌細(xì)胞的“倍增時(shí)間”這一重要指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算、評(píng)估，相關(guān)成果以“Different Impacts of DNA-PK and mTOR Kinase Inhibitors in Combination with Ionizing Radiation on HNSCC and Normal Tissue Cells”為題于2024年2月發(fā)表在《Cells》雜志上。

研究人員使用zenCELL owl，對(duì)HNSCC和健康組織細(xì)胞在KI ± IR給藥下的增殖狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)長時(shí)間監(jiān)測(cè)，獲得了KI和IR的中期影響（圖A）。為了進(jìn)一步深入研究，研究人員使用zenCELL owl軟件對(duì)獲取的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)和匯合度分析（僅扁平細(xì)胞（Flat cell）納入計(jì)算范圍），并據(jù)此擬合了細(xì)胞的生長曲線。與未給藥的對(duì)照組相比，經(jīng)過KI處理但未暴露于IR的HNSCC細(xì)胞（如CAL33）生長曲線出現(xiàn)了延遲，在CC-115給藥處理下，增長放緩最少，在AZD7648下增長放緩最多；這種效應(yīng)被額外的IR放大了數(shù)倍；與暴露于IR的細(xì)胞組相比，所有三個(gè)KI ± IR處理的細(xì)胞組的生長曲線都明顯變平（圖B）。經(jīng)過以上生長曲線計(jì)算得到的倍增時(shí)間可用于評(píng)估癌細(xì)胞的長期增殖能力。相對(duì)于CAL33對(duì)照組細(xì)胞，所有三種聯(lián)合給藥方法都導(dǎo)致癌細(xì)胞的倍增時(shí)間顯著增加（圖C）。在其他HNSCC和正常組織細(xì)胞中也觀察到上述類似現(xiàn)象，在 IR 暴露前添加KI均導(dǎo)致倍增時(shí)間增加。在IR暴露的細(xì)胞組中，12 組中有 11 組在KI給藥后顯示出更長的倍增時(shí)間。與未給藥組相比，使用三種KI之一的單一療法導(dǎo)致大多數(shù)細(xì)胞組的輕微生長遲緩（圖D）。

圖. HNSCC和健康組織細(xì)胞在KI ± IR給藥下的實(shí)時(shí)增殖和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，（A）經(jīng)IR ± 5μM AZD7648處理HNSCC CAL33細(xì)胞從接種到過度生長的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖像，（B）經(jīng)IR ± KI處理CAL33生長曲線（從數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合指數(shù)增長方程），（C）基于上述指數(shù)生長方程，經(jīng)KI ± IR處理CAL33的倍增時(shí)間（以小時(shí)為單位），（D）HSC4、UM-SCC-47和HaCaT的倍增時(shí)間（以小時(shí)為單位）

研究人員還通過其他多種分析方法，包括細(xì)胞凋亡研究、細(xì)胞周期分析、實(shí)時(shí)集落形成實(shí)驗(yàn)和γH2AX及其下游mTOR蛋白p-S6的免疫組化染色等方法，來綜合評(píng)估3種KI對(duì)HNSCC和正常組織細(xì)胞的影響。研究結(jié)果突出AZD7648作為放射增敏劑在晚期HPV陽性和陰性HNSCC中的潛力，提供了一種有效的治療策略。然而，雙重mTOR/DNA-PK抑制劑CC-115并未顯示出比AZD7648和Sapanisertib兩種選擇性抑制劑更大的優(yōu)勢(shì)，表明其在KI與IR聯(lián)合治療中的應(yīng)用可能受到限制。特別是，mTOR-I Sapanisertib僅在HPV陽性HNSCC中有益，因此不應(yīng)用于HPV陰性病例。

德國InnoME公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的zenCELL owl活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)，基于非標(biāo)記、非侵入方法，原位記錄細(xì)胞實(shí)時(shí)生長和定量的分析數(shù)據(jù)。zenCELL owl體積小巧，耐溫耐濕，可在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)長時(shí)間連續(xù)工作；通過24個(gè)顯微成像鏡頭，對(duì)24個(gè)視野進(jìn)行連續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和圖像獲取。zenCELL owl為用戶提供高質(zhì)量圖像、視頻、統(tǒng)計(jì)學(xué)曲線和定量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞增殖／增殖抑制、細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)控／培養(yǎng)優(yōu)化、遷移／侵襲等諸多活細(xì)胞動(dòng)態(tài)過程的監(jiān)測(cè)。
 
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