肿瘤动物模型都有哪些？如何进行选择？

由于近年来肿瘤的发病率快速上升，加上目前药物疗效的局限性，新的抗肿瘤药物市场亟待大力开发。

利用实验动物进行整体水平的肿瘤研究，是基础研究中的重要组成。好的临床前模型能够在一定程度上提高临床可转化性，进一步提高临床前癌症研究的质量，并为药物研发人员节省大量资金。

最早的癌症动物模型诞生于1915年，来自日本的病理学家Katsusaburo Yamagiwa 和他的助理Koichi Ichikawa把煤焦油涂在兔子的耳朵上150多天，最后他们发现兔子罹患了肿瘤，该兔子模型被认为是第一个用于癌症研究的动物模型。

经过长时间的发展，肿瘤动物模型种类愈加丰富，自发性、诱发性、移植性及基因修饰肿瘤模型等肿瘤动物模型。

自发性肿瘤动物模型

自发性肿瘤动物模型是指未经人为实验处理，自然发生的肿瘤动物模型，主要有自发性乳腺癌模型和自发性白血病模型。其肿瘤的发生发展与人类相似，但肿瘤发生参差不齐，周期较长，实验耗费较大，应用较少。

诱发性肿瘤动物模型

诱发性肿瘤动物模型是通过化学致癌剂、放射线或致癌病毒等手段，引发动物体内肿瘤的模型。

常见的化学致癌物包括苯并芘、甲基胆蒽、联苯胺、亚硝胺类和黄曲霉毒素等。在构建诱发性肿瘤模型时，选择合适的动物和致癌物至关重要。不同动物种系和器官的敏感性之间有着显著的差异，因此某些肿瘤只能在特定动物中诱发。例如，芳香烃类致癌物更容易在小鼠中诱发皮肤癌，大鼠则不容易出现此类癌症；亚硝胺类致癌物在大鼠体内能诱发食管癌，但在小鼠中通常只能引发前胃癌。

诱发性肿瘤动物模型的建立需要较长时间，准确模拟了肿瘤在人体内的真实情况。但肿瘤材料间个体差异较大且不易同时获得病程或肿瘤大小均一的动物模型。

基因修饰肿瘤模型

基因修饰肿瘤模型通过操控致癌基因或肿瘤抑制因子来诱导动物发生肿瘤。诱导方式包括基因沉默、敲除、组织特异性表达或诱导表达等。常用的技术手段有位点特异性重组酶和CRISPR等基因编辑工具。

移植性肿瘤模型

移植性肿瘤模型是当前研究中应用最多的肿瘤模型，它通过将来源于动物或人类的肿瘤组织或细胞移植到动物体内来构建肿瘤。根据肿瘤来源的不同，移植型肿瘤模型可分为同种移植模型和异种移植模型。

▐ 同种移植模型

同种移植是在具有免疫能力的近交系小鼠中，通常为C57BL/6或BALB/c品系小鼠，体内接种具有组织相容性的鼠源肿瘤细胞系或组织。

同种移植易于建立，且有良好的免疫应答。缺点是移植的小鼠组织可能无法完全代表临床情况下人类肿瘤的复杂性。

▐ 异种移植模型

异种移植型小鼠肿瘤模型通过将体外培养的人源肿瘤细胞系或肿瘤组织移植到免疫缺陷小鼠体内建立，常用的小鼠品种为裸鼠或NSG小鼠。

患者来源的肿瘤异种移植模型（PDX模型）则是通过从癌症患者切取肿瘤组织并直接移植到免疫缺陷小鼠体内。PDX模型能够保留肿瘤微环境的结构，且其病理学和遗传特征与原发肿瘤相似，表现出与临床相似的抗癌治疗反应。尽管可以在小鼠的多个部位进行肿瘤移植，常见的移植部位包括原位、皮下和尾静脉。

（DOI: 10.1158/2159-8290.CD-18-0044）

PDX模型的构建过程如下：

1、从肿瘤患者处获取新鲜实体瘤组织，将其裁剪成大约5mm的小块，或者通过化学消化或物理方法制成单细胞悬浮液，再将其接种到免疫缺陷小鼠体内。

2、肿瘤在小鼠体内依赖其微环境生长，通常需要1到6个月。

3、肿瘤形成后，异种移植物被切除并裁剪成小块（约5mm）。

4、将肿瘤组织进一步移植到新的免疫活性小鼠体内，重复此过程形成第二代或第三代移植瘤，直到肿瘤能够稳定生长。通常，移植瘤需要经过第二或第三代才能达到稳定生长状态。

为了保证与原发肿瘤的一致性，PDX模型传代次数一般不超过10代。

（DOI:10.3390/cells8080889）

人源肿瘤组织异种移植模型最大限度地减少了体外处理，更真实地反映了肿瘤的生物学特征。目前，PDX模型的主要应用领域包括：

1、药物筛选：多年的研究表明，PDX模型在药物筛选中的临床相关性极高，达到89%-90%。许多通过PDX模型筛选的抗肿瘤药物已进入临床试验阶段。

2、肿瘤个性化治疗：通过建立不同患者的PDX模型进行药物敏感性研究，可以有效预测每位患者对药物的反应，进而提高治疗的针对性。

3、生物标志物预测：PDX模型还可用于肿瘤生物标志物的研究，帮助判断患者对药物的敏感性或耐药性。

近年来，研究人员开始尝试将人类免疫系统与肿瘤组织一同移植到动物模型中，在免疫缺陷小鼠体内重建人类免疫系统，同时植入患者的肿瘤。这样建立的荷瘤小鼠模型，免疫系统和肿瘤均为人源，可以更准确地模拟人体免疫反应，反映临床情况，具有更好的临床转化性，是研究同种异体移植排斥机制、分子通路以及评估潜在疗法的重要工具。

构建人源化免疫系统的PDX模型：首先将患者的肿瘤组织移植到免疫缺陷小鼠体内，待肿瘤生长后，小鼠静脉注射从患者体内分离得到的肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）、外周血单核细胞（PBMCs）或CD34⁺造血干细胞（HSC），再补充特定细胞因子，将这些细胞诱导分化为T细胞、B细胞、NK细胞和巨噬细胞等，在小鼠体内重建人源化的免疫系统。

根据人免疫系统重建的方式，免疫系统人源化小鼠模型可分为三大类：

 

（DOI: 10.1016/j.it.2018.07.001）