根據(jù)《臨床醫(yī)師癌癥雜志》在線發(fā)表的“2018年全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)”，去年全球有約210萬乳腺癌新發(fā)病例，發(fā)病率（11.6%）與肺癌并列第一，死亡率僅次肝癌（6.6%）位列第五（Table1）。乳腺癌占所有女性癌癥的近四分之一，發(fā)病比例（46.3%）及死亡比例（13.0%）都高居第一[1]，嚴(yán)重危害著女性的身心健康。

乳腺癌小鼠模型能夠模擬人體乳腺癌的發(fā)生發(fā)展，在疾病發(fā)生機(jī)理研究，藥物新靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)及臨床前藥效學(xué)評(píng)價(jià)等方面具有十分重要的理論價(jià)值和臨床意義。本期小編將帶大家了解一下這些常用的乳腺癌模型。

Table1 2018年全球主要癌癥發(fā)病率及死亡率統(tǒng)計(jì)

乳腺癌模型主要分為移植瘤模型和原發(fā)瘤模型兩種。

乳腺癌移植瘤模型

乳腺癌移植瘤模型就是將人體或小鼠原發(fā)的乳腺癌組織或細(xì)胞移植到小鼠身上使其生長成腫瘤的動(dòng)物模型。該模型的優(yōu)點(diǎn)是周期短、成本低，目前在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)移植物來源可分為同種移植和異種移植，其中異種移植采用人源組織或細(xì)胞，更接近人體腫瘤真實(shí)情況，因此更為普遍，但需要免疫缺陷小鼠作為宿主。

由于人類乳腺癌細(xì)胞系相對(duì)其他癌種成瘤更難，且不穩(wěn)定，因此對(duì)免疫缺陷小鼠的品質(zhì)更為依賴，采用免疫缺陷程度最高的M-NSG小鼠（點(diǎn)擊查看品系詳情）作為宿主則會(huì)大幅度提高乳腺癌細(xì)胞系的成瘤率。

除去宿主，接種細(xì)胞系的選擇也尤為重要，選擇之前，我們需要先搞清楚將要研究的是哪一類乳腺癌。臨床上，乳腺癌根據(jù)分子分型[ER（雌激素受體）、PR（孕激素受體）和HER-2（人表皮生長因子受體-2）]分為四類，可分別采用不同的細(xì)胞系進(jìn)行研究（Table2）[2]。

Table2 乳腺癌分子分型及適用細(xì)胞系

雖然乳腺癌腫瘤細(xì)胞系移植模型在基礎(chǔ)研究中應(yīng)用廣泛，但若進(jìn)行臨床試驗(yàn)，由于細(xì)胞系在傳代過程中產(chǎn)生的遺傳變異和腫瘤異質(zhì)性，導(dǎo)致其不能準(zhǔn)確測(cè)試藥物作用，因此需要重新創(chuàng)建復(fù)雜的原發(fā)乳腺癌模型來解決該問題，PDX（Patient-derived xenografts）模型(Fig1)應(yīng)運(yùn)而生。該模型是將手術(shù)中獲得的新鮮乳腺癌腫瘤組織移植到免疫缺陷小鼠，以用于藥物開發(fā)和預(yù)測(cè)針對(duì)病人個(gè)體化的靶向制劑。由于采用免疫缺陷小鼠（如M-NSG小鼠）作為宿主，還可以在其體內(nèi)進(jìn)人類免疫系統(tǒng)重建（植入人源PBMC或CD34+造血干細(xì)胞）以用于腫瘤免疫治療評(píng)估。

Fig1 乳腺癌PDX模型構(gòu)建流程示意圖[3]

乳腺癌原發(fā)瘤模型

在藥物篩選、藥效評(píng)價(jià)或臨床預(yù)測(cè)方面，移植瘤顯然有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但其缺點(diǎn)也較為明顯，包括沒有人類乳腺癌組織中的間質(zhì)細(xì)胞，缺少癌細(xì)胞周圍的三維結(jié)構(gòu)，不能真實(shí)模擬人類發(fā)病情況，因此，若我們想探究乳腺癌發(fā)生或轉(zhuǎn)移的內(nèi)在機(jī)理，顯然原發(fā)瘤模型更為適合。目前主流的原發(fā)瘤模型分為自發(fā)型乳腺癌模型、誘導(dǎo)型乳腺癌模型和基因工程小鼠乳腺癌模型。

自發(fā)型乳腺癌模型

未經(jīng)任何有意識(shí)的人工處理，自然發(fā)生乳腺癌的小鼠為自發(fā)型乳腺癌模型，多采用近交系小鼠，如SHN和C3H等，其中SHN小鼠最為常用，一般出生后4個(gè)月就開始出現(xiàn)腫瘤癥狀，到12個(gè)月時(shí)乳腺癌患病率高達(dá)100%，其腫瘤發(fā)生與人類乳腺癌極為相似，但缺點(diǎn)是成瘤時(shí)間太長，且腫瘤發(fā)生不同步，不能在短期內(nèi)獲得大量的具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

誘導(dǎo)型乳腺癌模型

誘發(fā)性乳腺癌模型多采用化學(xué)誘發(fā)途徑，常用的誘導(dǎo)劑有甲基亞硝基脲(N-methyl-N-nitrosourea,MNU)或DMBA等，一般通過灌胃、局部涂抹或靜脈注射等途徑應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，且多采用大鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該方法模型構(gòu)建周期較長，腫瘤細(xì)胞差異性大，惡性行為有限，腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力較弱，不利于研究惡性乳腺癌發(fā)病機(jī)理。

基因工程小鼠乳腺癌模型

近些年由于基因編輯門檻降低，基因工程小鼠乳腺癌模型流行起來。通過表達(dá)與人類同源的癌基因或敲除抑癌基因，很容易構(gòu)建與人類發(fā)病相似的乳腺癌模型，該模型目前正成為人類研究乳腺癌的核心模型。基因工程小鼠乳腺癌模型大體分類兩類，轉(zhuǎn)基因模型和基因敲除模型。

• 轉(zhuǎn)基因乳腺癌模型

最常用的方式是在小鼠體內(nèi)采用乳腺特異性啟動(dòng)子定向表達(dá)癌基因。其中乳腺特異性啟動(dòng)子多采用MMTV-LTR，MMTV是導(dǎo)致小鼠乳腺腫瘤的重要病毒，研究人員將其病毒組織特異啟動(dòng)子及增強(qiáng)子功能剝離出來以介導(dǎo)ERBB2（HER-2）、PyMT、Wnt-1等癌基因在乳腺中高表達(dá)，進(jìn)而誘發(fā)乳腺癌。

目前這幾類轉(zhuǎn)基因誘發(fā)模型的發(fā)病表現(xiàn)及分子機(jī)理也相對(duì)清晰。例如目前研究較多的MMTV-Wnt-1小鼠，其最早第7周開始出現(xiàn)乳腺瘤，其細(xì)胞內(nèi)Wnt-1基因的高表達(dá)可激活自身及鄰近細(xì)胞膜上的WNT蛋白受體，進(jìn)而引起乳腺上皮細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化[4]。MMTV-PyMT小鼠，第8周開始發(fā)病，第14周達(dá)到晚期乳腺癌水平，其乳腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Runx1隨著病程發(fā)展進(jìn)而表達(dá)上升[5]。MMTV-ERBB2雌鼠生長到6-12月齡自發(fā)長出乳腺腫塊，因?yàn)镋RBB2的表達(dá)往往與患者的預(yù)后負(fù)相關(guān)，因此該模型相對(duì)使用較少，但在ERBB2陽性乳腺癌研究中有重要作用。

• 基因敲除乳腺癌模型

在小鼠體內(nèi)敲除抑癌基因也可以建立乳腺癌模型，例如最為經(jīng)典的抑癌基因p53。但因?yàn)槿砬贸齪53除了誘發(fā)乳腺癌還會(huì)引起淋巴瘤等其他腫瘤（在C57BL/6或129/Sv背景下，p53缺失優(yōu)先誘發(fā)肉瘤和淋巴瘤，與BALB/c回交多代后才可以大幅度提高乳腺癌發(fā)生幾率），且很多抑癌基因如PTEN，BRCA（Breast?tumor?suppressor?gene）等敲除可導(dǎo)致胚胎致死，因此乳腺組織特異性基因敲除應(yīng)運(yùn)而生。該模型采用Cre-loxp系統(tǒng)，需要使用兩種小鼠，第一種為乳腺特異性表達(dá)的Cre小鼠，例如WAP-Cre和MMTV-Cre小鼠；第二種為抑癌基因的flox小鼠，例如BRCA1（fl/fl）小鼠，E-cadherin（fl/fl）小鼠等，兩種小鼠交配就可以定向在乳腺組織中敲除抑癌基因以誘發(fā)乳腺癌。在研究過程中，也經(jīng)常采用抑癌基因條件性敲除和全身性敲除聯(lián)合使用的情況，比如BRCA1的乳腺組織敲除聯(lián)合p53基因的全身雜合突變，即BRCA1（fl/fl），MMTV-Cre+，p53（+/-）小鼠等。

在實(shí)際研究過程中除了要考慮小鼠品系、發(fā)病周期、發(fā)病率等因素外，當(dāng)然還要了解各基因工程小鼠模型所誘發(fā)乳腺癌的分子分型（Table3）以最大程度契合自己的研究需求。

Table3 乳腺癌分子分型及其適用的部分基因工程小鼠[6]

基因工程小鼠乳腺癌模型在研究腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制、病理機(jī)制及抗癌藥物篩選中有著至關(guān)重要的作用，其形成腫瘤的形態(tài)特征與人類腫瘤的自然發(fā)生極為相似，目前正成為乳腺癌領(lǐng)域必不可少的研究工具。

南模生物有包括乳腺癌在內(nèi)多個(gè)癌種的小鼠腫瘤模型，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、PDX模型以及各類基于細(xì)胞系的異體移植腫瘤模型服務(wù)。

?

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

?

1?Freddie B , Jacques F , Isabelle S , et al. Global Cancer Statistics 2018: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries[J]. CA: A Cancer Journal for Clinicians, 2018.

2 Holliday D L , Speirs V . Choosing the right cell line for breast cancer research[J]. Breast Cancer Research Bcr, 2011, 13(4):215.

3 Whittle J R , Lewis M T , Lindeman G J , et al. Patient-derived xenograft models of breast cancer and their predictive power[J]. Breast Cancer Research, 2015, 17(1):17.

4 Parkin N T , Kitajewski J , Varmus H E . Activity of Wnt-1 as a transmembrane protein.[J]. Genes & Development, 1993, 7(11):2181-2193.

5 Browne G , Taipaleenm?Ki H , Bishop N M , et al. Runx1 is associated with breast cancer progression in MMTV-PyMT transgenic mice and its depletion in vitro inhibits migration and invasion[J]. Journal of Cellular Physiology, 2015, 230(10):2522-2532.

6?Sakamoto K , Schmidt J W , Wagner K U . Mouse Models of Breast Cancer[J]. Methods Mol Biol, 2015, 1267:47-71.