多孔板中的有色溶液与梯度稀释。
多孔板中的有色溶液与梯度稀释。(Mdc-science / Wikimedia Commons;CC BY-SA 4.0)

常用的 2 天测试能否覆盖慢起效药物

美国国家癌症研究所(National Cancer Institute,NCI)等团队在 Cancer Chemotherapy and Pharmacology 报道一项长期暴露比较。研究采用 NCI-60 人肿瘤细胞系库,考察不同作用机制的抗癌药是否需要不同观察时间。

传统 NCI-60 筛选在加药 2 天后检测细胞蛋白量。团队补充 3 天和 7 天二维培养,以及 11 天球状体培养,后 3 种条件用 ATP 发光信号评价细胞活性。球状体在加药前已培养 72 小时。

结果部分报告测试了 320 种化合物,其中 295 种在至少 55 个细胞系中具有全部时间条件的数据,构成主要分析集合。论文方法部分另写初始选择 300 种化合物;295 种是实际完整数据的子集。

延长时间既改变效力,也改变抑制曲线

甲氨蝶呤和雷替曲塞的反应主要表现为抑制曲线的下限逐渐降低:抑制幅度增大,IC50 的变化却未必同样突出。多柔比星、依托泊苷和拓扑替康则随着暴露延长出现更低的 IC50。

地西他滨在 2 天或 3 天时常未达到半数抑制,或需要高于 10 μM 的浓度;11 天时出现较稳定的活性。阿扎胞苷同样在较长暴露下表现更强。研究将这类变化与 DNA 甲基化相关药物的作用时间联系起来。

不同药物的时间响应存在差异。多数羟肟酸类组蛋白去乙酰化酶抑制剂的浓度响应变化较小,作者讨论了它们在水溶液中的稳定性。罗米地辛在 ATP 检测的 3、7、11 天条件中则呈现效力增强。

两种 EZH2 抑制剂即使延长至 11 天,许多细胞系仍未达到半数抑制。受测细胞系中没有 EZH2 突变模型,这一模型背景也被作者用于解释结果。

浓度响应拟合保留未达到半数抑制的情况

团队用四参数曲线拟合各条件的处理组与对照组信号比,只接受受测浓度范围内插值得到的 IC50。没有达到半数抑制的曲线不向外推算出一个数值。随后按浓度范围、曲线跨度和拟合质量逐步筛选数据,比较各条件的相关性。

2 天与 3 天测试的 IC50 在较严格的数据筛选后呈较强相关,但延长至 7 天或 11 天时,部分慢起效药物的结果发生变化。研究因此同时观察浓度曲线形状、抑制程度和 IC50,结合各项指标判断反应。

培养形式和检测指标需要一并考虑

11 天条件采用超低吸附孔板与 10% 胎牛血清,2、3、7 天二维培养使用 5% 胎牛血清。2 天检测细胞蛋白量,后续条件测 ATP。时间、培养结构、血清比例与指标同时变化,是本次比较的实际设计。

这组资料为选择抗癌药观察时间提供了不同机制类别的参照。作者还指出,细胞体系缺少正常组织的代谢作用与体内分布差异;药物在培养液中的稳定性和细胞增殖状态也会影响长时间测试。

来源与延伸阅读

  1. Exposure time versus cytotoxicity for anticancer agents. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 2019. doi:10.1007/s00280-019-03863-w ↗