建立肿瘤研究模型，需要斟酌的「4个重要问题」
建立肿瘤研究模型，需要斟酌的「4个重要问题」
在肿瘤研究领域，建立合适的动物模型是开展有效研究的基础。无论是传统的小分子抗肿瘤药物，还是目前火热的肿瘤免疫疗法，都需要在早期研究阶段考虑多个关键因素。本文将重点讨论在建立肿瘤研究模型时需要斟酌的四个重要问题，为科研人员提供参考。
肿瘤类别与小鼠免疫缺陷程度的关系
在建立肿瘤异种移植模型时，肿瘤的类别和小鼠的免疫缺陷程度之间存在一定的“模糊对应关系”。一般来说，最常用的裸鼠、SCID鼠即可满足大多数肿瘤细胞系的荷瘤鼠造模需求。然而，对于某些特殊类型的肿瘤，如淋巴瘤和转移瘤，在常规免疫缺陷鼠上可能难以成功建模。在这种情况下，使用（超）重度免疫缺陷模型（如NOG小鼠）可以取得更好的效果。
例如，Dewan MZ等研究者在将霍奇金淋巴瘤移植到NOG小鼠的实验中发现，在未对动物进行全身辐照或自然免疫阻断预处理的条件下，移植30-60天内肿瘤的形态和CD30标志物表达都能保持和原始肿瘤接近。Ninomiya M等研究者在胰腺癌细胞系的转移评估实验中也发现，在NOG小鼠身上能观察到更多的肿瘤转移现象。
PDX模型的构建
临床前试验成功的候选药物，最终只有少于10％的比例获准进入市场，对抗肿瘤药物而言，这一数字更低，约为5％。临床转化率如此低的一个重要原因是缺乏适当的人类癌症模型。PDX模型是将肿瘤组织以组织的形式移植至免疫缺陷鼠体内，没有经过任何人工培养，因此较完整地保留了肿瘤的生物学特性，保持了肿瘤的异质性，与临床相似度更高，是现阶段最可靠的肿瘤动物模型。
制备PDX模型时，除了要评估移植成功率，更重要的一点是要保持原始肿瘤的生物学特性，这使得PDX建模难度较高。而超重度免疫缺陷鼠（NOG、NSG）的引入，逐渐解决了以上困境：对肿瘤的选择压力小，为原发肿瘤的移植提供了最佳环境。例如Fujii E等研究者在Pathology International发表的文献中，利用NOG小鼠建立的胃肿瘤和结肠肿瘤PDX模型的病理形态与原始肿瘤样本相似。
是否需要人源化免疫系统改造
这取决于研究是否需要人免疫系统的参与。很多研究中的肿瘤药物（如化疗药、小分子抗肿瘤药物、肿瘤抗体靶向药等）作用靶点在于肿瘤细胞，将人源肿瘤细胞移植到免疫缺陷小鼠体内，建立的CDX/PDX肿瘤异种移植模型即可满足药物筛选需求。
但如果是目前火热的肿瘤免疫疗法，例如PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂、双特异性抗体等，其药物靶点在于人的免疫系统，要想实现 “人免疫系统与人源肿瘤”的相互作用，就需要在小鼠体内建立“模拟的”人免疫系统。药物研发人员确定所研药物的靶点在某种特定免疫细胞后，下一步需要寻找对应的免疫系统重建模型，此时通常需要动物模型专家与研发人员的更深入的沟通来确定。
动物模型的其他属性因素
要获得稳定性高、可重复性好的实验结果，实验动物本身的技术属性只是一个重要方面，还有几个容易被忽视的关键因素需要考虑：
- 备选细胞系/肿瘤组织是否经过微生物检测，排除其携带影响实验可重复性的病原体？
- 备选品系是否来自于生物安全管理严格的设施，确保其不携带影响实验结果判定的病原体？
- 备选品系是否有严格的遗传管理程序，保障其表型没有受到“遗传漂变”的影响？
如果研究使用经过传代操作的细胞系建立CDX模型，要考虑传代过程中发生污染的可能性，推荐对其进行微生物检测。此外，来源设施的生物安全管理体系和遗传管理程序如何——这些细节也许是与采购和实验设施管理人员更关注的问题；那么对于研究人员，除了通过引种证明、遗传学鉴定、表型鉴定等技术指标可以作为判别“遗传管理”的参照，可能要考虑计划采购动物模型的供应商的历史、积淀等“软性因素”，最大程度降低这些技术品质以外的因素对实验可重复性的影响。
小结
综上所述，建立肿瘤研究模型前，有四个主要因素需要重点考虑：
- 根据肿瘤种类选择合适的免疫缺陷动物
- PDX模型如何保持与原始肿瘤相似的生物学特性
- 是否需要对动物模型进行人源化免疫系统改造
- 动物模型属性外因素：生物制品污染、微生物状况、遗传管理
参考文献
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- NinomiyaM,AbeA,KatsumiA,XuJ,ItoM,AraiF,SudaT,ItoM,KiyoiH,KinoshitaT,NaoeT.(2007)Homing,proliferationandsurvival sites of human leukemia cells in vivo in immunodeficient mice. Leukemia, 21:136-142.
- Yaguchi T,Kobayashi A,Inozume T , et al. Human PBMC-transferred murine MHC classI/II-deficient NOG mice enable long-term evaluation of human immune responses[J]. Cellular & Molecular Immunology,2017.