頭頸部鱗狀細胞癌（Head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）是一類發生在頭頸部的惡性腫瘤，在全球癌癥發病率中居第七位，每年約有89萬新發病例和45萬死亡病例。盡管HNSCC的流行病學、發病機制和新型抗癌療法等研究均有較大進展，但預后較差，超過一半的患者會局部復發或轉移，患者長期生存率低。因此，人們迫切需要開發新的治療方案，即對單一或多種HNSCC綜合治療方法的探索。

電離輻射（Ionizing radiation，IR）可誘導DNA雙鏈斷裂 （DNA double-strand break，DSB）。抑制DSB修復以增加癌細胞對放射治療的敏感性，從而導致受照射的癌細胞死亡，同時保留正常組織。經過對小分子激酶抑制劑（Kinase inhibitors，KI）和電離輻射（Ionizing radiation，IR）聯合給藥的廣泛研究，發現使用激酶抑制劑（KIs）特別是雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和DNA依賴性蛋白激酶（DNA-PK）抑制劑，可以增加HNSCC細胞對放射治療的敏感性，因此KIs與電離輻射（IR）聯合使用是一種有前景的治療策略。

德國埃爾朗根-紐倫堡大學的Nina Klieber等人重點研究了三種KI抑制劑與IR聯合給藥對癌細胞的抑制作用和對健康組織細胞的毒副作用。KI抑制劑分別為DNA-PK選擇性抑制劑（DNA-PK-I）AZD7648、mTOR選擇性抑制劑（mTOR-I）Sapanisertib、DNA-PK和mTOR雙重抑制劑（dual DNA-PK-I / mTOR-I）CC-115，癌細胞為HPV陰性的HNSCC細胞系HSC4、CAL33以及HPV陽性的HNSCC細胞系UM-SCC-47、UD-SCC-2，健康組織細胞為成纖維細胞SBLF7、SBLF9和角質形成細胞HaCaT。

文中采用德國innoME公司的zenCELL owl活細胞動態成像及分析系統，對癌細胞和健康組織細胞給藥后的增殖和動態變化進行長時間監測，獲取相應的監測圖片和生長曲線等數據，并對癌細胞的“倍增時間”這一重要指標進行計算、評估，相關成果以“Different Impacts of DNA-PK and mTOR Kinase Inhibitors in Combination with Ionizing Radiation on HNSCC and Normal Tissue Cells”為題于2024年2月發表在《Cells》雜志上。

研究人員使用zenCELL owl，對HNSCC和健康組織細胞在KI ± IR給藥下的增殖狀態進行實時長時間監測，獲得了KI和IR的中期影響（圖A）。為了進一步深入研究，研究人員使用zenCELL owl軟件對獲取的監測結果進行細胞計數和匯合度分析（僅扁平細胞（Flat cell）納入計算范圍），并據此擬合了細胞的生長曲線。與未給藥的對照組相比，經過KI處理但未暴露于IR的HNSCC細胞（如CAL33）生長曲線出現了延遲，在CC-115給藥處理下，增長放緩最少，在AZD7648下增長放緩最多；這種效應被額外的IR放大了數倍；與暴露于IR的細胞組相比，所有三個KI ± IR處理的細胞組的生長曲線都明顯變平（圖B）。經過以上生長曲線計算得到的倍增時間可用于評估癌細胞的長期增殖能力。相對于CAL33對照組細胞，所有三種聯合給藥方法都導致癌細胞的倍增時間顯著增加（圖C）。在其他HNSCC和正常組織細胞中也觀察到上述類似現象，在 IR 暴露前添加KI均導致倍增時間增加。在IR暴露的細胞組中，12 組中有 11 組在KI給藥后顯示出更長的倍增時間。與未給藥組相比，使用三種KI之一的單一療法導致大多數細胞組的輕微生長遲緩（圖D）。

圖. HNSCC和健康組織細胞在KI ± IR給藥下的實時增殖和統計數據，（A）經IR ± 5μM AZD7648處理HNSCC CAL33細胞從接種到過度生長的實時監測圖像，（B）經IR ± KI處理CAL33生長曲線（從數據點擬合指數增長方程），（C）基于上述指數生長方程，經KI ± IR處理CAL33的倍增時間（以小時為單位），（D）HSC4、UM-SCC-47和HaCaT的倍增時間（以小時為單位）

研究人員還通過其他多種分析方法，包括細胞凋亡研究、細胞周期分析、實時集落形成實驗和γH2AX及其下游mTOR蛋白p-S6的免疫組化染色等方法，來綜合評估3種KI對HNSCC和正常組織細胞的影響。研究結果突出AZD7648作為放射增敏劑在晚期HPV陽性和陰性HNSCC中的潛力，提供了一種有效的治療策略。然而，雙重mTOR/DNA-PK抑制劑CC-115并未顯示出比AZD7648和Sapanisertib兩種選擇性抑制劑更大的優勢，表明其在KI與IR聯合治療中的應用可能受到限制。特別是，mTOR-I Sapanisertib僅在HPV陽性HNSCC中有益，因此不應用于HPV陰性病例。

德國InnoME公司自主研發和生產的zenCELL owl活細胞動態成像及分析系統，基于非標記、非侵入方法，原位記錄細胞實時生長和定量的分析數據。zenCELL owl體積小巧，耐溫耐濕，可在細胞培養箱內長時間連續工作；通過24個顯微成像鏡頭，對24個視野進行連續的動態監測和圖像獲取。zenCELL owl為用戶提供高質量圖像、視頻、統計學曲線和定量數據，實現細胞增殖／增殖抑制、細胞培養質控／培養優化、遷移／侵襲等諸多活細胞動態過程的監測。
 
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https://doi.org/10.3390/cells13040304

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