前列腺癌转移动物模型特性的比较学分析
饶玉良;孙祖越
【摘 要】Prostate cancer is a common neoplasm of the genitou-rinary system for male, and tumor metastasis of prostate cancer is a common complication and a lethal factor. Rearching on prostate cancer metastasis is very important for clinical rearch and treatment. Proper models of prostate cancer metastasis are important tools for the study of occurrence, progression, metas-tasis, and drug rearch for prostate cancer. This article intro-duces the common model of human prostate cancer metastasis, including the points of operation, evaluation, application of me-tastatic models and comparing the characteristics of various mod-els, to the benefit of rearching and lecting models of prostate cancer.%前列腺癌是男性泌尿生殖系统常见肿瘤,肿瘤转移是前列腺癌常见的并发症和致死因素.研究前列腺癌转移具有重要的临床意义,合适的前列腺癌转移模型是研究前列腺癌发生、进展、转移及药物研究的重要工具.该文介绍了目前常见的人前列腺癌转移模型,并从转移模型的操作、评估、应用等方面比较各种模型的特点,有利于前列腺癌的模型研究和选择.
brush【期刊名称】《中国药理学通报》
【年(卷),期】2018(034)006
【总页数】5页(P760-764)
【关键词】前列腺癌;动物模型;肿瘤转移;转移模型;评价方法;人源组织异种移植PDX
【作 者】workgroup饶玉良;孙祖越
【作者单位】上海市计划生育科学研究所药理毒理学研究室,中国生育调节药物毒理检测中心,上海 200032;复旦大学药学院,上海 200031;国家人口和计划生育委员会计划生育药具重点实验室,上海 200032;上海市计划生育科学研究所药理毒理学研究室,中国生育调节药物毒理检测中心,上海 200032;复旦大学药学院,上海 200031;国家人口和计划生育委员会计划生育药具重点实验室,上海 200032
【正文语种】中 文
【中图分类】R-05;R363-332;R737.250.22
前列腺癌(prostate cancer, PCa)是老年男性常见的恶性肿瘤，其发病率居欧美国家恶性肿瘤首位，致死率居第2位[1]。我国并非传统意义上的前列腺癌高发区，但随着人民生活方式和饮食结构改变、寿命延长以及检测诊断技术的进步，我国前列腺癌发病率呈逐步上升态势。尽管早期前列腺癌的10年生存率较高，但一旦发生转移，其预后普遍不佳。前列腺癌转移方式有多种，其中，骨转移、淋巴转移等常见。淋巴转移与血液转移密切相关，预示远端器官转移可能且多预后不佳[2-3]。相对于细胞模型，动物模型能更好地再现肿瘤发生、发展进程及肿瘤微环境复杂因素的影响。构建合适的前列腺癌转移模型及科学合理的评价体系，是研究前列腺癌发生、发展、转移机制及药物研究的前提和基础。本文介绍了目前常见的前列腺癌转移模型，从转移模型的操作、评估、应用等方面比较各种模型的特点，以对目前的前列腺癌转移模型有更直观的认知，为前列腺癌转移模型的构建和选择奠定基础。
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1 理想的前列腺癌转移模型英孚少儿英语加盟
理想的前列腺癌转移模型，应能有效地模拟人体前列腺癌发生、发展、转移进程以及病理生理变化过程，应具备以下特征: ①能再现人体内肿瘤发生发展进程中基因型和表型的改变，
与人前列腺癌的发生、发展、转移的过程特征相似度高，对激素的反应性与人前列腺癌相似；②模型的相似性、可重复性、可靠性、适用性和可控性、易行性和经济性；③模型检测方法和评价手段易实现，便于及时、动态和持续观察研究。
2 已构建前列腺癌转移模型比较
目前，已构建的前列腺癌转移模型主要包括自发性肿瘤动物模型、诱发性肿瘤动物模型、肿瘤细胞系移植(cell-line-derived tumor xenograft，CDTX)模型、人源肿瘤组织异种移植(patient-derived tumor xenograft，PDTX)模型以及基因修饰肿瘤模型5类，这5类模型比较见Tab 1。
由于自发性和诱发性肿瘤动物模型运用较少，后文将主要讨论前列腺癌移植型和基因修饰型动物模型及检测评价方法。
3 前列腺癌移植性转移模型
前列腺癌移植性转移模型是将同种或异种的前列腺癌细胞或组织移植到模式动物体内，从而构建前列腺癌移植性转移模型。按移植物是细胞或组织不同，模型可分为肿瘤细胞系移
质问的意思
植模型和人源肿瘤组织异种移植模型，详见Tab 1。按移植部位，模型可分为皮下种植、原位移植、肾包膜下移植、血管内接种移植等。免疫功能不全小鼠(裸鼠或严重联合免疫缺陷小鼠)具有免疫缺陷特性，是构建人前列腺癌转移模型的理想载体。将人前列腺癌细胞或者组织通过注射、外科移植等手段接种至免疫缺陷小鼠体内是较常用的造模方法。
3.1 按照移植部位不同分类
非限定性定语从句
3.1.1 皮下种植 皮下种植是将人肿瘤细胞接种到免疫缺陷动物皮下，是最常用的肿瘤生长模型构建方法。皮下种植成瘤率高、操作简易、对实验室硬件要求不高。用该方法接种，常见的人前列腺癌细胞系都能成瘤，但肿瘤不能转移或转移率较低。
3.1.2 原位移植 将人前列腺癌细胞或前列腺癌组织块移植到免疫缺陷动物的前列腺组织内，使之在动物前列腺原位产生肿瘤及形成转移灶。按照建模操作方法不同，原位移植又分为原位注射、外科原位种植、肾包膜下种植和血管内接种等方法，其中，血管内接种又可分为尾静脉注射、左心室注射和腔静脉注射等3种造模方法。
北京论文翻译3.2 皮下移植和原位移植的比较 皮下异种移植的优势为操作简便、成瘤率高，易于控制和
guojiyinbiao重复，缺陷在于传统皮下异种移植模型难以实现肿瘤转移；原位异种移植可明显促进肿瘤转移，且前列腺癌生长的微环境更接近真实情况，可用于研究肿瘤与基质的相互作用[4-5]。具体皮下种植和原位移植方法的比较见Tab 2。
Tab 1 Common metastatic models of prostate cancer模型分类模型描述优点缺点自发性肿瘤动物模型实验动物未经任何有意识的人工处置,在自然情况下自发生成肿瘤。①近似人类肿瘤发生过程,易推衍到人;②研究肿瘤中遗传因素的作用和抗肿瘤药效评价。①个体差异较大, 很难限时获得大量荷瘤动物;②实验周期相对较长;③动物数多,耗费大,较少用于抗肿瘤药物的常规筛选。诱发性肿瘤动物模型物理、化学和生物致癌因素诱发动物肿瘤。苯并芘、联苯胺、亚硝胺类、黄曲霉毒素类等为常用化学致癌剂。①诱发因素和条件可控,诱发率高于自然发病率;②验证可疑致癌因素及肿瘤病因学研究。①诱导时间长(3～5月,甚至1～2年);②成瘤率不高,死亡率高;③肿瘤时间、部位、病灶数等个体间不均等。肿瘤细胞系移植模型将肿瘤细胞系移植到同种或异种动物体内成瘤。抗肿瘤药效评估最常用模型。①保持原发肿瘤大部分生物学特性;②动物个体成瘤差异小,成瘤率高,实验周期短。①增殖时间短,与人肿瘤不同;②人体肿瘤细胞亚群不能全部出现在移植瘤中;③需免疫缺陷动物,成本较高。人源肿瘤组织异种移植模型将患者新鲜肿瘤组织接种于免疫缺陷小鼠建立模型。最大
程度避免体外处理,更好地反映肿瘤生物学特征。①保留肿瘤的基质异质性和组织学特性,模拟体内微环境(癌细胞形态、基质富集、淋巴和血管系统及坏死区域);②客观全面反映肿瘤发展及对药物作用的反应。①肿瘤转移较少;②成本和周期长,至少需2月;③技术难度较大且成瘤率较低,操作较为复杂,特别是肾包膜等部位的异位移植。基因修饰肿瘤模型转基因、基因打靶和条件性基因打靶等技术敲除或插入特定基因,诱发动物肿瘤。主要用于癌前病变及肿瘤发生发展过程研究。①环境与遗传背景相互作用研究提供模型;②研究肿瘤发生机制、肿瘤免疫逃避的理想模型。①模型建立过程较长;②费用较高。
Tab 2 Comparison of transplantable metastatic models of prostate cancer移植方法方法条件成瘤及转移性应用优缺点参考文献皮下种植将肿瘤细胞接种到免疫缺陷动物皮下,条件要求不高,操作简易。常见细胞系都能成瘤,但不转移或转移率较低;高转移细胞系可提高转移率。模型可评价抗肿瘤药物药效,而很少用于转移研究。操作简便、成瘤率高,易于控制和重复,难转移。[6-7]原位移植 原位注射成瘤将人前列腺癌细胞悬液注射到免疫缺陷动物前列腺被膜下,关键在于解剖暴露膀胱。成瘤率高,但膀胱、精囊腺、前列腺及肠管黏连,不能排除注射误差,加入 matrigel 胶可提高成瘤率。能构建肿瘤模型,但非理想转移模型。明显促进肿瘤转移,且前列腺癌生长的微环境更接近真实情况,可研究肿瘤与基质的相互作用。[8] 外
科原位种植种植1 mm3 等体积前列腺癌组织小块到免疫缺陷动物前列腺背侧叶,对操作技术、硬件条件要求较高。成瘤率高,肺转移和主动脉旁淋巴转移发生早于骨转移,与人类特征不一致。肿瘤转移属性与人类不同,非前列腺癌转移理想模型。同上[9-10] 肾包膜下种植将前列腺癌组织小块接种到肾包膜下,对操作技术、硬件条件要求较高。瘤体生长良好,成瘤率优于原位注射及皮下种瘤,与小鼠精囊间质外重组后再移植,可提高成瘤率和肿瘤参数。移植人前列腺癌组织到免疫缺陷小鼠,可提供有价值前列腺癌模型,对治疗方法进行评价。同上[11-12] 血管内接种模 型前列腺癌细胞悬液血管内注射,循环送达全身各处并引起肿瘤。主要有尾静脉注射、左心室注射和腔静脉注射等3种方法,左心室注射模型操作较复杂。尾静脉注射和腔静脉注射类似,获得较高肺转移率及较低骨转移率,与人前列腺癌转移路径不一致;左心室注射模型易出现腰椎骨转移和病理性骨折。单纯尾静脉注射可反映癌细胞对靶器官种植能力,左心室注射模型为研究前列腺癌转移病理生理过程提供理想模型。同上[13-14]
Tab 3 Comparison of gene knockout and transgenic models基因修饰方法方法条件成瘤及转移性应用优缺点参考文献基因敲除模型运用分子生物学技术去除特定基因,制成基因敲除动物模型。已建立敲除特异抑癌基因,如pten、mxi1 、spop突变或缺失模型、 敲除基因 NKx3.1等构建肿瘤动物模型;成瘤型和转移性与相应的基因功能相关。基因敲除构建基因敲
除动物模型,研究特定基因功能,为前列腺癌机制研究提供理想模型。siRNA不彻底的基因敲低;CRISPER-Cas9等基因编辑技术实现彻底基因敲除;效率高、费用低,细胞、小鼠、斑马鱼等都可实现;鉴定复杂,可通过基因型鉴定来检测。[15-16]转基因模型SV40-T 为载体;通过pro-basin(PB)或其他特异启动子限制性表达某些癌基因;通过特异启动子调控Cre 重组酶抑制某些抑癌基因表达。成功培育出小鼠前列腺转基因腺癌TGAMP模型,10～20周龄TGAMP模型小鼠100% 发生局灶性前列腺癌,大多数位于背侧叶,模拟人前列腺癌转移的某些特定遗传损伤,导致小鼠产生前列腺癌转移。TGAMP 模型可快速发生与人前列腺癌有多种类似特征的肿瘤,如淋巴结、肺和骨等远端器官转移、CRPC演变和神经内分泌型分化等,广泛应用于前列腺癌的研究。PB 启动子受雄激素调控,TRAMP模型去势后前列腺癌进展减缓,雄激素依赖性的属性与人类无相关性;良好的前列腺癌研究模型,费用高、周期长,裸鼠难以形成较大的瘤体,常用的影像学检测手段难捕捉。[17-18]
4 前列腺癌基因修饰转移模型
前列腺癌转移基因修饰研究模型主要有基因敲除模型和转基因模型两类。
afternoontea4.1 基因敲除模型 基因敲除模型是运用分子生物学技术去除特定的基因而制成基因敲除动
物模型。目前已经建立了敲除特异性抑癌基因，如 pten、mxi1、spop突变或缺失模型、敲除高度保守的同源框基因 NKx3.1等构建肿瘤动物模型[15-16]。基因敲除可以通过基因型鉴定(genotyping)来检测，即通过设计特定的引物，利用小鼠鼠尾基因组DNA做模版，通过PCR产物大小区分基因修饰(含敲除、敲入、突变等)纯合子、杂合子及野生型。
