一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系及其构建方法和应用

1.本发明涉及生物医药技术领域，具体是一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系及其构建方法和应用。


背景技术：

2.宫颈癌是女性第四大恶性肿瘤,其发病率约占女性癌症患者的 7％,宫颈癌在发展中国家的负担远高于发达国家，中国宫颈癌患者约占全世界宫颈癌患者1/3。目前宫颈癌的治疗手段包括手术、放疗、化疗和免疫治疗等。其中放射治疗为ⅱb到ⅳa期患者主要的根治性治疗手段及ⅰa到ⅱb期患者的可选根治性治疗，约30％左右患者出现放疗后复发，其中放疗野内复发的比例占所有复发患者的50％以上，且放疗后复发患者往往预后不佳，而导致放疗后复发的主要原因在于肿瘤细胞的自身的耐受性。目前与放疗耐受相关研究的肿瘤细胞系与肿瘤基因表达相似度较差，且不能满足放疗耐受的研究目的。
3.既往研究多为基于商品化细胞系的体内外实验，商品化细胞系具有同源性且形态和表型均一，易于在体外扩增。然而近年来随着二代测序的深入发展，通过比较部分癌种的癌症基因组图谱(the cancergenome atlas,tcga)、人源性组织异种移植模型(patient-derivedxenografts,pdx)和细胞系转录组表达差异发现，pdx作为人类疾病替代模型与tcga数据库具有较高的基因表达相似性，而细胞系与tcga之间的基因表达相似度较低，可见细胞系基因表达在不同癌种间特异性较差且与肿瘤真实表达谱偏离。除此之外目前商品化细胞系建立时间较久，无放疗处理的背景，难以反应放射耐受患者的肿瘤生物学特征。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术的不足，本发明提供一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系及其构建方法和应用，通过条件重编程细胞技术建立放疗耐受和敏感的原代细胞系，该原代细胞系更好的保留了患者肿瘤的生物学特征，可用于在放疗耐受研究领域的生理病理学研究、发病机理及治疗药物筛选研究中的应用。
5.本发明提供的技术方案：一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系，所述细胞系为放射耐受宫颈癌原代细胞名称usr7，和放射敏感宫颈癌原代细胞为ucs19，保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：中国，武汉，武汉大学，usr7保藏编号 cctcc no:c202286，ucs19保藏编号cctcc no:c2022127，保藏日期：2022年5月12日。
6.本发明提供的技术方案：一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系在制备宫颈癌细胞模型或动物肿瘤模型中的应用。
7.本发明提供的技术方案：一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系在筛选或制备宫颈癌治疗药物中的应用。
8.本发明提供的技术方案：一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系在用于放疗敏感和放疗耐受研究领域的生理病理学研究和发病机理研究中的应用。
9.本发明提供的技术方案：一种具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系的构建方法，包括如下步骤：
10.(1)放射耐受宫颈癌cr细胞系标本取材于接受过放射治疗且 12个月内发生放射野内复发的宫颈癌患者，取材的时间点在放疗复发后，但尚未接受再次肿瘤治疗，放射敏感的宫颈癌cr细胞系取材于接受过放射治疗且12个月内发生放射野内及野外复发的宫颈癌患者，取材的时间点为初治患者未接受抗肿瘤相关治疗之前；
11.(2)利用条件性重编程方法，将提取的具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞，转移至铺好饲养层细胞的t25细胞培养瓶中进行体外培养。
12.进一步的，所述的具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系在制备动物肿瘤模型中的应用，通过将放射敏感及放射耐受宫颈癌原代细胞系进行动物的皮下接种的方法建立放射敏感及放射耐受宫颈癌原代细胞系动物肿瘤模型。
13.进一步的，所述的具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系在制备动物肿瘤模型中的应用，所述动物肿瘤模型为皮下瘤，所述动物肿瘤模型可应用于放疗耐受研究领域的生理病理学研究、发病机理及放疗增敏药物筛选研究中的应用。
14.进一步，所述具有放疗敏感和放疗耐受特性的原代宫颈癌细胞系的构建方法，具体步骤如下：
15.(1)分离原代宫颈癌细胞：于超净工作台内，以预冷的pbs快速冲洗组织标本3次。用眼科剪剪碎组织标本成为《1mm左右组织块，加入含0.1％胶原酶iv的无血清培养基，于37度消化2h，每个20min 混匀1次。消化完成后，将细胞悬液通过100μm细胞滤网过滤至 50ml离心管中，4度1000rpm离心5min，弃上清获取宫颈癌原代细胞。
16.(2)原代宫颈癌细胞的体外培养：将1个10cm培养皿的3t3 j2细胞于85％融合度时消化于15ml离心管中，接受30gy的x线照射。放疗后的j2细胞于4度1000rpm离心5min后，以complete f medium 重悬，并铺至4个t25培养瓶中备用。接着将步骤(1)获得的原代细胞，以complete f medium重悬细胞沉淀并转移至铺好饲养层细胞的t25细胞培养瓶中。
17.(3)原代宫颈癌细胞的培养：当原代细胞融合度85％时，进行细胞传代。弃培养基，以pbs清洗1遍，加入0.02％edta 1min后轻拍培养瓶，使饲养层细胞脱落后，弃上清；加入0.05％含edta的胰酶置于培养箱中消化2-15min不等，待镜下观察细胞变圆折光度增高后，以相同体积complete dmem吹下细胞至离心管中，于4度 1000rpm离心5min，弃上清，使用complete f medium重悬细胞至铺有饲养层细胞的t25培养瓶中。
18.(3)将步骤(3)获得的原代宫颈癌细胞再次按与步骤(3) 相同的方法传代获得具有放射敏感及放射耐受宫颈癌原代细胞系。
19.本发明的有益效果：利用条件性重编程法(conditionalreprogramming,cr)，将放疗野内复发患者来源的肿瘤细胞在体外与支持细胞在条件性培养基环境下培养，从而获得无限增殖能力。cr 可以在体外培养过程中保留细胞的生物学特征，广泛应用于药物筛选、疾病模型构建和再生医学等。由于肿瘤的异质性，宫颈癌患者的组织类型、hpv感染情况以及治疗疗效都有所不同，放射耐受的宫颈癌 cr细胞系可以保留患者肿瘤放射耐受的生物学特征，同时str测序结果表明cr宫颈癌细胞系与患者同源性大于80％，可作为放射耐受宫颈癌相关机制的基础研究的细胞模型。
20.放射敏感及放疗耐受的宫颈癌条件性重编程细胞系可以保留肿瘤患者放射敏感
性的生物学特征，为宫颈癌放疗敏感型相关研究提供基础的细胞模型，进一步研究导致宫颈癌患者从放疗敏感到放疗耐受的机制。由于临床宫颈癌患者接受放射治疗后具有不同的放疗敏感性，因此放射敏感及放疗耐受的宫颈癌条件性重编程细胞系还可应用于二代生物标本库构建和精准医学，为具有不同放疗敏感性的患者提供更加个体化的治疗方案，预测患者治疗反应及预后，提高肿瘤治疗效果。可用于在放疗耐受研究领域的生理病理学研究、发病机理及治疗药物筛选研究中的应用。
附图说明
21.图1是本发明usr7和ucs19细胞系来源患者的临床特征；
22.图2是usr7和ucs19原代细胞与患者血液基因组短串联重复序列比对，同源性》80％；
23.图3是放射敏感及放射耐受宫颈癌cr细胞系光镜下形态；
24.图4是使用细胞免疫荧光法鉴定cr细胞系；
25.图5是原代细胞生长曲线及克隆形成曲线；
26.图6是动物肿瘤模型构建，a.实验流程及肿瘤大体观。b.皮下移植瘤重量。c.皮下移植瘤生长曲线；
27.图7是对ucs19、usr7的皮下移植瘤及对应患者标本进行he 染色；
28.图8是niraparib可以在体内增加放射耐受的宫颈癌细胞放射敏感性，a.裸鼠皮下移植瘤模型的构建及治疗方案，b.肿瘤大体观， c.肿瘤生长曲线，d.肿瘤重量。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
30.1.实验试剂配制：
31.complete dmem的配制：提前37度预热胎牛血清，500mldmem+10％fbs+1％双抗，即为complete dmem。每次使用前37 度提前预热。
32.原代细胞培养基complete f medium的配制：373mldmem+125ml f-12+10％fbs+1％双抗+10μg/ml庆大霉素 +250ng/ml两性霉素b+5μg/ml胰岛素+25ng/ml氢化可的松 +0.125ng/ml egf+0.1nm霍乱毒素+10μm y-27632。
33.标本收集液：pbs+5％双抗+20μg/ml庆大霉素+500μg/ml两性霉素b。
34.原代细胞冻存液：90％fbs+10％dmso+10μm y-27632。
35.2.临床标本采集
36.放射敏感宫颈癌cr细胞系标本取材于武汉协和医院肿瘤中心 2017～2010年收治的宫颈癌初诊患者，其后续均接受放射治疗及大于 12个月的随访；放射耐受宫颈癌cr细胞系标本取材于接受过放射治疗且12个月内发生放射野内复发的宫颈癌患者，取材的时间点在放疗复发后，但尚未接受再次肿瘤治疗；放射敏感的宫颈癌cr细胞系取材于接受过放射治疗且12个月内发生放射野内及野外复发的宫颈癌患者，取材的时间点为初治患者未接受抗肿瘤相关治疗之前。肿瘤标本通过宫颈组织活检获得，获得后的标本置于标本收集液中，放置于4度冰箱内保存，于离体2小时内在超净工作台中提取原代细胞。患者均留取适量外周血备用。
37.3.饲养层细胞制备
38.将1个10cm培养皿的3t3 j2细胞于85％融合度时消化于15ml 离心管中，接受30gy的x线照射。放疗后的j2细胞于4度1000rpm 离心5min后，以complete f medium重悬，并铺至4个t25培养瓶中备用。
39.4.提取原代细胞
40.于超净工作台内，以预冷的pbs快速冲洗组织标本3次。用眼科剪剪碎组织标本成为《1mm左右组织块，加入含0.1％胶原酶iv的无血清培养基，于37度消化2h，每个20min混匀1次。消化完成后，
41.将细胞悬液通过100μm细胞滤网过滤至50ml离心管中，4度 1000rpm离心5min，弃上清。以complete f medium重悬细胞沉淀并转移至铺好饲养层细胞的t25细胞培养瓶中。
42.5.细胞复苏与培养
43.对于饲养层细胞系：于-80度冰箱内取出冻存细胞，快速于37 度恒温水浴锅内解冻，后于4度1000rpm离心5min，弃上清，使用 complete dmem重悬细胞至10cm培养皿中，置于37度、5％co2 的恒温培养箱中，每2天换液。
44.对于cr细胞系：于-80度冰箱内取出冻存细胞，快速于37度恒温水浴锅内解冻，将细胞悬液转移至15ml离心管中，加入3倍体积 pbs后，于4度1000rpm离心5min，弃上清，使用complete f medium 重悬细胞至铺有饲养层细胞的t25培养瓶中，置于37度、5％co2 的恒温培养箱中，每2天换液。
45.6.饲养层细胞系传代
46.当贴壁细胞融合度达80～90％时，进行细胞传代。弃培养基，用 pbs清洗1遍，使用含0.2％edta的0.25％的胰酶消化2-5min，待镜下观察细胞变圆折光度增高后，以相同体积complete dmem吹下细胞至离心管中，于4度1000rpm离心5min，弃上清，用completedmem重悬细胞至10cm培养皿中。
47.7.cr细胞系传代
48.当原代细胞融合度85％时，进行细胞传代。弃培养基，以pbs 清洗1遍，加入0.02％edta1min后轻拍培养瓶，使饲养层细胞脱落后，弃上清；加入0.05％含edta的胰酶置于培养箱中消化2-15min 不等，待镜下观察细胞变圆折光度增高后，以相同体积completedmem吹下细胞至离心管中，于4度1000rpm离心5min，弃上清，使用complete f medium重悬细胞至铺有饲养层细胞的t25培养瓶中。
49.8.细胞冻存
50.将细胞消化离心后，对细胞系以无血清冻存液重悬后放入细胞冻存管中，将细胞冻存管放入-80度冰箱；对于原代细胞，以原代细胞冻存液重悬后放入冻存管中，将冻存管置于程序降温盒中放入-80度冰箱，转天移入液氮中长期保存。
51.9.裸鼠皮下移植瘤模型的构建及放疗
52.将原代宫颈癌细胞系消化以无血清dmem重悬为5
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107/ml的单细胞悬液，接种于雌性4～6周龄balb/c nude小鼠左侧大腿根部(100 μl/只)，待其成瘤后每3天用电子游标卡尺测量肿瘤的长径和短径，并计算肿瘤体积，公式：体积(mm3)＝长径(mm)
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短径2(mm) /2。当肿瘤体积达到50-70mm3，开始随机分组给予4gy放疗一次。可以发现在给予放疗后，放射耐受的usr7细胞系，肿瘤体积和重量较对照组无明显变化(p》0.05)。
53.10.药效性能测试
54.为探究niraparib在体内对肿瘤放射敏感性影响，在构建的usr7 放射耐受的宫颈癌cr细胞系裸鼠皮下移植瘤模型中，放疗组于肿瘤体积50～60mm3时给予单次4gy放疗；给药组肿瘤体积40～50mm3时开始给予10mg/kg niraparib，每3天灌胃给药1次，共21天；联合治疗组按上述方案同时给予放疗和niraparib。联合治疗组相较于对照组及单独放疗组、单独给药组，肿瘤体积及肿瘤重量在usr7细胞系中均有明显下降，niraparib可以在体内增加放疗耐受的宫颈癌细胞放射敏感性。
55.图3中200
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明视野，白色圆圈示癌巢样生长的肿瘤细胞，白色箭头示饲养层细胞。
56.图4中2种cr细胞系的鳞状细胞癌标志物ck5、p63，增殖标志物ki67和hpv相关标记物p16均为阳性，符合患者肿瘤的组织学特征(蓝色为dapi染的细胞核。400
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)。
57.图5是对宫颈癌cr细胞系及常见的宫颈鳞癌细胞系c33a、 me180进行生长计数计算倍增时间发现，cr细胞系中倍增时间存在异质性且大部分倍增时间长于常见的宫颈鳞癌细胞系。放射耐受 usr7相较于放射敏感的ucs19具有显著的放射耐受特征，且较细胞系c33a和me180具有放射耐受特征；而放射敏感的ucs19与细胞系c33a、me180放射敏感性类似。
58.图6是已经在体外实验中证实宫颈癌cr细胞系为宫颈鳞状细胞癌来源及其放射敏感性，为进一步研究cr细胞系特征，构建usr7 的裸鼠皮下移植瘤模型，在cr细胞系生长对数期注射到裸鼠大腿皮下，5
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106/只，并在移植瘤体积达到50～60mm3后给予单次4gy放疗，每3天记录一次肿瘤长径和短径直至实验结束，观察并记录肿瘤生长曲线。可以发现在给予放疗后，放射耐受的usr7细胞系，肿瘤体积和重量较对照组无明显变化(p》0.05)。
59.图7中证实肿瘤组织存在并观察到其形态有较大异质性，后续使用免疫组织化学染色，检测鳞状细胞癌标志物p63，增殖标志物ki67 和hpv相关标志物p16均为阳性。体内实验结果同体外实验结果一致，进一步验证了条件性重编程法培养cr细胞系在一定程度上保持了肿瘤组织的部分特征且具有体内成瘤性，为后续进行高通量测序探究宫颈癌放射耐受机制奠定细胞基础。
60.以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。