四種動物建模方案為臨床治療和研究抗癌藥物提供有益方向

發(fā)布時間：

2022-02-22

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專業(yè)提供(ATCC,DSMZ,RCB,JCRB細胞庫源細胞、動物實驗、CRO服務(wù)、SCI潤色)

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肝癌動物模型各有特點，不同物種，不同建模方法，可以形成不同病理特點和生物特性，應(yīng)依據(jù)實際需要選用合適模型

　　常用動物模型的建模方案（推薦閱讀：動物模型）
　　1.1 自發(fā)型肝癌模型
　　自發(fā)性肝癌模型是指模型動物在人工創(chuàng)造的環(huán)境條件下，沒有經(jīng)過人工處置而自發(fā)性發(fā)作的腫瘤，這種模型最大的優(yōu)點就是排除了人為因素的干擾，較好還原了動物模型在自然條件下的發(fā)病情況[29]。自發(fā)型肝癌模型的發(fā)病時間與動物品系、性別、飼養(yǎng)方式等因素有關(guān)，目前主要用來反映動物的腫瘤易感性、致癌物質(zhì)和環(huán)境因素對肝癌的影響。不過因此類模型的腫瘤發(fā)生率低，即使發(fā)生肝癌，腫瘤(大小、數(shù)目和部位等)和模型動物(性別、體質(zhì)量和腫瘤發(fā)生時間等)都存在很大差異，在臨床病理研究與抗藥研究中數(shù)據(jù)不可控，離散度較大，所以自發(fā)型肝癌模型在現(xiàn)代的動物造模中較少使用。
　　1.2 誘發(fā)型肝癌動物模型
　　誘發(fā)型肝癌模型是指使用誘癌因素在實驗條件下誘使動物發(fā)生腫瘤的動物模型。由于這類模型的誘發(fā)因素和條件是人為可控的，誘發(fā)腫瘤的成功率也遠遠高于自然發(fā)病率，所以是建模的常用手段之一[30]。誘發(fā)型肝癌模型有建模周期長、成本低、造模成功率高的特點，常用小鼠、大鼠和樹鼩作為造模對象，能夠能準確反映癌癥生物特性和行為，充分模擬人類腫瘤生長微環(huán)境，是現(xiàn)階段常用的肝癌動物模型[31]。目前常用的誘發(fā)型建模方法主要有以下幾種類型。
　　1.2.1 DEN誘導(dǎo)
　　DEN是目前常用的誘癌劑，其主要原理是DEN對肝臟有特定的毒性，使肝細胞大面積壞死，最終誘導(dǎo)PHC的發(fā)生[32]。其致癌有以下特點：(1)操作方便，多采用注射器腹腔注射的形式給藥；(2)誘癌成功率高，小劑量、多次給藥便可誘發(fā)肝癌；(3)對嚙齒類動物誘導(dǎo)肝臟病變具有穩(wěn)定性，可模擬肝損傷-肝炎-肝硬化-肝癌的發(fā)生過程[33]。如Chen等[34]用C57BL/6雄性小鼠[6~10周，(22±2)g]，每周0.014% DEN灌胃6 d，第7天正常飲水間隔1 d，持續(xù)15周，第16周檢測小鼠全部造模成功；Seydi等[35]用DEN聯(lián)合2-乙酰氨基芴的方式對雄性SD大鼠進行肝癌造模，經(jīng)過15周的造模周期，通過組織病理學(xué)檢查、肝損傷標志物及AFP等指標證實造模成功。
　　1.2.2 CCl4誘導(dǎo)
　　CCl4是一種肝臟的毒性物質(zhì)，其主要原理是通過反復(fù)急性肝損傷、炎癥和修復(fù)導(dǎo)致纖維化，最終誘導(dǎo)產(chǎn)生肝癌[36]。運用CCl4造模有以下特點：(1)腹腔注射的濃度與頻率會影響其作用部位及毒性，高濃度的CCl4首先損傷的是中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其次再累及肝、腎；而低濃度長期注射則主要損傷肝、腎功能[37]；(2)模型穩(wěn)定性高，可重復(fù)性好；(3)乙醇可以促進CCl4的吸收，加重中毒癥狀，所以目前大多選用CCl4與DEN和/或乙醇聯(lián)合使用誘導(dǎo)肝癌發(fā)生，來減少造模周期，提高造模穩(wěn)定性[38-39]，如Brol等[40]在小鼠體內(nèi)用CCl4和乙醇聯(lián)合誘導(dǎo)7周后，肝臟炎癥反應(yīng)強烈，伴有明顯的肝纖維化和中度脂肪變性。另外停止注射CCl4后模型動物具有自愈性，因此在造模過程中不能間斷CCl4刺激[41]。CCl4揮發(fā)性強，在操作過程中要有必要的安全防護，同時也要注意密封保存，防止揮發(fā)，影響濃度。
　　1.2.3 其他化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)
　　AFB是由曲霉屬真菌產(chǎn)生的一種雙呋喃環(huán)類毒素。AFB有強烈的致癌性，不過因其毒性強，劑量不易控制，對不同鼠類的易感性不同等缺點，現(xiàn)代動物造模中常把AFB飲食作為輔助造模方法使用[42]；硫代乙酰胺(TAA)是一種化學(xué)致癌物，TAA進入機體內(nèi)可引起肝細胞壞死和肝纖維化，同時易產(chǎn)生腸源性內(nèi)毒素血癥，使肝臟功能進一步惡化，最終導(dǎo)致肝癌的發(fā)生[43]，如Helmy等[44]用TAA誘導(dǎo)雄性SD大鼠16周，構(gòu)建肝癌大鼠模型；苯巴比妥與二甲氨基偶氮苯作為一種肝臟致癌物，聯(lián)合使用也可以誘發(fā)肝癌，如Pathak等[45]用苯巴比妥聯(lián)合二甲氨基偶氮苯對大鼠進行長期喂食，在第120天時處死大鼠，檢測肝臟組織，發(fā)現(xiàn)大鼠全部發(fā)生肝癌，造模成功率為100%。
　　1.3 移植型肝癌動物模型
　　移植型動物肝癌模型是指把腫瘤組織、細胞株移植到實驗動物體內(nèi)的荷瘤動物模型。這類模型造模成功率高，常在裸鼠、小鼠、大鼠與家兔等動物用皮下移植、腹腔移植、原位移植、血液移植、淋巴移植等方式來構(gòu)建模型。此類造模方法根據(jù)瘤株來源分為同種移植與異種移植。
　　1.3.1 同種移植模型
　　最早開始使用的移植型動物肝癌模型是同種移植模型，即同一種屬之間瘤株移植種植。因?qū)嶒瀯游锎嬖诮幌怠⑦h交系之分，即使是同一品系中的不同動物也存在遺傳基因的差異性，因此在構(gòu)建模型時具體分為：(1)自體移植；(2)同種同基因移植(同卵孿生或近交系動物之間的移植)；(3)同種異基因移植(同一物種內(nèi)，遺傳結(jié)構(gòu)不同的個體之間的移植)等3種構(gòu)建方式，免疫排斥反應(yīng)是造模成功與否的關(guān)鍵，其中前兩種移植方法不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，另外裸鼠也可以避免免疫排斥的發(fā)生。如Hepa1-6細胞株是從小鼠肝癌細胞中分離得到的，Duan等[46]用Hepa1-6細胞懸液對BALB/C小鼠進行皮下注射的方式進行肝癌造模。
　　1.3.2 異種移植模型
　　異種移植肝癌模型是將不同種屬來源的腫瘤細胞株移植到實驗動物上而建立的模型。異種移植肝癌模型也分為以下2種。(1)異位移植: 即把荷瘤生物的腫瘤細胞或組織移植于模型動物的腋窩、背部皮下等部位，這類方法有成瘤時間快、造模周期短、瘤體觀察方便的優(yōu)點，常用于篩選抗癌新藥的優(yōu)點。不過這種方法沒有體現(xiàn)細胞微環(huán)境對肝癌發(fā)生發(fā)展的影響，因此異位模型所獲得的治療結(jié)果可能有偏差。(2)原位移植：即把荷瘤生物的腫瘤細胞或組織移植到動物模型的肝臟上，這類模型的優(yōu)點是可以在體內(nèi)較好的模擬腫瘤生長微環(huán)境，常用于篩選抗癌藥物，易于判斷療效，另外該模型可根據(jù)實驗需要，對不同種類、不同部位進行特定移植，如Xu等[47]用人肝癌細胞株HCC LM3在裸鼠體內(nèi)構(gòu)建原位肝癌移植模型，并在4周后進行超聲等影像學(xué)檢查, 發(fā)現(xiàn)小鼠原位腫瘤移植成功率為90%(18/20只)。
　　1.4 轉(zhuǎn)基因(基因修飾)型肝癌動物模型
　　轉(zhuǎn)基因型動物模型是指把非自身的誘癌或致癌基因通過生信技術(shù)導(dǎo)入或整合到實驗動物模型的基因染色體中并發(fā)揮功能的一類動物模型，近幾年隨著Crispr-Cas9技術(shù)在生物技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大大提高了精確基因組編輯的準確率[48]。用Crispr-Cas9技術(shù)構(gòu)建轉(zhuǎn)基因型肝癌動物模型，有肝癌發(fā)病率高，動物模型穩(wěn)定的優(yōu)點，是目前動物模型的研究熱點[49]。
　　目前常用的主要包括以下幾種：(1)用豬來構(gòu)建轉(zhuǎn)基因模型，因豬體型大，在解剖、生理、代謝、免疫和遺傳學(xué)等方面與人類相似，是發(fā)展大型動物癌癥模型的理想模式，如Gaba等[50]通過Cre重組酶誘導(dǎo)雜合KRASG12D和TP53R167H轉(zhuǎn)基因的表達，形成定點和細胞特異性腫瘤，即Oncopig癌癥模型，此類模型有與人類肝癌相似的細胞周期、AFP的產(chǎn)生、化學(xué)敏感性和藥物代謝酶的表達等特點；(2)用小鼠來構(gòu)建轉(zhuǎn)基因模型，如Hassan等[51]通過將純合金屬硫蛋白/TGFα和白蛋白/c-myc單轉(zhuǎn)基因小鼠在CD13B6CBA背景下雜交獲得c-myc/TGFα雙轉(zhuǎn)基因小鼠，并在后代中挑選雄性小鼠，以飲用水中添加鋅加速肝癌發(fā)生的方式來構(gòu)建肝癌動物模型；FRG小鼠是人源化肝臟研究領(lǐng)域最重要的模型，Stone等[52]Crispr-Cas9技術(shù)編輯腺病毒(AAV)結(jié)合HBV載體(AAV-HBV)，構(gòu)建HBV過表達病毒，通過尾靜脈注射的形式，對FRG小鼠進行肝癌造模。(3)用斑馬魚來構(gòu)建轉(zhuǎn)基因模型，斑馬魚有體積小、繁殖發(fā)育快、肝臟再生能力強、基因序列與人類基因序列高度相似等特點，在肝癌動物模型的構(gòu)建中經(jīng)常選用[53]，如Chen等[54]以Tg[fabp10∶ rtTA2s-M2; TRE2∶ EGFP-kras(G12V)]轉(zhuǎn)基因斑馬魚為實驗?zāi)Ｐ?，通過多西環(huán)素喂養(yǎng)引發(fā)肝癌的方式來構(gòu)建肝癌動物模型。