基本信息
- 项目名称：
- 抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞毒副作用的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究紧扣现在国内外肿瘤治疗领域中的研究热点——寻找新的肿瘤治疗药物和药物的减毒增效作用，首次深入地探讨了天然抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞的毒副作用、作用机制，并计划从相关基因的表达水平研究天然抗癌药物的减毒增效作用。本研究结果将为羟基喜树碱的减毒增效应用于临床肿瘤治疗提供理论依据和实验资料，对于临床上选择性的杀伤肿瘤细胞、降低正常组织的损伤、提高肿瘤患者的生存质量等，均具有十分重要的意义。
- 详细介绍：
- 本研究紧扣现在国内外肿瘤治疗领域中的研究热点——寻找新的肿瘤治疗药物和药物的减毒增效作用，通过采用CCK-8法测定细胞活力、荧光显微镜技术、流式细胞术及其它分子生物学技术，并计划应用基因芯片技术、Western-blot技术等分子生物学和细胞生物学实验手段，首次深入地探讨了天然抗癌药物羟基喜树碱（Hydroxycamptothecin，HCPT）对神经细胞的毒副作用、作用机制，并计划从相关基因的表达水平研究天然抗癌药物的减毒增效作用。 研究结果表明，天然抗癌药物羟基喜树碱在肿瘤治疗中的对人的神经细胞有毒副作用，并且该毒副作用与诱导细胞凋亡有关，并计划从相关基因的表达水平研究天然抗癌药物的减毒增效作用。本研究结果将为羟基喜树碱的减毒增效应用于临床肿瘤治疗提供理论依据和实验资料，对于临床上选择性的杀伤肿瘤细胞、降低正常组织的损伤、提高肿瘤患者的生存质量等，均具有十分重要的意义。 本研究主要结论有： 1、首次证实了天然抗癌药物羟基喜树碱在肿瘤治疗中的对人的神经细胞有毒副作用，并且该毒副作用与诱导细胞凋亡有关，通过分子生物学技术可见明显的DNA片段化，荧光显微镜下通过AO/EB染色可将典型凋亡细胞，流式细胞技术检测可见凋亡的二倍体亚峰。 2、首次证实了天然抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞的毒副作用与细胞周期有关，通过流式细胞技术可见明显的细胞周期阻滞。本研究的结果提示HCPT的毒副作用可能与将 PC12 细胞阻滞于 G2／ M期有关。 3、首次计划应用基因芯片技术从基因水平证实羟基喜树碱的毒副作用的相关基因的表达变化，应用Western-blot技术从蛋白表达水平研究相关蛋白的表达水平。充分发挥羟基喜树碱的抗癌活性，为肿瘤的治疗选择性的杀伤肿瘤细胞、降低正常组织的损伤作用。 研究结论：神经元凋亡是神经退行性疾病的主要病理特征，神经细胞的凋亡是十分可怕，羟基喜树碱在肿瘤治疗中的对人的神经细胞有毒副作用与细胞凋亡有关。了解了诱导细胞凋亡的机制，在临床上有选择的使用该药物可以选择性的杀伤肿瘤细胞、降低正常组织的损伤、提高肿瘤患者的生存质量等，均具有十分重要的意义。这一研究结论不仅对于羟基喜树碱作为化疗药物的减毒增效增敏具有十分重要的意义，而且，更重要的是，对于选择性的应用天然抗癌药物对神经系统的毒副作用提供理论依据和实验资料。
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撰写目的和基本思路
- 目的：研究天然抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞的毒副作用、作用机制及相关基因的表达水平，为临床化疗药物的减毒增效提供实验基础和理论依据。 思路：CCK-8法测定细胞活力，AO／EB染色在荧光下观察细胞；电泳验证特征性DNA条带;流式技术检测其对PC12细胞周期和凋亡的影响，探讨羟基喜树碱对该细胞的作用靶点。计划利用RT-PCR、基因芯片技术及Western-blot技术检测相关基因和蛋白表达变化。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究首次证实天然抗癌药物羟基喜树碱在肿瘤治疗中的对人的神经细胞有毒副作用及其产生机制。项目使用较先进的细胞检测技术和分子生物学技术进行相关研究（细胞技术、分子生物学技术、荧光技术、流式技术、计划采用RT-PCR、芯片技术及Western-blot技术）。羟基喜树碱为我国特有的植物中提取得到，对于临床上选择性的杀伤肿瘤细胞、降低正常组织的损伤、提高肿瘤患者的生存质量等，均具有十分重要的意义。
应用价值和现实意义
- 价值：化疗是治疗肿瘤的基本手段之一，但其对正常组织也产生损伤，因此，抗癌药物的减毒增效一直是肿瘤治疗研究中的热点。 意义：本论文是在学习胡总书记对青年学生“三点希望”基础上完成的，面临肿瘤治疗的减毒增效这一实际问题,本研究将为羟基喜树碱的减毒增效应用于临床肿瘤治疗提供理论依据和实验资料，选择性的杀伤肿瘤细胞、降低正常组织的损伤、提高肿瘤患者的生存质量等。
学术论文摘要
- 摘要 目的 研究抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞的毒副作用及产生机制，探讨抗癌药物对神经系统的副作用。方法 用CCK-8试剂盒( cell counting kit - 8)法测定不同浓度的HCPT对PC12细胞的生长抑制作用, 吖啶橙／溴化乙锭(AO／EB)染色在荧光显微镜下观察细胞生长情况；琼脂糖凝胶电泳验证细胞调亡特征性DNA条带；用流式细胞仪测定一定浓度下不同作用时间抗癌药物羟基喜树碱对细胞凋亡和细胞周期的影响。结果 CCK-8结果表明不同浓度的HCPT对PC12细胞的生长抑制作用不同; 琼脂糖凝胶电泳可见调亡细胞DNA的梯状条带；荧光显微镜下观察到经AO／EB染色的典型凋亡细胞；在相同浓度下,随时间的延长细胞的凋亡率也逐渐增加,1μmol/l的HCPT作用于PC12细胞0、12、24、48h的凋亡率为0.22%、3.02%、7.92% 、32.03%。结论 抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞有毒副作用，抗癌药物对神经系统的副作用与诱导神经细胞凋亡有关, 其细胞凋亡与细胞周期分布有关。 关键词 羟基喜树碱（HCPT）；神经细胞；细胞凋亡；细胞周期；毒副作用
获奖情况
- 1、在2010年12月成都医学院生物技术实验室举行的“成都医学院开放性、创新性实验总结会”中获得优秀奖 2、在2011年3月成都医学院举行的“成都医学院创新性实验汇报大会”上做创新性论文成果汇报 3、在2011年3月成都医学院举行的“成都医学院创新性实验大赛”中获得论文一等奖 4、在2011年4月该文献“抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞毒副作用的研究”已投《成都医学院学报》（已投稿）
鉴定结果
- 荧光和流式表明该毒副作用与细胞凋亡有关，通过Scienfinder、pubmed、西文生物医学期刊文献数据库、维普等权威数据库的检索，抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞毒副作用的研究未见公开文献报告。
参考文献
- [1] Yao Y,Zhao H,Sun Y,et a1.Combined chemotherapy of hydroxycampothecin with oxaliplatin as an adjuvant treatment for human colorectal cancer.Tohoku J Exp Med,2008,215:267—278. [2]Yu ZJ,Yu JW,Cai W,et a1.Evaluation of HCPT d14-double passaged intervening chemotherapy protocol for hepatocellular carcinoma.World J Gastroenterol,2005,ll:5221-5225. [3] Wu, Y., Zeng, F.Q., Wang, Y.B., Wang, L. Hydroxycamptothecin promotes the apoptosis of prostate cancer cell line PC-3. National Journal of Andrology 2007,13 (10), 890–894. [4] Franke, J.C., Plötz, M., Prokop, A., Geilen, C.C., Schmalz, H.G, Eberle, J. New caspase-independent but ROS-dependent apoptosis pathways are targeted in melanoma cells by an iron-containing cytosine analogue. Biochemical Pharmacology.2010,79, 575–586. [5] Kimura Y,Kimura H.Hydrogen sulfide protects neurons from oxidative stress[J].FASEB J,2004.18(10):1165—1167.
同类课题研究水平概述
- 1、目前研究肿瘤的治疗主要包括放疗和化疗，放疗和化疗的减毒增效的研究很热。目前研究较多的放疗减毒增效的主要有：（1）巯基抑制物；（2）生物还原活性物；（3）亲电子化合物；（4）抑制细胞周期阻滞剂；（5）修复抑制剂；（6）氧利用抑制剂。其中也有一些辐射增敏剂已试验性地用于临床，但效果并不理想，且由于其对正常组织器官的毒副作用很大，从而限制了其在临床上的应用。目前研究较多的化疗减毒增效的主要有还是在寻找天然的抗癌药物，从新药物的应用方面，及现有药物的抗癌机制的研究方面的研究较多。另外，当今应用金属化合物治疗肿瘤也较热，但其毒副作用也同样受到重视。 2、羟基喜树碱 （Hydroxycamptothecine ,HCPT）作为天然抗癌药物是我国特有的珙桐科植物喜树camptotheca acuminata Decne的果实、叶中提取而得到，已应用于临床用于胃癌、肝癌、头颈部癌及白血病治疗。国内外研究表明，羟基喜树碱具有光谱的抗肿瘤作用，大量研究表明, 喜树碱能够诱导乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、胃癌等多种肿瘤细胞的凋亡而应用肿瘤的治疗。然而，尚未见有关抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞毒副作用的研究。 3、近年来，国内外研究表明天然抗癌药物的范围较广，Franke, J.C.的研究中提到导致黑素瘤高死亡率的原因是凋亡相关信号的缺失和对化疗的耐受，可见新的化疗药物的发现特别重要。然而，尚未见有关抗癌药物羟基喜树碱对神经细胞毒副作用的研究的报道，从基因水平上阐明抗癌药物的抗癌作用和毒副作用机制是解决肿瘤治疗的关键问题。 4、1906年诺贝尔生理学和医学奖授予了Golgi 和Santiaogo Ramony Cajal于表彰他们在神经系统结构研究方面的工作，1925年E.B.Wilson就意识到细胞生物学研究的重要性并说：“解决生物学问题的关键最终将在细胞中寻找到”。这么多年的发展细胞生物学一直是科学研究的热点。 5、凋亡是最近几年来科学研究的热点，也是肿瘤治疗中应用的关键，是细胞的程序性死亡。抗癌药物在诱导癌细胞凋亡的同时对正常细胞同样有毒副作用这一点是研究者的共同认识，但是其毒副作用的机制怎样而未见报道，从机制的不同方面去解决抗癌药物的毒副作用增加抗癌药物的应用是一个关键问题。
