动物造模 | 膀胱癌动物模型的构建

人间宝藏

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。