U-87人腦星形膠質(zhì)母細胞瘤細胞系
U-87人腦星形膠質(zhì)母細胞瘤細胞系源自患者的腫瘤組織,經(jīng)分離、培養(yǎng)和傳代后成功建立。作為研究惡性腦腫瘤的經(jīng)典細胞模型,U-87 在揭示腦腫瘤發(fā)病機制、開發(fā)新型治療藥物及探索綜he治療策略等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,極大推動了神經(jīng)腫瘤學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。
在生物學(xué)特性方面,U-87 細胞呈貼壁生長,光學(xué)顯微鏡下細胞形態(tài)多樣,主要為不規(guī)則多邊形或梭形,部分細胞具有細長的突起,細胞間連接松散,展現(xiàn)出典型的癌細胞形態(tài)特征。細胞體積較大,細胞核大且不規(guī)則,核質(zhì)比高,??梢姸嗪思昂巳拭黠@的現(xiàn)象,細胞質(zhì)內(nèi)含有豐富的線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器,為細胞的快速增殖提供物質(zhì)與能量基礎(chǔ)。免疫表型檢測顯示,U-87 細胞穩(wěn)定表達膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)、波形蛋白(Vimentin)等星形膠質(zhì)細胞標(biāo)志物,同時異常高表達表皮生長因子受體(EGFR)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等與腫瘤生長、侵襲和血管生成密切相關(guān)的蛋白。與正常星形膠質(zhì)細胞相比,U-87 細胞增殖能力異常旺盛,細胞周期調(diào)控機制紊亂,G1 期顯著縮短,促使細胞能夠快速進入 S 期進行 DNA 復(fù)制,實現(xiàn)大量增殖。代謝上,U-87 細胞呈現(xiàn)典型的腫瘤細胞代謝重編程特征,糖酵解速率顯著升高,葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白 GLUT1 表達上調(diào),即便在有氧條件下也主要依賴糖酵解獲取能量,以滿足細胞快速增殖對 ATP 和代謝中間產(chǎn)物的需求。
從分子機制來看,U-87 細胞內(nèi)多條信號通路異常激活。PI3K/AKT 信號通路持續(xù)活化,激活后的 AKT 通過磷酸化下游蛋白,抑制促凋亡蛋白 Bad 的活性,增強細胞抗凋亡能力,同時激活 mTOR,促進蛋白質(zhì)合成與細胞生長;MAPK/ERK 信號通路也處于激活狀態(tài),通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子,促進細胞周期蛋白的表達,驅(qū)動細胞周期進程;此外,U-87 細胞中 Notch 信號通路的異常激活,可促進腫瘤細胞的自我更新和侵襲能力,多條信號通路協(xié)同維持 U-87 細胞的惡性表型。
在科研與應(yīng)用領(lǐng)域,U-87 細胞系成果豐碩。在腦腫瘤發(fā)病機制研究中,以 U-87 細胞為模型,借助基因編輯技術(shù),如 CRISPR/Cas9 敲低特定基因,可深入探究膠質(zhì)母細胞瘤相關(guān)基因突變的功能。例如,敲低 U-87 細胞中的 PTEN 基因(膠質(zhì)母細胞瘤中常見的突變基因),發(fā)現(xiàn)細胞的增殖、遷移和侵襲能力顯著增強,揭示了 PTEN 基因在抑制腫瘤進展中的重要作用。在抗癌藥物研發(fā)方面,U-87 細胞系是篩選新型hua療藥物、靶向藥物及免yi治療藥物的重要工具。通過檢測藥物對 U-87 細胞增殖抑制率、凋亡率以及侵襲能力的影響,能夠評估藥物的抗腫瘤活性。如靶向 EGFR 的抑制劑西妥昔單抗在 U-87 細胞實驗中,可顯著抑制細胞增殖,并誘導(dǎo)細胞凋亡,為腦腫瘤靶向治療提供了新方向。在腫瘤耐藥機制研究中,使用hua療藥物替mo唑胺長期處理 U-87 細胞,成功構(gòu)建耐藥細胞模型。研究發(fā)現(xiàn),耐藥細胞中多藥耐藥蛋白(MDR1)表達上調(diào),藥物外排能力增強,同時細胞內(nèi) DNA 修復(fù)相關(guān)蛋白表達增加,增強了細胞對藥物損傷的修復(fù)能力,這些發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)克服腦腫瘤耐藥的新策略。
盡管 U-87 細胞系應(yīng)用廣泛,但也存在一定局限性。體外培養(yǎng)環(huán)境難以wan全模擬腦腫瘤在體內(nèi)復(fù)雜的血腦屏障、腫瘤微環(huán)境及與神經(jīng)細胞的相互作用;長期傳代培養(yǎng)可能使細胞發(fā)生遺傳變異,影響實驗結(jié)果的重復(fù)性和可靠性。此外,膠質(zhì)母細胞瘤存在顯著的異質(zhì)性,單一的 U-87 細胞系難以涵蓋所有臨床亞型。未來,隨著類器官培養(yǎng)技術(shù)、單細胞測序技術(shù)以及 3D 生物打印技術(shù)的發(fā)展,結(jié)合基因編輯手段優(yōu)化 U-87 細胞系模型,有望更真實地模擬膠質(zhì)母細胞瘤的生物學(xué)行為,為腦腫瘤的精準(zhǔn)治療提供更強助力。
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