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1、肿瘤动物模型 解放军总医院动物中心 陈华 Email:chenhua tel:13611114568 引言 o 肿瘤，尤其是恶性肿瘤，是目前世界上危害人类生命健 康最严重的一种疾病。全世界每年大约有1/1000的人 罹患癌症，约500万人死于恶性肿瘤。在有些国家，肿 瘤已占据死亡原因的第二位，甚至第一位。在医学领域 ，肿瘤一直是世界范围内受到广泛重视的研究课题。 引言 o 肿瘤研究，一般分为基础研究和临床研究两大类。基础 研究，又分为分子水平、细胞水平和整体水平的研究。 利用实验动物进行整体水平的肿瘤研究，通常称为实验 肿瘤学研究。实验肿瘤学研究，不仅与分子水平、细胞 水平的研究密切联系，而且
2、对人类肿瘤的预防和治疗有 更直接的指导意义和参考价值。 肿瘤动物模型 o 自发性肿瘤动物模型 o 诱发性肿瘤动物模型 o 移植性肿瘤动物模型 o 遗传修饰动物与实验肿瘤学研究 一、自发性肿瘤动物模型 o 实验动物不经人为的实验处理而自然发生的一类肿瘤， 称为自发性肿瘤。自发性肿瘤发生的类型和发病率可随 实验动物的种属、品种及品系的不同而异。在实验肿瘤 研究中，一般选用高发病率的动物肿瘤模型作为研究对 象。 常用肿瘤模型小鼠的肿瘤自然发生率 肿瘤名称 品系 年龄(月) 性别 自发率(%) 乳腺肿瘤 肺腺瘤 肺细胞瘤 肝癌 淋巴瘤 网织细胞瘤 垂体肿瘤 卵巢肿瘤 纤维肉瘤 C3H A/He C3H
3、/He C3H/He/Ola AKR AKR (C57BLC3H/Anf)F1 C57BR/Cd DBA BALB/c (BALB/cC57BL/6)F1 / 18 14 14 / / 30 12 1218 / 18 / / / 80100 90.0 85.0 85.0 79.7 92.0 49.0 33.0 55.5 75.8 28.4 自发性肿瘤动物模型的优点 o动物自发性肿瘤是近似人类肿瘤发生学的模型，其肿瘤发生学及 细胞动力学特点与人类肿瘤较接近； o这类模型便于进行慢性治疗试验，自发性肿瘤与移植性肿瘤相比 ，对药物的敏感度不太高，疗程长，便于进行综合治疗，对白血 病模型，还可以通过血
4、液学检查来评价诱导缓解和维持缓解的治 疗方案； o这类肿瘤发生的条件比较自然，有可能通过细致的观察和统计分 析而发现原先没有发现的环境致癌因素或其他致癌因素，可以着 重观察遗传因素在肿瘤发生上的作用。 自发性肿瘤动物模型的缺点 o 肿瘤的发生情况参差不齐，而且很难在短时间内获得大 量的肿瘤学材料，观察时间可能较长，实验耗资较多， 通常动物个体之间肿瘤的生长速度差异较大，难于评价 治疗效果。 二、诱发性肿瘤动物模型 n n 化学药物诱导法最常用；化学药物诱导法最常用； n n 常用的实验动物为大鼠，也有应用其它动物（常用的实验动物为大鼠，也有应用其它动物（ 小鼠、豚鼠、兔、旱獭、犬、恒河猴等）小
5、鼠、豚鼠、兔、旱獭、犬、恒河猴等） 常用大鼠化学致癌剂诱发的肿瘤模型 致癌物 给药方式 剂量 诱发时间 （天） 肿瘤种类 发生率 苯并芘 皮肤涂抹； 皮肤滴落 0.1%，1次/周; 0.5%，5次/周 120-200 150-200 多发性乳头瘤和癌; 孤立的乳头瘤和癌 90% 90% 二甲基苯 蒽和巴豆 油 皮肤涂抹 0.15ug/只,2次/周； 0.5mg/只,5次/周 90-150多发性乳头 瘤和癌 90% 苯并芘皮下5mg/只，共1次90-120 局部纤维肉瘤 90% 4-二甲氨 基胝 口服每天1.5 mg/kg350-400外耳道癌90% 7,12-二 甲基苯蒽 静脉生后第48,50
6、和 52天，8mg/kg -100乳腺癌90% 常用大鼠化学致癌剂诱发的肿瘤模型（续） 致癌物 给药方式 剂量 诱发时间 （天） 肿瘤种类 发生率 二乙基亚硝 胺 口服5mg/kg，2次/ 周，共14周 120-180恶性肝肿瘤90% 乙基苯基亚 硝胺 口服每天1 mg/kg180-250食管癌80% N-亚硝基- 甲基-乙酰 氧基-甲胺 口服3.5mg/kg，2次 /周，共10周 80-120前胃乳头状 瘤和癌 90% N-甲基亚硝 基脲 静脉生后第50和57 天，50mg/kg -100乳腺癌90% 诱发性肿瘤动物模型的特点 n接近于人类类肿瘤的发发病特点和过过程；肿肿瘤病因学研究 起到重
7、要作用； n诱导时间长诱导时间长 （35月，甚至12年），动动物死亡率高 ； n肿瘤出现现的时间时间 、部位、病灶数等在个体之间间表现现不 均一。 三、移植性肿瘤动物模型 o 移植性肿瘤是一个动物的肿瘤被移植到另一个或另一种 动物身上，经过传代后，它的组织类型与生长特性（包 括接种成活率、生长速度、自然消退率、宿主反应及宿 主寿命等）已趋稳定，并能在同系或同种受体动物中继 续传代，即成为一个可移植的瘤株。一般经过20代的 连续接种，可达到这种稳定。移植性肿瘤动物模型分为 同种动物移植性肿瘤和异种动物移植性肿瘤两大类。 同种动物移植性肿瘤模型 p由于肿瘤组织的异质性，尽管临床研究有精心的设计、精
8、心护理 和精心的结果处理，但却经常难以有把握地证明一种治疗方式比 另一种优越，而这些实验观察往往需要很长的时间。 p 如果利用动物移植性肿瘤模型，在短短的12天就可完成一次典型 的药效试验，按国家卫生部新药临床前研究指南的要求，重 复3次，则一个多月即可判定一种药物是否有抑制肿瘤生长的作用 。在这些模型上得出的结果，很大一部分与实际是相符的，因此 ，尽管移植性肿瘤已有很长的发展历史，但目前仍然是抗癌药物 体内筛选的重要手段 同种动物移植性肿瘤模型 p目前临床上所用的抗肿瘤药物中，大多数是经动物移植性肿瘤治 疗试验而筛选出来的。 p 移植性肿瘤的研究最早见于1889年，至今已发现500多个动物移
9、 植性肿瘤的瘤株，但常用的只有40余种，国内常用的有10余种。 一般药物筛选要求选用3个瘤株，美国国立癌症研究所（NCI）80 年代推荐采用P388（小鼠白血病）、L1210（小鼠白血病）、B16（ 小鼠黑色素瘤）、C26（小鼠结肠癌）、C38（小鼠结肠癌）、3LL （小鼠Lewis肺癌）及CD8F1（小鼠乳腺癌）。 肿瘤名称 及类型 代号 宿主取瘤时间接种量 接种方法 艾氏腹水癌EACKM小鼠或其它 小白鼠 6-9d0.2ml（1:1-4）ip 肉瘤180S180同上7-11d0.2ml（1:3-4）Sc或ip Lewis肺癌LewisC57BL/6小鼠10-14d0.2ml（1:1-3）或
10、直径2 -3mm瘤块块1块块 sc 黑色素瘤B16B16同上15-20d0.2ml （1:1-3）或直径 2-3mm瘤块块1块块 sc 白血病L615L615615小鼠6-7d0.1-0.2mlsc 白血病P388P388DBA/2小鼠6-8d0.2ml （ 1:3-4）ip或sc 白血病L1210L1210同上同上同上同上 瓦克氏肉瘤 W256 W256Wistar大鼠或 其它大白鼠 同上0.2-0.5ml（1:3）sc或im 动物移植性肿瘤的移植方法 取瘤 在不损伤肿瘤的前提下，处死供瘤动物，无菌条件下采取肿瘤。 实体瘤注意无菌剥离，取无坏死的、生长良好的瘤组织；腹水瘤 最好腹部消毒后，将
11、吸取部位的腹部皮肤与肌膜剥离开，以保证 无菌吸取含瘤细胞的腹水。 接种 实体瘤传代大多数都是在皮下进行的，多数在腋窝或颈背部，也可 以在大腿的肌肉内接种。肿瘤组织可以以细胞悬液或肿瘤匀浆进 行接种，也可以剪成肿瘤小块，以套管针移植，注意每个小块尽 量大小一致。 动物移植性肿瘤的移植方法 接种 l腹水瘤一般直接以不同浓度的瘤液直接接种，可以接种到皮下形 成实体瘤，也可以接种于腹腔，仍长成腹水癌。 l肿瘤细胞悬液或腹水一般接种0.2ml，以生理盐水，后者常以含葡 萄糖的平衡盐水（如Hanks氏液，Gey氏液等）以1：14的比例稀 释后再接种，一般1只供瘤动物可以接种60只受体动物。 l为了保证较好
12、的成活率，重要的是无菌操作和快速操作，一般从 供瘤动物的处死，到把瘤细胞接种给受体动物，不应超过30分钟 。 动物移植性肿瘤的移植方法 治疗效果评价 实体瘤效果评价：停药次日（或停药15d）处死动物，先称体重，后解剖 皮下瘤块称重。实体瘤的疗效以瘤重抑制率表示，计算方法如下： 瘤重抑制率%=（1T/C）100% 中草药抑制率30%，合成药40%，并经统计学处理，治疗组与溶剂对照组有 显著差异时，认为有苗头，需继续重复，连续3次，疗效稳定，则评定此药有 一定疗效。 如果对照组小鼠肿瘤平均重量小于2g，表示肿瘤生长不良。在治疗期间，给 药组小鼠死亡超过20%，或平均体重（去瘤后）下降（自身对照）超
13、过15%者 ，表示药物有毒性反应，应当减少剂量重新试验。 动物移植性肿瘤的移植方法 治疗效果评价 腹水瘤治疗效果评价：疗程结束后次日称体重，逐日记录，分别记录对照组与治疗组 的平均生存时间，按下列公式计算生命延长率： 生命延长率=（T/C1）% 非腹腔注射给药时，生命延长率50%，或腹腔注射给药时生命延长率75%，并经统计学 处理，治疗组与对照组差异显著时，认为有苗头，需继续试验，连续3次，疗效稳定， 则评定此药有一定疗效。 对照组动物通常在23周内全部死亡，个别存活时间太长者需剔除，但各组亦应同时相 应地剔除一只。如果治疗期间对照组动物于7天内死亡20%，表示肿瘤接种有问题，实 验失败；如果
14、对照组内20%的动物存活4周以上，实验亦应作废。治疗组观察时间一般 60d（生存超过此时限者，仍按60d计算）。 动物移植性肿瘤模型的特点动物移植性肿瘤模型的特点 p 模型复制简便，肿瘤和荷瘤动物较一致； p 接种成活率高； p 生长特性与人体肿瘤有差别。 人体肿瘤的异种移植模型 o 建立异种可移植性肿瘤模型的最终目的是提供人类肿瘤 的体内研究手段，以便于直接研究人类肿瘤的生物学特性 及其发病机制。现在主要利用免疫缺陷动物，将人类的肿 瘤组织或细胞系移植于免疫缺陷动物体内，建立异种可移 植性瘤株。 人体肿瘤的异种移植模型 p利用动物移植性肿瘤来检验抗肿瘤药物的治疗效果，主 要是根据药物对动物肿
15、瘤细胞的杀伤作用，但是，动物移 植性肿瘤增殖迅速，而且在组织学和细胞动力学方面都与 人体肿瘤不一致。 p将人体肿瘤移植于免疫缺陷的动物体内，因为保持着人 体肿瘤的组织学、免疫学及生物学特性，用于研究药物对 人体肿瘤的作用，特别是对某种具体肿瘤的敏感性等方面 引起人们的广泛重视。 裸小鼠 o现在，已成功地将结肠癌、乳腺癌、肺癌、黑色素瘤、卵巢癌、 淋巴瘤和白血病、胃癌、肾癌、宫颈癌、软组织肉瘤和骨肉瘤等 移植于裸鼠，并且获得了一定比例的（37.5%）存活肿瘤，还可 传代。若用已建株的人体肿瘤组织培养细胞作移植材料，接种后 的成活率更高。 o裸小鼠模型可以用作致癌机制研究，用作肿瘤组织的发生、免疫
16、 学、细胞动力学等肿瘤基础理论的研究，以及抗肿瘤药物的敏感 性试验等多方面的研究。 裸大鼠 o可以生长于裸大鼠的移植人癌有黑色素瘤、恶性胶质瘤、结肠癌 、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、肾癌、前列腺癌以及外阴癌、宫颈癌 等癌瘤。大多数人癌移植后，可见自行消退，仅少数肿瘤呈进行 性生长。其自行消退的原因尚不十分清楚。 o裸大鼠的发现及人癌异种移植的成功，给肿瘤和免疫研究增添了 一个新的手段。由于以裸大鼠代替裸小鼠，具有移植瘤大、取血 量多、可施行某些外科小手术等优点，比裸小鼠具有一定的优越 性。 SCID小鼠 o1983年Bosma等首次报道了小鼠的严重联合免疫缺陷（severe combined immuno-deficient, SCID）突变，纯合scid基因导 致T、B淋巴细胞不能分化为特异性功能淋巴细胞，此突变型小鼠T 、B淋巴细胞功能缺陷，NK细胞及巨噬细胞功能正常。 o人类实体瘤移植SCID小鼠，为深入探索人类恶性肿瘤的发生机理 、生长转移规律及治疗方法提供了良好的活体模型。与裸小鼠比
