惡性腫瘤的發(fā)生率與死亡率逐年上升，已成為威脅人類健康的主要因素之一。動物模型在臨床前抗腫瘤藥物評價體系中發(fā)揮著重要的作用。

腫瘤動物模型的建立為研究腫瘤發(fā)生與轉(zhuǎn)移的機制、篩選和評價抗腫瘤藥物的藥效提供了有力的工具。嚙齒類動物小鼠，因為其具有繁育速度快，成本低，可進行基因修飾等諸多優(yōu)點，基于其構(gòu)建的各類腫瘤模型構(gòu)成了臨床前治療性藥物篩選的主要工具。

常用的小鼠腫瘤模型有很多，可以簡單歸為以下幾類：

• 誘發(fā)性腫瘤小鼠模型

• 基因工程小鼠腫瘤模型

• 病人來源異種移植模型（PDX)

• 細胞系來源的異體移植腫瘤模型(CDX)

如何從紛繁復雜的模型中找出最適合自己的呢？

Step1：先確定實驗目是什么？

在選擇合適的模型之前，首先考慮自己的實驗目的是什么，不同的模型對應不同的試驗目的。

• 腫瘤發(fā)生發(fā)展機制：誘發(fā)性腫瘤小鼠模型，基因工程小鼠腫瘤模型

• 抗腫瘤藥物篩選和腫瘤藥物療效的評價：病人來源異種移植腫瘤模型(PDX),細胞系來源的異體移植腫瘤模型(CDX)，基因工程小鼠腫瘤模型等

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Step2：根據(jù)模型特征選擇合適模型

當然，僅憑實驗目的還不夠，還需要考量各種模型的特點，參考模型制備的難易程度以及優(yōu)缺點選擇合適模型。以下是不同種腫瘤模型的特征以及示例：

誘發(fā)性腫瘤小鼠模型

誘發(fā)性小鼠腫瘤模型是指利用化學致癌物誘發(fā)的實驗性小鼠腫瘤模型。實驗室常用的誘導化合物包括MNU（甲基亞硝基脲）、DEN（二乙基亞硝胺）等，可誘導小鼠發(fā)生肝癌、胃癌等多種腫瘤，為研究癌癥的發(fā)生機理及腫瘤預防等提供了有用模型。

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優(yōu)點：誘發(fā)因素和條件可人為控制，誘發(fā)率相對較高（指高于自然發(fā)病率）；

缺點：誘導時間較長，動物死亡率比較高，腫瘤出現(xiàn)的時間、部位、病灶數(shù)等在個體之間表型不均一

應用：驗證可疑致癌因素的作用以及腫瘤預防研究

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模型示例：DEN誘導原發(fā)性肝癌模型

DEN（二乙基亞硝胺）對人體和動物都具有劇毒，小劑量注射或經(jīng)口給藥就會造成嚴重的肝損傷，幼鼠腹腔注射后約6個月可建立原發(fā)性肝癌模型，是研究肝癌發(fā)病機制和過程的理想模型之一。

基因工程小鼠腫瘤模型

研究發(fā)現(xiàn)某基因的過表達，缺失或突變會導致小鼠易發(fā)腫瘤，因此可以利用基因工程手段，

引入致癌基因或敲除抑癌基因建立自發(fā)腫瘤或誘導生成腫瘤的基因工程小鼠模型，再在模型小鼠的基礎上進行相應的實驗。

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優(yōu)點：適于研究基因和腫瘤的關系，在研究腫瘤發(fā)生發(fā)展的遺傳原因，腫瘤免疫逃避的機理方面具有巨大的優(yōu)勢

缺點：模型建立過程較長，費用較高

應用：研究腫瘤的發(fā)病機制，例如環(huán)境因素與遺傳背景是如何相互作用誘發(fā)腫瘤的；人為引入基因突變，為腫瘤標志物的確認，腫瘤的診斷以及治療都提供了理想的模型?

模型示例：Kras-LSL-G12D肺癌腫瘤模型

野生型Kras激活/失活效應是受控的，而突變型Kras蛋白功能異常，持續(xù)處于激活狀態(tài)，導致腫瘤細胞的持續(xù)增殖。目前國際上應用最廣泛的肺癌動物模型就是Kras-LSL-G12D小鼠模型，可以通過與肺上皮細胞特異性的Cre轉(zhuǎn)基因小鼠雜交來實現(xiàn)K-ras突變體的激活，從而導致肺癌的發(fā)生。

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南模多年來開發(fā)了大量基因工程小鼠的腫瘤模型，例如由癌基因過表達或引入致病突變模型：Myc條件性過表達、Apcmin、Kras(G12D)、KPC、EGFR、FGFR2、EML4-ALK、HER2等，抑癌基因功能缺失模型：P53-KO、P53-CKO、Pten-KO、Pten-CKO、Smad4-CKO、Rb1-CKO、Brca1-CKO等

已發(fā)表文章：

Li L, Liang Y, Kang L, et al. Transcriptional Regulation of the Warburg Effect in Cancer by SIX1.?Cancer Cell.?2018 Mar 12;33(3):368-385.e7.（點擊此處進入文獻解讀）

肝癌病人來源異種移植模型（PDX）

病人來源腫瘤異種動物模型（patient-derived xenografts, PDX）是通過將病人新鮮的瘤組織直接移植到免疫缺陷小鼠體內(nèi)而建立的腫瘤模型。

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優(yōu)點：保存了病人腫瘤組織的基因型和表型的多樣性，比較真實的反映原始腫瘤的特性，更準確地反映病人腫瘤的發(fā)生發(fā)展機制；保存了腫瘤的基質(zhì)細胞，保存了腫瘤的微環(huán)境，能更好地反映腫瘤病人的藥物敏感性和耐受性。

缺點：原始腫瘤的主要來源是為手術(shù)切除，建模難度高且不能反復獲取。此外其構(gòu)建時間長且成功率不穩(wěn)定，隨著傳代次數(shù)增加腫瘤微環(huán)境也會逐漸被小鼠細胞外基質(zhì)取代，因此傳代次數(shù)有一定限制。

應用：新藥研發(fā)的臨床前腫瘤學模型

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模型示例：肝癌PDX

PDX成功從各方面復制病人腫瘤的異質(zhì)性，包括其分子層面，基因?qū)用婧徒M織層面上的復雜性，能夠在不同的臨床背景下為藥物療效及分析作出快速測試。

圖1：肝癌PDX不同藥物配伍治療后腫瘤生長曲線

細胞系來源的異體移植腫瘤模型（CDX）

細胞系來源的異體移植腫瘤模型(Cell line-derived xenograft, CDX)是將體外培養(yǎng)的人源或鼠源的腫瘤細胞系移植到免疫缺陷小鼠體內(nèi)而構(gòu)建的腫瘤模型?；诩毎档哪[瘤模型作為經(jīng)典的體內(nèi)實驗方法，在腫瘤學研究和抗腫瘤藥物研發(fā)過程中有著極大的需求。

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優(yōu)點：動物個體成瘤差異較小，成瘤率高，具有建模時間短，重復性好，成本低等特點。

缺點：接種的腫瘤通常來源于體外培養(yǎng)的同質(zhì)性癌細胞，缺乏人源腫瘤生長的微環(huán)境。

應用：研究腫瘤的發(fā)展以及對于藥物治療的反應。

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模型示例：肝癌模型-HepG2皮下接種

實驗室中常用的移植型肝癌模型根據(jù)其移植瘤所在部位可以分為原位型和異位型。異位型常通過在實驗動物的皮下注射肝癌細胞形成腫瘤。皮下成瘤實驗操作簡單，成功率高，且腫瘤體積變化易于測量，方便給予局部干預。

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圖2：HepG2皮下成瘤的組織學分析。正常的小鼠肝臟組織細胞（左）呈放射狀排列，細胞輪廓清晰，胞核圓形居中，肝小葉結(jié)構(gòu)清晰，組織結(jié)構(gòu)形態(tài)正常；HepG2 皮下接種4周后形成的腫瘤組織中，細胞排列無序，胞核不清，可見空泡樣變性結(jié)構(gòu)，肝小葉結(jié)構(gòu)消失組織結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則細胞團，符合腫瘤組織結(jié)構(gòu)特征。

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模型示例2：活體成像CDX腫瘤模型

帶有Luciferase熒光標記的腫瘤細胞系可用于構(gòu)建各類皮下，原位或轉(zhuǎn)移型的CDX腫瘤模型。Luciferase報告基因系統(tǒng)以熒光素(luciferin)為底物來檢測螢火蟲熒光素酶(firefly luciferase)的活性，其優(yōu)點是可以在小鼠存活的情況下反復測量，分析不同時間點的熒光變化，以此來示蹤腫瘤細胞的增殖與轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)結(jié)果更加真實可信（見圖2）。另外，活體成像技術(shù)對于腫瘤微小轉(zhuǎn)移灶的檢測靈敏度極高，不涉及放射性物質(zhì)的使用，非常安全。

南模生物依托強大的基因編輯平臺，構(gòu)建了一系列表達熒光素酶的腫瘤細胞系為腫瘤研究人員提供更多可選擇的細胞和動物模型。

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圖3：基于人結(jié)腸癌細胞系的顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤模型。向裸鼠頸動脈注射不同接種量的，帶有Luciferase熒光標記的人結(jié)腸癌細胞，并選取多個時間點通過活體成像術(shù)檢測Luciferase在顱內(nèi)的表達水平。

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模型示例3：免疫缺陷小鼠有多種，不同程度的免疫缺陷小鼠的成瘤性有差異，需要根據(jù)具體模型選擇合適的免疫缺陷小鼠。（可參考以往文章：你選對免疫缺陷小鼠了嗎？）

南模自主研發(fā)的M-NSG小鼠，在NOD-scid品系的基礎上進一步敲除了Il2rg基因。該小鼠表現(xiàn)為嚴重免疫缺陷，同時缺失成熟的B細胞，T細胞和NK細胞，因此可高效的植入人CD34+造血干細胞(HSC), 外周血單核細胞(PBMC)或成體干細胞、組織。M-NSG是世界公認的免疫缺陷程度較高的小鼠品系，也是異種移植和免疫重建的完美載體（圖4）

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圖4：人A549細胞皮下成瘤實驗。3X10^6個A549細胞以皮下注射的形式接種到野生型C57BL/6，Balb/c Nude, NOD-scid和M-NSG小鼠中，在不同的時間點測量成瘤體積?？梢娫谥囟让庖呷毕菪∈驧-NSG中，腫瘤細胞的成瘤性遠遠優(yōu)于其他對照品系。

Step3：根據(jù)以往研究選擇合適模型

在明確試驗目的以及各種腫瘤模型的特點之后，還需要綜合考慮以確定自己所應選用的模型。

Tips:構(gòu)建的腫瘤模型最好建立在已有的研究基礎上，因此建議參考已有文獻選擇腫瘤模型

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南模生物有多種基因工程小鼠腫瘤模型，并且可根據(jù)客戶的研發(fā)需要提供誘發(fā)性腫瘤小鼠模型、基因工程小鼠腫瘤模型定制、各類基于細胞系的腫瘤模型服務以及60種的肝癌PDX誘發(fā)性腫瘤小鼠模型。

我們可以構(gòu)建各類皮下，原位或者轉(zhuǎn)移瘤模型，并針對相應的模型提供高度定制化的體內(nèi)藥效學服務。

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