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肝癌CDX小鼠模型有哪些?常见肝癌细胞株有哪些?

肝细胞癌(HCC)是肝癌中发病率最高的亚型,是一种发病率和死亡率都较高的异质性恶性肿瘤。HCC在长期肝病患者中的发病率较高,如由乙型肝炎病毒(HBV)或丙型肝炎病毒(HCV)感染引起的肝硬化。患有代谢综合征或糖尿病的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者也被认为是HCC发病的高危人群。

 

HCC的发展过程与基因的调控、表达密切相关,但其发病机制尚未完全阐明,对于晚期HCC也暂无有效的治疗方法。肝癌小鼠模型能反映肝癌的生物学特性,模拟肿瘤在人体内生长、侵袭及转移的过程,为临床研究提供有力依据,因此,构建合理有效的小鼠模型已成为了研究疾病发生发展及治疗方式的重要手段。

 

常见的肝癌动物模型

HCC小鼠模型包括诱导模型、基因编辑模型、移植模型等。其中,基因编辑小鼠和诱导肝癌小鼠可以探索肝癌发病机制及药物筛选,但其肝脏中有多个分散的肿瘤部位,均匀性差,很难确定肿瘤的大小是受药物还是小鼠本身的影响,不便于比较不同药物的效果。因此,HCC移植小鼠是药理实验更为常用的模型。

 

肝癌研究CDX模型

肝癌小鼠模型的分类、进展与应用[1]

 

肿瘤移植模型

(1)皮下移植CDX模型

在异位移植中,皮下种植在背部或腋下是较常用的方法。由于肿瘤模型构建时间短、检测方便,已被用于抗肝癌治疗的临床前评估。该方法肿瘤形成率高,肿瘤周期短,易于控制肿瘤的大小和位置,个体差异小,对宿主的影响相似,容易客观判断疗效,但不能模拟肿瘤微环境。

 

赛业生物已验证的皮下移植肝癌模型:HepG2, HUH-7, Hep3B, HepG2-luc, Hep3B-luc, SK-Hep-1, Hepa1-6(鼠源)

 

肝癌研究CDX模型

 
(2)原位移植CDX模型

与异位移植相比,原位移植可以进一步反映肿瘤的真实情况,提高肿瘤模型的可靠性。在原位移植模型中可诱导转移,表明肿瘤细胞和器官特异性因子可以相互作用,与肝癌的发生存在关联;原位移植还可以模拟肿瘤的免疫微环境。因此,大多数基于异位模型的结果都需要通过原位移植模型来进一步验证。原位生长可以更好地模拟肿瘤细胞在体内生长的微环境,并且对药物疗效的预测更为准确。

 

(3)PDX模型

患者来源的异种移植物(PDX)模型存在两个问题:①目前全球PDX的成功率都低于20%;②由于免疫缺陷鼠的T细胞免疫系统存在缺陷,该模型不适合免疫学研究。原位肿瘤容易形成单一肿瘤,但肿瘤团块的整体均匀性仍然较差,质量控制方法不如异位,无法进行荧光报告基因标记,在原位肝移植模型中检测肿瘤生长和药物反应的方法不如异位肝移植模型容易。

 

  • 化学诱导模型

化学药物诱导建模非常稳定,能很好地恢复小鼠肝癌真实状态。在这些模型中,有三个过程模拟了肿瘤的发生,即损伤、硬化和肿瘤。引起肝癌的物质主要可分为两大类:基因毒性致癌物和非基因毒性致癌物。肿瘤的产生几乎是通过诱导宿主细胞的某些关键病变而引起的,如控制细胞的增殖、凋亡和分化。

 

  • 食物诱导模型

给予动物高脂、高糖饲料喂养建立的脂肪肝模型,其主要发病机制是营养过剩,食物中脂类、胆固醇或糖类过量,无法完全吸收利用,脂类堆积于肝而引发脂肪肝,进一步出现肝炎性改变及纤维化。赛业生物通过高脂高胆固醇高果糖饲料(GAN)喂养构建的小鼠模型,可作为阐明非酒精性脂肪肝的病理生理机制以及新药的开发的动物模型。

 

  •  基因编辑模型

使用CRISPR/Cas等技术构建转基因型或基因敲除动物模型,其发病成功率高且稳定,是较为常用的肝癌造模方案。MYC基因是一种原癌基因,其编码的核蛋白在细胞周期进程、细胞凋亡和细胞转化中发挥重要作用。赛业生物构建的Alb-Cre+/MYC+小鼠模型(产品编号:C001339),即可用于肝癌发生发展机制、药物筛选及疗效评价等相关研究。

 

常见的肝癌细胞株

  • 细胞株HepG2

HepG2是一种肝母细胞瘤,呈上皮样形态,典型染色体数目为55个,AFP阳性,HBsAg阴性,是研究HBV和HCV常用的细胞系模型。其在形态和功能上都更接近人的肝组织,因此常用于药物代谢和肝毒性研究。该细胞敲入荧光标记基因,可为肿瘤治疗提供新的技术支持。

 

  • 细胞株HUH-7

该细胞株由男性肝癌组织标本培养而得,AFP阳性,高度分化,细胞呈上皮样,贴壁生长。对于HBV阴性而对丙型肝炎病毒(hepatitisC virus, HCV)具易感性,可用于HCV与肝癌的关联性研究。除此之外,还可用于研究基因表达的调节机制、新陈代谢及VLDL分泌等。

 

  • 细胞株Hep3B

Hep3B分离自8岁美国黑人男童的肝癌组织,细胞形态跟HepG2类似,呈上皮细胞形态,电镜下观察胞浆里面有很多粗大的黑颗粒,喜抱团贴壁生长;其在裸鼠中能致瘤,但基本不转移。该细胞株HBV阳性,整合了完整HBV基因组,可用于HBV感染后发展致癌相关研究。

 

基于重度免疫缺陷小鼠C-NKG构建的CDX模型验证数据

重度免疫缺陷小鼠C-NKG  构建的CDX模型

小鼠肝癌细胞Hep G2皮下移植肿瘤及体重生长曲线

 

细胞以皮下注射的形式接种到C-NKG、NOD-Scid小鼠体内,并在不同的时间点测量成瘤体积。细胞接种量为(9-10)×106/只,数据以Mean±SEM形式呈现。结果显示Hep G2在C-NKG和NOD-Scid容易成瘤,体重会有下降,该模式是中度恶病质模型。

 

重度免疫缺陷小鼠C-NKG  构建的CDX模型

小鼠肝癌细胞HUH-7皮下移植肿瘤及体重生长曲线

 

将细胞以皮下注射的形式接种到C-NKG、NOD-Scid小鼠体内,并在不同的时间点测量成瘤体积。细胞接种量为5×106/只,数据以Mean±SEM形式呈现。结果显示HUH-7在C-NKG和NOD-Scid容易成瘤。

 

重度免疫缺陷小鼠C-NKG  构建的CDX模型

小鼠肝癌细胞Hep3B皮下移植肿瘤及体重生长曲线

 

将细胞以皮下注射的形式接种到C-NKG小鼠体内,并在不同的时间点测量成瘤体积。细胞接种量为5×106/只,数据以Mean±SEM形式呈现。结果显示Hep3B在C-NKG容易成瘤。

 

重度免疫缺陷小鼠C-NKG  构建的CDX模型

构建小鼠肝癌细胞Hep G2肝原位移植肿瘤模型(图中分别为:Hep G2肝原位模型中Day8天的荧光效应图;在C-NKG小鼠肝原位注射1×106 Hep G2细胞,不同时期监测活体荧光值;Hep G2肝原位模型Day17天的PET检测成像图)

参考文献:

[1]Liu, Sha., Huang, Fang., Ru, Guoqing., Wang, Yigang.,  and Zhang, Bixiang.. "Mouse Models of Hepatocellular Carcinoma: Classification, Advancement, and Application." Frontiers in oncology.

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