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)驗積累、多方驗證和長期實踐考驗，已經(jīng)建立了完善的動物模型庫，可根據(jù)客戶的需要提供各種有效的動物模型，用來檢測藥物的有效性。實驗室動物有非人靈長類動物、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，并可運用小鼠動物活體生物發(fā)光成像系統(tǒng)進行原位瘤及轉(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)表在知名學術(shù)期刊《Nature》上的一篇長文，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首之一，許多人談癌色變，人類與癌癥的斗爭也從未停止過,越來越多的研究者投入癌癥發(fā)病機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價體系，促進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，動物癌癥模型在癌癥的病因和發(fā)病機制研究以及治療評估中發(fā)揮著舉足輕重的作用。而在沒有特別理由的情況下，小鼠為復制人類疾病動物模型和研究基因功能的首選模式動物。小鼠癌癥模型是目前最為常用、先進和公認的臨床前抗腫瘤藥物效應(yīng)評價體系，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踐指導。本文對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)進行了描述，并對新興癌癥模型的應(yīng)用前景進行了簡述，為臨床前合理評價藥物療效提供參考。

通過選取合理的動物模型，進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。對動物模型有效性的總體判斷主要要考慮三個方面，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)測有效性，要求模型可以對臨床藥效提供預(yù)測的證據(jù)。很明顯，能夠預(yù)測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)，靶點篩選，對抗腫瘤功能的評價，一直延伸到藥物的臨床試驗。經(jīng)典動物模型在藥物發(fā)現(xiàn)階段起著重要作用，其確保了分子在生物系統(tǒng)中具有的藥學性質(zhì)與活性。一旦篩選出候選藥物，更復雜的臨床前模型就顯得至關(guān)重要。一旦證實療效、機制明確，并且在臨床前對靶點進行了驗證，就應(yīng)進行復雜模型的研究。藥物對原發(fā)性腫瘤的療效可以通過患者的異種移植實體瘤來確定。人源化動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)典模型和復雜模型，供參考：

	模型	模型描述	優(yōu)勢	缺點
經(jīng)典模型	Subcutaneous (heterotopic implantation)	可以將同種或異種腫瘤細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)測腫瘤生長（皮下腫瘤可以用卡尺在直接測量） ?實驗設(shè)計節(jié)約時間和開支	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：人源腫瘤細胞系移植到免疫缺陷型小鼠或小鼠的腫瘤細胞接種到免疫健全小鼠，接種部位為腫瘤的原發(fā)部位	?目標化合物的驗證和選擇更準確，方法的重復性和再現(xiàn)性好、?原位同種模型可以模擬臨床腫瘤微環(huán)境	?細胞的體外傳代會引起腫瘤組織的異質(zhì)性、?對后期臨床發(fā)展的預(yù)測性差
復雜模型	Patient-derived xenograft (PDX)	將新鮮獲取的臨床病人實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、?PDX模型在識別和驗證生物標志物方面具有一定價值、?模型更接近臨床組織學	?腫瘤微環(huán)境的缺乏阻礙了免疫調(diào)節(jié)劑的檢測 ?皮下移植，非原位 ?對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胞，接種到免疫缺陷性小鼠體內(nèi)	與PDX類似，其優(yōu)勢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	細胞少且難以收集，循環(huán)持續(xù)時間短
	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，有時用于選擇患者的治療方案	與PDX在成本和時間限制上的缺點一樣
	Organoid xenograft	腫瘤的三維細胞培養(yǎng)可模擬腫瘤的形成，同時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、?允許比簡單模型更精確的建模	?對體外環(huán)境的潛在適應(yīng)或細胞選擇、?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時間里才能被明確。包括多種細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)計使其得以實現(xiàn)	?開發(fā)時間需要2-10個月，需要繁殖培育、?相同的小鼠品種，遺傳變異方面的模型復雜性不高、?腫瘤致癌基因和抑制因子的同步過度表達或失活會降低克隆的異質(zhì)性、?由于原發(fā)性腫瘤負荷過重，致使動物過早死亡，這就很難對腫瘤的轉(zhuǎn)移做出深入研究。切除原發(fā)性腫瘤或許可以規(guī)避這一風險
	Somatic、tumour models	通過對正常細胞進行特定基因修飾，構(gòu)建腫瘤細胞系并移植到動物上建立模型	?與GEMMS有許多相同的優(yōu)勢、?可以產(chǎn)出實驗需要的小鼠數(shù)量、?可以從大量的小鼠重選取或植入，以達到遺傳變異的效果、?可以在基因修飾時同時轉(zhuǎn)導報告基因，從而實現(xiàn)體內(nèi)移植細胞的追蹤	?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胞移植到免疫缺陷型小鼠