Tạo khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú dòng MCF-7 Nguyễn Đắc Tú Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm; Mã số 60 42 01 14 Người hướng dẫn: TS Hoàng Thị Mỹ Nhung Năm bảo vệ: 2014 Abstract Tạo khối cầu đa bào ung thư từ dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7 Nghiên cứu đặc điểm hình thái, cấu trúc, động học tăng trưởng khối cầu đa bào ung thư MCF-7 gây tạo Sử dụng mô hình khối cầu đa bào ung thư MCF-7 để kiểm tra độc tính hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co Nghiên cứu xâm nhập phân bố hệ thuốc (Ptx-Cur)-Co vào bên khối cầu đa bào ung thư MCF-7 Keywords Sinh học thực nghiệm; Tạo khối cầu; Ung thư biểu mô; Tuyến vú; Đa bào ung thư Luận văn cao học MỞ ĐẦU Sự đời loại thuốc có khả tiêu diệt ngăn chặn phát triển tế bào ác tính đồng thời không gây độc tính thấp với mô lành mở hội cứu sống hàng chục triệu người giới phải chống chọi với bệnh ung thư hiểm nghèo Với mục tiêu đó, quy trình sàng lọc dược phẩm tất phòng thí ngiệm, viện nghiên cứu, công ty sản xuất dược phẩm giới phải tuân theo quy định tiêu chuẩn nghiêm ngặt quan tổ chức kiểm nghiệm dược phẩm Một quy trình kiểm ngiệm thuốc chống ung thư nói riêng loại thuốc khác nói chung kéo dài từ 10-30 năm, gồm nhiều giai đoạn khác nhau, từ phát thuốc, sàng lọc tiền lâm sàng, lâm sàng …với số lượng chất, đối tượng, mục đích thử nghiệm khác nhằm đảm bảo loại thuốc trở thành thương phẩm đạt hiệu điều trị cao có tác dụng phụ cho người bệnh Sàng lọc tiền lâm sàng dòng tế bào nuôi cấy đơn lớp in vitro (2D) đóng vai trò thay giai đoạn kiểm nghiệm thuốc Với số lượng chất lên tới hàng vạn, mô hình nuôi cấy tế bào đơn lớp cho phép nhanh chóng tìm nhóm chất có hiệu điều trị tốt Tuy nhiên, thực tế cho thấy nhiều chất có độc tính mô hình đơn lớp lại tác dụng thử nghiệm đối tượng động vật tiếp tục phát triển thành thuốc điều trị Vấn đề bắt nguồn từ việc tế bào đơn lớp thiếu hầu hết đặc điểm khối mô ung thư in vivo cấu trúc không gian, tương tác tế bào, tương tác môi trường… Chính vậy, việc phát triển mô hình in vitro mô xác cấu trúc đặc tính khối u thể làm tăng đáng kể hiệu sàng lọc, hạn chế số lượng thuốc phải thử nghiệm động vật thí nghiệm người tình nguyện, từ giảm tối thiểu thời gian chi phí cho việc phát triển loại Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm Luận văn cao học thuốc tránh trở ngại liên quan tới đạo đức khoa học với tổ chức bảo vệ động vật, tổ chức nhân quyển, tổ chức y khoa Để góp phần thực mục tiêu Việt Nam, tiến hành thực đề tài: “Tạo khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú dòng MCF-7” Với mục tiêu:  Tạo khối cầu đa bào ung thư từ dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7  Nghiên cứu đặc điểm hình thái, cấu trúc, động học tăng trưởng khối cầu đa bào ung thư MCF-7 gây tạo  Sử dụng mô hình khối cầu đa bào ung thư MCF-7 để kiểm tra độc tính hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co  Nghiên cứu xâm nhập phân bố hệ thuốc (Ptx-Cur)-Co vào bên khối cầu đa bào ung thư MCF-7 Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm Luận văn cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO Barasoain I, Diaz JF, Andreu JM (2010), Chapter 19 - Fluorescent Taxoid Probes for Microtubule Research, Academic Press, Bjerkvig R (1992), "Spheroid culture in cancer research" Boca Raton Publisher, Vol (p pp.135-158 Bourrat-Floeck B, Groebe K, Mueller-Klieser W (1991), "Biological response of multicellular emt6 spheroids to exogenous lactate" International Journal of Cancer, 47 (5), p 792-799 Chakraborty, B.S (2001), "7 - Cancer drug development - Key regulatory considerations" Health Administrator, 20 (p pp 29-36 Charafe-Jauffret E, Ginestier C, Monville F, Finetti P, Adelaide J, Cervera N, Fekairi S, Xerri L, Jacquemier J, Birnbaum D, Bertucci F (2005), "Gene expression profiling of breast cell lines identifies potential new basal markers" Oncogene, 25 (15), p 2273-2284 Chignell CF, Bilskj P, Reszka KJ, Motten AG, Sik RH, Dahl TA (1994), "Spectral And Photochemical Properties Of Curcumin" Photochemistry and Photobiology, 59 (3), p 295-302 Choi H, Chun Y-S, Kim S-W, Kim M-S, Park J-W (2006), "Curcumin Inhibits Hypoxia-Inducible Factor-1 by Degrading Aryl Hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator: A Mechanism of Tumor Growth Inhibition" Molecular Pharmacology, 70 (5), p 1664-1671 Choi M-R, Stanton-Maxey KJ, Stanley JK, Levin CS, Bardhan R, Akin D, Badve S, Sturgis J, Robinson JP, Bashir R, Halas NJ, Clare SE (2007), "A Cellular Trojan Horse for Delivery of Therapeutic Nanoparticles into Tumors" Nano Letters, (12), p 37593765 de Ridder L (1997), "Autologous confrontation of brain tumor derived spheroids with human dermal spheroids" Anticancer research, 17 (6B), p 4119-4120 10 Donghui Jing, Lye T Lock, Tzanakakis ES (2010), "Scalable Stirred-Suspension Bioreactor Culture of Human Pluripotent Stem Cells " Tissue Engineering, 16 (2) Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 76 Luận văn cao học 11 Durand R (1976), "Cell Cycle Kinetics In An In Vitro Tumor Model" Cell Proliferation, (5), p 403-412 12 Freshney, R.I (2005), "Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique" Willey Blackwell, 5th edition 13 Friedrich J, Ebner R, Kunz-Schughart LA (2007), "Experimental anti-tumor therapy in 3-D: Spheroids – old hat or new challenge?" International Journal of Radiation Biology, 83 (11-12), p 849-871 14 Friedrich J, Eder W, Castaneda J, Doss M, Huber E, Ebner R, Kunz-Schughart LA (2007), "A Reliable Tool to Determine Cell Viability in Complex 3-D Culture: The Acid Phosphatase Assay" Journal of Biomolecular Screening, 12 (7), p 925-937 15 Friedrich J, Seidel C, Ebner R, Kunz-Schughart LA (2009), "Spheroid-based drug screen: considerations and practical approach" Nat Protocols, (3), p 309-324 16 Gurski LA, Jha AK, Zhang C, Jia X, Farach-Carson MC (2009), "Hyaluronic acidbased hydrogels as 3D matrices for in vitro evaluation of chemotherapeutic drugs using poorly adherent prostate cancer cells" Biomaterials, 30 (30), p 6076-6085 17 Hamer Philip C De W, Jonker A, Leenstra S, Ruijter JM, Noorden CJFV (2005), "Quantification of Viability in Organotypic Multicellular Spheroids of Human Malignant Glioma using Lactate Dehydrogenase Activity: A Rapid and Reliable Automated Assay" Journal of Histochemistry & Cytochemistry, 53 (1), p 23-34 18 Haycock JW (2010), "3D Cell Culture: A Review of Current Approaches and Techniques " Spinger Protocol, Methods in Molecular Biolog 695 (p 1-15 19 Hirschhaeuser F, Menne H, Dittfeld C, West J, Mueller-Klieser W, KunzSchughart LA (2010), "Multicellular tumor spheroids: An underestimated tool is catching up again" Journal of Biotechnology, 148 (1), p 3-15 20 Ho WY, Yeap SK, Ho CL, Rahim RA, Alitheen NB (2012), "Development of Multicellular Tumor Spheroid (MCTS) Culture from Breast Cancer Cell and a High Throughput Screening Method Using the MTT Assay" PLoS ONE, (9), p e44640 21 Hoai Nam N, Hong Ha Tran T, Duong Le Q, Toan Nguyen T, Nhu Hang Tran T, Mai Huong L, Phuong Thu H (2012), "Apoptosis induced by paclitaxel-loaded copolymer PLA–TPGS in Hep-G2 cells" Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, (4), p 045005 Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 77 Luận văn cao học 22 Ivascu A, Kubbies M (2006), "Rapid Generation of Single-Tumor Spheroids for High-Throughput Cell Function and Toxicity Analysis" Journal of Biomolecular Screening, 11 (8), p 922-932 23 Kavallaris M, Verrills NM, Hill BT (2001), "Anticancer therapy with novel tubulin-interacting drugs" Drug Resistance Updates, (6), p 392-401 24 Kunz-Schughart LA, Freyer JP, Hofstaedter F, Ebner R (2004), "The Use of 3-D Cultures for High-Throughput Screening: The Multicellular Spheroid Model" Journal of Biomolecular Screening, (4), p 273-285 25 Kunz-Schughart LA, Kreutz M, Knuechel R (1998), "Multicellular spheroids: a three-dimensional in vitro culture system to study tumour biology" International Journal of Experimental Pathology, 79 (1), p 1-23 26 Landry J, Bernier D, Ouellet C, Goyette R, Marceau N (1985), "Spheroidal aggregate culture of rat liver cells: histotypic reorganization, biomatrix deposition, and maintenance of functional activities" The Journal of Cell Biology, 101 (3), p 914-923 27 Lee JS, Feijen J (2012), "Biodegradable polymersomes as carriers and release systems for paclitaxel using Oregon Green® 488 labeled paclitaxel as a model compound" Journal of Controlled Release, 158 (2), p 312-318 28 Lin R-Z, Chang H-Y (2008), "Recent advances in three-dimensional multicellular spheroid culture for biomedical research" Biotechnology Journal, (9-10), p 11721184 29 Lu H-F, Lim WS, Wang J, Tang Z-Q, Zhang P-C, Leong KW, Chia SM, Yu H, Mao H-Q (2003), "Galactosylated PVDF membrane promotes hepatocyte attachment and functional maintenance" Biomaterials, 24 (27), p 4893-4903 30 Masters, J.R.W., (2002), "Cancer cell lines" Kluwer Academic Publishers, Vol I, II, III 31 Mayer B, Klement G, Kaneko M, Man S, Jothy S, Rak J, Kerbel RS (2001), "Multicellular gastric cancer spheroids recapitulate growth pattern and differentiation phenotype of human gastric carcinomas" Gastroenterology, 121 (4), p 839-852 32 Minchinton AI, Tannock IF (2006), "Drug penetration in solid tumours" Nat Rev Cancer, (8), p 583-592 Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 78 Luận văn cao học 33 Mu L, Feng SS (2003), "A novel controlled release formulation for the anticancer drug paclitaxel (Taxol®): PLGA nanoparticles containing vitamin E TPGS" Journal of Controlled Release, 86 (1), p 33-48 34 Nicholson KM, Bibby MC, Phillips RM (1997), "Influence of drug exposure parameters on the activity of paclitaxel in multicellular spheroids" European Journal of Cancer, 33 (8), p 1291-1298 35 Pampaloni F, Reynaud EG, Stelzer EHK (2007), "The third dimension bridges the gap between cell culture and live tissue" Nat Rev Mol Cell Biol, (10), p 839-845 36 Phung YT, Barbone D, Broaddus VC, Ho aM (2011), "Generation of In Vitro Multicellular Spheroids for the Study of Monoclonal Antibody Therapy" Journal of cancer, p 37 Ross DT, Perou CM (2001), "A comparison of gene expression signatures from breast tumors and breast tissue derived cell lines" Disease Markers, 17 (2), p 99-109 38 Sato T, Katagiri K, Gohbara A, Inoue K, Ogonuki N, Ogura A, Kubota Y, Ogawa T (2011), "In vitro production of functional sperm in cultured neonatal mouse testes" Nature, 471 (7339), p 504-507 39 Shah N, Jin K, Cruz L-A, Park S, Sadik H, Cho S, Goswami CP, Nakshatri H, Gupta R, Chang HY, Zhang Z, Cimino-Mathews A, Cope L, Umbricht C, Sukumar S (2013), "HOXB13 Mediates Tamoxifen Resistance and Invasiveness in Human Breast Cancer by Suppressing ERα and Inducing IL-6 Expression" Cancer Research, 73 (17), p 5449-5458 40 Shi J, Orth JD, Mitchison T (2008), "Cell Type Variation in Responses to Antimitotic Drugs that Target Microtubules and Kinesin-5" Cancer Research, 68 (9), p 3269-3276 41 Smalley KSM, Haass NK, Brafford PA, Lioni M, Flaherty KT, Herlyn M (2006), "Multiple signaling pathways must be targeted to overcome drug resistance in cell lines derived from melanoma metastases" Molecular Cancer Therapeutics, (5), p 11361144 42 Soule HD, Vazquez J, Long A, Albert S, Brennan M (1973), "A Human Cell Line From a Pleural Effusion Derived From a Breast Carcinoma" Journal of the National Cancer Institute, 51 (5), p 1409-1416 Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 79 Luận văn cao học 43 Sutherland R, Carlsson J, Durand R, Yuhas J (1981), "Spheroids in Cancer Research" Cancer Research, 41 (7), p 2980-2984 44 Sutherland RM, MacDonald HR, Howell RL (1977), "Multicellular Spheroids: A New Model Target for In Vitro Studies of Immunity to Solid Tumor Allografts: Brief Communication" Journal of the National Cancer Institute, 58 (6), p 1849-1853 45 Sutherland RM, McCredie JA, Inch WR (1971), "Growth of Multicell Spheroids in Tissue Culture as a Model of Nodular Carcinomas" Journal of the National Cancer Institute, 46 (1), p 113-120 46 Takezawa T (2003), "A strategy for the development of tissue engineering scaffolds that regulate cell behavior" Biomaterials, 24 (13), p 2267-2275 47 Tammy T Chang, Hughes-Fulford M (2008), "Monolayer and Spheroid Culture of Human Liver Hepatocellular Carcinoma Cell Line Cells Demonstrate Distinct Global Gene Expression Patterns and Functional Phenotypes " Tissue Engineering, 15 (3), p 48 Teicher, B.A (1997), "Anticancer Drug Development Guide" p 49 Teicher BA (2001), "Tumour Models in Cancer Research, Cancer Drug Discovery and Deverlopment" ed B.A Teicher, Human Press, New Jersey, p 50 Thu HP, Quang DT, Trang MTT, Ha TTH, Nam NH, Phuc NX, Nguyet TTM, Thong PQ, Tuyet PTH, Oanh VTK, Huong LM (2013), "In Vitro Apoptosis Enhancement of Hep-G2 Cells by PLA–TPGS and PLA–PEG Block Copolymer Encapsulated Curcumin Nanoparticles" Chemistry Letters, 42 (3), p 255257 51 Tung Y-C, Hsiao AY, Allen SG, Torisawa Y-s, Ho M, Takayama S (2011), "High-throughput 3D spheroid culture and drug testing using a 384 hanging drop array" Analyst, 136 (3), p 473-478 52 Maltzahn G, Park J-H, Agrawal A, Bandaru NK, Das SK, Sailor MJ, Bhatia SN (2009), "Computationally Guided Photothermal Tumor Therapy Using Long-Circulating Gold Nanorod Antennas" Cancer Research, 69 (9), p 3892-3900 53 Ward Jp, King Jr (1997), "Mathematical modelling of avascular-tumour growth" Mathematical Medicine and Biology, 14 (1), p 39-69 54 Wartenberg M, Budde P, de Marees M, Grunheck F, Tsang SY, Huang Y, Chen ZY, Hescheler J, Sauer H (0000), "Inhibition of Tumor-Induced Angiogenesis and MatrixNguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 80 Luận văn cao học Metalloproteinase Expression in Confrontation Cultures of Embryoid Bodies and Tumor Spheroids by Plant Ingredients Used in Traditional Chinese Medicine" Lab Invest, 83 (1), p 87-98 55 Wartenberg M, Dönmez F, Ling Fc, Acker H, Hescheler J, Sauer H (2001), "Tumor-induced angiogenesis studied in confrontation cultures of multicellular tumor spheroids and embryoid bodies grown from pluripotent embryonic stem cells" The FASEB Journal, 15 (6), p 995-1005 56 Wu F-Y, Sun M-Z, Xiang Y-L, Wu Y-M, Tong D-Q (2010), "Curcumin as a colorimetric and fluorescent chemosensor for selective recognition of fluoride ion" Journal of Luminescence, 130 (2), p 304-308 57 Yen T Phung, Dario Barbone, V Courtney Broaddus, Ho1 M (2011), "Rapid Generation of In Vitro Multicellular Spheroids for the Study of Monoclonal Antibody Therapy " J Cancer, 2), p 507-514 58 Yuhas JM, Tarleton AE, Molzen KB (1978), "Multicellular Tumor Spheroid Formation by Breast Cancer Cells Isolated from Different Sites" Cancer Research, 38 (8), p 2486-2491 59 Zang, R., Li D., Tang I.-C., Wang J., S.-T Y (2012), "Cell-Based Assays in HighThroughput Screening for Drug Discovery" International Journal of Biotechnologyfor WellnessIndustries, 1), p pp 31-51 60 Zhang X, Wang W, Yu W, Xie Y, Zhang X, Zhang Y, Ma X (2005), "Development of an in Vitro Multicellular Tumor Spheroid Model Using Microencapsulation and Its Application in Anticancer Drug Screening and Testing" Biotechnology Progress, 21 (4), p 1289-1296 61 Meerloo J, Kaspers GL, Cloos J (2011), Cell Sensitivity Assays: The MTT Assay, Humana Press, 62 Hamilton G, Westmoreland C, George E (2001), "Effects of medium composition on the morphology and function of rat hepatocytes cultured as spheroids and monolayers" In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal, 37 (10), p 656-667 63 Hirschhaeuser F, Walenta S, Mueller-Klieser W (2010), "Efficacy of catumaxomab in tumor spheroid killing is mediated by its trifunctional mode of action" Cancer Immunology, Immunotherapy, 59 (11), p 1675-1684 Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 81 Luận văn cao học 64 Khaitan D, Chandna S, Arya MB, Dwarakanath BS (2006), "Establishment and characterization of multicellular spheroids from a human glioma cell line; Implications for tumor therapy" Journal of Translational Medicine, (1), p 1-13 65 Lacroix M, Leclercq G (2004), "Relevance of Breast Cancer Cell Lines as Models for Breast Tumours: An Update" Breast Cancer Research and Treatment, 83 (3), p 249289 66 Laurent J, Frongia C, Cazales M, Mondesert O, Ducommun B, Lobjois V (2013), "Multicellular tumor spheroid models to explore cell cycle checkpoints in 3D" BMC Cancer, 13 (1), p 1-12 67 Matsushita T, Nakano K, Nishikura Y, Higuchi K, Kiyota A, Ueoka R (2003), "Spheroid formation and functional restoration of human fetal hepatocytes on poly-amino acid-coated dishes after serial proliferation" Cytotechnology, 42 (2), p 57-66 68 Olive P, Durand R (1994), "Drug and radiation resistance in spheroids: cell contact and kinetics" Cancer and Metastasis Reviews, 13 (2), p 121-138 69 Shukla P, Khanna V, Ali MM, Khan MY, Srimal R (2008), "Anti-ischemic Effect of Curcumin in Rat Brain" Neurochemical Research, 33 (6), p 1036-1043 70 Wu L, Carlo D, Lee L (2008), "Microfluidic self-assembly of tumor spheroids for anticancer drug discovery" Biomedical Microdevices, 10 (2), p 197-202 71 "http://www.atcc.org/Products/Cells%20and%20Microorganisms/Cell%20Lines.a spx" 72 "http://www.cancer.gov/cancertopics/factsheet/NCI/drugdiscovery" 73 "http://www.fda.gov/drugs/developmentapprovalprocess/howdrugsaredevelopedan dapproved/" 74 "http://www.fda.gov/drugs/resourcesforyou/consumers/ucm143534.htm" 75 "http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/P22310" Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 82