胃癌現(xiàn)在仍然是世界范圍內(nèi)的一種主要癌種。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)”，去年一年全球新生胃癌超100萬例，死亡約78萬例，發(fā)病率（5.7%）和死亡率（8.2%）高居全球第五和第三（Table1），包括中國在內(nèi)的東亞成為全球發(fā)病最嚴(yán)重地區(qū)[1]。

對(duì)胃癌的傳統(tǒng)治療方式是手術(shù)，化療和放療，其50%的被治療患者會(huì)出現(xiàn)復(fù)發(fā)，5年生存率僅為20%。為了開發(fā)新的更有效的治療方式（比如腫瘤免疫治療等），對(duì)胃癌特異性分子靶標(biāo)及相關(guān)促腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)理的深度探索解密則一直是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重要方向。

在整個(gè)探索過程中，沒有任何一種胃癌模型可以解決所有科研問題，因此我們胃癌研究者需要清楚每一種模型的基本特性，最好了解這些模型的腫瘤組織病理學(xué)特征、分子表達(dá)特征以及驅(qū)動(dòng)胃癌發(fā)生的分子網(wǎng)絡(luò)調(diào)控模式，這樣可以讓我們選用到合適的胃癌模型去解決特定的科學(xué)問題。

今天小編就帶大家來了解一下這些常用的胃癌模型。

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

?

胃癌模型主要分為移植瘤模型和原發(fā)瘤模型兩種。

胃癌移植瘤模型

移植瘤模型可根據(jù)移植部位不同細(xì)分為皮下移植和原位移植，皮下移植成瘤率高，建模時(shí)間短，重復(fù)性更好一些，因此應(yīng)用更為廣泛；但原位移植的優(yōu)勢在于其與胃癌原發(fā)環(huán)境更為接近，可以更好的模擬患者體內(nèi)腫瘤浸潤特征，利于腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。

根據(jù)腫瘤種屬來源不同，移植瘤模型還可分為鼠源移植瘤模型和人源移植瘤模型，目前可用于移植的鼠源腫瘤細(xì)胞系種類非常局限（鼠源胃癌細(xì)胞僅MFC細(xì)胞可用），而若使用小鼠原發(fā)胃癌腫瘤組織塊進(jìn)行移植則模型構(gòu)建周期較長難度較大，故人源腫瘤模型更受基礎(chǔ)研究者的青睞。

由于是異種移植，構(gòu)建人源移植瘤模型需要合適的免疫缺陷小鼠，想知道如何選擇，可點(diǎn)擊“【小鼠大學(xué)問】你選對(duì)免疫缺陷小鼠了嗎？”進(jìn)行查看。

目前人源性胃癌移植瘤模型主要分為兩種，一種是將人源的胃癌細(xì)胞系接種到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，稱為CDX模型（cell-line-derived xenograft），另一種是將來源于患者的胃癌組織塊接種到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，稱為PDX模型（patient-derived xenograft）。

由于用作CDX模型的人源胃癌細(xì)胞系（如MGC803、BGC823、SGC7901等）具有易獲取，成瘤效果好，驗(yàn)證數(shù)據(jù)詳實(shí)（有大量細(xì)胞功能學(xué)和藥效數(shù)據(jù)可供參考）以及操作成本低等優(yōu)勢，在各類實(shí)驗(yàn)室中都有使用。

但越來越多的研究者發(fā)現(xiàn)人源細(xì)胞系在傳代的過程中，其腫瘤細(xì)胞學(xué)特征、表達(dá)譜水平及腫瘤異質(zhì)性與原始腫瘤差別較大，顯然在藥效預(yù)測方面已經(jīng)不能滿足需求。

胃癌PDX模型的樣本直接來源于人體腫瘤組織，其保留了腫瘤的遺傳特性和表型特征，同時(shí)腫瘤間質(zhì)和干細(xì)胞成分的存在使得腫瘤生長微環(huán)境更接近實(shí)際情況，因此具有更好的臨床預(yù)見性。

目前，胃癌PDX成功率約為10.7%-60%[2]，胃癌組織中瘤細(xì)胞的數(shù)量可顯著提高PDX模型的成功率，同時(shí)瘤組織離體時(shí)間越短，成瘤率越高。

通過移植人源CD34+造血干細(xì)胞或者PBMC到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，建立人源化免疫重建小鼠，將其整合到胃癌PDX模型中，則成為Hu-PDX模型（humanized?PDX?models，F(xiàn)ig1）。此類模型不僅能夠提供與人體腫瘤生長類似的免疫微環(huán)境，同時(shí)還能解決常規(guī)胃癌PDX模型因使用免疫缺陷小鼠而無法用于抗腫瘤免疫藥物評(píng)估的問題。

Fig1 Hu-PDX模型構(gòu)建流程（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

胃癌原發(fā)瘤模型

在藥物篩選、藥效評(píng)價(jià)或臨床預(yù)測方面，移植瘤顯然有獨(dú)特的優(yōu)勢。但若我們想探究胃癌發(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。目前主流的胃癌原發(fā)瘤模型分為誘導(dǎo)型胃癌模型和基因工程小鼠胃癌模型。

誘導(dǎo)型胃癌模型

研究者可以利用化學(xué)致癌和幽門螺旋桿菌（H. pylori，HP）感染等方式誘導(dǎo)近交品系小鼠胃部發(fā)生癌變。其中化學(xué)致癌方式主要采用N-甲基-N-亞硝基脲(MNU)。通常在小鼠飲用水里添加MNU，以120ppm的濃度處理五周，可以促使很多品系的小鼠胃部發(fā)生癌變（Table2）[3]。當(dāng)MNU與高鹽飲食結(jié)合使用時(shí)，還可進(jìn)一步增加胃癌發(fā)生頻率。MNU誘導(dǎo)的腫瘤主要發(fā)生在胃竇中，主要包括分化良好至中度分化的腫瘤。盡管MNU致癌作用的確切機(jī)制仍不清楚，但研究者們發(fā)現(xiàn)很多信號(hào)通路和轉(zhuǎn)錄因子都參與其中，比如p53信號(hào)通路，NF-κB信號(hào)通路等等，特別是腫瘤抑制因子Tff1的表達(dá)最受關(guān)注（人類胃癌經(jīng)常檢測到TFF1的異常表達(dá)），部分學(xué)者提出MNU可通過對(duì)Tff1啟動(dòng)子的一系列表觀遺傳修飾來介導(dǎo)腫瘤發(fā)展。

?

GC, gastric cancer; M, mucosa; MNU, N-methyl-N-nitrosourea; MP, muscularis propria; PD, poorly differentiated; SC, signet cell type;S, submucosa; SS, subserosa; WD, well differentiated.

另一種誘導(dǎo)小鼠胃癌方式——幽門螺旋桿菌（HP）感染，最常用的菌株是悉尼菌株（H. pylori?SS1）。在該菌株感染約8個(gè)月后，小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的胃炎和胃上皮萎縮，但通常不發(fā)生癌變，因此H. pylori?SS1通常與化學(xué)藥劑或基因工程小鼠一起使用，以促進(jìn)胃癌的發(fā)生。

基因工程小鼠胃癌模型

無論利用化學(xué)致癌方式還是幽門螺桿菌感染，誘發(fā)產(chǎn)生的腫瘤多為鱗狀細(xì)胞胃癌，不同于常見的胃腺癌。而近些年由于基因編輯門檻的下降，基因工程小鼠胃癌模型流行起來。該類模型是直接將胃癌發(fā)生相關(guān)的基因進(jìn)行編輯，其形成腫瘤的形態(tài)特征與人腫瘤自然發(fā)生極為相似，且特異性很高，在研究胃癌發(fā)生發(fā)展機(jī)制（尤其是信號(hào)通路研究）中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。在這里，小編將介紹一些最常用的基因工程小鼠胃癌模型（Table3）[4]，包括Tff1敲除小鼠、INS-GAS轉(zhuǎn)基因小鼠、Gp130突變小鼠、H/K-ATPase:IL-1β轉(zhuǎn)基因小鼠和K-Ras轉(zhuǎn)基因小鼠。

Table 3 Genetic mouse models for GC

?

+, present; , absent; GC, gastric cancer; Inv., invasion; Met., metastasis; PD, poorly differentiated; SCJ, subcolumnar junction; WD,well differentiated.

• Tff1敲除小鼠

TFF1是一種腫瘤抑制因子，主要由胃小凹表面黏液細(xì)胞表達(dá)，調(diào)節(jié)胃腺的正常分化，通過與各種粘蛋白的相互作用，TFF1可以保護(hù)胃粘膜免受侵蝕。Tff1敲除（Tff1-/-）小鼠在1周齡時(shí)出現(xiàn)胃上皮細(xì)胞增生，其中30%小鼠在20周時(shí)出現(xiàn)上皮內(nèi)多發(fā)的大病灶甚至浸潤腺癌[4]。Tff1的敲除會(huì)促進(jìn)經(jīng)典NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)途徑的激活，進(jìn)而導(dǎo)致胃癌形成過程中的炎癥加強(qiáng)。

?

• INS-GAS轉(zhuǎn)基因小鼠

INS-GAS轉(zhuǎn)基因序列由人胃泌素（GAS）的編碼序列和胰島素（INS）的上游啟動(dòng)子序列組成，轉(zhuǎn)基因后可引起小鼠胰腺β細(xì)胞中酰胺化胃泌素過度表達(dá)，導(dǎo)致血清中胃泌素的濃度比正常高2倍。月齡較小的INS-GAS小鼠出現(xiàn)胃酸分泌量增加，高胃泌素血癥加重以及胃黏膜上皮細(xì)胞增生等癥狀，隨著時(shí)間推移小鼠出現(xiàn)胃粘膜腸上皮化生與異型增生等現(xiàn)象，20月齡時(shí)則發(fā)展為胃體侵襲性腫瘤[4]。使用幽門螺旋桿菌感染INS-GAS小鼠后會(huì)加速其黏膜內(nèi)癌的發(fā)生（12月齡內(nèi)），且病灶會(huì)逐漸向胃黏膜下和血管內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

?

• Gp130突變小鼠

Gp130是細(xì)胞因子IL6和IL11的共同受體，Gp130突變（Gp130F/F）小鼠在3個(gè)月內(nèi)就可以發(fā)展為與人類相近的胃腺癌。由于Gp130突變會(huì)導(dǎo)致TFF1的表達(dá)下調(diào)，因此Gp130F/F小鼠在很多方面的表型都與Tff1-/-小鼠相似。在胃部，Gp130信號(hào)通路的主要細(xì)胞因子傳遞者是IL11，其過度表達(dá)不僅能夠促進(jìn)胃慢性炎癥，還可以過度激活STAT3，進(jìn)而加速腫瘤的發(fā)生。

?

• H/K-ATPase:IL-1β轉(zhuǎn)基因小鼠

利用小鼠H/K-ATPase啟動(dòng)子在小鼠體內(nèi)表達(dá)人源IL-1β，即為H/K-ATPase:IL-1β轉(zhuǎn)基因小鼠。該模型表現(xiàn)出自發(fā)的胃炎，慢性進(jìn)展的胃萎縮、胃黏膜腸上皮化生，進(jìn)而進(jìn)展為胃癌（時(shí)間超過1.5年）[4]。使用幽門螺旋桿菌感染H/K-ATPase:IL-1β小鼠，則可以大大加速胃癌發(fā)生進(jìn)展（時(shí)間在1年內(nèi)）。H/K-ATPase:IL-1β小鼠的NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)途徑處于異常激活狀態(tài)，使促炎癥因子如IL-1β，IL-6，IFN-γ和TNFα的表達(dá)水平升高，進(jìn)而導(dǎo)致骨髓源的抑制細(xì)胞（MDSCs）出現(xiàn)聚集現(xiàn)象。另外，H/K-ATPase:IL-1β小鼠模型的出現(xiàn)對(duì)研究基質(zhì)細(xì)胞、腫瘤相關(guān)纖維母細(xì)胞（CAFs）和炎性細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的作用具有重要意義。

?

• K-Ras轉(zhuǎn)基因小鼠

最常見的K-Ras轉(zhuǎn)基因小鼠是利用K19啟動(dòng)子過表達(dá)致癌基因K-Ras（G12D），38％的這些小鼠在16個(gè)月齡時(shí)表現(xiàn)出胃黏膜腸上皮化生和胃腺癌的形成[4]。K-Ras（G12D）小鼠出現(xiàn)了早期趨化因子（如CXCL1）上調(diào)以及炎性細(xì)胞和成纖維細(xì)胞聚集的現(xiàn)象，這些都與胃癌的發(fā)生相關(guān)。還有一種模型是采用K19-CreERT小鼠與Loxp-STOP-Loxp-K-Ras（G12D）小鼠交配的方式以獲得條件性表達(dá)K-Ras（G12D）的小鼠，這些小鼠的胃中也同樣出現(xiàn)多發(fā)異性增生、化生及腺癌的發(fā)生。K-Ras的變異使得胃部更易發(fā)生感染或炎癥反應(yīng)，在胃癌發(fā)生過程中起到關(guān)鍵性作用。

基因工程小鼠胃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，目前正成為胃癌領(lǐng)域中必不可少的研究工具。

南模生物有包括胃癌在內(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 You W C , Brown L M , Zhang L , et al. Randomized Double-Blind Factorial Trial of Three Treatments To Reduce the Prevalence of Precancerous Gastric Lesions[J]. JNCI Journal of the National Cancer Institute, 2006, 98(14):974-983.

3?Yamamoto M , Furihata C , Ogiu T , et al. Independent variation in susceptibilities of six different mouse strains to induction of pepsinogen-altered pyloric glands and gastric tumor intestinalization by N-methyl-N-nitrosourea[J]. Cancer Letters, 2002, 179(2):0-132.

4?Poh A R , O'Donoghue R , Ernst M , et al. Mouse models for gastric cancer : matching models to biological questions.[J]. Journal of Gastroenterology & Hepatology, 2016, 31(7):1257-1272.