國際肺癌日 | 你的肺癌模型選對了嗎？

肺癌是我國腫瘤發(fā)病率和死亡率最高的癌種。

國家癌癥中心基于腫瘤登記及隨訪監(jiān)測最新數(shù)據(jù)，在JNCC上發(fā)布了2022年中國惡性腫瘤疾病負擔情況，并形成《2022年中國癌癥發(fā)病率和死亡率》報告。報告顯示，在我國，肺癌仍是惡性腫瘤發(fā)病和死亡的首位原因。


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圖1 中國全癌種發(fā)病人數(shù)及死亡人數(shù)（萬人）[1]

今天是第22個國際肺癌日，小編就帶大家了解下肺的結(jié)構(gòu)和功能、肺癌的分型與分期、肺癌的藥物治療以及肺癌研究的小鼠模型吧。

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肺的結(jié)構(gòu)與功能

結(jié)構(gòu)與功能

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圖2 呼吸系統(tǒng)示意圖[3]

結(jié)構(gòu)：呈淺紅色，位于胸腔內(nèi)，覆蓋在心臟之上；有左右兩個肺，共五葉，右肺較寬短，分為上、中、下三個葉，左肺較狹長，僅有上、下兩葉。肺泡是肺的功能單位，它們形成氣體交換的場所。


功能：氣體交換，當你吸氣時，空氣進入你的肺，氧氣從空氣中進入你的血液。與此同時，二氧化碳從你的血液移動到肺部，被呼出。此外，肺還有防御、代謝、貯血等功能。

肺組織一旦發(fā)生癌變就會嚴重影響其功能，而肺癌就是嚴重的肺部癌變。不同類型的肺癌在治療上也有不盡相同，下面我們就來淺談一下肺癌的分型與分期。

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肺癌的分型與分期

肺癌的分型

肺癌主要分為非小細胞肺癌（non small cell lung cancer, NSCLC）和小細胞肺癌（small cell lung cancer, SCLC），其中非小細胞肺癌約占肺癌總診斷率的85%。

非小細胞肺癌還可以進一步劃分為腺癌、鱗癌和大細胞癌等，其中腺癌是肺癌最常見的亞型，其次是鱗狀細胞癌。

在非小細胞肺癌中，常見的驅(qū)動突變包括Kras突變、EGFR突變、FGFR1擴增、ALK重排、HER2突變、MET擴增、BRAF突變等。

在小細胞肺癌中，最常出現(xiàn)的驅(qū)動突變是Rb和p53的基因功能缺失。

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圖3 肺癌組織學(xué)[4]

肺癌的分期

TNM分期系統(tǒng)是目前國際上最為通用的腫瘤分期系統(tǒng)，也是臨床上進行惡性腫瘤分期的標準方法。

在肺癌TNM分期中：

T表示肺癌原發(fā)腫瘤情況，如腫瘤的位置、大小等；

N代表肺癌局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況；

M代表肺癌遠處轉(zhuǎn)移情況，癌癥一旦發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移，意味著患者已經(jīng)處于IV期（晚期）階段。

在確定患者的TNM分期值后，將這些信息組合就可得到病人總的分期，小細胞肺癌和非小細胞肺癌在專業(yè)的分期系統(tǒng)稍有不同，為了便于交流最終都可以被表示為0期、I期、II期、III期或者IV期。其中，I，II，III期會進一步細分為A或B，如IIIA，IIIB期等。

我們常聽到的早期、中期和晚期分別對應(yīng)的是I期、II/III期和IV期。

表1 肺癌TNM分期[6]

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肺癌的藥物治療

藥物治療

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圖4 抗癌治療機制[7]

肺癌的藥物治療包括化療、分子靶向治療以及免疫治療。

近年，以免疫檢查點抑制劑（如PD-1單抗或PD-L1單抗等）為代表的免疫治療已被證實可改善肺癌患者的生存率。目前多個 PD-1單抗和（或）PD-L1單抗已獲批上市并應(yīng)用于晚期及局部晚期NSCLC和SCLC的治療，更多的臨床適應(yīng)證尚在不斷探索中。


抗癌藥物的發(fā)現(xiàn)和臨床前試驗都離不開動物模型的驗證，用于肺癌研究的動物模型為探索肺癌發(fā)生與轉(zhuǎn)移的機制、篩選和評價抗癌藥物的藥效提供了有力的工具。目前可用于肺癌研究的小鼠模型有哪些呢？一起接著往下看吧！

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肺癌研究的小鼠模型

基于肺癌的分型，我們將從非小細胞肺癌和小細胞癌這兩個方面，為大家介紹目前可用于肺癌研究的小鼠模型。

非小細胞癌研究模型

Kras突變肺癌模型

野生型Kras激活/失活效應(yīng)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(dǎo)致腫瘤細胞的持續(xù)增殖。

目前國際上應(yīng)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)Kras突變體的激活，從而導(dǎo)致肺癌的發(fā)生。有研究表明，通過SPC-Cre小鼠與Kras-LSL-G12D小鼠雜交，從而獲得了從肺部炎性反應(yīng)到肺腺瘤進展時程較長的慢性自發(fā)肺部腫瘤小鼠模型。

Kras-LSL-G12D還經(jīng)常和其它癌癥驅(qū)動基因聯(lián)用，用來滿足更多的肺癌研究需求。


EGFR突變肺癌模型

表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）在細胞增殖和分化中起到重要作用，是目前最重要的靶向治療靶點之一。突變后導(dǎo)致蛋白功能異常，持續(xù)處于激活狀態(tài)，導(dǎo)致腫瘤細胞的持續(xù)增殖。

和Kras-G12D突變引起的局灶性腫瘤不同，EGFR-L858R突變引起的是類似于支氣管肺泡的彌漫性腫瘤，EGFR外顯子19的缺失引起多灶性腺癌。研究發(fā)現(xiàn)，EGFR-T790M突變小鼠以及EGFR-L858R+T790M突變小鼠比EGFR-L858R突變小鼠的腫瘤潛伏期要更長，適用于耐藥性機制研究。


ALK基因重排肺癌模型

ALK編碼酪氨酸受體，在正常肺中不表達，但是在約5％的非小細胞肺癌患者中會表達EML4-ALK。EML4-ALK是由于染色體倒位形成EML4基因與ALK 基因的重排，EML4-ALK的表達促使肺癌發(fā)生和惡化，是目前靶向治療的熱門靶點之一。

研究表明，肺特異性表達EML4-ALK的小鼠出生后不久發(fā)生多發(fā)性肺腺癌，為研究ALK靶向抑制劑（ALK-TKI）的敏感性以及耐藥性提供合適模型，并且也為ALK-TKI的臨床前藥物篩選提供有力工具。


其他肺癌模型

除了以上3類小鼠模型，還有其他基于驅(qū)動突變導(dǎo)致的肺癌研究模型，如PIK3CA-H1047R突變小鼠可發(fā)生具有支氣管肺泡特征的腺癌，Braf-V600E突變小鼠可發(fā)生腺瘤（很少進展為腺癌）。

小細胞癌研究模型

小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）是一種侵襲性強、難以治療的癌癥類型，約占全部肺癌病例的13-15%。具有轉(zhuǎn)移速度快、惡性程度高、預(yù)后情況差等特征，屬于惡性程度極高內(nèi)分泌腫瘤。

在小細胞肺癌中，最常出現(xiàn)的驅(qū)動突變是Rb和p53的基因功能缺失，因此SCLC動物模型中通常使用Rb flox小鼠，p53 flox小鼠和肺部特異性Cre小鼠進行交配獲得。

Rb和p53的同時特異性敲除后，SCLC的腫瘤發(fā)生率很高，并且腫瘤和人類腫瘤相似度很高，也能轉(zhuǎn)移到特定的組織，但是整個周期比較長，大約9個月。

因此通常會加入一些其他突變基因加速腫瘤發(fā)生，例如Rb，p53和Pten同時的組織敲除，Rb，p53和p130同時敲除，Rb和p53敲除同時過表Lmyc和Nfib，均可加速腫瘤發(fā)生。


基于現(xiàn)有的研究，南模生物自主構(gòu)建了一系列攜帶經(jīng)典肺癌驅(qū)動突變的基因工程小鼠模型，為肺癌發(fā)生機制研究、肺癌藥物藥物篩選以及相關(guān)藥效實驗提供了強有力的工具。部分信息見下表：

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部分驗證數(shù)據(jù)

Validate Data

Kras-LSL-G12D

該模型可以通過與肺特異性Cre/CreER小鼠雜交來實現(xiàn)組織特異性的表達激活，誘導(dǎo)肺癌發(fā)生。

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圖5 采用氣管內(nèi)注射的方法，將AAV-cre病毒注射到小鼠肺部，3個月后對小鼠肺部進行CT檢測，CT結(jié)果顯示有明顯的腫瘤的形成。


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圖6 Scgb1a1CreERT2/+; KrasG12D/+小鼠肺部CT檢測結(jié)果。


Stk11-Flox/R26-CAG-LSL-Luc-2A-EGFP/Kras-LSL-G12D

Stk11/EGFP/Kras-LSL-G12D小鼠是一種原發(fā)肺癌小鼠模型，包含了KRAS基因突變、EGFP過表達與STK11蛋白缺失。KRAS突變基因與EGFP過表達基因的上游含有l(wèi)ox-stop-lox終止序列，其在沒有cre重組酶的條件下是不表達的；Stk11也需要Cre的存在才能發(fā)生敲除。通過使用AAV-CRE對小鼠進行誘導(dǎo)，即可使小鼠產(chǎn)生腫瘤。

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圖7 Stk11/EGFP/Kras-LSL-G12D原發(fā)肺癌小鼠模型可通過AAV-CRE誘導(dǎo)引發(fā)肺癌。



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圖8 Stk11/EGFP/Kras-LSL-G12D瘤塊來源細胞系的抗腫瘤藥效評價。


Reference

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