如何正確地選擇腫瘤動物模型
在中國，現在每天約有7710例患者死于癌癥，每分鐘大概6人死于癌癥， 因此，癌癥的研究無疑成為生物醫學的重中之重，動物模型在腫瘤發生發展及藥物研發上扮演著至關重要角色。那么面對不同的腫瘤模型，究竟怎樣的動物模型才可以準確反映人類腫瘤發展情況呢？這就是我們本期內容，告訴大家什么樣的腫瘤動物模型才是你真正想要的。
首先我們要明白，最大的問題不是如何去建立模型，而是建立什么樣的模型。因為不同的模型會導致實驗結果有較大出入，腫瘤學研究工作者應當熟悉該領域已有的研究成果，查閱全面資料后，才能為自己的課題選到合適的實驗動物腫瘤模型。
第一步，需要明確你的實驗目的
根據設定的實驗目標來選擇最合適的動物模型，才能得到科學的結論和理想的結果。腫瘤動物模型的應用一般分為：腫瘤發生發展機制研究、抗腫瘤藥物篩選、免疫療法相關研究等。
第二步，了解已有的各類常見腫瘤模型分類及特點
腫瘤動物模型一般分為：①CDTX（腫瘤細胞系移植模型）②PDTX（人源腫瘤組織異種移植模型）③誘發性腫瘤動物模型 ④基因修飾腫瘤模型 ⑤自發性腫瘤動物模型；
每個模型介紹詳情可點擊往期文章（3.4腫瘤動物模型介紹）。
第三步，進一步細化到模型的每一個不定因素
主要包括以下幾個不確定因素：
（1）細胞系的選擇
根據研究的腫瘤類型以及基因型選取相應的腫瘤細胞系，用于荷瘤的細胞要保證較好的生長狀態，無污染，處于對數生長期。不同腫瘤細胞系的成瘤率不同，結合自身選取成瘤率高的細胞系進行實驗。如乳腺癌細胞有幾十種，根據來源有鼠源和人源的，根據分型有三陰性與非三陰性的，如果要更貼近人類三陰性乳腺癌的研究，一般會選擇易荷瘤的MDA-MB-231細胞。
（2）小鼠品系的選擇
腫瘤細胞系移植模型分為兩種：將人的腫瘤細胞系或腫瘤組織移植到小鼠體內和將小鼠的腫瘤細胞移植到小鼠體內，前者為異種移植因此必須選擇具有免疫缺陷的小鼠（如：nude，NOD/scid，NSG），后者為同種移植，因此選擇與腫瘤細胞系來源一致的小鼠（C57BL/6品系來源的黑色素瘤細胞系B16F10以及路易斯肺癌細胞系LLC就要選擇C57BL/6品系的小鼠）。
（3）小鼠的周齡、體重、性別
通常為6-8周，18-22g（部分模型會有差別），保證個體間差異較小；通常雌雄均可，但是根據研究的腫瘤類型及腫瘤細胞系選擇（乳腺癌等要選擇雌性，前列腺癌等要選擇雄性）
（4）接種位置的選擇
如CDTX主要包括皮下荷瘤、各種轉移模型荷瘤（尾靜脈、左心室注射）、原位荷瘤等。不同位置說明的情況不同，如單獨研究生長可以選擇簡單的皮下荷瘤。具體介紹看往期（3.5 腫瘤模型之生長、轉移及復發模型）
最后，結合實驗目的和模型特點兩者去選擇最終模型
如CDTX接種成瘤率高、實驗周期短，常用于藥物研發；而自發腫瘤模型誘導時間長，腫瘤出現時間、部位及大小等不均一，因此很少用于藥物研發。
下面以實驗目的為基礎舉幾個實例，大家會有更直觀的理解：
一、基于抗腫瘤藥物篩選為目的，一般選擇CDTX、PDTX等。
a.腫瘤細胞系移植模型（CDTX model, cell-line-derived tumor xenograft）
主要包括皮下荷瘤、各種轉移模型荷瘤、原位荷瘤等。
①皮下荷瘤模型主要用于抑制腫瘤生長（細胞增殖）的藥物的篩選檢測；
②各種轉移模型（包括左心室注射、尾靜脈注射）主要用于抑制腫瘤轉移的藥物的篩選檢測；
③原位模型由于是將腫瘤細胞移植到小鼠的相應器官，腫瘤易發生轉移（如肺癌、乳腺癌等），因此原位模型既可用于抑制腫瘤生長又可用于抑制腫瘤轉移的藥物的篩選與檢測。
舉例：人源肺癌細胞A549的裸鼠原位荷瘤模型
如圖1，該模型與皮下荷瘤模型相比，原位生長能更好的模擬腫瘤細胞在體內生長的微環境，更準確的預測藥物療效。A549原位生長模型較于皮下荷瘤模型發展更快，2-3周便發生轉移，生存時間明顯短于皮下荷瘤模型，因此便于繪制生長曲線（又稱Kaplan-Meier曲線），通過生存曲線可以對抗腫瘤效果有更直觀的了解。
異種移植腫瘤是移植性腫瘤的一種，主要用于抑制腫瘤生長（細胞增殖）的藥物的篩選檢測，近年很重視人體腫瘤的動物體內移植模型。因為這種模型使用病人的腫瘤組織，在組織形態和遺傳特征等方面均與人類腫瘤相同，故用這種模型比較直接研究人類腫瘤等生物學特性及抗腫瘤藥物。根據抗腫瘤藥物的目標腫瘤選取相應的腫瘤模型即可。
c.基因修飾模型
基因修飾腫瘤模型是利用轉基因、基因打靶和條件性基因打靶等技術敲除或插入特定基因，從而誘發動物產生腫瘤的模型。該模型主要用于腫瘤發生發展過程及作用機制的研究。但其在抗腫瘤藥物的篩選中也有一定的應用，原癌基因在人類中頻發突變是腫瘤產生的重要原因之一，而靶向這部分原癌基因的抗腫瘤藥物篩選是一個重要方向。因此，相對應的基因突變小鼠腫瘤模型在抗腫瘤藥物篩選中具有重要作用。
舉例 Lox-STOP-Lox-KrasG12D Conditional Mouse Model
Ras在人類腫瘤頻發突變，K-ras的激活突變是肺部腫瘤產生的原因之一，在k-ras locus上敲入了Lox-Stop-Lox-KrasG12D,通過小鼠鼻腔注入Ad-Cre重組腺病毒，誘導肺中的K-ras G12D表達，從而產生肺癌。由于其產生的機制及組織形態和遺傳特征等方面均與人類K-ras突變腫瘤相似，因此該模型能夠很好的評價針對K-ras突變的抗腫瘤藥物活性［2］。因此對于靶向特定基因的抗腫瘤藥物，可以運用相對應的基因修飾模型就行篩選檢測。
二、 腫瘤發生發展機制的研究
對于腫瘤機制的研究，也可以選擇上述幾種模型，更多的運用基因修飾動物模型。在實驗中觀察指標以及分析角度也有藥物研發不同。一般會采取多個模型共同驗證。
舉例：如在探究REGγ在皮膚癌產生過程中作用的研究中，同時用到了腫瘤細胞系移植模型和基因修飾動物模型（圖3）。通過比較REGγ＋／＋和REGγ-／-小鼠皮膚腫瘤形成進展以及REGγ野生型與REGγ knock down之后的人源腫瘤細胞在小鼠皮下荷瘤模型中的大小，發現REGγ在皮膚腫瘤的發生發展中具有重要作用，且其是通過Wnt/b-catenin通路發揮作用的[3]。
在當今眾多的癌癥治療手段中，免疫療法可謂炙手可熱，因此我們把免疫相關的腫瘤模型單獨列出。以T細胞受體T細胞技術（TCR-T）、嵌合抗原受體T細胞技術（CAR-T）以及免疫檢查點阻斷技術（Immune Checkpoint Blockade）為代表的新興腫瘤免疫療法不斷取得臨床上的突破，在往期中我們已經對以上技術的腫瘤模型進行了詳細的介紹，主要還集中在基于重癥聯合免疫缺陷小鼠（過繼性細胞回輸）以及同系腫瘤細胞系小鼠模型（免疫檢查點阻斷）的研究。（3.6 免疫療法相關腫瘤模型介紹）
注意：構建模型應該建立在已有的研究基礎上，避免無用功
一定要查閱相關文獻有比較全面的了解，通常文獻中不會非常具體的介紹模型的構建過程，這就需要與身邊經驗豐富的大神取經了，要關注每一個細節，切不可眼高手低。當第一次獨立構建模型時，最好先進行預實驗，預實驗很重要！預實驗很重要！預實驗很重要！
為了滿足研究的需要，在種類繁多的動物模型中如何選擇適合自己的模型變得尤為重要。這就需要我們結合自身需要進行量身選擇，更多的時候是結合多個模型來說明一個問題。相信看到這里，你想要的模型心里已經有數了吧，接著我們就會逐一為大家介紹各類腫瘤模型的建立方法，請持續關注我們哦！
參考文獻：
［1］Wang J, Hu K, Guo J, et al. Suppression of KRas-mutant cancer through the combined inhibition of KRAS with PLK1 and ROCK[J]. Nature Communications,2016: 11363-11363.
［2］Michel DuPage, Alison L Dooley & Tyler Jack. Conditional mouse lung cancer models using adenoviral or lentiviral delivery of Cre recombinase .Nat Protoc. 2009;4(7):1064-72.
［3］Lei Li1, Yongyan Dang, Jishen Zhang, Wangjun Yan1 et al. REGγ is critical for skin carcinogenesis by modulating the Wnt/b-catenin pathway Nature Communications, 2015 Apr 24;6:6875.
首先我們要明白，最大的問題不是如何去建立模型，而是建立什么樣的模型。因為不同的模型會導致實驗結果有較大出入，腫瘤學研究工作者應當熟悉該領域已有的研究成果，查閱全面資料后，才能為自己的課題選到合適的實驗動物腫瘤模型。
第一步，需要明確你的實驗目的
根據設定的實驗目標來選擇最合適的動物模型，才能得到科學的結論和理想的結果。腫瘤動物模型的應用一般分為：腫瘤發生發展機制研究、抗腫瘤藥物篩選、免疫療法相關研究等。
第二步，了解已有的各類常見腫瘤模型分類及特點
腫瘤動物模型一般分為：①CDTX（腫瘤細胞系移植模型）②PDTX（人源腫瘤組織異種移植模型）③誘發性腫瘤動物模型 ④基因修飾腫瘤模型 ⑤自發性腫瘤動物模型；
每個模型介紹詳情可點擊往期文章（3.4腫瘤動物模型介紹）。
第三步，進一步細化到模型的每一個不定因素
主要包括以下幾個不確定因素：
（1）細胞系的選擇
根據研究的腫瘤類型以及基因型選取相應的腫瘤細胞系，用于荷瘤的細胞要保證較好的生長狀態，無污染，處于對數生長期。不同腫瘤細胞系的成瘤率不同，結合自身選取成瘤率高的細胞系進行實驗。如乳腺癌細胞有幾十種，根據來源有鼠源和人源的，根據分型有三陰性與非三陰性的，如果要更貼近人類三陰性乳腺癌的研究，一般會選擇易荷瘤的MDA-MB-231細胞。
（2）小鼠品系的選擇
腫瘤細胞系移植模型分為兩種：將人的腫瘤細胞系或腫瘤組織移植到小鼠體內和將小鼠的腫瘤細胞移植到小鼠體內，前者為異種移植因此必須選擇具有免疫缺陷的小鼠（如：nude，NOD/scid，NSG），后者為同種移植，因此選擇與腫瘤細胞系來源一致的小鼠（C57BL/6品系來源的黑色素瘤細胞系B16F10以及路易斯肺癌細胞系LLC就要選擇C57BL/6品系的小鼠）。
（3）小鼠的周齡、體重、性別
通常為6-8周，18-22g（部分模型會有差別），保證個體間差異較小；通常雌雄均可，但是根據研究的腫瘤類型及腫瘤細胞系選擇（乳腺癌等要選擇雌性，前列腺癌等要選擇雄性）
（4）接種位置的選擇
如CDTX主要包括皮下荷瘤、各種轉移模型荷瘤（尾靜脈、左心室注射）、原位荷瘤等。不同位置說明的情況不同，如單獨研究生長可以選擇簡單的皮下荷瘤。具體介紹看往期（3.5 腫瘤模型之生長、轉移及復發模型）
最后，結合實驗目的和模型特點兩者去選擇最終模型
如CDTX接種成瘤率高、實驗周期短，常用于藥物研發；而自發腫瘤模型誘導時間長，腫瘤出現時間、部位及大小等不均一，因此很少用于藥物研發。
下面以實驗目的為基礎舉幾個實例，大家會有更直觀的理解：
一、基于抗腫瘤藥物篩選為目的，一般選擇CDTX、PDTX等。
a.腫瘤細胞系移植模型（CDTX model, cell-line-derived tumor xenograft）
主要包括皮下荷瘤、各種轉移模型荷瘤、原位荷瘤等。
①皮下荷瘤模型主要用于抑制腫瘤生長（細胞增殖）的藥物的篩選檢測；
②各種轉移模型（包括左心室注射、尾靜脈注射）主要用于抑制腫瘤轉移的藥物的篩選檢測；
③原位模型由于是將腫瘤細胞移植到小鼠的相應器官，腫瘤易發生轉移（如肺癌、乳腺癌等），因此原位模型既可用于抑制腫瘤生長又可用于抑制腫瘤轉移的藥物的篩選與檢測。
舉例：人源肺癌細胞A549的裸鼠原位荷瘤模型
如圖1，該模型與皮下荷瘤模型相比，原位生長能更好的模擬腫瘤細胞在體內生長的微環境，更準確的預測藥物療效。A549原位生長模型較于皮下荷瘤模型發展更快，2-3周便發生轉移，生存時間明顯短于皮下荷瘤模型，因此便于繪制生長曲線（又稱Kaplan-Meier曲線），通過生存曲線可以對抗腫瘤效果有更直觀的了解。
圖1.肺癌原位荷瘤模型［1］
b.人源腫瘤組織異種移植模型（PDTX model, patient-derived tumor xenograft）異種移植腫瘤是移植性腫瘤的一種，主要用于抑制腫瘤生長（細胞增殖）的藥物的篩選檢測，近年很重視人體腫瘤的動物體內移植模型。因為這種模型使用病人的腫瘤組織，在組織形態和遺傳特征等方面均與人類腫瘤相同，故用這種模型比較直接研究人類腫瘤等生物學特性及抗腫瘤藥物。根據抗腫瘤藥物的目標腫瘤選取相應的腫瘤模型即可。
c.基因修飾模型
基因修飾腫瘤模型是利用轉基因、基因打靶和條件性基因打靶等技術敲除或插入特定基因，從而誘發動物產生腫瘤的模型。該模型主要用于腫瘤發生發展過程及作用機制的研究。但其在抗腫瘤藥物的篩選中也有一定的應用，原癌基因在人類中頻發突變是腫瘤產生的重要原因之一，而靶向這部分原癌基因的抗腫瘤藥物篩選是一個重要方向。因此，相對應的基因突變小鼠腫瘤模型在抗腫瘤藥物篩選中具有重要作用。
舉例 Lox-STOP-Lox-KrasG12D Conditional Mouse Model
Ras在人類腫瘤頻發突變，K-ras的激活突變是肺部腫瘤產生的原因之一，在k-ras locus上敲入了Lox-Stop-Lox-KrasG12D,通過小鼠鼻腔注入Ad-Cre重組腺病毒，誘導肺中的K-ras G12D表達，從而產生肺癌。由于其產生的機制及組織形態和遺傳特征等方面均與人類K-ras突變腫瘤相似，因此該模型能夠很好的評價針對K-ras突變的抗腫瘤藥物活性［2］。因此對于靶向特定基因的抗腫瘤藥物，可以運用相對應的基因修飾模型就行篩選檢測。
二、 腫瘤發生發展機制的研究
對于腫瘤機制的研究，也可以選擇上述幾種模型，更多的運用基因修飾動物模型。在實驗中觀察指標以及分析角度也有藥物研發不同。一般會采取多個模型共同驗證。
舉例：如在探究REGγ在皮膚癌產生過程中作用的研究中，同時用到了腫瘤細胞系移植模型和基因修飾動物模型（圖3）。通過比較REGγ＋／＋和REGγ-／-小鼠皮膚腫瘤形成進展以及REGγ野生型與REGγ knock down之后的人源腫瘤細胞在小鼠皮下荷瘤模型中的大小，發現REGγ在皮膚腫瘤的發生發展中具有重要作用，且其是通過Wnt/b-catenin通路發揮作用的[3]。
圖3. REGγ在皮膚腫瘤產生過程中作用的研究[3]
3. 免疫療法相關研究在當今眾多的癌癥治療手段中，免疫療法可謂炙手可熱，因此我們把免疫相關的腫瘤模型單獨列出。以T細胞受體T細胞技術（TCR-T）、嵌合抗原受體T細胞技術（CAR-T）以及免疫檢查點阻斷技術（Immune Checkpoint Blockade）為代表的新興腫瘤免疫療法不斷取得臨床上的突破，在往期中我們已經對以上技術的腫瘤模型進行了詳細的介紹，主要還集中在基于重癥聯合免疫缺陷小鼠（過繼性細胞回輸）以及同系腫瘤細胞系小鼠模型（免疫檢查點阻斷）的研究。（3.6 免疫療法相關腫瘤模型介紹）
注意：構建模型應該建立在已有的研究基礎上，避免無用功
一定要查閱相關文獻有比較全面的了解，通常文獻中不會非常具體的介紹模型的構建過程，這就需要與身邊經驗豐富的大神取經了，要關注每一個細節，切不可眼高手低。當第一次獨立構建模型時，最好先進行預實驗，預實驗很重要！預實驗很重要！預實驗很重要！
為了滿足研究的需要，在種類繁多的動物模型中如何選擇適合自己的模型變得尤為重要。這就需要我們結合自身需要進行量身選擇，更多的時候是結合多個模型來說明一個問題。相信看到這里，你想要的模型心里已經有數了吧，接著我們就會逐一為大家介紹各類腫瘤模型的建立方法，請持續關注我們哦！
參考文獻：
［1］Wang J, Hu K, Guo J, et al. Suppression of KRas-mutant cancer through the combined inhibition of KRAS with PLK1 and ROCK[J]. Nature Communications,2016: 11363-11363.
［2］Michel DuPage, Alison L Dooley & Tyler Jack. Conditional mouse lung cancer models using adenoviral or lentiviral delivery of Cre recombinase .Nat Protoc. 2009;4(7):1064-72.
［3］Lei Li1, Yongyan Dang, Jishen Zhang, Wangjun Yan1 et al. REGγ is critical for skin carcinogenesis by modulating the Wnt/b-catenin pathway Nature Communications, 2015 Apr 24;6:6875.
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