動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的幾種設(shè)置對(duì)照方法介紹
動(dòng)物對(duì)照給藥
對(duì)照實(shí)驗(yàn) (Control experiments) 是在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置比較對(duì)象的一種科學(xué)方法，對(duì)照組的設(shè)置可評(píng)估實(shí)驗(yàn)條件改變對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般可分為空白對(duì)照、陽(yáng)性對(duì)照和陰性對(duì)照。
圖 1. 常見(jiàn)對(duì)照類(lèi)型
空白對(duì)照
在Fasting-mimicking diet and hormone therapy induce breast cancer regression 中，研究者們使用低血清，低葡萄糖培養(yǎng)條件，模擬禁食或 FMD (短期饑餓，STS)，F(xiàn)MD 增加了 Tamoxifen (TAM; 他莫昔芬) 和 Fulvestrant (FULV; 氟維司汀)在 HR+/HER2- 乳腺癌 (BC) 細(xì)胞系中的抗腫瘤活性。在這些細(xì)胞系的小鼠異種移植瘤模型中，得到了與體外實(shí)驗(yàn)相似結(jié)果：如圖 2A 所示：與空白對(duì)照 (隨意飲食) 以及單獨(dú)他莫昔芬和氟維司群組相比，F(xiàn)MD 與他莫昔芬/氟維司汀組合更能誘導(dǎo)乳腺癌消退。
圖 2. MCF7 異種移植物在 BALB/c 裸鼠中的生長(zhǎng)，隨意飲食 (CTR)，每周 48 h 模擬禁食 (FMD)，TAM、FULV 或組合給藥[1]
陽(yáng)性對(duì)照
陽(yáng)性對(duì)照是按照當(dāng)前實(shí)驗(yàn)方案一定能得到陽(yáng)性結(jié)果的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。陽(yáng)性對(duì)照可以排除假陰性的結(jié)果。如圖 3 所示，研究者先建立了子宮內(nèi)膜瘤的類(lèi)器官模型，通過(guò)高通量篩選的篩出有特異性反應(yīng)的治療藥物，并將得分最高的幾種藥物通過(guò)異種移植 (PDX) 模型進(jìn)行體內(nèi)驗(yàn)證。攜帶子宮內(nèi)膜癌小鼠分別接受實(shí)驗(yàn)組藥物 (奧拉帕尼，伏立諾他，布帕尼西，布帕尼西+奧拉帕尼，布帕尼西+伏立諾他) 以及陽(yáng)性對(duì)照 (卡鉑+紫杉醇) 治療。與陽(yáng)性對(duì)照組相比，布帕尼西，布帕尼西+奧拉帕尼，布帕尼西+伏立諾他組更顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。
圖 3. 單一或組合治療對(duì)小鼠子宮內(nèi)膜腫瘤生長(zhǎng)的影響[2]
A. 不同藥物治療對(duì)腫瘤體積和質(zhì)量的影響。B. H&E染色切片和增殖標(biāo)志物 Ki67 的 IHC
A. 不同藥物治療對(duì)腫瘤體積和質(zhì)量的影響。B. H&E染色切片和增殖標(biāo)志物 Ki67 的 IHC
陰性對(duì)照
陰性對(duì)照和陽(yáng)性對(duì)照相反，按照當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)方案一定不會(huì)得到陽(yáng)性結(jié)果。■ 溶劑對(duì)照 (Solvent Control)
最常見(jiàn)的陰性對(duì)照。有些化合物由于水溶性差，在進(jìn)行藥物溶解時(shí)，可能需要使用有機(jī)溶劑 (如 DMSO) 以及助溶劑輔助溶解。為排除溶劑本身對(duì)動(dòng)物的影響，往往會(huì)設(shè)置一個(gè)溶劑對(duì)照組。
如下圖 4 所示，文獻(xiàn)旨在研究抗生素-化學(xué)引誘劑 (fPeps-萬(wàn)古霉素偶聯(lián)物) 對(duì) S. aureus 肺炎小鼠模型的影響。在該研究中MRSA 小鼠接受 fPeps-萬(wàn)古霉素偶聯(lián)物，萬(wàn)古霉素以及溶劑對(duì)照 (5% DMSO+95% PBS) 鼻內(nèi)給藥。fPeps-萬(wàn)古霉素偶聯(lián)物較單獨(dú)使用萬(wàn)古霉素組顯著減輕少 S. aureus 肺炎小鼠模型的炎癥和細(xì)菌負(fù)荷。
圖 4. fPep-萬(wàn)古霉素偶聯(lián)物減少小鼠肺炎模型中的細(xì)菌負(fù)荷和炎癥[3]
A-C. 不同處理對(duì)小鼠肺組織中的細(xì)菌負(fù)荷，肺泡空間百分比以及細(xì)胞核數(shù)的影響。D.外肺葉的HE 染色
A-C. 不同處理對(duì)小鼠肺組織中的細(xì)菌負(fù)荷，肺泡空間百分比以及細(xì)胞核數(shù)的影響。D.外肺葉的HE 染色
■ 假手術(shù)處理對(duì)照 (Sham Control)
除此之外，在給動(dòng)物造模的過(guò)程中，也會(huì)涉及到假手術(shù)處理對(duì)照 (Sham Control)。例如，在 Longitudinal functional imaging of VIP interneurons reveals sup-population specific effects of stroke that are rescued with chemogenetic therapy 一文中，實(shí)驗(yàn)組小鼠通過(guò)手術(shù)誘導(dǎo)中風(fēng)，給對(duì)照組小鼠進(jìn)行假手術(shù)。對(duì)比假手術(shù)小鼠，中風(fēng)小鼠的長(zhǎng)效皮質(zhì)興奮性和反應(yīng)能力明顯衰減。注射氯氮平N-氧化物 (CNO) 后，顯著增強(qiáng)了表達(dá)hM3Dq 的小鼠的誘發(fā)皮層場(chǎng)電位幅度 (5C)。
圖 5. 血管活性腸肽中間神經(jīng)元的化學(xué)生成刺激增強(qiáng)了皮質(zhì)對(duì)前爪觸摸的反應(yīng)[4]
A. 手術(shù)時(shí)間表 B. 中風(fēng)后皮層中表達(dá) DREADD hM3Dq 的神經(jīng)元的分布 C-D. CNO 對(duì)前肢誘發(fā)電位的振幅的影響
A. 手術(shù)時(shí)間表 B. 中風(fēng)后皮層中表達(dá) DREADD hM3Dq 的神經(jīng)元的分布 C-D. CNO 對(duì)前肢誘發(fā)電位的振幅的影響
■ 同型對(duì)照 (Isotype control)
除了上述陰性對(duì)照，使用抗體治療的組別還需要設(shè)置同型抗體作為對(duì)照（Isotype control)。例如在研究壓力相關(guān)激素和神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)抗癌療法影響的實(shí)驗(yàn)中，攜帶 MCA205 腫瘤的社交失敗 (SD) 小鼠和對(duì)照 (Ctrl) 小鼠分別用抗 PD-1 mAb（clone RMP1-14）以及同種型Ab（clone 2A3）治療。結(jié)果表明，抗 PD-1 mAb顯著抑制了腫瘤生長(zhǎng)；且米非司酮 (MIFE) 改善了抗 PD-1 mAb 在 SD 小鼠中的抗腫瘤作用。
圖 6. 同型對(duì)照的設(shè)置[5]
A. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對(duì)對(duì)照小鼠 B. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對(duì)社交失敗小鼠腫瘤生長(zhǎng)的影響
A. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對(duì)對(duì)照小鼠 B. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對(duì)社交失敗小鼠腫瘤生長(zhǎng)的影響
以上就是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中常出現(xiàn)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)舉例。其實(shí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組設(shè)計(jì)思路是相同的，都是為了佐證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)幫助我們排查導(dǎo)致失敗的原因。
| 相關(guān)產(chǎn)品 |
| Tamoxifen 口服有效的雌激素受體調(diào)節(jié)劑，用于晚期乳腺癌和卵巢癌的研究，在體內(nèi)誘導(dǎo) CreER(T2) 轉(zhuǎn)基因小鼠的基因敲除。 |
| Fulvestrant 雌激素受體拮抗劑，常用于研究雌激素受體陽(yáng)性的轉(zhuǎn)移性乳腺癌。 |
| Paclitaxel 抗腫瘤劑，用于研究多種癌癥的研究。 |
| Carboplatin DNA 合成抑制劑，可作為多種癌癥的化療化合物，包括卵巢癌、肺癌，神經(jīng)母細(xì)胞瘤等。 |
參考文獻(xiàn)
1. Caffa I, Longo VD, Nencioni A, et, al. Fasting-mimicking diet and hormone therapy induce breast cancer regression. Nature. 2020 Jul;583(7817):620-624.
2. Pauli C, Rubin MA, et, al. Personalized In Vitro and In Vivo Cancer Models to Guide Precision Medicine. Cancer Discov. 2017 May;7(5):462-477.
3. Payne JAE, Cryle MJ, et, al. Antibiotic-chemoattractants enhance neutrophil clearance of Staphylococcus aureus. Nat Commun. 2021 Oct 25;12(1):6157.
4. Motaharinia M, Gerrow K, Brown CE, et, al. Longitudinal functional imaging of VIP interneurons reveals sup-population specific effects of stroke that are rescued with chemogenetic therapy. Nat Commun. 2021 Oct 20;12(1):6112.
5. Yang H, Xia L, Ma Y, et, al. Stress-glucocorticoid-TSC22D3 axis compromises therapy-induced antitumor immunity. Nat Med. 2019 Sep;25(9):1428-1441
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