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5-Fu在新一代结肠癌PDX模型中治疗剂量的研究

更新时间:2025-01-01 07:14:23 阅读: 评论:0

2024年3月31日发(作者:奇闻趣事)

10

文章编号

1000-2200(2021)01-0010-05

J

Bengbu

Med

Coll

,

January

2021

,

Vol.

46

,

No.

1

基础医学

5-Fu

在新一代结肠癌

PDX

模型中治疗剂量的研究

1

1

2

2

涂永久

1

摘要

目的

:

建立结直肠癌病人来源的异种移植

(

PDX)

模型

探讨氟尿嘧啶

(

5-fluorouracil,5-Fu)

的药效

毒性与给药剂量之

间的关系

方法

:

将新鲜的结直肠癌手术标本移植至免疫缺陷小鼠皮下

建立

PDX

模型并稳定传代

,

检测模型的溯源性

;

分别

给予

5

10

20

40

60

mg/kg

浓度的

5-Fu,

测量肿瘤体积

、小鼠体质量变化和死亡情况等

结果

:

成功建立

PDX

模型

溯源性高

99.

96%

5-Fu

5

10

20

40

60

mg/kg

剂量组对应的肿瘤抑制率分别为

33%

49%

68%

92%

,100%

其中

,40

mg/kg

剂量

组小鼠体质量剧减

,60

mg/kg

剂量组死亡率达

100%

o

结论

5-Fu

的体内抑瘤效果及毒性与剂量密切相关

,10

~

20

mg/kg

剂量

5-Fu

较适合

PDX

模型的药效评价。

关键词

结直肠肿瘤

;

氟尿嘧啶

;

病人来源肿瘤异种移植

中图法分类号]

R

735.

3

文献标志码

A

DOI

10.13898/.

issn.

1000-2200.

2021

.

01

.

003

Study

on

the

therapeutic

do

of

5-fluorouracil

in

a

new

generation

PDX

model

of

colon

cancer

LIU

Jing

1

,CHEN

Zhan

1

,LI

Peng

2

,LI

Di

2

,TU

Yong-jiu

1

(1.

Department

of

General

Surgery

,

Chenggong

Hospital

Affiliated

to

Xiamen

University

,

Xiamen

Fujian

361000

2.

Department

of

General

Surgery

,

Xiang

'

an

Hospital

Affiliated

to

Xiamen

University,

Xiamen

Fujian

361102

,

China)

Abstract

Objective

:

To

establish

the

patient-derived

tumor

xenografts

(

PDX

)

model

of

colorectal

cancer

(

CRC

)

,

and

explore

the

relationship

among

the

anticancer

effects,

toxicity

and

do

of

5-fluorouracil

(

5-Fu)

.

Methods

The

fresh

human

CRC

tissues

were

subcutaneously

transplanted

into

immunodeficient

mice

to

establish

a

PDX

model,and

the

traceability

of

the

test

model

was

detected.

The

mice

were

treated

with

5,10,20,40

and

60

mg/kg

of

5-Fu,

respectively,

and

the

tumor

volume

,

body

mass

and

mortality

were

measured.

Results

The

PDX

model

was

successfully

established,and

the

traceability

was

99.

96%

.

The

tumor

inhibition

rates

of

5,10,

20,40

and

60

mg/kg

of

5-Fu

were

33%

,49%

,68%

,92%

and

100%

,

respectively.

Among

them

,

the

body

weight

of

mice

significantly

lost

in

40

mg/kg

do

group

,

and

the

mortality

of

60

mg/kg

do

group

was

100%

.

Conclusions

:

The

efficacy

and

toxicity

of

5-Fu

are

cloly

related

to

the

dos

,

and

the

10

-

20

mg/kg

of

5-Fu

is

suitable

for

the

efficacy

evaluation

of

PDX

model.

Key

words

colorectal

neoplasms

5-fluorouracil

patient-derived

tumor

xenografts

结肠癌为临床常见的消化类疾病

属于恶性肿

瘤之一

发病率较高

l

o

早期结肠癌手术治疗后

5

分子多样性以及微环境

,

为评估药效

解决临床

治疗难题奠定研究基础

是新型的有效的肿瘤研工

具⑷

临床常用的抗结肠癌药物

如氟尿嘧啶

(5-

fluorouracil,5-Fu

奥沙利铂

吉西他滨和伊立替康

等都有一定的不良反应

其中

,5-Fu

常被用作阳性

年生存率可达

90%

~95%

,

而晚期仅有

5%

对于晚期结肠癌的病人

根治术治疗已经不再适

临床多用化疗药物来减小病灶

缓解症状

以达

到延长病人生存期

提高生活质量的目的

新型化

疗药物及靶向药物不断出现

但新药在进入芋期临

床试验过程中超过

95%

会被淘汰

3

因此

更精准

的临床前体内试验是必要的

新一代动物模型

药对照来间接评价新药的药效

但不同研究者采用

5-Fu

作为阳性药时使用的药物剂量不一

药效与毒

性差异很大

本研究对

5-Fu

PDX

模型中的药效

与毒性进行研究

评价

5-Fu

的药效和毒性与给药剂

病人来源肿瘤异种移植模型

patient-derived

tumor

xeno

grafts,PDX

应运而生

PDX

是将病人的肿瘤直

接接种到高度免疫缺陷小鼠体内而建立起来的动物

模型,该模型能够保持原代肿瘤的异质性

组织学特

收稿日期

2019

-09

-06

修回日期

2020

-05

-27

量之间的关系

以期为

5-Fu

PDX

模型中作为阳

性药对照时的剂量选择提供参考

现作报道

1

材料与方法

1

.

1

试剂与动物

5-Fu

Sigma

公司

美国

作者单位

1.

厦门大学附属成功医院普通外科

福建厦门

青霉素链霉素溶液

RPMI-1640

培养基为

Gibco

公司

美国

产品

实验动物选取

SPF

级雌性

NCG

小鼠

4

~6

周龄

,

体质量

15

~20

g

,SPF

级雌性

361000

2.

厦门大学翔安附属医院普通外科

福建厦

361102

作者简介

刘靖

1982

-

,

硕士研究生

主治医师

.

通信作者

涂永久

博士

主任医师

.

E-mail

:

707581

937@

qq.

com

BALB/c

裸鼠

6~7

周龄

,

体质量

22

~25

g

,

均购自

蚌埠医学院学报

2021

1

月第

46

卷第

1

11

南京大学南京生物医药研究院

:

SCXK(

)2015-

后续实验

取各代组织

进行基因分型及组织病理

检测

分析肿瘤组织的溯源性

0001

]

,

饲养于厦门大学动物实验中心

SPF

级屏障

设施中

[

SYXK

(

)

2018-0009

]

,

环境温度

23

~

25

相对湿度

40

%

,12

h

昼夜交替

,

饲料经辐照处

饮用水经高压灭菌处理

动物自由摄食和饮水

1.2

样本收集

肿瘤标本来自厦门大学附属成功

1.4

分组与给药

将选取的荷瘤鼠肿瘤剪切成均

匀的小块

分别接种于裸鼠皮下

3

代移植瘤

(

P3)

增长至约

150

mm

3

选取瘤体大小均一的裸

30

随机分为

6

(

n

=6)

空白对照组腹腔

医院接受手术的结直肠癌病人

经肠镜病理明确诊

断为结直肠癌

行手术切除结直肠癌病灶

经过病

人本人及家属同意

仅供实验研究

病人新鲜的肿

注射

0.9%

氯化钠溶液

另外

5

组分别腹腔注射

5

10

20

40

60

mg/kg5-Fu,

每天

1

连续

5

d

1.5

观察指标

治疗开始后

,

每天观察动物一般状

况并记录

间隔

2

d

测一次小鼠体质量

肿瘤体积

游标卡尺测量皮下肿瘤的长度记为

(L)

,

宽度记为

瘤组织命名为

P0

P0

代组织应在标本离体

30

min

内于手术室采集完成

避开液化坏死区域

肿瘤组织切成小块

置于含

1%

青霉素链霉素的

(W)

,

根据公式

1/2

x

(W

2

XL)

计算肿瘤体积

瘤体积达到约

2

000

mm

3

或饲养时间达到

48

d

论哪个数据先达到即终止该组实验

分离各组肿

RPMI-1640

培养基中

冰浴保存

用于构建动物

模型

1.3

PDX

模型的建立

于超净工作台

用无菌器

械去净肿瘤周围结缔组织和液化坏死区域

组织修

称量瘤体质量,计算抑制率

抑瘤率

(%)=(

照组平均瘤质量

-

实验组平均瘤质量)

/

对照组平

剪成

3

mm

X

3

mm

X

3

mm

左右小块

,

再用含

1%

霉素链霉素的

RPMI-1640

培养基洗涤

3

,

每次约

5

min

75%

乙醇消毒已麻醉的

NCG

小鼠侧部皮

轻拉皮肤

套管针刺入皮下

轻推针心将组织塞

均瘤质量

X

100%

摘取肺

胸腺

肝称量质量

,

分析各脏器变化

其中

(

胸腺

/

/

)

指数

(

mg/

10

g)

=

(

胸腺

/

/

)

质量

/

小鼠体质量

X10

1.6

统计学方法

采用方差分析和

q

检验

2

结果

2.1

PDX

建模情况

连续测定移植瘤体积

结果

入皮下

消毒穿刺点

种植部位发现明显肿瘤生长

为种植成功

(

命名为

P1

)

按照

V

=

1/2

X

X

2

计算肿瘤体积

待肿瘤体积长至

1

000

mm

3

左右时

无菌条件下颈椎脱臼法处死实验动物并取肿瘤

人来源肿瘤组织移植成瘤率关键环节

,

P1

代实验动

显示

PDX

原代模型

(

P1

)

在接种后

20

d

左右成功形

成瘤体

在接种部位触及结节质硬

活动度差

,49

~

物选用高度免疫鼠

NCG

小鼠

,

有助于提高成瘤率

成瘤后

移植瘤的生长就相对稳定

后续实验则改用

BALB/c

裸鼠作为动物模型

同样方法种植于

56

d

肿瘤体积可以达到传代要求

肿瘤传代后

(P2)

生长速度明显快于

P1

(

P

<0.01)(

见表

1

1A),

符合肿瘤生长的特点

基因检测结果显示

,

经过传代后

,

肿瘤组织与病人术后

P0

代肿瘤组织同

源性为

99.96%

组织病理切片染色

也显示各代

BALB/c

裸鼠

每例

P1

代肿瘤种植

2

只小鼠

种植

部位发现明显肿瘤生长为种植成功

(

命名为

P2

代)

P2

代中选出生长良好的荷瘤鼠肿瘤

进行

肿瘤组织差异不大

(

见图

1B)

A

P1

代荷瘤小鼠

B

P2

代荷瘤小鼠

C

P1

代荷瘤小鼠肿瘤组织HE染色

D

P2

代荷瘤小鼠肿瘤组织

HE

染色

1

PDX

模型生长情况

2.2

5-Fu

抗肿瘤效果

与空白对照组比较

,5

mg/

有复发的趋势

40

mg/kg

剂量组与空白对照组

相比差异显著

(

P

<0.01),

较早出现坏死

20

mg/

kg

剂量组肿瘤体积增长变缓

(

P

<0.01)

10

mg/kg

剂量组肿瘤体积抑制较

5

mg/kg

组更加明显

(

P

<

0.01),

但瘤体未出现坏死

20

mg/kg

剂量组肿瘤

kg

剂量组比较坏死周边无残留瘤组织

继而出现结

39

d

时出现治愈情况

60

mg/kg

剂量组的肿

瘤体积基本没有增长的趋势

抑制效果最显著

,

但同

细胞主要聚集于肿瘤块周围

中央的细胞大部分坏

12

J

Bengbu

Med

Coll

,

January

2021

,

Vol.

46

,

No.

1

时不良反应也大

小鼠日渐消瘦

10

d

内出现死亡

见表

2

2

实验终止时

剥离肿瘤称质量

算抑制率

,5、

10

20

40

60

mg/kg

剂量组对应的肿

质量变化率逐渐降低

P

<0.01

见表

3

40

mg/

kg

剂量组小鼠体质量先下降

小鼠状态较差

消瘦

活动能力减弱

但后期有逐步恢复的趋势

60

mg/

瘤抑制率分别为

33%

49%

68%

92%

100%

1

P1

P2

代小鼠不同时间点移植瘤体积变化情况

n

=6

x

s

分组

------------------

小鼠移植瘤体积/讪

3

kg

剂量组小鼠体质量急剧下降

出现严重便秘现

12

d

就开始出现死亡

21

d

全组小鼠均死

死亡率为

100%

2.4

5-Fu

对荷瘤小鼠各组织毒性

5

10

mg/kg

小鼠肺

胸腺和肝指数与空白对照组差异均无统

7

d

21

d

35

d

340.99

±31.88

49

d

P1

26.

91

±0.67116.76±17.45

839.07

±54.83

计学意义

P

>0.

05

20

mg/kg

组小鼠脾指数明显

t

86.32

±1.65

360.26±18.81

1243.39

±45.86

39.

58

<0.01

高于空白对照组

胸腺指数明显低于空白对照组

P

<0.01

40

mg/kg

组小鼠肺

胸腺和肝指数

与空白对照组

20

mg/kg

组差异均有统计学意义

81.

72

23.

25

<0.

01

P

<0.01

2.3

5-Fu

对荷瘤小鼠体质量和存活率的影响

P

<0.05

~

P

<0.01

见表

4

5-Fu

剂量增加

10

20

40

60

mg/kg

剂量组小鼠体

2

各组小鼠不同时间点的肿瘤体积比较

n

=6

;

x

s

;

mm

3

分组

3

d

288.47

±6.03

213.95

±3.93

*

*

217.71

±7.06

*

*

9d

507.

25

26.

13

371.45

15.09

*

270.84

12.04

*

*##

*##

15

d

876.

60

29.

22

580.38

13.24

*

*

21

d

空白对照组

1

349.46

±43.02

831.03

±43.42

*

*

594.35

±10.45

*

*##

5

mg/kg

10

mg/kg

20

mg/kg

436.64

17.29

*

*##

190.

71

4.

61

*

168.62

±4.08

*

*

##▲银

*

##▲▲△△

*

##▲▲△△

257.

85

6.

31

*

234.

29

7.

29

*

356.50

31.95

*

278.75

15.07

*

*

##

▲银

*

##▲

▲△吟

482.66

±53.68

*

373.10

22.90

*

*##▲

*##▲▲△

40

mg/kg

60

mg/kg

*

##▲

*

##▲▲△△

160.73

±2.69

*

262.

00

<

0.

01

192.

43

4.

38

*

204.

60

<

0.

01

39

830.

000

F

322.

70

<

0.

01

310.

70

<

0.

01

P

MS

组内

分组

6

408.

000

27

d

1

715.05

±74.87

1

272.22

±45.63

*

*

821.81

±29.29

*

583.

33

28.

91

*

166

300.

000

33

d

1

966.

49

82.

70

1

620.73

±36.82

*

*

1

087.

14

85.

19

**##

668.52

±34.50

*

*##

▲银

450

600.

000

39

d

空白对照组

2

384.

00

67.

37

1

823.

92

53.

7

**

1

269.

14

27.

59

**##

733.05

±35.43

**##▲▲

5

mg/kg

10

mg/kg

20

mg/kg

*##

*

##▲银

*

##

▲▲吟

40

mg/kg

60

mg/kg

439.71

±37.46

*

F

382.

20

<

0.

01

237.

00

<

0.

01

642.

50

<

0.

01

P

MS

组内

824

300.

000986

100.

000

1

517

000.

000

q

检验

与空白对照组比较

*

*P

<0.01

5

mg/kg组比较

##

P

<0.01

;与

10

mg/kg

组比较

<0.05

,银

▲P

<0.01

20

mg/kg

组比较

P

<0.05,AAP

<0.01

40

mg/kg

组比较

P

<0.05

空白对臆组

5

mg/kg

10

mg/kg

20

mg/kg

40

mg/kg

60

mg/kg

2

各组小鼠瘤体典型图片

蚌埠医学院学报

2021

1

月第

46

卷第

1

3

各组小鼠体质量变化情况比较

n

=6

;

x

±

s

)

分组

13

小鼠体质量变化率

/%

6

d

12

d

18

d

120.66±4.20

24

d

30

d

空白对照组

106.28

±5.42

110.19±2.76

116.21

±3.70

119.41

±2.58

126.

97

±4.53

131.53±3.25

*##

*##

133.29

±6.18

5

mg/kg

10

mg/kg

125.51

±2.81

*

*##

134.69±4.22

*##

*##

104.53

±3.16

##

102.70±2.52

##

97.80

±2.16

*

*##

银▲△吟

106.34±3.83

*

106.67

±2.69

*

111.30±3.41

*

110.28±2.44

*

117.17±3.63

*

113.54±2.26

*

120.76

±4.57

*

*

##

20

mg/kg

*

##

▲银

*

##▲▲△△

118.80±2.34

*

*

##

40

mg/kg

60

mg/

kg

87.91

±2.04

*

_

91.89±2.08

*

*

:##

▲▲△△

▽▽

82.48

±1.54

*

*##

▲▲△△

▽▽

75.57

±2.08

*

*

##▲

▲△吟

▽▽

95.98

±2.45

*

90.17±2.14

*

*

##▲▲△△

*

##▲▲

△△

g]

65

±

1

91

*

*##▲▲△△

F

24.31

<0.01

1

042.

00

146.

50

161.60

<0.

01

160.60

P

MS

组内

<0.01

7

606.

000

<0.01

<0.01

10.457

1

370.

000

1

734.

000

2

762.

000

q

检验

:

与空白对照组比较*

P

<0.05,

*

*P

<0.01

5

mg/kg

组比较##

P

<0.

01

10

mg/kg

组比较

银银

<0.01

20

mg/kg

组比较

吟吟

<0.01

40

mg/kg

组比较

P

<0.

01

4

各组小鼠各脏器质量指数比较

x

±

s

分组

n

6

6

6

6

肺指数

脾指数

胸腺指数

0.21

±0.02

0.19±0.03

肝指数

1.26±0.

12

1.24±0.

10

空白对照组

0.19±0.02

0.18

±0.02

0.18

±0.03

1.2±0.09

5

mg/kg

组1.2±0.11

1.4±0.15

2.

1

±0.

18

**##▲▲

10

mg/kg

20

mg/kg

0.18

±0.03

1.32±0.15

1.37

±0.120.19±0.01

0.12±0.02

*

*

##

▲银

40

mg/kg

F

P

4

0.14±0.01

##

▲△吟

4.

34

4.4±0.12

*

*

##

▲△吟

441.

40

<0.01

0.06±0.01

**##

▲△吟

27.

19

<0.01

1.04±0.09

*^▲△吟

5.14

<0.01

0.

01

0.

002

MS

组内

P

<0.01

8.

161

0.

187

0.

073

q

检验

与空白对照组比较

*

P

<0.05,

*

*P

<0.01

5

mg/kg

组比较

##

P

<0.01

10

mg/kg

组比较

银银

<0.01

20

mg/kg

组比较

3

讨论

PDX

模型较好地保持了原发性瘤中大多数的

模型中采用

5-Fu

作为阳性药

其剂量为

33

mg/kg,

腹腔注射

每周

2

,

周期为

32

d

CIOMEI

9

人结肠癌细胞株

HCT-116

裸鼠肿瘤模型研究中采

用了

50

mg/kg

的剂量

HARRIS

10]

在人结肠癌

关键基因和信号通路活性

能够更好地模拟肿瘤病

人亲本基因学特征

且不同肿瘤病人来源的

PDX

型其生物学和遗传学特性会有所不同

,

恰好满足靶

细胞株

HT29

裸鼠肿瘤模型研究中采用了

65

mg/kg

的剂量

不同文献报道的剂量

给药方式

给药周期

等都各有差异

但是

,

在新一代模型一

PDX

模型

上尚未有研究

向药物筛选和个体化治疗的要求

5

因此

,PDX

型的应用具有独特优势

传统评价新药药效的体内试验

,

模型常选用肿

本研究首次探讨

5-Fu

PDX

模型中的适宜用

瘤细胞株异种移植模型

化疗方案的阳性对照药物

结果显示

模型动物的抑瘤效果与

5-Fu

的剂量

关系密切

毒性也是如此

60

mg/kg

高剂量表现为

常选用

5-Fu

但是

不同剂量的

5-Fu

所表现的药效

与毒性差异很大

,

若试验中选用的剂量不合适

可能

会因药效不好或毒性过大引起动物死亡率过高进而

高毒性

模型动物出现死亡

不适合应用

40

mg/kg

抑瘤效果好

,

但毒性也较大

预测动物需要有一段时

间的机体机能恢复期

20

mg/kg剂量抑瘤效果好

,

毒性小

模型动物体质量

组织变化小

尤其是对免

发挥不了阳性药的对照效果

已有报道

6

5-Fu

在小鼠结肠癌模型中的药

效与毒性做了研究

为该药作为阳性药时的剂量选

疫系统一脾

胸腺及肝脏等组织影响小

根据本

择提供参考

朱磊等

[7

在人结肠癌细胞株

CT26

研究结果

推测在用药疗程上做细致研究

有望达到

治愈疗效

10

mg/kg

剂量有抑制效果

但较

鼠结肠癌模型中采用

5-Fu

作为阳性药

其剂量为

20

mg/kg,

灌胃给药

每天

1

周期

10

d

CLSACK

8

在人结肠癌细胞株

LoVo

裸鼠结肠癌

20

mg/kg

剂量疗效弱

下转第

17

蚌埠医学院学报

2021

1

月第

46

卷第

1

17

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hydrogen

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mediated

oxidative

stress

and

apoptosis

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cultured

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involves

haeme

oxygena-1

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J

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Eur

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R,

TARDIVEL

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alleviates

acute

lung

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following

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liver

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rats

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regulated

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~20

mg

/kg

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5-Fu

较适合于

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模型应用

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本文编辑卢玉清

)

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