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[技术] 动物造模 | 膀胱癌动物模型的构建

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发表于 2022-10-12 09:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

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膀胱癌(Bladder cancer,BC)是膀胱黏膜上的恶性肿瘤,是世界上第九大常见恶性肿瘤。其发病率男性比女性高 2~10 倍,死亡率男性为女性 4.0 倍,城市发病率高于农村。有研究者通过实验证实肿瘤微环境对肿瘤进展过程的影响,认为研究膀胱癌发病及转移的机制离不开膀胱癌动物模型。建立理想的膀胱肿瘤动物模型,对于膀胱肿瘤的生物学研究、抗肿瘤药物的研发、人类膀胱癌个体化治疗至关重要。
膀胱肿瘤动物模型主要分为5类:原位致癌物诱发性膀胱癌动物模型、原位移植瘤膀胱癌动物模型、原位自发性膀胱癌动物模型、原位基因工程膀胱癌动物模型、异位膀胱癌动物模型。每一种膀胱癌动物模型都有其优点和缺点,因此实验研究者应按照其实验目的来选择合理的动物模型。
动物的选择
尽管狗或猴等大型哺乳动物在生物学上与人类更接近,但因为经济成本和伦理等问题,大型动物在膀胱肿瘤模型中较少使用。常用的动物有大鼠、小鼠、仓鼠、兔,其余还有几内亚猪、犬、猴等。
造模方法
01
原位致癌物诱发性膀胱癌动物模型
操作方法:目前诱导至癌的主流试剂为硝基呋喃噻唑甲酰胺(FANFT)、N-丁基-N(4-羟丁基)亚硝胺(BBN)和N-甲基亚硝基脲(MNU)3种。其中FANFT属硝基呋喃类间接致癌化合物,一般可予口服途径给药,诱导发生时间8个月以上时实验动物膀胱癌肿瘤形成率接近100%。BBN,MNU属亚硝基类致癌物质,BBN为直接或间接致癌试剂,可口服或膀胱灌注给药,诱导发生时间需5~8个月。
实验方法:例如,选用雌性 Fisher344 大鼠,给与含 0.05%N-丁基-N-(4-羟丁基)亚硝胺(BBN)饮用水 8 周。
模型评价
优点:
  • 模型制作简便,BBN及FANFT可口服给药;MNU及BBN可经尿道膀胱灌注给药,精确控制诱导剂剂量、减少环境污染。
  • MNU诱导,周期短,且联合应用促癌剂(如对苯二酸)可进一步缩短诱导实验动物成瘤时间。
  • 诱导成功率高,如控制好诱导剂作用时间及浓度,诱导成功率可达到100%。
  • 可诱导的动物模型类型有很多,如大鼠、小鼠、犬、猴。
  • 诱导剂有较强的特异性,对膀胱的选择性质,诱导的膀胱癌组织呈现多发、且以尿路上皮细胞病理类型为主的特征,与人类膀胱肿瘤的主要组织病理类型相近。

缺点:
  • FANFT,BBN诱导肿瘤发生所需时间长,超过半年。
  • 诱导剂经肝肾代谢,易损伤实验动物肝肾功能,易导至高病死率。
  • 诱导肿瘤发生病理类型可为鳞状上皮类型。
  • 直接致癌试剂MNU易导至实验动物尿道损伤,及相关并发症状。
  • 对实验动物行侵入性操作,对实验人员有一定的技术要求。
  • 因雌性动物制模容易,故常选雌性动物制模,但这与人类男性较女性多发膀胱肿瘤事实违背。

02
原位移植瘤膀胱癌动物模型
操作方法:将肿瘤单细胞悬液植入膀胱,建立原位移植瘤膀胱癌动物模型。
实验方法:有研究者应用一种新型实验装置,经尿道插入实验小鼠膀胱内,定位膀胱黏膜切割破坏正常膀胱黏膜屏障,再灌入人膀胱癌细胞株E J进行种植。
模型评价
优点:
  • 注射法能精确控制所植入的膀胱肿瘤细胞数量。
  • 对比异位膀胱癌动物模型,其更贴近膀胱癌在人体生物学行为。
  • 灌注法诱导成瘤率高,诱导成功率可达97%,且成瘤率与植入肿瘤细胞的数量、存留接触时间有关。

缺点:
  • 需开放手术建立模型,对实验人员有一定的技术要求,动物模型成活率易下降。
  • 注射深度层次不易掌握,易导至癌细胞种植转移。
  • 术后需应用抗生素预防感染,可影响膀胱癌的免疫治疗,增加实验变量。
  • 灌注法所植入膀胱肿瘤细胞数量不定。

03
原位自发性膀胱癌动物模型
原位自发性膀胱癌动物模型与人类的原发性膀胱癌在多方面相同,实际应用价值极高。其与人类原发性膀胱癌的相同之处主要包括:
1)在所有癌症类型中所占比例,比如犬中膀胱癌发病率是1%~2%,最常见的病理类型是尿路上皮癌;
2)主要发病年龄;
3)致癌危险因素;
4)组织病理学特征;
5)临床表现;
6)癌细胞转移情况;
7)TNM分期;
8)分子水平生物学特征;
9)对单一化疗药物的反应。
模型评价
缺点:
  • 原位自发性膀胱癌动物罕见;
  • 模型制作困难、耗时;
  • 模型制作重复性较难保证。

04
原位基因工程膀胱癌动物模型
实验方法:通过基因工程技术处理所需实验动物模型的特定目的基因,使其对致癌诱导剂的易感性增加。
模型评价
优点:
  • 动物模型与人膀胱癌极为一致;
  • 可从分子水平研究膀胱癌的基因功能。

缺点:对实验人员技术水平及实验设备要求极高。
05
异位膀胱癌动物模型
实验方法:将肿瘤单细胞悬液或肿瘤组织块植入实验动物皮下(常选实验动物肋腹或后腿处)、腹腔、静脉,建立异位膀胱癌动物模型。
模型评价
优点:
  • 操作相对简单;
  • 膀胱癌异位植入后发生率高,近100%。

缺点:
  • 肿瘤在鼠类中的传代成功率低,为15%~38%;
  • 肿瘤组织块植入法(肿块包埋法)所植入膀胱肿瘤细胞数量不定。

总结
膀胱癌动物模型的建立及其成瘤或转移情况的监测已较为成熟,各具优点与缺点,且均不能完全模拟人类膀胱肿瘤的生物学行为,故如何选择适于自身情况的实验方案,达到理想的实验效果,对于膀胱肿瘤的生物学研究、抗肿瘤药物的研发、人类膀胱癌个体化治疗至关重要。

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