肺癌动物模型

原发性支气管肺癌动物模型【摘要】制作动物模型的根本目的是要对人类疾病进行预防和治疗, 因此应选择那些结构、功能、代谢和人类相似的动物进行研究。

目前, 研究肺癌的病因多采用吸入方法, 研究肺转移癌多采用外科种植, 而研究原发性支气管肺癌以支气管灌注法为佳。

【关键词】肺癌，支气管肺癌，动物模型肺癌是最为常见的恶性肿瘤之一, 一般认为80%～90%的癌症与环境因素有关, 与肺癌发病相关的因素有吸烟、大气污染、职业接触、室内空气污染等。

为减少肺癌对人类的威胁, 最经济的预防措施就是对肺癌高危险人群进行筛查或监测, 发现某些个体出现早期肺癌指征, 及时对其进行预防或治疗。

因此, 研究支气管肺癌的发生发展过程及其机制, 寻找机体形成实体性肿瘤过程中的早期变化指标就成为预防肺癌的重要课题。

本课题采用化学诱癌的方法建立了大鼠的肺癌模型[1]。

1 材料与方法1.1 仪器与试剂离心机, 722 型分光光度计, 3-甲基胆蒽, 二乙基亚硝胺, 碘化油注射液, 氨苄青霉素钠, 链霉素, 硫喷妥钠, N-乙酰神经氨酸, 间苯二酚。

显色剂: 2%的间苯二酚溶液10 ml+78 ml12 mol /L 的浓HCl +1.5 ml 0.1 mol /L 的FeCl3 溶液,加蒸馏水至100 ml, 放置4 h 后使用, 4 ℃冰箱可贮存1 周。

Schiff 试剂, 盐酸, 偏重亚硫酸钠。

1.2 实验动物清洁级Wistar 大鼠, 71 只, 雌雄各半, 体重180～220 g, 由中国医学科学院实验医学中心提供。

随机分成3 组( 诱癌组, 溶剂对照组, 正常对照组, 每组动物数分别为31、20、20 只) 。

1.3 动物肺癌模型的建立1.3.1 诱癌剂配制在70～80 ℃水浴中将MCA 溶于碘化油注射液中, 配成浓度为100 mg/ml 的混悬液, 在此混悬液中再加入10 %(V/V)DEN[2]。

1.3.2 动物染毒诱癌组: 大鼠肌注硫喷妥钠( 12.5mg/kg 体重) 作为基础麻醉, 同时肌注氨苄青霉素2 万单位及链霉素2 万单位以预防感染, 再用乙醚麻醉后,一次向左肺叶支气管注入0.1ml 诱癌剂( 含MCA10mg,DEN 0.01 ml) 。

常见肿瘤常用细胞系（株）和动物模型第一节胃癌常用细胞系（株）：MKN-45，SGC-7901，AGS，NCI-N87，SNU-16，MGC-803 常用动物模型：胃癌腹膜转移小鼠模型（本质上还是一个移植瘤模型）第二节肺癌常用细胞系（株）：A549，H460，H146，A-427，SPC-A1，H838，HCC827常用动物模型：非小细胞肺癌原位移植瘤小鼠模型原发肺癌小鼠模型（A/He，C3H/He）第三节乳腺癌常用细胞系（株）：ER阳性：MCF7，T-47D ，ZR-75-1ER阴性：MDA-MB-231，SK-BR-3，MDA-MB-453，HCC1954常用动物模型：小鼠人乳腺癌移植瘤模型原发乳腺癌小鼠模型（A系小鼠，C3H，CBA）原发乳腺癌大鼠模型（Wistar）转HER2/neu小鼠模型转MMTV-PyMT小鼠模型第四节肝癌常用细胞系（株）：HepG2，SMMC-7721，Hep3B，J5常用动物模型：小鼠人肝癌移植瘤模型转HBX小鼠模型原发肝癌小鼠模型（C3H/He/Ola）第五节宫颈癌常用细胞系（株）：HeLaHCC-94，MEG-01，MS751，HCE-1常用动物模型：小鼠人宫颈癌移植瘤模型第六节结肠癌常用细胞系（株）：CT26，HCT-8常用动物模型：结肠癌全身转移动物模型第七节淋巴癌淋巴癌按照大类分成霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤霍奇金淋巴瘤常用细胞系（株）：L-428，L1326非霍奇金淋巴瘤常用细胞系（株）：伯基特淋巴瘤（Raji，Daudi）滤泡型淋巴瘤（WSU-FSCCL）GCB型弥漫大B细胞淋巴瘤（SUDHL4，Farage）ABC型弥漫大B细胞淋巴瘤（TOLEDO，Karpas422）皮肤T细胞淋巴瘤（HuT-78）T淋巴细胞白血病（Jurkat）套细胞淋巴瘤（Jeko-1）NK/T细胞淋巴瘤（SNK-6）常用动物模型：异种原位移植瘤小鼠模型 P53-/-小鼠模型第八节卵巢癌常用细胞系（株）：Caov-3，PA-1，Skov-3常用动物模型：卵巢癌移植瘤小鼠模型第九节甲状腺癌常用细胞系（株）：BC-PAP，TPC-1常用动物模型：甲状腺癌移植瘤小鼠模型第十节鼻咽癌常用细胞系（株）：人鼻咽高分化鳞状细胞癌细胞系（CNE-1）人鼻咽癌低分化鳞状细胞癌细胞系（CNE-2，HNE1-3，HONE-1，SUNE-1）常用动物模型：鼻咽癌移植瘤小鼠模型第十一节头颈癌常用细胞系（株）：HN-5，UMSCC常用动物模型：头颈癌移植瘤小鼠模型第十二节食道癌常用细胞系（株）：TE-1，Eca109，EC109常用动物模型：食道癌移植瘤小鼠模型第十三节肾癌常用细胞系（株）：HRC-A498，786-0，Caki-1，ACHN，OS-RC-2常用动物模型：肾癌移植瘤小鼠模型第十四节胆管癌常用细胞系（株）：HUCCT1，RBE，HCCC-9810，CCLP-1常用动物模型：胆管癌移植瘤小鼠模型第十五节胰腺癌常用细胞系（株）：AsPC-1，BxPC-3，Capan-1，Capan-2，CFPAC-1，HPAC，HPAF-2，Hs-766T，MIA-Paca2，PANC-1，SU.86.86常用动物模型：胰腺癌移植瘤小鼠模型转Ras小鼠模型第十六节神经肿瘤常用细胞系（株）：人神经母细胞瘤细胞（SK-N-AS，SH-SY5Y）人脑胶质瘤细胞（BT325，SHG-44）人神经胶质瘤细胞（U87，U373，H4）脑干胶质瘤细胞（LN229）常用动物模型：移植瘤模型第十七节骨肉瘤常用细胞系（株）：143B，SW1353，SaOS-2，U2OS，MG-63常用动物模型：p53+/-小鼠模型骨肉瘤移植瘤模型第十八节皮肤癌常用细胞系（株）：黑色素瘤（B16F10，B16BL6，B78D4，SK-MEL-5，SK-MEL-28，SK-MEL-31，MeWo，WM3734）非黑色素瘤（SCC细胞株：SCC-13，HSQ-89，HSC-2，SCL-1；BCC细胞株：A431，TE-354-T）常用动物模型：移植瘤模型第十九节膀胱癌常用细胞系（株）：5637、T24常用动物模型：原位移植瘤小鼠模型第二十节前列腺癌常用细胞系（株）：LNCaP、PC-3、DU145常用动物模型：前列腺癌异体移植瘤小鼠模型。

肺癌PDX动物模型建⽴恶性肺结节/肺癌PDX动物模型及分⼦评价体系建⽴⼀．研究背景1．临床治疗的问题化疗/靶向治疗中90%达不到预期治疗效果，表明⽬前的评价肿瘤药物疗效的动物模型局限性较⼤。

肿瘤动物模型对药物反应的预测价值在于该模型能在多⼤程度上真实模拟⼈体内的真实肿瘤环境，如肿瘤发⽣、微⾎管形成、免疫反应、肿瘤相关性成纤维细胞浸润和肿瘤基质成分，同时还应该能模拟⼈体药物反应如耐药性的产⽣。

然⽽⽬前尚⽆系统的报道介绍实验预测和最终临床效果的相关性，尤其是针对靶向治疗。

2．PDX模型的选择原则（1）标本选择时必须到相关的临床分期，多数抗癌药物表现出阶段性特异的效果，如胰腺癌的药物BB-94就是早期时抗肿瘤效果明显，但对进展期⽆效；（2）需检测药物与肿瘤各成分细胞的相互作⽤（如：肿瘤细胞、内⽪细胞、成纤维细胞、肿瘤-浸润的免疫细胞等）；（3）应该确定药效学与药代动⼒学的关系，以确定⼈和⼩⿏之间药效和毒性的关系。

药代/药效的关系可通过驱动基因突变来确定（如EGFR，Hedgehog信号通路），但对针对基质及肿瘤微环境的药物的价值尚待确定；（4）成功的药效/药代模型⽤于预测⼈对药物的剂量反应需要寻找⼈和⼩⿏中的⽣物标志物；（5）如何解决靶向药物的脱靶作⽤以及⾮肿瘤组织表⾯的靶点的作⽤；（6）如何控制转移及研究药物在抑制转移中的作⽤。

3．临床研究动物模型现状及问题⽬前主要的临床前⼩⿏模型分为两类：（1）移植瘤模型：包括⼈肿瘤细胞系接种、⾃体移植模型和患者来源移植模型；是将⼈源或同源⼩⿏肿瘤组织接种于⽪下或相关原位部位；此模型针对细胞增殖及存活的药物可⽤于预测临床效果，但对靶向药物的价值有限，尤其是针对肿瘤微环境的药物；（2）遗传调控⼩⿏模型：包括遗传调控肿瘤模型和⾮遗传调控肿瘤模型。

通过遗传⼯程⼈为导致⼩⿏基因突变并诱导肿瘤发⽣，这种模型是基于通过⼆代测序发现的驱动基因突变建⽴的突变⼩⿏模型。

问题：（1）肿瘤异质性使得药物针对肿瘤不同细胞成分的⽅式及耐药性产⽣的机制仍不清楚，肿瘤中不同细胞的相互作⽤，更增加了这个问题的复杂程度；（2）动物模型和临床结果之间结果的⼀致性仍有差距，如肿瘤的抑制效率、⽆进展期⽣存、总⽣存、转移及复发情况；（3）移植模型与⼈的基因型及表型缺乏⾜够准确的⽣物标志物来验证其匹配性。

#### 一、实验背景肺癌是全球范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一。

为了深入研究肺癌的发病机制、评估治疗效果和寻找新的治疗方法，建立可靠的肺癌动物模型至关重要。

本实验旨在通过二乙基硝胺（DEN）诱导小鼠肺癌，构建一种可靠的肺癌动物模型，并对其进行详细观察和分析。

#### 二、实验材料与方法##### 1. 实验动物选用SPF级C57BL/6小鼠，雄性，体重18-22g，购自某实验动物中心。

##### 2. 实验药物二乙基硝胺（DEN），纯度≥98%，购自某化学试剂公司。

##### 3. 实验方法（1）动物分组：将小鼠随机分为实验组和对照组，每组10只。

（2）实验组：每周对实验组小鼠进行1次皮下注射1% DEN水溶液，每次剂量为56mg/kg，连续注射12周。

（3）对照组：每周对对照组小鼠进行1次皮下注射等体积的生理盐水。

（4）观察指标：观察小鼠的生长状况、行为表现、体重变化等，并在实验结束后进行病理学检查。

#### 三、实验结果##### 1. 小鼠生长状况实验期间，实验组小鼠生长状况与对照组无明显差异，体重变化无显著性差异。

##### 2. 小鼠行为表现实验组小鼠在实验过程中出现不同程度的咳嗽、呼吸困难等症状，而对照组小鼠无明显异常。

##### 3. 病理学检查实验结束后，对实验组和对照组小鼠进行病理学检查，结果显示：（1）实验组小鼠肺组织出现明显的病理改变，表现为肺泡壁增厚、肺泡腔内细胞增生、肺泡结构破坏等；（2）部分实验组小鼠肺组织中出现肿瘤细胞，呈浸润性生长，符合肺癌的特征；（3）对照组小鼠肺组织无异常。

#### 四、讨论与分析本实验通过二乙基硝胺诱导小鼠肺癌，成功构建了一种可靠的肺癌动物模型。

实验结果显示，实验组小鼠在实验过程中出现咳嗽、呼吸困难等症状，病理学检查发现肺组织出现明显的病理改变，符合肺癌的特征。

与对照组相比，实验组小鼠的肺组织出现肿瘤细胞，表明本实验构建的肺癌动物模型具有可靠性。

师兄又放大招啦！肺癌模型构建大全（内附独家视频）展开全文导读肺癌是中国乃至全球最恶性的肿瘤，在各类肿瘤中的发病率及死亡率一直位居第一，成为威胁人类健康的头号杀手。

同时，肺癌也是临床研究的重要领域，每年与肺癌相关的SCI论文超过万篇，其中肺癌动物模型已逐渐成为其机制研究及药物研发必不可少的工具。

本期有幸邀请到了有多年经验的博士师兄，为大家介绍在研究中经常用到的几种肺癌动物模型。

肺癌发病率和死亡率2017年2月4日，国家癌症中心公布的最新数字显示，在中国恶性肿瘤发病率为270.59/10万，死亡率为163.83/10万，其中肺癌为发病率、死亡率双率第一，每年约59.1万人死于肺癌，其中男性居多，约40.2万。

同样在美国，2017年1月5日，美国癌症协会的统计表明，如下表所示，在美国男性和女性中肺癌的致死率依然是位居第一［1］。

图1. 美国癌症发病率和死亡率肺癌细胞的分类根据肺癌的分化程度和形态特征，目前肺癌主要分为两大类，即非小细胞肺癌和小细胞肺癌，前者主要包括腺癌、鳞状细胞癌、大细胞癌［2］。

常见的肺癌模型肺癌模型主要分为CDTX肺癌细胞移植模型（皮下移植模型和原位移植模型），PDTX（人源肿瘤组织异种移植模型）和基因修饰的肺癌模型，下面依次介绍。

一、CDTX肺癌细胞移植模型肺癌模型中，根据接种部位主要分为皮下和原位移植模型，在这类模型中需要选择正确的肺癌细胞株，可以参考上表中肺癌细胞分类，并根据实验目的选择正确的荷瘤模型，如皮下荷瘤主要用于单独研究肿瘤生长情况。

1. 皮下荷瘤定义：根据研究的肺癌类型及基因突变情况，选取状态好的肿瘤细胞移植于小鼠皮下。

例如，我们研究KRAS突变的肺癌，通常选取KRAS突变的A549细胞，细胞量为1x106－3x106/只。

具体的操作视频和分组请参考往期内容（3.8 移植性肿瘤模型的建立之皮下荷瘤），此处不再赘述。

2. 原位荷瘤定义：将肿瘤细胞通过注射等方式移植到模式动物肺部构建的动物模型。

这几天仔细阅读了一篇今年7月CancerCell的文献，从里面学到了一个很有用的人类肺癌小鼠模型制作思路。

他们首先把人类的EGFR基因定点突变，改造后的基因插入到含有7个四环素调节的启动子和β-globin 的Poly（A）载体，然后制作转基因小鼠，通过PCR检测出他们的子代中含有目的基因的小鼠，这些小鼠再和另外一种已经做好的含有CCSP-rtTA的转基因小鼠杂交，F1代中就会有含有目的基因的转基因小鼠，在经过脱氧土霉素（Doxycycline）共给，小鼠就能长出肺癌来了。

我觉得这个动物模型有几个优点：
1. 能模拟人类原发性肺癌，是一个很好的原发疾病模型。

这样可以尽最大可能模拟一些人类疾病的发病过程，因此，在这种模型上的实验可信度和实用度都很高。

2. 特异性好，他们用的CCSP-rtTA只有在肺泡中有表达，（CCSP是Clara Cell Secretion Protein 的简写，这种蛋白只会在肺泡表达，CCSP-rtTA指的是用CCSP的启动子调控rtTA的表达），因此，也避免了其他转基因动物模型中的非特异作用问题。

3. 可以直接构建近交系杂交F1代模型，这是人类疾病动物模型制作中最提倡的动物载体。

杂交F1代可以最大程度的保持基因背景的稳定性
所以这个模型制作思路还是很有参考价值的，值得我们学习。

我们也可以在此基础上发挥一下，制作出其他肿瘤或者疾病的模型。

但是这种动物模型制作过程比较复杂，效率也不高。

这可能是它美中不足的地方了。

恶性肺结节/肺癌PDX动物模型及分子评价体系建立一．研究背景1．临床治疗的问题化疗/靶向治疗中90%达不到预期治疗效果，表明目前的评价肿瘤药物疗效的动物模型局限性较大。

肿瘤动物模型对药物反应的预测价值在于该模型能在多大程度上真实模拟人体内的真实肿瘤环境，如肿瘤发生、微血管形成、免疫反应、肿瘤相关性成纤维细胞浸润和肿瘤基质成分，同时还应该能模拟人体药物反应如耐药性的产生。

然而目前尚无系统的报道介绍实验预测和最终临床效果的相关性，尤其是针对靶向治疗。

2．PDX模型的选择原则（1）标本选择时必须到相关的临床分期，多数抗癌药物表现出阶段性特异的效果，如胰腺癌的药物BB-94就是早期时抗肿瘤效果明显，但对进展期无效；（2）需检测药物与肿瘤各成分细胞的相互作用（如：肿瘤细胞、内皮细胞、成纤维细胞、肿瘤-浸润的免疫细胞等）；（3）应该确定药效学与药代动力学的关系，以确定人和小鼠之间药效和毒性的关系。

药代/药效的关系可通过驱动基因突变来确定（如EGFR，Hedgehog信号通路），但对针对基质及肿瘤微环境的药物的价值尚待确定；（4）成功的药效/药代模型用于预测人对药物的剂量反应需要寻找人和小鼠中的生物标志物；（5）如何解决靶向药物的脱靶作用以及非肿瘤组织表面的靶点的作用；（6）如何控制转移及研究药物在抑制转移中的作用。

3．临床研究动物模型现状及问题目前主要的临床前小鼠模型分为两类：（1）移植瘤模型：包括人肿瘤细胞系接种、自体移植模型和患者来源移植模型；是将人源或同源小鼠肿瘤组织接种于皮下或相关原位部位；此模型针对细胞增殖及存活的药物可用于预测临床效果，但对靶向药物的价值有限，尤其是针对肿瘤微环境的药物；（2）遗传调控小鼠模型：包括遗传调控肿瘤模型和非遗传调控肿瘤模型。

通过遗传工程人为导致小鼠基因突变并诱导肿瘤发生，这种模型是基于通过二代测序发现的驱动基因突变建立的突变小鼠模型。

问题：（1）肿瘤异质性使得药物针对肿瘤不同细胞成分的方式及耐药性产生的机制仍不清楚，肿瘤中不同细胞的相互作用，更增加了这个问题的复杂程度；（2）动物模型和临床结果之间结果的一致性仍有差距，如肿瘤的抑制效率、无进展期生存、总生存、转移及复发情况；（3）移植模型与人的基因型及表型缺乏足够准确的生物标志物来验证其匹配性。