圍觀:臨床前小鼠模型如何選？

2019-08-28

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hjc黄金城藥效部經過多年的經驗積累、多方驗證和長期實踐考驗，已經建立了完善的動物模型庫，可根據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，腫瘤建模技術有皮下、原位或轉移瘤模型建立等方法，並可運用小鼠動物活體生物發光成像係統進行原位瘤及轉移瘤研究，能夠靈活地根據客戶的需求開發建立各種定製模型。本文部分參考自發表在知名學術期刊《Nature》上的一篇長文，內容由hjc黄金城編輯組稿，以饗讀者。

臨床前小鼠模型如何選？

癌症是奪走人們生命的罪魁禍首之一，許多人談癌色變，人類與癌症的鬥爭也從未停止過,越來越多的研究者投入癌症發病機製及新療法的探索之中。盡管如此，每年仍然隻有屈指可數的抗癌新藥通過審批，究其原因主要是絕大多數具有較好臨床前效應的新藥缺乏良好的臨床療效，因此合理應用及創新臨床前抗腫瘤藥物的評價體係，促進臨床前研究與臨床藥效的結合與統一，就顯得尤為迫切和重要。

眾所周知，動物癌症模型在癌症的病因和發病機製研究以及治療評估中發揮著舉足輕重的作用。而在沒有特別理由的情況下，小鼠為複製人類疾病動物模型和研究基因功能的首選模式動物。小鼠癌症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評價體係，該模型隨著腫瘤治療策略的革新而不斷發展，並為癌症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症模型在臨床前的選擇以及麵臨的挑戰進行了描述，並對新興癌症模型的應用前景進行了簡述，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據，與藥物臨床療效有很好的相關性。對動物模型有效性的總體判斷主要要考慮三個方麵，第一是表觀有效性，指的是模型與被模擬的病情症狀的表觀相似性；第二是理論有效性，主要考慮模型的構建是否通過良好的理論基礎；第三是預測有效性，要求模型可以對臨床藥效提供預測的證據。很明顯，能夠預測臨床藥效是判斷模型是否有效最重要的依據。其中，預測效度最為關鍵。

臨床前小鼠模型的重要作用從最開始藥物的開發，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。經典動物模型在藥物發現階段起著重要作用，其確保了分子在生物係統中具有的藥學性質與活性。一旦篩選出候選藥物，更複雜的臨床前模型就顯得至關重要。一旦證實療效、機製明確，並且在臨床前對靶點進行了驗證，就應進行複雜模型的研究。藥物對原發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係統，考察藥物的免疫治療作用。

附上小鼠模型中的經典模型和複雜模型，供參考：

	模型	模型描述	優勢	缺點
經典模型	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	•模型構建容易，並且方便監測腫瘤生長（皮下腫瘤可以用卡尺在直接測量） •實驗設計節約時間和開支	腫瘤微環境相似性差&遷移性差
經典模型	Orthotopic implantation (xenograft and syngeneic)	原位移植：人源腫瘤細胞係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部位	•目標化合物的驗證和選擇更準確，方法的重複性和再現性好、•原位同種模型可以模擬臨床腫瘤微環境	•細胞的體外傳代會引起腫瘤組織的異質性、•對後期臨床發展的預測性差
複雜模型	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	•可作為一種使用範圍更廣的功效篩選、•可作為臨床前試驗、•PDX模型在識別和驗證生物標誌物方麵具有一定價值、•模型更接近臨床組織學	•腫瘤微環境的缺乏阻礙了免疫調節劑的檢測 •皮下移植，非原位 •對於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	與PDX類似，其優勢是可以為難以活檢或接受手術的病例（如疾病早期）的發模型	細胞少且難以收集，循環持續時間短
	Humanised PDX	將新鮮獲取的臨床病人腫瘤接種到人源化小鼠體內	與PDX相似，主要用於免疫治療研究	•易造成原造血係統衰竭、•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	類似於PDX，有時用於選擇患者的治療方案	與PDX在成本和時間限製上的缺點一樣
	Organoid xenograft	腫瘤的三維細胞培養可模擬腫瘤的形成，同時也可以移植到小鼠的原位或皮下，構建腫瘤模型	•允許腫瘤體外再生，可適應高通量篩選、•允許比簡單模型更精確的建模	•對體外環境的潛在適應或細胞選擇、•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，可以自發形成腫瘤，模擬腫瘤產生及惡化的過程	•疾病的某些因素在較長時間裏才能被明確。包括多種細胞類型和原始器官的發育、•從腫瘤體積到定量轉移的一係列療效，臨床前研究的設計使其得以實現	•開發時間需要2-10個月，需要繁殖培育、•相同的小鼠品種，遺傳變異方麵的模型複雜性不高、•腫瘤致癌基因和抑製因子的同步過度表達或失活會降低克隆的異質性、•由於原發性腫瘤負荷過重，致使動物過早死亡，這就很難對腫瘤的轉移做出深入研究。切除原發性腫瘤或許可以規避這一風險
	Somatic、tumour models	通過對正常細胞進行特定基因修飾，構建腫瘤細胞係並移植到動物上建立模型	•與GEMMS有許多相同的優勢、•可以產出實驗需要的小鼠數量、•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導報告基因，從而實現體內移植細胞的追蹤	•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

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