肺癌模型KS小鼠的介紹及其在肺癌臨床研究中的應(yīng)用

本期和大家見面的是肺癌模型—KS小鼠，先讓小賽帶大家了解一下肺癌。肺癌是全球最常見的癌癥，2020年全球新發(fā)肺癌病例超過220萬例。國家癌癥中心發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，早在2015年前，肺癌患病人數(shù)和導(dǎo)致死亡人數(shù)均已位居我國惡性腫瘤首位^[1]。肺癌的高發(fā)病率和致死率給世界公共衛(wèi)生帶來了巨大負(fù)擔(dān)，亟需更多臨床和臨床前研究。
 

1990年至2015年中國10種最常見癌癥的死亡率^[1]

基因突變與肺癌的發(fā)生
肺癌分為非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）和小細(xì)胞肺癌（SCLC）兩種組織學(xué)亞型，非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）約占所有肺癌的85%，小細(xì)胞肺癌（SCLC）占15%。非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）可進(jìn)一步分為肺腺癌（LUAD）、肺鱗狀細(xì)胞癌（LSCC）和大細(xì)胞肺癌（LCC）等。KRAS是NSCLC中最常見的致病基因，其在正常細(xì)胞中作為細(xì)胞生長信號(hào)的信息中心來發(fā)揮抑癌作用，突變會(huì)導(dǎo)致KRAS處于持續(xù)激活狀態(tài)，造成細(xì)胞不受控增殖并發(fā)展為NSCLC中的腺癌。KRAS G12D是肺癌中常見的突變，多種肺癌模型的構(gòu)建也是基于KRAS G12D過表達(dá)小鼠^[2-3]。
 

非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）中常見的致病基因^[2]

最近Ferone等人總結(jié)了不同肺癌小鼠模型的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)小鼠肺癌模型中的腫瘤異質(zhì)性、侵蝕性和對(duì)治療反應(yīng)/耐藥性等特征是由起源細(xì)胞和遺傳病變共同決定的。例如，研究指出攜帶KRAS或EGFR致病突變的Ⅱ型肺泡細(xì)胞才是LUAD的主要起源，而攜帶突變的俱樂部細(xì)胞的增殖則更多地表現(xiàn)出乳頭狀腫瘤表型^[4-5]。

SFTPC是Ⅱ型肺泡細(xì)胞的標(biāo)記基因，賽業(yè)生物將條件性過表達(dá)KRAS G12D突變的LSL-K-ras G12D小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001064）與Sftpc-MerCreMer小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001501）交配產(chǎn)生后代，并通過他莫昔芬誘導(dǎo)獲得了由KRAS G12D突變驅(qū)動(dòng)且起源于SFTPC陽性Ⅱ型肺泡細(xì)胞的KS肺癌小鼠模型（產(chǎn)品編號(hào)：C001514）。

他莫昔芬處理6周后的KS小鼠肺部出現(xiàn)明顯的腫瘤組織浸潤
低劑量螺旋CT是《中國肺癌篩查標(biāo)準(zhǔn)》推薦的肺癌篩查技術(shù)^[6]，賽業(yè)對(duì)KS小鼠早期模型進(jìn)行肺部CT掃描以確定腫瘤的發(fā)生。結(jié)果顯示在他莫昔芬處理6周后，小鼠肺部已出現(xiàn)明顯的腫瘤組織浸潤。
 

4周齡KS小鼠他莫昔芬處理6周后的肺部出現(xiàn)明顯的腫瘤組織浸潤（圖中淺色陰影部分）

同時(shí)期KS小鼠的蘇木精-伊紅（H&E）染色結(jié)果提示其肺部組織腫瘤存在浸潤的情況，出現(xiàn)明顯的病變，在第12周時(shí)達(dá)到后期表型。
 

 H&E染色顯示4周齡KS小鼠他莫昔芬處理6周后的肺部組織腫瘤存在明顯浸潤的情況，12周后病變進(jìn)一步加劇

KS小鼠存在生長和發(fā)育異常
生長曲線和生存曲線數(shù)據(jù)顯示，他莫昔芬處理后的KS小鼠體重明顯低于野生型小鼠，這種趨勢(shì)在雌性和雄性中均存在。此外，他莫昔芬誘導(dǎo)后第9周KS小鼠存活率開始下降，在誘導(dǎo)13周后全部死亡，這與文獻(xiàn)報(bào)道中的生存時(shí)間一致^[5]。
 

KS小鼠的生長曲線和生存曲線

KS小鼠存在肺部和脾臟的異常
取誘導(dǎo)完成后不同時(shí)期的KS小鼠的肺臟進(jìn)行觀測(cè)，數(shù)據(jù)顯示與野生型小鼠相比，誘導(dǎo)完成后第6周的KS小鼠的肺部即出現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的侵襲，其肺部呈致密膨大結(jié)構(gòu)。誘導(dǎo)完成后第12周KS小鼠的脾臟出現(xiàn)異常增生。
 

KS小鼠存在致密膨大的肺部結(jié)構(gòu)和異常增生的脾臟

其他組織的病變情況
取誘導(dǎo)完成后12周的KS小鼠脾臟、腎臟、肝臟和胰腺組織進(jìn)行H&E染色檢測(cè)，結(jié)果顯示與對(duì)照組相比，其腎臟、肝臟和胰腺均不存在異常，但其脾臟出現(xiàn)白髓異常增生的情況。
 

誘導(dǎo)完成后12周的KS小鼠腎臟、肝臟、脾臟和胰腺組織的H&E染色

總 結(jié)
KS小鼠從他莫昔芬誘導(dǎo)后6周開始體重下降，隨著年齡增長出現(xiàn)呼吸困難的癥狀，并在誘導(dǎo)后13周時(shí)全部死亡。具體到病理表型，KS小鼠從誘導(dǎo)后6周的肺部開始出現(xiàn)明顯的腫瘤細(xì)胞浸潤，肺部膨脹變形，呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)致密、外觀紅潤的組織結(jié)構(gòu)，并在誘導(dǎo)后12周達(dá)到晚期。因此，KS小鼠在保證腫瘤高效快速發(fā)展的情況下為機(jī)制研究和藥物開發(fā)提供了較長的實(shí)驗(yàn)窗口期，同時(shí)也為靶向KRAS G12D療法的評(píng)估提供了更適合的臨床前工具。

除KS肺癌小鼠模型外，賽業(yè)生物還可提供包含肝癌、胰腺癌、乳腺癌和消化道癌在內(nèi)的多種自發(fā)、誘導(dǎo)或CDX腫瘤模型。同時(shí)也可根據(jù)研究人員的需求進(jìn)行定制或合作開發(fā)。