纳秒脉冲电场诱导黑色素瘤焦亡及激发机体免疫响应的实验研究

作     者：王艳城 钱琨 刘红梅 周湶 董守龙 姚陈果 

作者机构：重庆大学—输变电装备技术全国重点实验室 杭州维纳安可医疗科技有限责任公司 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 080805[工学-电工理论与新技术] 0808[工学-电气工程] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(NO.52237010,NO.52477229,NO.52307254) 中央高校基本科研业务费专项资金资助(NO.2023CDJYGRH-ZD04,NO.2020CDJYGDQ008) 

主　　题：纳秒脉冲电场 黑色素瘤 细胞焦亡 免疫原性 细胞因子 免疫响应 

摘      要：近年来，纳秒脉冲电场（nanosecond Pulsed Electric Fields，nsPEFs）作为一种潜在的癌症治疗手段备受关注。本研究旨在探究纳秒脉冲电场对黑色素瘤的治疗效果，并研究其诱导黑色素瘤细胞焦亡及激发机体免疫的生物效应。本文选择B16F10（小鼠皮肤黑色素瘤细胞）作为实验对象，采用nsPEFs（200 ns、1 Hz）对体外和体内的肿瘤细胞进行处理，并通过细胞学、分子生物学和免疫学技术来评估细胞的生存状态、焦亡情况，细胞中的相关蛋白和分子以及免疫相关分子的表达水平。实验结果表明，nsPEFs刺激后细胞膜表面起泡，膜通透性增加，剪切的Caspase-1和剪切的GSDMD蛋白表达增加，说明nsPEFs刺激可有效诱导黑色素瘤细胞发生焦亡；免疫损伤相关分子(DAMPs：如钙网蛋白（CRT）、热休克蛋白 70（HSP70）和高迁移族蛋白（HMGB1）)的表达提高，表明nsPEFs引起的细胞死亡具有免疫原性；受nsPEFs刺激后，肿瘤体积逐渐消融，大量活化的树突状细胞（DCs）、CD8+T细胞在肿瘤组织中出现。血清中IL-12、TNF-α、IFN-γ表达升高，而IL-10和TGF-β1表达降低，提示小鼠可能通过相关因子的释放激发免疫响应路径，在nsPEFs消融后参与抗肿瘤效应；肿瘤挑战试验发现，在特异性免疫应答的伴随下，nsPEFs刺激组的肿瘤生长受到明显抑制。结果表明nsPEFs具有抗黑色素瘤作用，并可短期激发机体免疫系统来增强治疗效果。