化學藥物治療(即化療)在腫瘤的一線治療中佔比約60%，是腫瘤的三大治療手段之一。但自其應用至今，化療的耐藥性一直是科學家們致力解決的關鍵問題。究其原因，由於腫瘤細胞的異質性和可塑性，部分腫瘤細胞在給藥一段時間後，通過耐藥基因的過表達而對治療藥物產生耐藥性，使得治療效果變差乃至完全無效。目前已報導的方法無法從根本上區分、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，其精準度和適用範圍也受到制約，腫瘤耐藥性的診斷和治療很大程度上仍處於「盲人摸象」的狀態，從而無法對化療用藥給予進一步指導。
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，並指導相應的治療方案，近日，上海交大竇紅靜教授團隊與復旦大學附屬金山醫院許國雄教授團隊、上海交大附屬瑞金醫院周敏教授團隊合作，以基於多糖的螢光納米顆粒為底物來檢測腫瘤細胞內吞行為的異質性，並由此建立了一種基於多糖螢光納米顆粒的流式細胞術進行腫瘤耐藥性的高效診斷。由於腫瘤的異質性，化療後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。鑑於多糖螢光納米顆粒有通過內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，對於耐藥細胞，其在腫瘤細胞中所佔的比例及耐藥性的高低可由流式細胞術直接判斷。此外，腫瘤細胞株耐藥性的平均值，一方面由耐藥細胞所佔比例決定，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程度（圖1）。
圖1多糖螢光納米顆粒用於診斷腫瘤耐藥性示意圖。可用於檢測腫瘤細胞組成、耐藥細胞所佔比例、腫瘤細胞耐藥性、及評價耐藥腫瘤治療方法的有效性。
本方法要求所使用的螢光納米顆粒具有良好的生物相容性、以及粒徑和螢光性能的均一性。基於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)」，本研究實現了多糖螢光納米顆粒的高效製備及螢光功能化（圖2），使得耐藥細胞和敏感細胞由於耐藥性不同所導致的內吞行為差異可通過細胞內納米顆粒的螢光信號得以表現，從而由流氏細胞儀和雷射共聚焦顯微鏡所讀出的螢光差異可直觀反映出兩類細胞耐藥性的不同。
圖2 多糖基螢光納米顆粒的製備及其用於檢測化療後腫瘤細胞的異質性，其中高、低螢光強度的腫瘤細胞分別為敏感細胞和耐藥細胞。
通過流式細胞儀對高、低螢光的細胞亞群進行分離並進行細胞克隆培養，發現低螢光強度細胞亞群為真正的耐藥細胞，並伴隨著耐藥基因如MDR1以及乾性基因CD44的高表達，且低螢光強度的耐藥細胞亞群有進一步分化出高螢光強度敏感細胞的潛能（圖3），即如持續處於無化療藥物幹預的環境中，高耐藥細胞可轉化為不耐藥的敏感細胞。
圖3 基於多糖螢光納米顆粒的流式細胞術用於分析和分選具有分化潛能的高耐藥腫瘤細胞。
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）。並進一步以肺癌病人的胸水和腫瘤組織為樣本，實現了腫瘤組織異質性的診斷。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，並可對化療耐藥性的逆轉途徑研究提供有價值的參考。
圖4 基於多糖螢光納米顆粒的流式細胞分析方法用於診斷多種腫瘤的耐藥性。
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
來源：高分子科學前沿
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