前面疾病模型專題已經(jīng)為大家介紹了肺癌及胃癌的小鼠模型，今天是疾病模型專題第三講，小編將為大家介紹肝癌相關(guān)的小鼠模型。

近年來，肝癌的發(fā)病率在全球呈上升趨勢。根據(jù)美國癌癥學(xué)會官方期刊發(fā)表的《2018年全球癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)》報告顯示，肝癌發(fā)生率高居惡性腫瘤第六位，是導(dǎo)致癌癥相關(guān)死亡的第四大疾病。其中，中國的肝癌病例數(shù)占全世界總數(shù)的55%，肝癌已經(jīng)成為我們的國家病。誘導(dǎo)肝癌發(fā)生的相關(guān)因素特別多，諸如：病毒，化學(xué)致癌物，酒精等，但其確切的發(fā)病機制目前尚不清楚。因此，建立與人類肝癌生物學(xué)特性相近的動物模型，對于肝癌發(fā)病機制的研究以及藥物開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。

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Fig1.排名前10的癌癥在全球范圍內(nèi)的發(fā)病和死亡占比

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首先我們一起來了解肝癌基本知識！

肝癌的分類

肝癌主要分為原發(fā)性及繼發(fā)性兩種。

• 原發(fā)性肝癌：肝細(xì)胞或肝內(nèi)膽管細(xì)胞發(fā)生的癌腫，為我國常見惡性腫瘤之一。原發(fā)性肝癌根據(jù)不同的組織類型分為：肝細(xì)胞肝癌（HCC）和肝內(nèi)膽管細(xì)胞癌（ICC），其中HCC最為常見，約占70-85%。

• 繼發(fā)性肝癌：又稱為轉(zhuǎn)移性肝癌，其他臟器的腫瘤細(xì)胞經(jīng)過血液、淋巴或直接侵入肝臟引發(fā)的腫瘤。

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肝癌的發(fā)展進程

肝癌的發(fā)生是一個多階段逐漸演變惡化的過程，從最初的肝炎到肝硬化，再到最后的肝癌，是一個多步驟的發(fā)展過程。

Fig2.肝損傷不同階段

由于不同病因會引發(fā)不同基因的改變，導(dǎo)致肝癌具有異質(zhì)性，因此肝癌模型不具有普遍性。接下來，小編就目前常用的肝癌模型進行綜述，供廣大研究者進行參考。

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Fig3.?常見的肝癌模型，上圖為肝臟解剖圖，下圖為病理圖。

（a.DEN誘發(fā)的肝癌; b. DEN+CCl4誘發(fā)的肝癌；c.Mdr2肝特異性敲除引發(fā)的肝癌；d.Tak1肝特異性敲除引發(fā)的肝癌; e.Pten肝特異性敲除引發(fā)的肝癌;f.原位注射腫瘤細(xì)胞引發(fā)的肝癌）

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常見的肝癌動物模型

1.誘發(fā)性肝癌模型

許多化學(xué)致癌劑達到足夠的劑量及時間可誘發(fā)動物形成腫瘤。常用的肝癌誘導(dǎo)劑包括：二乙基亞硝胺（DEN）、黃曲霉素B1(AFB1)、四氯化碳（CCl4）等。

• 二乙基亞硝胺（DEN）：DEN是常見的化學(xué)致癌物，不僅可以誘導(dǎo)肝癌的發(fā)生，同時也可以誘導(dǎo)胃癌、皮膚癌及血液腫瘤等的發(fā)生。DEN可誘導(dǎo)DNA烷基化損傷，從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。研究表明，DEN誘導(dǎo)肝癌的發(fā)生不僅與注射劑量及時間相關(guān)，還與小鼠的品系，性別及年齡相關(guān)。

• 黃曲霉素B1(AFB1)：AFB1是黃曲霉菌、寄生曲霉菌等菌株產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物。AFB1主要通過改變DNA結(jié)構(gòu)，引起DNA化學(xué)損傷，從而誘發(fā)肝癌的形成。

• 四氯化碳（CCl4）：CCl4的肝毒性主要分為兩個階段，首先，在肝內(nèi)代謝產(chǎn)生自由基，自由基可造成細(xì)胞膜損傷；其次，可引起炎癥應(yīng)答反應(yīng)，導(dǎo)致炎癥因子、趨化因子及其他促炎因子的分泌，直接導(dǎo)致肝臟損傷，這種反復(fù)的損傷、炎癥、修復(fù)最終會導(dǎo)致肝纖維化及肝癌的發(fā)生。

誘發(fā)性肝癌模型優(yōu)點：可以模擬腫瘤發(fā)生的3個過程，即損傷，硬化和腫瘤。

誘發(fā)性肝癌模型缺點：誘導(dǎo)周期長，致死率高，個體間肝癌發(fā)生的時間，部位及病灶數(shù)等不均一。

2.移植性肝癌模型

移植性肝癌小鼠模型是指將小鼠或人的肝癌組織、細(xì)胞株或其他惡性腫瘤（如乳腺癌）移植到小鼠體內(nèi)形成的動物模型。是肝癌研究常用的模型之一，適用于抗癌藥物臨床前的藥效評價。

目前，常見的移植性肝癌模型主要分為兩種，一種是將人源的肝癌細(xì)胞系（HepG2、Hep3B、SMMC-7721、HuH7等）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肝癌組織塊接種到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，稱為PDX模型（patient-derived xenograft）。上述這些移植性肝癌小鼠模型可以通過異位和原位移植獲得。

• 異位移植：主要是通過將腫瘤細(xì)胞和組織移植到小鼠皮下實現(xiàn)。

優(yōu)點：成瘤率高，周期短，腫瘤的大小和位置較易控制，個體差異小，另外，對宿主的影響類似，易于客觀判斷療效。

缺點：缺乏腫瘤微環(huán)境的影響，該模型不能很準(zhǔn)確模擬腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)生長。

• 原位移植：主要是通過漿膜下注射肝癌細(xì)胞和外科原位移植腫瘤塊實現(xiàn)。

優(yōu)點：?原位生長能更好的模擬腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)生長的微環(huán)境，藥物療效預(yù)測更加精準(zhǔn)。

缺點：?外科移植手術(shù)程序復(fù)雜且價格昂貴，另外，難于快速檢測腫瘤生長及其對藥物的反應(yīng)。

3. 基因工程肝癌模型

利用基因工程手段構(gòu)建的肝癌小鼠不僅能從動物整體的組織器官水平上進行研究，而且還可以深入到細(xì)胞和分子水平，為肝癌的發(fā)病機制、藥物篩選和臨床醫(yī)學(xué)研究提供理想的實驗動物模型。

• Mdr2?敲除小鼠

Mdr2基因，也被稱為Abcb4，該基因編碼一種膜結(jié)合磷脂翻轉(zhuǎn)酶，幫助磷脂進入膽汁。進入膽汁中的磷脂與膽鹽、膽固醇等形成混合微膠粒，一方面有助于膽固醇的溶解，另一方面可以滅活膽鹽的離子去垢活性，防止其對肝細(xì)胞及膽管細(xì)胞造成損傷。因此，當(dāng)Mdr2缺失時，會導(dǎo)致膽管內(nèi)磷脂濃度降低，缺少磷脂的膽汁成分可能會導(dǎo)致膽管受到損傷，膽石沉淀，誘發(fā)炎癥并進一步導(dǎo)致肝癌的發(fā)生。研究表明：Mdr2敲除小鼠在出生后2-3周，即可出現(xiàn)肝細(xì)胞損傷、血管擴張及導(dǎo)管增生的表型，8-9周后，小鼠會出現(xiàn)肝纖維化癥狀，16個月后，大部分小鼠會發(fā)生肝癌病變。

• Tak1?肝特異性敲除小鼠

Tak1，又名TGFβ?Activated Kinase 1（轉(zhuǎn)化生長因子β激活激酶1），屬于MAP3K家族的成員。TAK1作為細(xì)胞內(nèi)重要的分子，可以被 TGF-β、IL-1、BCR、TCR以及神經(jīng)酰胺等細(xì)胞因子激活，激活后的TAK1通過介導(dǎo)一系列信號通路參與機體許多重要的生理及病理過程，如：增殖凋亡，天然免疫及獲得性免疫應(yīng)答等。研究表明：特異性敲除肝細(xì)胞中的Tak1基因，4周后即可誘發(fā)肝細(xì)胞發(fā)生凋亡及壞死，4個月后可誘發(fā)原發(fā)性肝臟腫瘤，且這些腫瘤在組織學(xué)和遺傳學(xué)上與人類肝癌相似。

• Pten肝特異性敲除小鼠

PTEN是磷酸酶與張力蛋白類似物，具有蛋白磷酸酶和脂質(zhì)磷酸酶的活性，主要通過拮抗PI3K/ATK信號通路調(diào)控多種生命過程。在一些高度惡性的腫瘤中常出現(xiàn)Pten的缺失。Pten全身性敲除的純合子小鼠常伴有胚胎致死，雜合子小鼠可發(fā)展出多器官腫瘤，在肝臟中特異性敲除Pten基因，可誘發(fā)脂肪細(xì)胞增殖，脂肪肝和肝纖維化等癥狀，該模型可用于復(fù)制脂肪肝向肝癌轉(zhuǎn)化的進程。

• Apc肝特異性敲除小鼠

APC( adenomatous polyposis?coli，結(jié)腸腺瘤樣息肉病基因)?是 Wnt/β-catenin信號的拮抗劑，APC作為抑癌基因家族成員之一，在腫瘤的發(fā)生和Wnt/β-catenin活化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。Apc肝特異性敲除小鼠中，8～9個月后67% 的小鼠可以觀察到明顯的腫瘤發(fā)生。

• Mir-122肝特異性敲除小鼠

miＲNAs 的異常表達被證實與肝癌的發(fā)生具體相關(guān)性。鑒于miＲNA可能是治療肝癌的潛在靶點，目前多種miＲNA基因修飾肝癌模型已建立。其中Mir-122全身性敲除小鼠在第5 周開始出現(xiàn)炎癥，89% 的雄性和23% 的雌性小鼠在第10個月出現(xiàn)肝腫瘤。Mir-122肝臟特異性敲除小鼠在第 8～10 周開始出現(xiàn)炎癥，50%雄性和10%雌性小鼠在第12 個月出現(xiàn)肝腫瘤。

• Myc肝特異性過表達小鼠

c-Myc基因（也叫Myc）在許多腫瘤中存在著異常表達，其在細(xì)胞增殖、生長代謝、血管生成、細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化及凋亡中起著極為重要的調(diào)節(jié)作用。在肝臟中特異性的過表達Myc基因，2月齡時會自發(fā)肝癌。取小鼠的肝臟組織進行HE染色，可見細(xì)胞排列無序，胞核不清，空泡樣變性結(jié)構(gòu)，肝小葉結(jié)構(gòu)消失，利用增殖marker?Ki67進行免疫熒光檢測，與對照組相比，實驗組小鼠肝組織的細(xì)胞分裂增殖旺盛，符合腫瘤組織的特性。

基因工程肝癌模型優(yōu)點：基因工程肝癌小鼠是肝癌領(lǐng)域非常重要的研究工具，為肝癌發(fā)病機制的探索、藥物篩選和臨床醫(yī)學(xué)研究提供理想的實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

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南模生物可提供包含肝癌在內(nèi)的多癌種小鼠疾病模型，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)。

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Table1：南模生物可提供的肝癌相關(guān)服務(wù)

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