外界电场的作用，可以产生细胞电通透(cellelectropermeabilization)，有利于细胞外的大分子物质进入细胞内，还可用于将药物或DNA转入活体组织细胞中。本研究着重探讨细胞电通透在肿瘤治疗中的作用的两大方面—抗肿瘤的电脉冲化疗和用于基因治疗的DNA电转染。电脉冲化疗(electrochemotherapy，ECT)是抗肿瘤化学药物与电通透相结合的产物。国外研究进入了多中心临床试验阶段，治疗浅表肿瘤获得了85.3％临床缓解率的较好疗效。国内在本研究之前未见同类报告。需要特殊说明的是，北京辛育龄等人所从事的应用直流电依靠电解等作用治疗肿瘤的“电化疗”研究，其英文提法也为electrochemotherapy，但与本文所提到的electrochemotherapy原理和方法有本质上的不同，所以我们将本文提到的electrochemotherapy称为电脉冲化疗，以示与“电化疗”相区别。自1999年起我们自行研制电脉冲化学治疗仪，并进行了人甲状腺癌和前列腺癌等肿瘤的体外、体内的实验研究。DNA电转染(DNAelectrotransfer)是DNA与电通透相结合的产物。衰减波电脉冲进行的体外基因电转染早已在国外、国内得到应用，被认为转染率低下且不能用于体内基因转染。本文所指的DNA电转染是受到电脉冲化疗的启示后，应用方波电脉冲所进行的DNA真核细胞转染技术。国外研究起始于5年以前，处于动物实验研究阶段，证实方波电脉冲的DNA电转染技术具有较好的DNA转染效果，国内研究刚刚起步。自2001年起我们将电脉冲化学治疗仪转型为多功能数控电通透仪，开始了DNA体外、体内电转染的研究。 本文首先简要综述细胞电通透的治疗学应用及前景，然后用5个实验，以肿瘤细胞系PC-3M为对象，分别进行了电脉冲化疗的体外、体内实验和DNA电转染的体外、体内实验。探讨电通透的技术与抗肿瘤化学药物的结合和与抗肿瘤DNA的结合，在肿瘤治疗中的作用及其临床应用前景。实验一：电脉冲化疗对肿瘤细胞系PC-3M的体外作用。选用平阳霉素作为抗癌药物与电脉冲相结合，以PC-3M为对象测定电脉冲化疗对PC-3M细胞系的细胞毒作用。HE染色法观察上述实验后形态学改变。结果表明，单用平阳霉素，低浓度无效，高浓度有效，无细胞毒作用的最高浓度为0.1μg/ml;单用电脉冲，无细胞毒作用的最大场强为1250V/cm；0.1μg/ml的平阳霉素与1250V/cm场强的电脉冲相结合，细胞生存分数为52.6％，组织形态学改变明显。说明自行研制的电脉冲化学治疗仪适合于电脉冲化疗使用。国人自主研制开发的“老药”平阳霉素可显著被电脉冲增效，适用于电脉冲化疗。电脉冲化疗对前列腺癌细胞的生长有较强的抑制作用。 实验二：电脉冲化疗对肿瘤细胞系裸鼠PC-3M皮下移植瘤的体内作用。对裸鼠皮下移植瘤分4组，分别为对照组，单纯注射平阳霉素组，单纯给予电脉冲组和平阳霉素+电脉冲组。采用的电通透参数为电场强度1300V/cm，脉冲时值100μs，次数8次，频率1Hz。结果表明，平阳霉素+电脉冲组取得了37.5％完全缓解率、62.5％部分缓解率的良好的治疗效果，而其它各组肿瘤未受抑制。电脉冲化疗无明显局部及全身副反应，是一种安全可靠的治疗手段。在一定参数下，平阳霉素可被电场显著增效，起到较好的抗肿瘤效果。 实验三：方波脉冲基因电转染对肿瘤细胞系PC-3M的转染条件和效果的确定。选用pEGFP-C1作为外源基因与方波电脉冲相结合，以PC-3M为导入对象，探讨方波脉冲基因电转染对PC-3M转染的电脉冲电场强度，脉冲时值，脉冲次数和反应体系大小。在电场强度600V/cm、脉冲时值20ms、次数1次、200μ1反应体系的条件下，基因转染效率可达35％，细胞生存分数55％。说明上述条件是人前列腺癌细胞系转染适合条件；自行研制的多功能数控点通透仪可用于DNA电转染。 实验四：细胞电通透技术应用到DNA肌肉转染的基因转染率和达到高效电转染的参数条件的确定。以EGFP质粒作为报告基因，进行体内肌肉组织电转染实验，确定适合转染的电场强度、脉冲时值和质粒剂量，通过荧光显微镜确定转染率。质粒15μg注射到小鼠的胫前肌，在注入后30s给与如下参数电脉冲200V/cm，20ms，1Hz，8次。此时转染率最高，可达73.2±7.2％。DNA注射后不会在细胞外立即降解，1小时内给予电脉冲不影响转染率;15μg为最适当的DNA剂量；EGFP蛋白的表达，7天达到高峰。与单纯EGFP质粒肌肉注射相比，DNA肌肉电转染可极大提高DNA转染率。DNA肌肉电转染在基因治疗学的研究中有应用价值。 实验五：观察体内DNA电转染对裸鼠人前列腺癌细胞系PC-3M皮下移植瘤的体内作用。将裸鼠皮下移植瘤分为5组：对照组，PCDNA-3质粒肌肉内电转染组(相当于单纯给予电脉冲)，TIMP-3质粒肌肉注射组，TIMP-3质粒肌肉内电转染组，TIMP-3质粒肿瘤内电转染组。肌肉电转染采用的参数为电场强度200V/cm，脉冲时值20ms，8次，1Hz；肿瘤内电转染采用的参数为电场强度600V/cm，脉冲时值20ms，1次。TIMP-3质粒肌肉内电转染组和TIMP-3质粒肿瘤内电转染组肿瘤生长受到抑制，与对照组相比肿瘤生长速度明显减缓。上述两组的肿瘤组织免疫印迹分析TIMP-3蛋白过度表达。表明某些抑制肿瘤生长的基因，可通过肌肉内DNA电转染起到抗肿瘤效果。 制作了用于电脉冲化疗的仪器;获得了电通透用于肿瘤细胞系PC-3M电脉冲化疗的参数；提出平阳霉素可以被电通透显著增效，与博来霉素一样可用于电脉冲化疗；以前列腺癌为代表的来源于深部脏器的肿瘤对电脉冲化疗反应良好。制作了用于DNA电转染的仪器；获得了电通透适用于肿瘤细胞系PC-3M电转染的参数；通过报告基因肌肉内电转染实验，确定了肌肉内DNA电转染的参数；某些有抑制肿瘤生长的基因，通过肌肉内DNA电转染可以起到抗肿瘤效果。