纳秒脉冲诱导肿瘤细胞缝隙连接通讯恢复的实验研究

姚陈果 郭 飞 李成祥 肖德友 唐丽灵

1(重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400030)

2(重庆大学生物工程学院，重庆 400030)

引言

多细胞生物体内的正常细胞之间是相互连接、相互沟通的协同作用组织方式。细胞通讯，是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程[1-3]。细胞通讯有 3种主要方式[4]：细胞间接触性依赖的通讯、化学通讯和细胞间缝隙连接通讯(gap junctional intercellular communication，GJIC)，其中 GJIC是细胞间的直接通讯方式。GJIC由聚焦的通道组成[5-7]，通道的直径约为3 nm，包括由相邻细胞提供的两个半通道，每个半通道(连接子)由属于连接蛋白基因家族的6个蛋白亚基组成，它的通道只允许分子量小于1×103的小分子通过，如无机盐、糖、氨基酸和维生素等，而核糖、多糖、蛋白质等大分子不能通过[8];间隙连接在代谢偶联、神经信号传输、早期胚胎发育和细胞分化中发挥了巨大的作用。细胞之间的间隙连接是凋亡信号的传输通道，能够促进细胞凋亡。与正常细胞相比，肿瘤细胞由于GJIC功能异常，所以无法产生接触抑制从而诱发凋亡[9-11]。因此，利用物理的手段恢复肿瘤细胞间隙连接，可以成为促进肿瘤细胞的凋亡的因素。

目前，电场脉冲对细胞结构和功能的影响与对生物体的治疗作用逐渐成为生物电磁技术领域的研究热点[12-13]，它不仅为电气工程师、细胞生物学家和临床医师等通过强大而简洁的电场方式(类似于“探针”)研究细胞内外膜跨膜电位变化并调控生物细胞响应开辟了一条全新途径，而且也为纳秒脉冲靶向作用于细胞膜或线粒体跨膜电位从而诱导肿瘤细胞凋亡提供了可能，并展示出良好的发展前景。……