zenCELL owl 实时活细胞成像分析仪应用于HNSCC疗法优化研究

2026-05-11 11:23:23, 环亚生物环亚生物科技有限公司

头颈部鳞状细胞癌（Head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）是一类发生在头颈部的恶性肿瘤，在全球癌症发病率中居第七位，每年约有89万新发病例和45万死亡病例。尽管HNSCC的流行病学、发病机制和新型抗癌疗法等研究均有较大进展，但预后较差，超过一半的患者会局部复发或转移，患者长期生存率低。因此，人们迫切需要开发新的治疗方案，即对单一或多种HNSCC综合治疗方法的探索。

电离辐射（Ionizing radiation，IR）可诱导DNA双链断裂（DNA double-strand break，DSB）。抑制DSB修复可增加癌细胞对放射治疗的敏感性，从而导致受照射的癌细胞死亡，同时保留正常组织。经过对小分子激酶抑制剂（Kinase inhibitors，KI）和电离辐射（Ionizing radiation，IR）联合给药的广泛研究，发现使用激酶抑制剂（KIs）特别是雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）抑制剂，可以增加HNSCC细胞对放射治疗的敏感性，因此KIs与电离辐射（IR）联合使用是一种有前景的治疗策略。

德国埃尔朗根-纽伦堡大学的Nina Klieber等人重点研究了三种KI抑制剂与IR联合给药对癌细胞的增殖抑制作用和对健康组织细胞的毒副作用。KI抑制剂分别为DNA-PK选择性抑制剂（DNA-PK-I）AZD7648、mTOR选择性抑制剂（mTOR-I）Sapanisertib、DNA-PK和mTOR双重抑制剂（dual DNA-PK-I / mTOR-I）CC-115，癌细胞为HPV阴性的HNSCC细胞系HSC4、CAL33以及HPV阳性的HNSCC细胞系UM-SCC-47、UD-SCC-2，健康组织细胞为成纤维细胞SBLF7、SBLF9和角质形成细胞HaCaT。

文中采用德国innoME公司的zenCELL owl 实时活细胞成像分析仪，对癌细胞和健康组织细胞给药后的细胞增殖和细胞动态变化进行长时间连续监测，获取相应的细胞图片和细胞生长曲线等数据，并对癌细胞增殖的“倍增时间”这一重要指标进行计算、评估，相关成果以“Different Impacts of DNA-PK and mTOR Kinase Inhibitors in Combination with Ionizing Radiation on HNSCC and Normal Tissue Cells”为题于2024年2月发表在《Cells》杂志上。

研究人员使用zenCELL owl，对HNSCC和健康组织细胞在KI ± IR给药下的细胞增殖状态进行实时长时间监测，获得了KI和IR的中期影响（图A）。为了进一步深入研究，研究人员使用zenCELL owl软件对获取的细胞增殖监测结果进行细胞计数和细胞汇合度分析（仅扁平细胞（Flat cell）纳入计算范围），并据此拟合了细胞增殖的生长曲线。与未给药的对照组相比，经过KI处理但未暴露于IR的HNSCC细胞（如CAL33）生长曲线出现了延迟，在CC-115给药处理下，细胞增殖放缓最少，在AZD7648下细胞增殖放缓最多；这种效应被额外的IR放大了数倍；与暴露于IR的细胞组相比，所有三个KI ± IR处理的细胞组的生长曲线都明显变平（图B）。经过以上生长曲线计算得到的倍增时间可用于评估癌细胞的长期细胞增殖能力。相对于CAL33对照组细胞，所有三种联合给药方法都导致癌细胞的细胞增殖倍增时间显著增加（图C）。在其他HNSCC和正常组织细胞中也观察到上述类似现象，在 IR 暴露前添加KI均导致倍增时间增加。在IR暴露的细胞组中，12 组中有 11 组在KI给药后显示出更长的倍增时间。与未给药组相比，使用三种KI之一的单一疗法导致大多数细胞组的轻微生长迟缓（图D）。

图. HNSCC和健康组织细胞在KI ± IR给药下的实时细胞增殖和统计数据，（A）经IR ± 5μM AZD7648处理HNSCC CAL33细胞从接种到过度生长的实时监测图像，（B）经IR ± KI处理CAL33生长曲线（从数据点拟合指数增长方程），（C）基于上述指数生长方程，经KI ± IR处理CAL33的倍增时间（以小时为单位），（D）HSC4、UM-SCC-47（HNSCC）和HaCaT（健康角质形成细胞）的倍增时间（以小时为单位）

研究人员还通过其他多种分析方法，包括细胞凋亡研究、细胞周期分析、实时集落形成实验和γH2AX及其下游mTOR蛋白p-S6的免疫组化染色等方法，来综合评估3种KI对HNSCC和正常组织细胞的影响。研究结果突出AZD7648作为放射增敏剂在晚期HPV阳性和阴性HNSCC中的潜力，提供了一种潜力治疗策略。然而，双重mTOR/DNA-PK抑制剂CC-115并未显示出比AZD7648和Sapanisertib两种选择性抑制剂更大的优势，表明其在KI与IR联合治疗中的应用可能受到限制。特别是，mTOR-I Sapanisertib仅在HPV阳性HNSCC中有益，因此不应用于HPV阴性病例。

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https://doi.org/10.3390/cells13040304

德国InnoME公司自主研发和生产的zenCELL owl 实时活细胞成像分析分析仪，基于无标记、非侵入方法，原位记录细胞实时生长和定量的分析数据。

zenCELL owl体积小巧，耐温耐湿，可在细胞培养箱内长时间连续工作；
通过24个显微成像镜头，对24个视野进行连续的动态监测和图像获取。
zenCELL owl为用户提供高质量图像、视频、统计学曲线和定量数据，实现细胞增殖／增殖抑制、细胞划痕/迁移／侵袭，细胞吞噬/杀伤等诸多活细胞行为动态过程的监测，广泛用于细胞药化实验，细胞毒理研究，药物研发，肿瘤免疫研究，细胞培养条件优化，类器官研究等领域。