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
發布時間：
2022-02-22
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常用動物模型的建模方案（推薦閱讀：動物模型）
1.1 自發型肝癌模型
自發性肝癌模型是指模型動物在人工創造的環境條件下，沒有經過人工處置而自發性發作的腫瘤，這種模型最大的優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病情況[29]。自發型肝癌模型的發病時間與動物品系、性別、飼養方式等因素有關，目前主要用來反映動物的腫瘤易感性、致癌物質和環境因素對肝癌的影響。不過因此類模型的腫瘤發生率低，即使發生肝癌，腫瘤(大小、數目和部位等)和模型動物(性別、體質量和腫瘤發生時間等)都存在很大差異，在臨床病理研究與抗藥研究中數據不可控，離散度較大，所以自發型肝癌模型在現代的動物造模中較少使用。
1.2 誘發型肝癌動物模型
誘發型肝癌模型是指使用誘癌因素在實驗條件下誘使動物發生腫瘤的動物模型。由于這類模型的誘發因素和條件是人為可控的，誘發腫瘤的成功率也遠遠高于自然發病率，所以是建模的常用手段之一[30]。誘發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境，是現階段常用的肝癌動物模型[31]。目前常用的誘發型建模方法主要有以下幾種類型。
1.2.1 DEN誘導
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PHC的發生[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、多次給藥便可誘發肝癌；(3)對嚙齒類動物誘導肝臟病變具有穩定性，可模擬肝損傷-肝炎-肝硬化-肝癌的發生過程[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15周，第16周檢測小鼠全部造模成功；Seydi等[35]用DEN聯合2-乙酰氨基芴的方式對雄性SD大鼠進行肝癌造模，經過15周的造模周期，通過組織病理學檢查、肝損傷標志物及AFP等指標證實造模成功。
1.2.2 CCl4誘導
CCl4是一種肝臟的毒性物質，其主要原理是通過反復急性肝損傷、炎癥和修復導致纖維化，最終誘導產生肝癌[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系統，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)模型穩定性高，可重復性好；(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/或乙醇聯合使用誘導肝癌發生，來減少造模周期，提高造模穩定性[38-39]，如Brol等[40]在小鼠體內用CCl4和乙醇聯合誘導7周后，肝臟炎癥反應強烈，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，影響濃度。
1.2.3 其他化學誘導劑誘導
AFB是由曲霉屬真菌產生的一種雙呋喃環類毒素。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)是一種化學致癌物，TAA進入機體內可引起肝細胞壞死和肝纖維化，同時易產生腸源性內毒素血癥，使肝臟功能進一步惡化，最終導致肝癌的發生[43]，如Helmy等[44]用TAA誘導雄性SD大鼠16周，構建肝癌大鼠模型；苯巴比妥與二甲氨基偶氮苯作為一種肝臟致癌物，聯合使用也可以誘發肝癌，如Pathak等[45]用苯巴比妥聯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，發現大鼠全部發生肝癌，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建模型。此類造模方法根據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。因實驗動物存在近交系、遠交系之分，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，遺傳結構不同的個體之間的移植)等3種構建方式，免疫排斥反應是造模成功與否的關鍵，其中前兩種移植方法不發生免疫排斥反應，另外裸鼠也可以避免免疫排斥的發生。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、瘤體觀察方便的優點，常用于篩選抗癌新藥的優點。不過這種方法沒有體現細胞微環境對肝癌發生發展的影響，因此異位模型所獲得的治療結果可能有偏差。(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，這類模型的優點是可以在體內較好的模擬腫瘤生長微環境，常用于篩選抗癌藥物，易于判斷療效，另外該模型可根據實驗需要，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在裸鼠體內構建原位肝癌移植模型，并在4周后進行超聲等影像學檢查, 發現小鼠原位腫瘤移植成功率為90%(18/20只)。
1.4 轉基因(基因修飾)型肝癌動物模型
轉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導入或整合到實驗動物模型的基因染色體中并發揮功能的一類動物模型，近幾年隨著Crispr-Cas9技術在生物技術領域的廣泛應用，大大提高了精確基因組編輯的準確率[48]。用Crispr-Cas9技術構建轉基因型肝癌動物模型，有肝癌發病率高，動物模型穩定的優點，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)用豬來構建轉基因模型，因豬體型大，在解剖、生理、代謝、免疫和遺傳學等方面與人類相似，是發展大型動物癌癥模型的理想模式，如Gaba等[50]通過Cre重組酶誘導雜合KRASG12D和TP53R167H轉基因的表達，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的產生、化學敏感性和藥物代謝酶的表達等特點；(2)用小鼠來構建轉基因模型，如Hassan等[51]通過將純合金屬硫蛋白/TGFα和白蛋白/c-myc單轉基因小鼠在CD13B6CBA背景下雜交獲得c-myc/TGFα雙轉基因小鼠，并在后代中挑選雄性小鼠，以飲用水中添加鋅加速肝癌發生的方式來構建肝癌動物模型；FRG小鼠是人源化肝臟研究領域最重要的模型，Stone等[52]Crispr-Cas9技術編輯腺病毒(AAV)結合HBV載體(AAV-HBV)，構建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)用斑馬魚來構建轉基因模型，斑馬魚有體積小、繁殖發育快、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建中經常選用[53]，如Chen等[54]以Tg[fabp10∶ rtTA2s-M2; TRE2∶ EGFP-kras(G12V)]轉基因斑馬魚為實驗模型，通過多西環素喂養引發肝癌的方式來構建肝癌動物模型。
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