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编号:10273284
131I-CEA单抗在荷瘤裸鼠体内分布及治疗结肠癌肝转移的研究
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第4期
     作者:左国华 葛海燕 黄定德 叶恒光

    单位:左国华(第三军医大学附属新桥医院普通外科,重庆 400037);葛海燕(第三军医大学附属新桥医院普通外科,重庆 400037);黄定德(核医学教研室,重庆 400038);叶恒光(附属新桥医院同位素科,重庆 400037)

    关键词:单克隆抗体;放射免疫疗法;肝肿瘤/继发性;结肠癌

    第三军医大学学报000418 提 要: 目的 探讨131I标记抗CEA单抗在裸鼠人 结肠癌肝转移模型的体内分布及其抑制肝转移的作用。方法 在建立裸 鼠人结肠腺癌肝转移模型的基础上,用131I标记抗CEA单抗COL-1,注射荷瘤裸鼠, 观察131I标记抗CEA单抗在荷瘤裸鼠体内分布及抑制肝转移的作用。结果: 体外标记抗体特异性结合率为59.9%。在注射131I标记COL-1后24~96 h肝转移灶内均有特异性放射性浓聚,96 h瘤/肝比值为4.21。给予非特异性的131I -NMIgG后,肝转移灶未见放射性浓聚,而呈全身均匀分布。131-COL-1治疗后3 周,肝转移灶内癌组织可见大片坏死,血清CEA水平显著下降,肝转移灶数目及大小的抑制 率分别为36.8%和41.7%。结论 131I-抗CEA单抗对 防治 结肠癌肝转移有潜在的临床应用前景。
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    中图法分类号: R735.350.2;R735.7 文献标识码:A

    文章编号:1000-5404(2000)04-0360-03

    Distribution of 131I-labeled anti-CEA monoclonal antibody and its therapeutic effect on liver metastasis of human colonic cancer in nude mice

    ZUO Guo-hua, GE Hai-yan, HUANG Din-de, YE Heng-guang

    (De partment of General Surgery, Xinqiao Hospital, Third Military Medical University , Chongqing 400037,China)
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    Abstract: Objective To study the distribution of 1 31I-labeled anti-CEA monoclonal antibody and its therapeutic effect on the h e patic metastatic foci of human colonic cancer in nude mice. Methods The nude mouse model of human colonic cancer with hepatic metastasis was es tablished. 131I-labeled anti-CEA monoclonal antibodies were injected into the mice. Then, the distribution of the monoclonal antibodies was determin ed and the feasibility of radioimmuno-therapy for the hepatic metastatic foci o f human colonic cancer was observed. Results The specific bindi ng rate of the monoclonal antibodies to the cells of colonic cancer in v itro was 59.9%. The radioactivity in the hepatic metastatic foci was measured with a gamma counter 24 to 96 hours after the injection of the anti-CEA monoclonal an tibodies. The cancer/liver distribution ratio was 4.21 96 hours after injection while an injection of 131I-NMIgG resulted in an even distribution ove r the whole body. 3 weeks after injection, more significant inhibition on the nu mber and diameter of the hepatic metastatic foci was observed in the treated mic e as compared with the control (P< 0.05). Serum CEA level was lo wer in the tr eated mice, too. Histological examination revealed that there were large necroti c areas in the cancerous foci concentrated with the monoclonal antibodies. Conclusion 131I-labeled anti-CEA monoclonal antibodies can be used in radioimmunotherapy for the hepatic metastatic foci of colorectal cancer.
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    Key words: monoclonal antibody; radioimmunotherapy; metastasis; colonic cancer; nude mouse▲

    本文报告了131I标记抗癌胚抗原(Carcinoembryonic antigen,CEA)单克隆抗体( Monoclonal antibody,McAb)在人结肠腺癌裸鼠肝转移模型的体内分布及放射免疫治疗(Radioimmunotherapy,RIT)的作用, 以探讨应用RIT治疗人结肠癌肝转移的可行性。

    1 材料与方法

    1.1 抗CEA McAb和细胞株

    鼠抗人CEA McAb COL-1购自北京中山生物技术有限公司,它只作用于CEA的特殊抗原决 定簇,与大肠癌组织及细胞有较好的选择性结合力[1]。人低分化结肠腺癌细胞 系(LS174T)细胞由美国ATCC提供,该细胞能分泌CEA,在接种裸鼠脾脏后,可发生肝转移 [2]。细胞常规传代培养。
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    1.2 人结肠腺癌裸鼠肝转移模型的建立

    参照Giavazzi[3]的方法建立人结肠腺癌裸鼠肝转移模型。当培养的LS174T细 胞80%或接近汇合成片时,胰酶消化,制备细胞悬液,台盼蓝染色测定活细胞率>95%。调节 细胞悬液浓度为 1×107/ml。取4~6周龄BALB/C裸鼠(第三军医大学实验动物中心提供)22 只,雌雄不拘,体重17~25 g。无菌条件下剖腹,向脾脏内注入制备好的癌细胞悬液0.2 ml ,5 min后切除脾脏,关腹。术后继续在无特殊病原菌(Special pathogene free,SPF)条件 下饲养。

    1.3 抗体的标记

    采用Iodogen法,用Na131I (中国原子能研究院生产)分别标记COL-1和正常小鼠 IgG(NMIgG),过Sephadex G50柱分离游离碘。三氯醋酸法测定标记率及放化纯度,过滤除菌 后备用。COL-1和NMIgG的131I标记率分别为47.3%和59.2%,比放射性分别为3.29× 105 Bq/μg和3.74×105 Bq/μg,放化纯度均>95%。
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    1.4 体外细胞结合实验

    取培养的细胞系结肠癌(LS174T),肺癌(A549)和人正常肠上皮细胞,分装成1×105 /管,各6管。每组细胞悬浮于1 ml含10%小牛血清RPMI 1640的培养液中。每组3管分别加入 131I-COL-1或131I-NMIgG,摇匀,每2 h振荡1次,培养12 h后, 测每管总放射性。离心去上清,沉淀用PBS洗涤2次,测沉淀物放射性,计算结合率。

    1.5 标记抗体在荷瘤裸鼠体内分布

    荷瘤裸鼠随机分为2组:131I-COL-1治疗组(12只)和131I-NMIgG 对照组(10只)。在手术后第12天时自荷瘤裸鼠尾静脉分别注入300 μCi 131I-C OL-1或131I-NMIgG(注射前2 d给1% KI溶液饮水)。在24、48、96 h每组随机取2只 裸鼠,摘眼球取血后处死,剖腹小心分离出肝转移灶、正常肝组织、肾、肺、脑、肠、肌肉 组织,称重。在FH463A自动定标器测放射性,计算每克组织放射性(cpm)及T/NT比值。
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    1.6 血清CEA测量及病理组织学检查

    在治疗后3周,余下裸鼠均摘眼球取血,分离血清,用放射免疫法测血清CEA含量。断颈 处死裸鼠,小心切取肿瘤结节,行肝转移灶计数,并测量每个癌结节直径3次,取平均值。 部分癌结节用10%福尔马林固定,石蜡包埋切片,HE染色,光镜下观察组织结构改变。

    1.7 统计学处理

    实验数据采用单因素方差分析及t检验。

    2 结果

    2.1 体外细胞结合率

    131I-COL-1与人结肠癌细胞LS174T呈特异性结合,其结合率达59.9%,而 与人肺癌细胞A549及人正常肠上皮细胞不发生特异性结合。131I-NMIgG与各组 细胞均不发生特异性结合。
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    2.2 131I-COL-1和131I-NMIgG在荷瘤裸鼠体内分布

    在24、48、96 h裸鼠肝转移癌与各组织T/NT比值见表1。从表中可见:131I -COL-1可选择性地浓聚于肿瘤组织,与131I-NMIgG的全身均匀性分布差异有显著 性(P< 0.01),其中最重要的瘤/肝比值为1.86(24 h)、2.49(48 h)、4.21 (96 h),说明131I-COL-1在肝脏中能选择性的与转移癌组织结合。

    表1 131I-COL-1及131I-N MIgG在荷瘤裸鼠体内的

    生物学分布(T/NT)

    Tab 1 The tumor/non-tumor distribution ratio (T/NT) in nude mice bearing human colon cancer liver metastases after injection of 131I- labeled COL-1 and NMIgG
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    131I-COL-1

    131I -NMIgG

    24 h

    48 h

    96 h

    24 h

    48 h

    96 h

    Liver

    1.86

    2.49

    4.21
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    0.85#

    0.95#

    1.24#

    Lung

    1.64

    2.50

    2.40

    0.80

    0.94

    1.12

    Kidney

    1.16
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    1.93

    3.20

    0.87

    0.96

    1.60

    Muscle

    1.08

    2.24

    3.80

    1.20

    1.70

    1.85

    Brain
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    9.46

    10.68

    13.03

    3.60

    5.83

    6.42

    Intestine

    0.98

    2.69

    3.59

    0.89

    1.25

    1.47
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    Blood

    0.48

    1.10

    1.92

    0.61

    0.54

    0.52

    #:P< 0.01 vs 131I-CO L-12.3 血清CEA含量

    经放射免疫法测定,131I-COL-1治疗组血清CEA平均值为(38.2±5.2)μg/ ml,131I-NMIgG组血清CEA平均值为(56.7±6.9)μg/ml。两组在统计学上 差异有显著性(P< 0.01)。
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    2.4 荷瘤裸鼠肝转移灶比较

    131I-COL-1治疗后3周,肝转移灶数目及大小均明显小于131I-NMI gG组,两者差异具有显著性,见表2。其中对肝转移灶数目的抑制率达36.8%(P< 0.05);对肝转移灶大小的抑制率达41.7%(P< 0.05)。

    表2 2组荷瘤裸鼠肝转移灶数目及大小比较( ±s)

    Tab 2 The number and size of metastatic foci in nude mice with hu man colon cancer liver metastasis after treatment with 131I-labeled C OL-l and NMIgG(±s) Group
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    Number

    Size(d/mm)

    131I-COL-1

    22.0±5.6

    1.5±0.4

    131I-NMIgG

    34.8±7.3

    2.4±0.7

    P-Value

    < 0.05

    P< 0.05

, http://www.100md.com     2.5 病理组织学改变

    注射131-NMIgG组肝转移癌组织中的癌细胞呈团块状分布,胞浆丰富,核大不规 则,核仁明显,可见多核巨细胞,间有腺腔样结构;而采用131I-COL-1治疗组, 肝转移癌结节内可见大片状坏死,结构不清,细胞嗜酸性增强,部分瘤结节边缘仅存留少量 完整的癌组织。

    3 讨论

    应用放射免疫疗法来治疗恶性肿瘤是近年来国际上的一个热门研究领域。以往许多学者 应用裸鼠皮下移植瘤进行肿瘤放射免疫治疗研究[4]。虽然这一模型易制作,疗效 观察简便,但它们多表现为局部生长而无深部侵袭及转移,这与肿瘤的侵袭、转移等生物学 特性有很大差异。针对结肠癌高转移率的特点,Kozlowski[5]等提出研究肿瘤肝转 移的最佳模式是从脾内植入。近年来国内外相继采用脾脏种植法建立了多种肝转移模型,根 据是否切除脾脏分脾脏保留法和脾脏切除法[6,7]。本实验中,我们选择在裸鼠脾 内注射人结肠腺癌细胞后切除脾脏的方法建立了裸鼠肝转移模型。此模型的优点是:①避免 了脾脏保留法会并发脾脏肿瘤的影响。②能更好地模拟结直肠癌根治术后因血行转移而发生 肝转移的临床过程。③肝转移率高。本次实验中所有裸鼠均有肝转移发生,肝转移率达100 %。
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    在肿瘤的导向治疗中,单抗常作为放射性核素的载体。由于LS174T细胞表达CEA,我们 应用抗CEA单抗COL-1作为标记131I的载体。在体外实验及体内分布测定均证实, COL-1与肿瘤细胞具有特异性结合力。在注射131I标记抗CEA单抗后96 h瘤/肝比值 为4.21,标记的单抗能较长时间(96 h以上)在肿瘤部位保持特异性浓聚。这些结果表明COL -1是一种比较理想的能够与人结肠腺癌肝转移灶特异性结合的McAb。

    单抗导向放射免疫治疗具有以下优点:①免疫核素一旦与癌细胞结合,不需内化过程, 即可直接发挥杀伤效应。②免疫核素发射的β射线的有效疗程可达几个癌细胞的直径,对周 围未结合上免疫核素的癌细胞也具有杀伤作用,特别有利于克服癌细胞表面抗原表达不一致 的异质性问题[8]。对于结直肠癌肝转移的放射免疫治疗,Blumenthal等[9] 131I标记抗CEA单抗,GW-39人类结肠癌肝转移模型,结果转移癌的形成由7 d延 迟到14 d,有效地阻止了肝内微转移的形成。本实验表明:131I-COL-1治疗 后肝转移灶的生长明显受抑制,其中对肝转移灶数目及大小的抑制率分别达46.9%及54. 6%,荷瘤裸鼠血清CEA水平显著下降(P< 0.01),病理组织学检查可见肝转 移灶内大片状坏死 。说明131I-COL-1对于荷瘤裸鼠的肝转移有一定的治疗作用,131I-抗 CEA单抗在临床上对防治结肠癌肝转移有潜在的应用前景。
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    作者简介:左国华(1971-),男,湖南 省株州市人,硕士,医师,主要从事转移性肝癌方面的研究。电话:(023)68755114-7 4606

    参考文献:

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    [2] Tibbetts L M, Doremus C M, Tzanakakis G N, et al. Liver m etasta ses with 10 human colon carcinoma cell lines in nude mice and association with carcinoembryonic antigen production[J]. Cancer,1993,71(2):315-321.
, http://www.100md.com
    [3] Giavazzi R, Jessup J M, Campbell D E, et al. Experimental nude mouse model of human colorectal cancer liver metastases[J]. J Natl Cancer Ins t,1986,77(6):1 303-1 3 08.

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, 百拇医药
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    [9] Blumenthal R D, Sharbery R M, Haywood L, et al. Targeted thera py of athymic mice bearing GW-39 human colonic cancer micrometastases with 131I-labeled monoclonal antibodies[J]. Cancer Res,1992,52(21):6 036-6 0 44.

    收稿日期:1999-07-19;修回日期:1999-12-22, 百拇医药