乳腺癌的臨床前研究常見(jiàn)動(dòng)物模型介紹及比較

乳腺癌是乳腺上皮細(xì)胞在多種致癌因子的作用下，發(fā)生增殖失控的現(xiàn)象。疾病早期常表現(xiàn)為乳房腫塊、乳頭溢液、腋窩淋巴結(jié)腫大等癥狀，晚期可因癌細(xì)胞發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)多器官病變，直接威脅患者的生命。作為“粉紅殺手”，乳腺癌發(fā)病率位居女性惡性腫瘤的首位，男性乳腺癌較為少見(jiàn)。隨著醫(yī)療水平的提高，乳腺癌已成為療效較好的實(shí)體腫瘤之一。
 

關(guān)于乳腺癌分型
根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)后和對(duì)治療反應(yīng)的可能性，乳腺癌可分為四個(gè)亞型：Luminal A、Luminal B、HER2過(guò)表達(dá)型和三陰型（Basal-like型）。Luminal的特征是雌激素受體（ER）和孕激素受體（PR）的表達(dá)以及其他相關(guān)基因；HER2基因在約15%的浸潤(rùn)性乳腺癌中被擴(kuò)增，該亞型部分已被證明表達(dá)ER，但大多數(shù)HER2富集的腫瘤缺乏ER或PR的表達(dá)，HER2富集的腫瘤通常是高級(jí)別腫瘤；Basal則大量表達(dá)上皮基因，如細(xì)胞角蛋白5和17，但ER、PR和HER2的表達(dá)有所缺失。

常見(jiàn)的乳腺癌動(dòng)物模型
乳腺癌的嚙齒類(lèi)動(dòng)物模型已成為研究乳腺癌進(jìn)展、轉(zhuǎn)移機(jī)制和遺傳途徑，以及開(kāi)發(fā)、評(píng)估臨床治療方法的重要工具。選擇合適的動(dòng)物模型是研究的關(guān)鍵，我們需要基于對(duì)不同模型優(yōu)缺點(diǎn)的整合，使其符合特定研究目的。

腫瘤移植模型

賽業(yè)生物已建立乳腺癌、肝癌、腸癌、胰腺癌、肺癌、胃癌、腎癌、前列腺癌、黑色素瘤、膀胱癌、白血病、卵巢癌、腦癌等多種有效的人源腫瘤細(xì)胞系異體移植藥效模型，已成功移植的人源細(xì)胞系超200種，所用的受體為C-NKG（重度免疫缺陷小鼠）、NOD-Scid、BALB/c nude（裸鼠）等免疫缺陷小鼠，接種部位一般為皮下、靜脈或原位。

賽業(yè)生物精選乳腺癌細(xì)胞系移植模型

（1）CDX模型
將人類(lèi)腫瘤細(xì)胞系移植到免疫缺陷小鼠中，可分為皮下接種模型和乳墊接種模型。CDX模型細(xì)胞系是來(lái)自各種人類(lèi)腫瘤類(lèi)型的代表，遺傳信息穩(wěn)定；其間質(zhì)細(xì)胞和血管細(xì)胞組成腫瘤微環(huán)境的特征穩(wěn)定；腫瘤便于精確測(cè)量。但皮下位置可能不允許關(guān)鍵組織特異性的培養(yǎng)間質(zhì)浸潤(rùn)；存在跨物種分裂，即基質(zhì)組件是鼠源的，腫瘤細(xì)胞是人類(lèi)的；且缺乏免疫環(huán)境。

賽業(yè)生物對(duì)人源腫瘤細(xì)胞做了大量的熒光報(bào)告基因的轉(zhuǎn)入工作，為的是提供更接近臨床的轉(zhuǎn)移瘤模型和原位模型。

（2）同源移植模型
鼠源性腫瘤異體移植到免疫活性小鼠中，可分為皮下接種模型和乳墊接種模型。同源移植存在完全的免疫系統(tǒng)；其間質(zhì)細(xì)胞和血管細(xì)胞組成腫瘤微環(huán)境的特征穩(wěn)定；且腫瘤內(nèi)的所有細(xì)胞類(lèi)型都來(lái)自小鼠。但細(xì)胞系種類(lèi)較少；小鼠免疫源加強(qiáng)，腫瘤移植后會(huì)消退；且增殖過(guò)快，影響給藥窗口期。

（3）PDX模型
將人類(lèi)乳腺癌細(xì)胞或組織從原發(fā)性腫瘤（在乳房腫塊切除術(shù)或乳房切除術(shù)期間采集）或轉(zhuǎn)移性病變?cè)�位移植到免疫功能低下小鼠的乳腺脂肪墊中。PDX在連續(xù)傳代中高度模擬了親代腫瘤的組織學(xué)、基因組和結(jié)構(gòu)特征；且腫瘤便于精確測(cè)量。但生成自發(fā)PDX轉(zhuǎn)移模型需要高超的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)；從頭開(kāi)始建立PDX模型非常耗時(shí)；為了捕捉在臨床上觀察到的患者間異質(zhì)性，研究人員應(yīng)考慮使用PDX模型庫(kù)，而不是單一獨(dú)立的模型。

自發(fā)模型

未經(jīng)任何有意識(shí)的人工處理而自然發(fā)生乳腺癌的小鼠為自發(fā)型，多采用近交系小鼠，如SHN和C3H等。其中SHN小鼠較為常用，一般出生后4個(gè)月就開(kāi)始出現(xiàn)腫瘤癥狀，到12個(gè)月時(shí)乳腺癌患病率高達(dá)100%，其腫瘤發(fā)生與人類(lèi)乳腺癌極為相似，但成瘤時(shí)間太長(zhǎng)，且腫瘤發(fā)生不同步，不能在短期內(nèi)獲得大量的具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

誘發(fā)模型

誘發(fā)性乳腺癌模型多采用化學(xué)誘發(fā)途徑，常用的誘導(dǎo)劑有甲基亞硝基脲（N-methyl-N-nitrosourea, MNU）或DMBA等，一般通過(guò)灌胃、局部涂抹或靜脈注射等途徑作用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，多是采用大鼠。該方法模型構(gòu)建周期較長(zhǎng)，腫瘤細(xì)胞差異性大，惡性行為有限，腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力較弱，不利于研究惡性乳腺癌發(fā)病機(jī)理。

基因工程小鼠乳腺癌模型

通過(guò)表達(dá)與人類(lèi)同源的癌基因或敲除抑癌基因，容易構(gòu)建與人類(lèi)發(fā)病相似的乳腺癌模型，該模型目前正成為人類(lèi)研究乳腺癌的核心模型。基因工程小鼠乳腺癌模型大體分為轉(zhuǎn)基因模型和基因敲除模型。

常見(jiàn)的乳腺癌細(xì)胞株

細(xì)胞株MCF-7

由乳腺癌患者的胸腔積液中分離建立，常用于發(fā)病機(jī)理的研究。MCF7屬于貼壁細(xì)胞，顯微鏡下呈上皮細(xì)胞形態(tài)，且保留了多個(gè)分化乳腺上皮的特性，ER（+）、PR（+）、P53（+/-）；WT表達(dá)WNT7B；表達(dá)胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白（IGFBP）BP-2、BP-4、BP-5；TNF-α可以抑制MCF-7細(xì)胞的生長(zhǎng)。

細(xì)胞株MDA-MB-231

來(lái)自轉(zhuǎn)移乳腺腺癌患者的胸水，常用于乳腺疾病的發(fā)病機(jī)理及臨床應(yīng)用研究。MDA-MB-231屬上皮細(xì)胞，細(xì)胞形態(tài)大部分為紡錘狀，也有部分細(xì)胞呈圓形，存在少量懸浮細(xì)胞。ER（-）、PR（-）、HER2（-）、TP53++M；貼壁生長(zhǎng)；表達(dá)表皮生長(zhǎng)因子EGF受體、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-α受體和WNT7B癌基因。

細(xì)胞株BT474

細(xì)胞是由E·Lasfargues和W·G·Coutinho從一個(gè)實(shí)心的乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌中分離到的細(xì)胞株。呈上皮細(xì)胞樣，ER（+）、PR（+）、HER2（+）、TP53+。

細(xì)胞株4T1

4T1是一種可移植的小鼠乳腺癌細(xì)胞系，被廣泛用作體外腫瘤模型以研究人類(lèi)乳腺癌。4T1細(xì)胞有高度的侵襲性和腫瘤形成能力，它們傾向于從乳腺的原發(fā)腫瘤部位轉(zhuǎn)移至其他部位，包括肝臟、淋巴結(jié)、肺、骨骼和腦部，因此是研究乳腺癌轉(zhuǎn)移的理想選擇。

乳腺癌模型驗(yàn)證數(shù)據(jù)

1.基于C-NKG重度免疫缺陷小鼠的CDX模型構(gòu)建

接種細(xì)胞前24小時(shí)，體內(nèi)接種雌激素緩釋片，將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到C-NKG小鼠體內(nèi)，并在不同的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量成瘤體積。細(xì)胞接種量為5×10⁶/只，數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定，容易成瘤。
 

乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231乳墊原位移植腫瘤及體重生長(zhǎng)曲線

將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到C-NKG和NOD-Scid小鼠體內(nèi)，并在不同的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量成瘤體積。細(xì)胞接種量為1×10⁷/只，數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定，容易成瘤。
 

接種細(xì)胞前24小時(shí)，體內(nèi)接種雌激素緩釋片，將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到C-NKG和NOD-Scid小鼠體內(nèi)，并在不同的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量成瘤體積。細(xì)胞接種量為5~10×10⁶/只，數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定，容易成瘤。

2. 基于熒光報(bào)告基因的轉(zhuǎn)移瘤模型構(gòu)建

所有小鼠接種前24天體內(nèi)接種新型雌激素藥片。將細(xì)胞乳墊注射的形式接種到C-NKG小鼠體內(nèi)，并在不同的時(shí)間點(diǎn)對(duì)小鼠進(jìn)行活體成像。細(xì)胞接種量為1×10⁶/只。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定，動(dòng)脈注射方式MCF-7細(xì)胞容易在骨腔內(nèi)歸巢。

乳腺癌細(xì)胞4T-1-LUC骨腔移植腫瘤活體成像數(shù)據(jù)（A. 將細(xì)胞以脛骨骨腔形式接種到BALB/c小鼠體內(nèi)，并在不同的時(shí)間點(diǎn)對(duì)小鼠進(jìn)行活體成像，細(xì)胞接種量為0.5×10⁶/只；B. 腫瘤轉(zhuǎn)移臟器觀察，觀察到脾臟、肺、腎臟及腦部有肉眼可見(jiàn)的腫瘤瘤塊轉(zhuǎn)移灶；C. 脛骨組織取材后的熒光成像圖片。）

結(jié)果顯示在BALB/c小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定，4T-1-LUC鼠源三陰性乳腺癌轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)，能夠快速轉(zhuǎn)移肺、脾臟、腎臟以及腦部。

3.基于免疫健全小鼠的Syngeneic模型構(gòu)建

將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到BABL/c小鼠體內(nèi)，并在不同的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量成瘤體積。細(xì)胞接種量為0.5~1×10⁶/只，數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在BABL/c小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定，容易成瘤。

賽業(yè)生物重度免疫缺陷鼠C-NKG
C-NKG小鼠是一款重度免疫缺陷小鼠，由賽業(yè)生物在NOD-Scid背景品系上敲除Il2rg基因自主研發(fā)，是目前公認(rèn)的免疫缺陷程度高且可用于腫瘤、免疫、自身免疫性疾病、免疫治療疫苗、GvHD/移植、安全性評(píng)估等研究的優(yōu)秀模型。同時(shí)，賽業(yè)生物也可以根據(jù)項(xiàng)目需求，提供人源免疫系統(tǒng)重建、人源腫瘤細(xì)胞系異體移植等服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：
[1]Dai X, Cheng H, Bai Z, Li J. Breast Cancer Cell Line Classification and Its Relevance with Breast Tumor Subtyping. J Cancer. 2017 Sep 12;8(16):3131-3141. doi: 10.7150/jca.18457. PMID: 29158785; PMCID: PMC5665029.

[2]Manning HC, Buck JR, Cook RS. Mouse Models of Breast Cancer: Platforms for Discovering Precision Imaging Diagnostics and Future Cancer Medicine. J Nucl Med. 2016 Feb;57 Suppl 1(Suppl 1):60S-8S. doi: 10.2967/jnumed.115.157917. PMID: 26834104; PMCID: PMC6231414.