抗腫瘤藥效評(píng)價(jià)課件

1、抗腫瘤藥的藥效學(xué)研究抗腫瘤藥的藥效學(xué)研究 抗腫瘤藥根據(jù)其作用原理大致可以分為以下幾類：細(xì)胞毒性藥生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑分化誘導(dǎo)劑化學(xué)預(yù)防藥逆轉(zhuǎn)腫痛耐藥性藥物抗腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移藥物的實(shí)驗(yàn)方法放療及化療增效劑1. 細(xì)胞毒性藥的藥效學(xué)研究這類藥可以通過體外和體內(nèi)兩種方法來評(píng)價(jià)其療效：體外常用的方法：、噻唑藍(lán)實(shí)驗(yàn)法(MTT法)、染料排斥試驗(yàn)、生長(zhǎng)曲線法、集落形成法、SRB法體內(nèi)常用的方法：動(dòng)物移植性腫瘤實(shí)驗(yàn)法 MTT法的基本原理： 四氮唑MTT,3-(4,5-dimethylibiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide是一種能接受氫原子的染料。活細(xì)胞線粒體中與NA

2、DP相關(guān)的脫氫酶在細(xì)胞內(nèi)可將黃色的MTT轉(zhuǎn)化成不溶性的藍(lán)紫色的甲月替 (formazan)，而死的細(xì)胞則無此功能。用二甲基亞諷(DMSO)溶解甲月替后，在一定波長(zhǎng)下用酶標(biāo)儀測(cè)定光密度值，即可定量測(cè)出細(xì)胞的存活率。 操作步驟: 1選用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的貼壁腫瘤細(xì)胞，用胰酶消化后，用含10小牛血清的RPMI l640培養(yǎng)基配成5000個(gè)ml的細(xì)胞懸液，接種在96孔培養(yǎng)板中，每孔接種200l，37，5CO2 培養(yǎng)24h 2. 實(shí)驗(yàn)組換新的含不同濃度被測(cè)樣品的培養(yǎng)基，對(duì)照組則換含等體積溶劑的培養(yǎng)基，每組設(shè)35平行孔，37，5CO2 培養(yǎng)45 d3棄去上清液，每孔加入200 l新鮮配制的含0.2mgml MT

3、T的無血清培養(yǎng)基37繼續(xù)培養(yǎng)4h。小心棄上清，并加入200 l DMSO，用微型超聲振蕩器混勻后，在酶標(biāo)儀上以試驗(yàn)波長(zhǎng)為570nm，參比波長(zhǎng)為450nm測(cè)定光密度值。結(jié)果評(píng)定: 按下式計(jì)算藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制率： 腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率(1-OD實(shí)驗(yàn)/OD對(duì)照) 100 以同一樣品的不同濃度對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率作圖可得到劑量反應(yīng)曲線，從中求出樣品的半數(shù)殺傷濃度IC50。合成化合物或植物提取純品的IC5010 gm1或植物粗提物的IC5020 gm1時(shí)，則判斷樣品在體外對(duì)腫瘤細(xì)胞有殺傷作用。染料排斥試驗(yàn)的基本原理： 活細(xì)胞有排斥某些染料如伊紅、臺(tái)盼藍(lán)、苯胺黑等的能力，而死細(xì)胞由于膜完整性的破壞，

4、可被著色。因此培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞中加入這些染料，一定時(shí)間后，對(duì)著色和未著色的細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可算出被殺死的細(xì)胞比例。 生長(zhǎng)曲線法的基本原理： 在最適條件下，腫瘤細(xì)胞在培養(yǎng)液中呈指數(shù)生長(zhǎng)，如取細(xì)胞數(shù)的對(duì)數(shù)與培養(yǎng)時(shí)間作圖可得一條直線，故稱此時(shí)為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。隨著細(xì)胞密度不斷增高，由于代謝產(chǎn)物的積聚及營(yíng)養(yǎng)物的消耗，細(xì)胞生長(zhǎng)逐漸減慢以致停止，此時(shí)稱高坪期或穩(wěn)定期。因此藥物對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響可通過生長(zhǎng)曲線反映出來。集落形成法的基本原理： 克隆原細(xì)胞具有持續(xù)增殖能力，當(dāng)單個(gè)細(xì)胞分裂6代或6代以上時(shí)，其后代所組成的群體(集落)便含50個(gè)以上細(xì)胞。通過集落計(jì)數(shù)可對(duì)克隆原細(xì)胞作定量分析。它反映了單個(gè)細(xì)胞的增殖潛力，故能

5、較靈敏地測(cè)定抗癌藥的活性，日前被認(rèn)為是一種較理想的檢測(cè)方法。常用的集落形成法可分為貼壁法及半固體培養(yǎng)法兩種。SRB法的基本原理：SRB(sulforhodamine B)是一種蛋白質(zhì)結(jié)合染料，粉紅色，可溶于水。 SRB可與生物大分子中的堿性氨基酸結(jié)合。其在515nm波長(zhǎng)的OD讀數(shù)與細(xì)胞數(shù)呈良好的線性關(guān)系。故可用作細(xì)胞數(shù)的定量。MTT法的一個(gè)缺點(diǎn)是OD值可隨放置時(shí)間而變，而SRB法無此現(xiàn)象。因此更適用于進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)。動(dòng)物移植性腫瘤實(shí)驗(yàn)法 大多數(shù)腫瘤化療藥物都是經(jīng)過動(dòng)物移植性腫瘤試驗(yàn)而被發(fā)現(xiàn)的，因此動(dòng)物移植性腫瘤實(shí)驗(yàn)法是篩選新藥中最通用的方法。其優(yōu)點(diǎn)是腫瘤生長(zhǎng)均勻，個(gè)體差異小。接種成功率高，可

6、達(dá)100。對(duì)宿主的影響也類似，易于客觀判斷療效。動(dòng)物移植性腫瘤可在同種或同品系動(dòng)物中連續(xù)移植，長(zhǎng)期保留，以供實(shí)驗(yàn)用。實(shí)驗(yàn)周期較短。缺點(diǎn)：假陽性問題：由于動(dòng)物瘤株惡性度高，生長(zhǎng)迅速，對(duì)藥物的敏感性比人類自發(fā)的腫瘤高得多，且動(dòng)物腫瘤的生物學(xué)特點(diǎn)與人癌有較大的差距，因此對(duì)動(dòng)物腫瘤生長(zhǎng)有抑制作用的藥物對(duì)人癌不一定有效。假陰性問題：一種藥物未必對(duì)各種類型的動(dòng)物移植性腫瘤都有效，選擇某一瘤株供篩選都可能漏篩藥物。 對(duì)于假陽性問題，現(xiàn)在有用人的實(shí)體瘤細(xì)胞接種在裸鼠上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來加以克服。幾種常用的動(dòng)物移植性腫瘤小鼠白血病L1210大鼠Walker-256瘤Lewis肺癌 白血病L1210是在1948年用甲基

7、膽蒽DBA/2小鼠誘發(fā)所得，它是一種能在DBA/2小鼠及其雜交一代BDF1和CDF1小鼠上生長(zhǎng)的淋巴性白血病，是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)治療中最為常用的一種腫瘤模型，在小鼠白血病1210的實(shí)驗(yàn)治療中，將1 105個(gè)腹水細(xì)胞接種在BDFl或CDFl小鼠腹腔內(nèi)。在接種后24h開始給藥治療，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后比較對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的小鼠平均存活時(shí)間，即可判斷藥物的療效。 Walker256瘤是1928年在一個(gè)懷孕大白鼠的乳腺部位自發(fā)產(chǎn)生。接種在皮下或肌肉內(nèi)成為實(shí)體瘤，接種在腹腔則成為腹水瘤。在接種后第3d開始給藥治療，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后比較對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的瘤重或大鼠平均存活時(shí)間，即可判斷藥物的療效。 Lewis肺癌是1951年在一個(gè)C

8、57BL6小鼠上發(fā)現(xiàn)的自發(fā)性肺內(nèi)的未分化的上皮樣癌。該瘤在傳代中生長(zhǎng)迅速，很快見有出血，并在同系小鼠移植時(shí)有很高的成活率(約98)。且惡性程度較高，皮下、肌肉接種對(duì)藥物的敏感性較低，但可向肺轉(zhuǎn)移，特別是靜脈接種時(shí)?？稍诜涡纬闪黾洌四Ｐ鸵部捎糜诳罐D(zhuǎn)移的實(shí)驗(yàn)研究在接種后第l天開始結(jié)藥治療。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后比較對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的瘤重，即可判斷藥物的療效。2. 生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑的藥效學(xué)評(píng)價(jià) 生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑(biological response modifiers，BRM)是一類能單獨(dú)或與化療藥物同時(shí)應(yīng)用，有助于提高化療效果，減低化療藥毒副反應(yīng)的藥物。這類藥物主要出自植物和微生物，其作用機(jī)理大多是調(diào)節(jié)機(jī)體的

9、免疫功能。生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)：生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑以口服劑型為主。用藥時(shí)間長(zhǎng)。凡經(jīng)口服給藥者，服藥期一般為1530d。對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的要求也較高，多推薦使用近交系小鼠。本類藥物毒性大多較低，LD50常不能求出，選用MTD并參考臨床用量為給藥劑量的依據(jù)。 生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑用于體內(nèi)抗癌試驗(yàn)的方法，與細(xì)胞毒類藥物基本一致，但需注意以下幾點(diǎn)差異：給藥時(shí)間：細(xì)胞毒類藥物一般在腫瘤接種后24h開始給藥，而本類藥物開始給藥的時(shí)間和結(jié)束時(shí)間可以有多種設(shè)計(jì)，根據(jù)目的不同較為靈活。 腫瘤細(xì)胞接種量 ：一般比細(xì)胞毒類藥物低一個(gè)數(shù)量級(jí)，多在11045 個(gè)瘤細(xì)胞。療程 ：給藥期一般比細(xì)胞毒類藥物長(zhǎng)。一些有抑瘤作用的BRM

10、類藥物，除作腫瘤療效的篩選外，還需作數(shù)項(xiàng)免疫功能測(cè)定指標(biāo)。 腫瘤是一種分化阻止或分化缺陷病，采用某種手段克服這種分化缺陷就可使分化受阻的惡性細(xì)胞向正常分化。分化誘導(dǎo)劑就是使惡性腫瘤細(xì)胞分化成較成熟的細(xì)胞，使之自然死亡，而不是通過殺傷的作用來治療惡性腫瘤的一類藥物。3. 分化誘導(dǎo)劑的藥效學(xué)評(píng)價(jià)常用的細(xì)胞分化誘導(dǎo)研究方法：細(xì)胞形態(tài)學(xué)及組織化學(xué)研究方法細(xì)胞功能的研究方法：如吞噬功能測(cè)定、血紅蛋白(Hb)含量測(cè)定、黑色素含量測(cè)定、甲胎蛋白(AFP)和白蛋白(Alb)分泌量的測(cè)定、細(xì)胞增殖能力測(cè)定等。與分化有關(guān)的基因及其表達(dá)的研究方法：癌基因是一類主要的增殖分化調(diào)控因素。幾乎所有增殖旺盛的細(xì)胞均有myc

11、表達(dá)，c-fos是一種分化標(biāo)志，檢測(cè)這些基因的表達(dá)可以反映細(xì)胞的分化情況。4. 化學(xué)預(yù)防藥的藥效學(xué)評(píng)價(jià) 癌的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)多階段過程，一般要經(jīng)歷始發(fā)突變、促癌和演變?nèi)齻€(gè)階段。根據(jù)癌變的多階段理論及預(yù)防藥物作用的時(shí)間順序，化學(xué)預(yù)防藥物可分為三類：抗始發(fā)劑(antiinitiator)、抗促癌劑(antipromotor)和抗演進(jìn)劑(antiprogressor)評(píng)價(jià)化學(xué)預(yù)防藥療效的常用方法 利用體外誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的方法使細(xì)胞發(fā)生癌變，在這個(gè)過程中加入化學(xué)預(yù)防藥，觀察對(duì)細(xì)胞癌變的影響。軟瓊脂集落形成實(shí)驗(yàn)是檢測(cè)轉(zhuǎn)化細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞最為常用的方法。原理：除某些造血細(xì)胞外，正常細(xì)胞以及無限細(xì)胞系均不能在軟

12、瓊脂培養(yǎng)中生長(zhǎng)，只有惡性轉(zhuǎn)化了的細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞才能在軟瓊脂培養(yǎng)中生長(zhǎng)并增殖，并且在軟瓊脂培養(yǎng)中的集落形成率與細(xì)胞的惡性程度呈正相關(guān)。因此，用來觀察轉(zhuǎn)化細(xì)胞的惡性程度、受試藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞惡性程度、侵襲能力的影響。體內(nèi)誘癌試驗(yàn) 在實(shí)驗(yàn)研究中癌化學(xué)預(yù)防作用的最可靠指標(biāo)是對(duì)化學(xué)致癌的抑制，尤其是在體內(nèi)對(duì)致癌物誘發(fā)腫瘤的抑制。 常用的比較成熟的化學(xué)致癌模型是苯并芘誘導(dǎo)的小鼠肺腺癌體外檢測(cè)抗致突變作用的方法：抗微核形成實(shí)驗(yàn)抗Ames實(shí)驗(yàn)非程序DNA合成抑制實(shí)驗(yàn) 抗微核形成實(shí)驗(yàn) 微核試驗(yàn)是檢測(cè)環(huán)境致癌物、化學(xué)誘變劑引起染色體損傷的一種快速、簡(jiǎn)便的方法。 原理：遺傳毒物或化學(xué)誘變劑作用于間期細(xì)胞染色質(zhì)或有絲分

13、裂染色體和紡錘體時(shí)，能導(dǎo)致染色體斷裂、斷片或整條染色體從紡錘體脫落、繼而在分裂末期及以后的間期細(xì)胞中形成與主核脫離的微核。抗Ames試驗(yàn)Ames試驗(yàn)或稱鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)，是一種經(jīng)濟(jì)、敏感和應(yīng)用廣泛的檢測(cè)原核生物基因突變的方法。原理：利用沙門氏菌(S.typhimurium)的遺傳基因突變性質(zhì)，以組氨酸要求性的變異(his-his+)為指標(biāo)，當(dāng)這些菌株欠缺DNA損傷的修復(fù)功能時(shí)，對(duì)多種致突變物質(zhì)具有很高的敏感性。一般通用的菌株是TA97、TA98、TA100和TAl02。非程序DNA合成抑制實(shí)驗(yàn) 非程序DNA合成(UDS)是指發(fā)生在S期以外的與DNA損傷有關(guān)的一種DNA合成。它可以通過

14、同位素標(biāo)記的特異前體(常用3H胸腺嘧啶核苷)參入DNA而顯示。UDS是目前公認(rèn)的檢測(cè)真核細(xì)胞基因突變或損傷修復(fù)的有效而經(jīng)濟(jì)的一種方法，在當(dāng)前被用于研究受試物質(zhì)的抗始發(fā)突變作用。原理：依據(jù)體細(xì)胞突變學(xué)說，化學(xué)致癌物通過對(duì)DNA的攻擊而導(dǎo)致細(xì)胞癌變?；瘜W(xué)致癌物造成的DNA損傷有三種主要類型：堿基損傷、鏈斷裂和交鏈形成。這三種損傷均可引起細(xì)胞啟動(dòng)其修復(fù)過程而進(jìn)行DNA修復(fù)。DNA損傷的修復(fù)過程十分復(fù)雜，對(duì)不同的階段有不同的檢測(cè)方法。一般習(xí)慣上把放射性自顯影及液體閃爍計(jì)數(shù)法顯示的非半保留復(fù)制的抑制稱為非程序DNA合成抑制試驗(yàn)。腫瘤細(xì)胞耐藥表型和機(jī)制 腫瘤細(xì)胞耐藥性按耐藥性來源可分為內(nèi)在耐藥和獲得性耐藥

15、，按耐藥表型(即對(duì)一種或同時(shí)對(duì)多種結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制不同的藥物發(fā)生耐藥)來分，可分為原藥性和多藥耐藥性兩種。5. 逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性藥物的藥效學(xué)評(píng)價(jià)體外細(xì)胞培養(yǎng)的方法建立耐藥的腫瘤細(xì)胞株： 例如可以用逐步增加培養(yǎng)基中阿霉素濃度的方法，誘導(dǎo)出一株耐阿霉素的人源性白血病細(xì)胞系。缺定劑量：測(cè)定被檢測(cè)藥物在敏感細(xì)胞株和耐藥細(xì)胞株的細(xì)胞毒性，用無毒劑量或小于IC10的劑量進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)定細(xì)胞存活率：多采用MTT法。求出各試驗(yàn)組存活率(或抑制率)，效果評(píng)價(jià)用逆轉(zhuǎn)倍數(shù)(FR)：FR=IC50（不加逆轉(zhuǎn)劑）/ IC50 （加逆轉(zhuǎn)劑）6. 抗腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移藥物的藥效學(xué)評(píng)價(jià) 腫瘤轉(zhuǎn)移的基本步驟：原發(fā)瘤增殖，腫瘤新血管生成。

16、腫瘤細(xì)胞侵襲毗鄰的基底膜、基質(zhì)和正常細(xì)胞。瘤細(xì)胞穿入血管或淋巴管并在循環(huán)系統(tǒng)中存活。瘤細(xì)胞栓塞、滯留于遠(yuǎn)隔靶器官的微血管中并增殖。瘤細(xì)胞穿出血管或淋巴管，在靶器官內(nèi)形成微轉(zhuǎn)移處。腫瘤問質(zhì)內(nèi)新血管生成，轉(zhuǎn)移瘤快速生長(zhǎng)。抗腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移藥的評(píng)價(jià)可以通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外細(xì)胞培養(yǎng)兩種方法進(jìn)行。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：例：小鼠子宮頸癌U14腎侵襲模型 小鼠子宮頸癌U14是昆明種小鼠的宮頸癌。此瘤株后被移植于615近交系小鼠，致瘤率近100，并呈現(xiàn)血道和淋巴道雙重轉(zhuǎn)移的特性。 將U14瘤塊接種于615小鼠的腎包膜下，腫瘤生長(zhǎng)并向腎實(shí)質(zhì)內(nèi)侵襲。荷瘤腎臟病理切片后，在光鏡下觀察，用組織學(xué)半定量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判定腫瘤侵襲腎實(shí)質(zhì)的程度

17、。體外實(shí)驗(yàn)：例1：腫瘤細(xì)胞球樣聚集體的侵襲模型 通過旋轉(zhuǎn)搖動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)將腫瘤細(xì)胞制成球樣聚集體，在半固體瓊脂培養(yǎng)基上與球形雞胚心肌小塊緊密接觸，使兩者成為復(fù)合體。復(fù)合體經(jīng)過一定時(shí)問的旋轉(zhuǎn)搖動(dòng)培養(yǎng)后，組織學(xué)切片觀察腫瘤細(xì)胞對(duì)心肌組織的侵襲程度。該侵襲模型的特點(diǎn)：經(jīng)過旋轉(zhuǎn)搖動(dòng)培養(yǎng)后，心肌塊的外圍被成纖維細(xì)胞層包繞，使宿主組織表面形成類似漿膜樣的結(jié)構(gòu)。心肌組織結(jié)構(gòu)清楚，容易與腫瘤細(xì)胞相區(qū)別。攻擊細(xì)胞為球體形式，模擬了體內(nèi)實(shí)體瘤結(jié)構(gòu)，便于觀察惡性細(xì)胞在接觸宿主組織后，如何離開瘤母體而向宿主組織侵襲的過程?？捎糜诎┣忠u過程定量和侵襲形態(tài)學(xué)模式的研究。例2：癌細(xì)胞對(duì)基底膜的浸潤(rùn)實(shí)驗(yàn)：用一個(gè)孔徑為8m的濾膜作為實(shí)驗(yàn)用基底膜。膜的上面用半固體凝膠覆蓋；下面用纖粘連接素覆蓋。B16-BL6細(xì)胞加在上面，孵育一段時(shí)間后，將下面的細(xì)胞固定染色，進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)，用以判定細(xì)胞的浸潤(rùn)情況。例3. 血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子抑制實(shí)驗(yàn)： 選擇特定的腫瘤細(xì)胞株，進(jìn)行培養(yǎng)，測(cè)定培養(yǎng)基中血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子的含量或用RT-PCR測(cè)定血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子基因的表達(dá)情況。7. 放