美国国家癌症研究所（NCI）的NCI-60药物筛选面板（NCI-60 drug screening panel），由60种不同的人类癌症细胞系组成，自20世纪80年代末期成立以来，一直是推进癌症研究和药物发现的基础。为了响应对更具有预测性和全面性的临床前模型的需求而开发，NCI-60每年促进数千种化合物的筛选，旨在识别针对广泛人类癌症的潜在抗癌药物。本文追溯了NCI-60面板的起源、发展和演变，以及增进人类对癌症及治疗剂理解方面的重要作用。

NCI-60是一组由美国国家癌症研究所使用的60个人类癌细胞系面板，用于体外筛选多达7,000种小分子（合成或纯化天然产物），以每年鉴定潜在的抗癌药物。这一药物筛选面板代表了人类癌症的多样化横截面，涵盖了白血病、黑色素瘤以及肺癌、结肠癌、脑癌、卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌和肾癌等。NCI-60面板的开发与应用在癌症研究和药物发现中发挥了举足轻重的作用，为揭示癌症的分子基础及治疗剂作用机制提供了宝贵见解。

尽管许多关键化疗药物的最初发现是在大型制药公司的实验室中进行的，但几乎所有重要药物的发展都可以归功于NCI（国家癌症研究所）资助的临床试验 (Chabner and Roberts, 2005)。NCI-60细胞系面板在1980年代末作为改进癌症治疗药物发现过程的一部分而开发 (Alley et al., 1988)。从1950年到1990年，通过药理手段在癌症治疗方面的进展缓慢，每年仅有一两种新化学化合物获得批准。此外，该领域还对药物从发现到市场漫长的过程以及现有临床前模型未能广泛预测癌症治疗效果表示日益增长的挫败感。人们越来越多的认识到癌症是一系列相关但基因和表型多样化的疾病的集合，这激发了NCI-60面板的创建。通过创建一个包含多种癌症类型的面板，NCI旨在识别对特定癌症具有特定活性的化合物，并揭示敏感性和耐药性的更广泛模式。

自1955年成立以来，NCI的筛选计划严重依赖小鼠白血病模型来筛选抗肿瘤活性化合物。实际上，从1975年到1985年， P388小鼠白血病体内模型作为主要筛选手段，其中在该系统中显示出最小或无抗肿瘤活性的药物将不会被NCI进一步评估 (Boyd, 1997)。虽然人类白血病和淋巴瘤的治疗结果在1970年代初期得到了显著改善，但大多数人类实体瘤的临床治疗效果仍然相对令人失望。NCI的癌症治疗部门在1976年对此反应是启动了一个新的肿瘤面板，该面板后来作为次要筛选，这个面板包括模拟当时美国常见主要组织学类型的人类移植实体瘤模型 (Suggitt and Bibby, 2005)。虽然使用这种方法调整后发现了额外的药物，但预临床筛选中获得的有希望的结果往往未能转化为临床实践。这些方法无法预测人类肿瘤中的活性，促使寻找更加多样化且具代表性的模型集。

到1985年，对人类实体瘤的分子多样性和组织学差异的认识日益增强，加上外界对继续当前筛选方法的反对，促进了NCI-60的开发。此时，NCI开始缩减其P388体内筛选以及人/鼠肿瘤面板。NCI-60，新的体外人肿瘤细胞系筛选，于1990年正式实施，将筛选从“化合物导向”转变为“疾病导向”。采纳它的第一步是优化筛选方法。Alley及其同事1988年在《癌症研究》上发表的开创性论文展示了使用96孔板进行高通量筛选的实用性。这种方法需要大规模培养经过验证的细胞系、液体处理自动化以及实施微型微培养测定法。它还涉及最初采用基于四唑盐的代谢染色法（即MTT测定法）作为终点，以测量药物孵育几天后的细胞存活率。此外，它显示了随时间稳定和可重复的敏感性模式的能力，并引入了大规模数据分析技术。

在NCI-60构想时，微孔板细胞毒性测定的实用终点并不存在。虽然MTT测定是最具成本效益的选择，看起来也更适合他们的应用，但四唑盐测定在大规模筛选中存在实际挑战。例如，MTT测定的终产物MTT甲瓒受到多种测定条件的影响，包括所用的特定细胞系和培养年龄，影响了测定的可靠性 (Vistica et al., 1991)。因此，探索了衡量细胞存活的替代方法，包括使用一种称为磺酰罗丹明B（SRB）的蛋白质结合染料的方法，该方法被选用于筛选中。无论是SRB还是MTT测定，在药物敏感性测试中用作终点测定时都能得出可比较的结果。然而，与MTT测定不同，SRB测定具有更高的灵敏度和细胞数量与染色之间更好的相关性(Keepers et al., 1991)。SRB测定也可以在使用过程中中断，但仍能提供稳定的结果，可以储存长达几个月。

自1990年代初以来，NCI一直依靠SRB测定作为其筛选程序中衡量药物诱导细胞毒性的终点测定，直到最近。随着科学的进步，量化细胞毒性和细胞存活的方法得到了进一步优化，最近导致NCI采用Promega的CellTiter-Glo^®Assay作为其终点检测。

SRB和CellTiter-Glo^® Assay都是评估细胞存活和细胞毒性的流行方法。SRB测定基于SRB染料结合固定在培养板上的细胞中蛋白成分的能力。吸收的染料量与细胞密度直接相关，提供了基于光吸收度的细胞增殖度量(Skehan et al., 1990)。光吸收度的定量测量相对简单，但可能受到细胞分布不均或清洗不完全等因素的影响。此外，SRB染料不能区分活细胞和死细胞，因为它测量的是总细胞质量。相反，CellTiter-Glo^® Assay测量的是ATP的量，这是代谢活跃细胞的指标。产生的发光信号在宽动态范围内可检测，并且与细胞内ATP量直接相关，从而反映了有活力细胞的数量。

SRB测定比NCI最初用于筛选的MTT测定提供了更简单、更快、更灵敏的选项，新实施的CellTiter-Glo^®工作流程也克服了SRB测定的局限性。例如，CellTiter-Glo^® Assay中测量的细胞内ATP提供了有活力细胞的直接度量，其发光输出在高密度和低密度细胞培养中都具有更高的稳定性和灵敏度。CellTiter-Glo^® Assay还通过使用户能够测量非贴壁细胞的细胞存活和细胞毒性，扩展了样本选择，这是SRB测定无法实现的。

CellTiter-Glo^® Assay的某些特性使其更适合高通量筛选（HTS）工作流程。与需要固定和洗涤等多个步骤的SRB测定不同，CellTiter-Glo^® Assay只需将试剂直接添加到细胞中，然后在测量发光结果之前进行短暂的孵育。CellTiter-Glo^® Assay的高灵敏度和信号背景比还允许使用更少的细胞和更低的样品体积，使得NCI能够为HTS筛选操作方案采用更高孔数的平板格式。此外，CellTiter-Glo^® Assay产生的稳定发光信号半衰期超过五小时。这种延长的半衰期通过消除对试剂注入器的需求并提供批量处理多个平板的灵活性，进一步改善了HTS过程，减少了在多步方法（如SRB测定）中可能引入的移液错误。

自成立以来，NCI-60面板已用于筛选超过10万种化合物，包括化疗药物、天然产物和其他生物活性剂。从这些筛选中生成的数据已公开可用，成为全球研究人员的宝贵资源。

NCI-60仍然是癌症研究和药物发现的宝贵工具，其持续努力更新和扩大面板的分子特征将进一步增强其实用性。同样，NCI最近实施CellTiter-Glo^® Assay突显了该组织旨在提高药物筛选过程的效率、可靠性和灵敏度，以继续提供高质量筛选数据的努力。随着癌症研究向更个性化和靶向治疗发展，NCI-60面板仍然是对抗癌症斗争中进展和协作努力的关键资源。总的来说，NCI-60对癌症研究领域产生了深远的影响，为新型癌症疗法的识别和探索人类癌症分子景观提供了基础资源。

参考文献：