纳秒脉冲高频透膜效应优先杀伤化疗抗性肿瘤细胞的仿真与实验研究

摘要

为克服当前临床肿瘤治疗的致命屏障--化疗抵抗,同时弥补纳秒脉冲电场(nsPEFs)对化疗抵抗肿瘤细胞诱导的生物电效应研究的空白,该文结合仿真与实验,对nsPEFs的作用特性及对化疗抵抗肿瘤细胞的杀伤效应进行研究。首先,基于有限元平台,建立考虑细胞器的五层介电模型及考虑细胞内外膜穿孔的数值模型,分析nsPEFs的高频透膜特性、内膜电穿孔效应及其受核质比大小的影响规律;其次,以A549及其同源化疗抵抗的A549/R细胞为研究对象,结合荧光探针和流式技术,研究其在nsPEFs作用下内外膜荧光消散情况,并比较A549及A549/R形态学及其对nsPEFs作用的敏感性差异。结果表明,nsPEFs具有高频特性,可高效率作用到细胞内膜,诱导核膜荧光消散,其诱导的内膜穿孔效应与细胞核(核质比)大小呈正相关,对更高核质比的A549/R细胞有更高杀伤效果。研究结果证明,高压nsPEFs可靶向细胞内部并优先杀伤核质比更大的化疗抵抗肿瘤细胞,可为化疗抵抗肿瘤细胞的选择性杀伤提供理论和实验依据,也为nsPEFs作为一种新的物理选择方式,联合其他肿瘤治疗方法实现顽固性肿瘤组织的有效消融奠定基础。