化學藥物治療(即化療)在腫瘤的一線治療中占比約60%，是腫瘤的三大治療手段之一。但自其應(yīng)用至今，化療的耐藥性一直是科學家們致力解決的關(guān)鍵問題。究其原因，由于腫瘤細胞的異質(zhì)性和可塑性，部分腫瘤細胞在給藥一段時間后，通過耐藥基因的過表達而對治療藥物產(chǎn)生耐藥性，使得治療效果變差乃至完全無效。目前已報道的方法無法從根本上區(qū)分、分選出具有耐藥性的腫瘤細胞，更不能對耐藥細胞比例、耐藥程度進行全面評估，其精準度和適用范圍也受到制約，腫瘤耐藥性的診斷和治療很大程度上仍處于“盲人摸象”的狀態(tài)，從而無法對化療用藥給予進一步指導(dǎo)。
針對如上背景，為了對腫瘤化療耐藥性提供一種準確、高效的評估方法，并指導(dǎo)相應(yīng)的治療方案，近日，上海交大竇紅靜教授團隊與復(fù)旦大學附屬金山醫(yī)院許國雄教授團隊、上海交大附屬瑞金醫(yī)院周敏教授團隊合作，以基于多糖的熒光納米顆粒為底物來檢測腫瘤細胞內(nèi)吞行為的異質(zhì)性，并由此建立了一種基于多糖熒光納米顆粒的流式細胞術(shù)進行腫瘤耐藥性的高效診斷。由于腫瘤的異質(zhì)性，化療后的腫瘤組織由不耐藥的敏感腫瘤細胞和高耐藥的耐藥腫瘤細胞而組成。鑒于多糖熒光納米顆粒有通過內(nèi)吞行為差異來分選高耐藥細胞和敏感細胞的能力，本研究表明，對于耐藥細胞，其在腫瘤細胞中所占的比例及耐藥性的高低可由流式細胞術(shù)直接判斷。此外，腫瘤細胞株耐藥性的平均值，一方面由耐藥細胞所占比例決定，另一方面，則由耐藥細胞自身耐藥性的高低所決定；同時，本方法還可清晰檢測不同治療方法對腫瘤耐藥性的逆轉(zhuǎn)程度（圖1）。
本方法要求所使用的熒光納米顆粒具有良好的生物相容性、以及粒徑和熒光性能的均一性。基于竇紅靜教授團隊前期提出的“接枝聚合輔助自組裝(Graft copolymerization InducedSelf-Assembly, GISA, Acta Biomaterialia,2020,103, 247;?Advanced Biosystems,?2020,4(2), 1900213;?Acta Biomaterialia,?2018, 72, 206)”，本研究實現(xiàn)了多糖熒光納米顆粒的高效制備及熒光功能化（圖2），使得耐藥細胞和敏感細胞由于耐藥性不同所導(dǎo)致的內(nèi)吞行為差異可通過細胞內(nèi)納米顆粒的熒光信號得以表現(xiàn)，從而由流氏細胞儀和激光共聚焦顯微鏡所讀出的熒光差異可直觀反映出兩類細胞耐藥性的不同。
通過流式細胞儀對高、低熒光的細胞亞群進行分離并進行細胞克隆培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)低熒光強度細胞亞群為真正的耐藥細胞，并伴隨著耐藥基因如MDR1以及干性基因CD44的高表達，且低熒光強度的耐藥細胞亞群有進一步分化出高熒光強度敏感細胞的潛能（圖3），即如持續(xù)處于無化療藥物干預(yù)的環(huán)境中，高耐藥細胞可轉(zhuǎn)化為不耐藥的敏感細胞。
此外，本研究還分析了這一方法對多種腫瘤耐藥性的診斷效果。結(jié)果表明，本方法在包括卵巢癌、肺癌、白血病的多種腫瘤細胞株中都實現(xiàn)了耐藥性的高效檢測、以及耐藥細胞和敏感細胞的準確分析（圖4）。并進一步以肺癌病人的胸水和腫瘤組織為樣本，實現(xiàn)了腫瘤組織異質(zhì)性的診斷。因此，本工作所建立方法可作為一種普適性的腫瘤化療耐藥性診斷方法，并可對化療耐藥性的逆轉(zhuǎn)途徑研究提供有價值的參考。
參考文獻：
Fluorescent glycan nanoparticle-based FACS assays for theidentification of genuine drug-resistant cancer cells with differentiationpotential，Nano?Research，DOI: 10.1007/s12274-020-2981-8
