圍觀:臨床前小鼠模型如何選？

2019-08-28

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美迪西藥效部經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)積累、多方驗(yàn)證和長(zhǎng)期實(shí)踐考驗(yàn)，已經(jīng)建立了完善的動(dòng)物模型庫，可根據(jù)客戶的需要提供各種有效的動(dòng)物模型，用來檢測(cè)藥物的有效性。實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物有非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物、犬、大小鼠、兔、豚鼠、小型豬等種類，腫瘤建模技術(shù)有皮下、原位或轉(zhuǎn)移瘤模型建立等方法，并可運(yùn)用小鼠動(dòng)物活體生物發(fā)光成像系統(tǒng)進(jìn)行原位瘤及轉(zhuǎn)移瘤研究，能夠靈活地根據(jù)客戶的需求開發(fā)建立各種定制模型。本文部分參考自發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《Nature》上的一篇長(zhǎng)文，內(nèi)容由美迪西編輯組稿，以饗讀者。

臨床前小鼠模型如何選？

癌癥是奪走人們生命的罪魁禍?zhǔn)字唬S多人談癌色變，人類與癌癥的斗爭(zhēng)也從未停止過,越來越多的研究者投入癌癥發(fā)病機(jī)制及新療法的探索之中。盡管如此，每年仍然只有屈指可數(shù)的抗癌新藥通過審批，究其原因主要是絕大多數(shù)具有較好臨床前效應(yīng)的新藥缺乏良好的臨床療效，因此合理應(yīng)用及創(chuàng)新臨床前抗腫瘤藥物的評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)臨床前研究與臨床藥效的結(jié)合與統(tǒng)一，就顯得尤為迫切和重要。

眾所周知，動(dòng)物癌癥模型在癌癥的病因和發(fā)病機(jī)制研究以及治療評(píng)估中發(fā)揮著舉足輕重的作用。而在沒有特別理由的情況下，小鼠為復(fù)制人類疾病動(dòng)物模型和研究基因功能的首選模式動(dòng)物。小鼠癌癥模型是目前最為常用、先進(jìn)和公認(rèn)的臨床前抗腫瘤藥物效應(yīng)評(píng)價(jià)體系，該模型隨著腫瘤治療策略的革新而不斷發(fā)展，并為癌癥的治療手段提供重要的理論及實(shí)踐指導(dǎo)。本文對(duì)最為常用的小鼠癌癥模型在臨床前的選擇以及面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了描述，并對(duì)新興癌癥模型的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)述，為臨床前合理評(píng)價(jià)藥物療效提供參考。

通過選取合理的動(dòng)物模型，進(jìn)行的臨床前研究所獲得的陽性療效數(shù)據(jù)，與藥物臨床療效有很好的相關(guān)性。對(duì)動(dòng)物模型有效性的總體判斷主要要考慮三個(gè)方面，第一是表觀有效性，指的是模型與被模擬的病情癥狀的表觀相似性；第二是理論有效性，主要考慮模型的構(gòu)建是否通過良好的理論基礎(chǔ)；第三是預(yù)測(cè)有效性，要求模型可以對(duì)臨床藥效提供預(yù)測(cè)的證據(jù)。很明顯，能夠預(yù)測(cè)臨床藥效是判斷模型是否有效最重要的依據(jù)。其中，預(yù)測(cè)效度最為關(guān)鍵。

臨床前小鼠模型的重要作用從最開始藥物的開發(fā)，靶點(diǎn)篩選，對(duì)抗腫瘤功能的評(píng)價(jià)，一直延伸到藥物的臨床試驗(yàn)。經(jīng)典動(dòng)物模型在藥物發(fā)現(xiàn)階段起著重要作用，其確保了分子在生物系統(tǒng)中具有的藥學(xué)性質(zhì)與活性。一旦篩選出候選藥物，更復(fù)雜的臨床前模型就顯得至關(guān)重要。一旦證實(shí)療效、機(jī)制明確，并且在臨床前對(duì)靶點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證，就應(yīng)進(jìn)行復(fù)雜模型的研究。藥物對(duì)原發(fā)性腫瘤的療效可以通過患者的異種移植實(shí)體瘤來確定。人源化動(dòng)物模型模擬人體免疫系統(tǒng)，考察藥物的免疫治療作用。

附上小鼠模型中的經(jīng)典模型和復(fù)雜模型，供參考：

	模型	模型描述	優(yōu)勢(shì)	缺點(diǎn)
經(jīng)典模型	Subcutaneous (heterotopic implantation)	可以將同種或異種腫瘤細(xì)胞通過皮下移植接種到小鼠腋下	?模型構(gòu)建容易，并且方便監(jiān)測(cè)腫瘤生長(zhǎng)（皮下腫瘤可以用卡尺在直接測(cè)量） ?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)節(jié)約時(shí)間和開支	腫瘤微環(huán)境相似性差&遷移性差
經(jīng)典模型	Orthotopic implantation (xenograft and syngeneic)	原位移植：人源腫瘤細(xì)胞系移植到免疫缺陷型小鼠或小鼠的腫瘤細(xì)胞接種到免疫健全小鼠，接種部位為腫瘤的原發(fā)部位	?目標(biāo)化合物的驗(yàn)證和選擇更準(zhǔn)確，方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性好、?原位同種模型可以模擬臨床腫瘤微環(huán)境	?細(xì)胞的體外傳代會(huì)引起腫瘤組織的異質(zhì)性、?對(duì)后期臨床發(fā)展的預(yù)測(cè)性差
復(fù)雜模型	Patient-derived xenograft (PDX)	將新鮮獲取的臨床病人實(shí)體腫瘤接種到免疫缺陷性小鼠體內(nèi)	?可作為一種使用范圍更廣的功效篩選、?可作為臨床前試驗(yàn)、?PDX模型在識(shí)別和驗(yàn)證生物標(biāo)志物方面具有一定價(jià)值、?模型更接近臨床組織學(xué)	?腫瘤微環(huán)境的缺乏阻礙了免疫調(diào)節(jié)劑的檢測(cè) ?皮下移植，非原位 ?對(duì)于一些類型的腫瘤移植率低
	Circulating tumour cellderived、 PDX (CDX)	將新鮮獲取的臨床病人血液腫瘤細(xì)胞，接種到免疫缺陷性小鼠體內(nèi)	與PDX類似，其優(yōu)勢(shì)是可以為難以活檢或接受手術(shù)的病例（如疾病早期）的發(fā)模型	細(xì)胞少且難以收集，循環(huán)持續(xù)時(shí)間短
	Humanised PDX	將新鮮獲取的臨床病人腫瘤接種到人源化小鼠體內(nèi)	與PDX相似，主要用于免疫治療研究	?易造成原造血系統(tǒng)衰竭、?6-12個(gè)月的免疫缺陷、?移植物抗宿主病
	Personalised PDX (or avatar)	為特定患者建立腫瘤PDX模型，用來研究潛在的治療方案	類似于PDX，有時(shí)用于選擇患者的治療方案	與PDX在成本和時(shí)間限制上的缺點(diǎn)一樣
	Organoid xenograft	腫瘤的三維細(xì)胞培養(yǎng)可模擬腫瘤的形成，同時(shí)也可以移植到小鼠的原位或皮下，構(gòu)建腫瘤模型	?允許腫瘤體外再生，可適應(yīng)高通量篩選、?允許比簡(jiǎn)單模型更精確的建模	?對(duì)體外環(huán)境的潛在適應(yīng)或細(xì)胞選擇、?器官必須移植到免疫缺陷型的小鼠身上
	Genetically engineered、 mouse models (GEMM)	通過基因工程改造小鼠體內(nèi)，可以自發(fā)形成腫瘤，模擬腫瘤產(chǎn)生及惡化的過程	?疾病的某些因素在較長(zhǎng)時(shí)間里才能被明確。包括多種細(xì)胞類型和原始器官的發(fā)育、?從腫瘤體積到定量轉(zhuǎn)移的一系列療效，臨床前研究的設(shè)計(jì)使其得以實(shí)現(xiàn)	?開發(fā)時(shí)間需要2-10個(gè)月，需要繁殖培育、?相同的小鼠品種，遺傳變異方面的模型復(fù)雜性不高、?腫瘤致癌基因和抑制因子的同步過度表達(dá)或失活會(huì)降低克隆的異質(zhì)性、?由于原發(fā)性腫瘤負(fù)荷過重，致使動(dòng)物過早死亡，這就很難對(duì)腫瘤的轉(zhuǎn)移做出深入研究。切除原發(fā)性腫瘤或許可以規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)
	Somatic、tumour models	通過對(duì)正常細(xì)胞進(jìn)行特定基因修飾，構(gòu)建腫瘤細(xì)胞系并移植到動(dòng)物上建立模型	?與GEMMS有許多相同的優(yōu)勢(shì)、?可以產(chǎn)出實(shí)驗(yàn)需要的小鼠數(shù)量、?可以從大量的小鼠重選取或植入，以達(dá)到遺傳變異的效果、?可以在基因修飾時(shí)同時(shí)轉(zhuǎn)導(dǎo)報(bào)告基因，從而實(shí)現(xiàn)體內(nèi)移植細(xì)胞的追蹤	?該模型可能不能很好的模擬該疾病的早期階段、?需要將小鼠或人腫瘤細(xì)胞移植到免疫缺陷型小鼠