探討cyclin D1與PP1a對口腔癌細胞之藥物感受性的影響

Abstract

頭頸癌的治療方針是以TNM (T: 腫瘤; N: 淋巴; M: 轉移) 癌症分類來給予治療建議。頭頸癌包括口腔至咽喉部所有的鱗狀上皮癌，近年來在台灣罹患口腔癌的病人逐年增加。儘管有些生物標記已被用來研究化學放射療法的結果預測，目前尚無有效的個人化標記可以預測治療效果，因此，我的研究目的是在探討在口腔癌有過度表現的細胞週期蛋白D1(cyclin D1)或蛋白磷酸酶1a(PP1a)是否可以用來當作癌症化學治療的反應標記。 我們評估四株口腔癌細胞的cyclin D1或PP1a表現和藥物敏感性，利用MTT assay來測定cisplatin抑制50%細胞生長之藥物濃度 (cisplatin的IC50)，結果發現含有高表現量的cyclin D1和PP1a的細胞對於cisplatin有較高的感受性，四株口腔癌細胞cisplatin的IC50範圍從2 uM到15 uM，SCC131對藥物最敏感而SCC104的藥物感受性最差，其中SCC131的cyclin D1和PP1a蛋白質表現量都最高，反之SCC104都是最低的。因此利用siRNA的技術，針對cyclin D1或PP1a進行knockdown來確認cyclin D1或PP1a與cisplatin感受性的影響是否有關係，結果發現利用siRNA將cyclin D1的表現量降低時，細胞對於cisplatin的感受性降低，IC50從1.8 uM提高到4.3 uM；相同的結果也發現到在另一株cyclin D1表現量較高的細胞 (SCC036)，IC50從9.5 uM提高到15.3 uM；除此之外，也看到細胞對於5-FU的感受性也降低了。此外，從cisplatin促進細胞凋亡活性的角度，利用Western analysis偵測caspase 3的活化和利用cell cycle analysis觀察sub-G1的族群，也看到若將cyclin D1進行knockdown會減少細胞凋亡的活性。綜合以上的結果，cyclin D1會增加cisplatin和5-FU對於口腔癌細胞的藥物感受性。 相反地，若將SCC131和SCC103兩株表達較多PP1a的細胞進行knockdown會增加低劑量的cisplatin (1 uM and 3 uM) 和5-FU (2 uM) 的藥物感受性。把cyclin D1或PP1a進行knockdown卻得到兩種截然不同的結果。我們利用pRB蛋白 (retinoblastoma protein) 的作用、細胞週期和藥物的作用機轉來探討其中可能的原因和機制，以共同解釋所發現的現象。最後也進一步利用一個簡單的模型來說明cyclin D1和PP1a對於口腔癌細胞藥物感受性的影響。cyclin D1使細胞進入細胞週期的複製相 (S phase)，而S phase為cisplatin和5-FU最容易攻擊的階段；另一方面，PP1a的作用恰巧與cyclin D1是相反的，會使得細胞無法順利進入細胞週期，導致抗癌藥物無法發揮效用。 從建立的細胞實驗發現，對於cyclin D1表現量較高細胞對於藥物的感受度是較敏感的。雖然我們發現將PP1a進行knockdown會些許增加低劑量的cisplatin和5-FU的藥物感受性，但單純比較cisplatin的敏感性與PP1a的表現量似乎沒有關聯性。因此由得到的結果來支持提出的假說，cyclin D1表現量的高低是可以來做為預測藥物感受性的因子，對於未來的口腔癌治療可以提供個人化療程的參考資訊。