疾病模型| 肿瘤动物模型的构建——骨肉瘤篇
发布时间：
2024-04-23 17:01
骨肉瘤（osteosarcoma，OS）是骨组织最常见的原发性恶性骨肿瘤，好发于青少年，以恶性程度高、侵袭性强、早期可发生肺转移为特点，严重威胁患者的健康和生命。通过建立合适的动物模型，可以更好地了解骨肿瘤的发病机制和治疗方法，为临床诊断和治疗提供有力支持。
目前常用的骨肉瘤动物模型包括：移植性模型、诱发型骨肉瘤模型和基因工程小鼠。
01 移植性模型
移植性模型方法中，以注射的人或鼠骨肉瘤细胞于免疫缺陷小鼠，进行异种移植或同种异体移植模型的研究方式被广泛使用，注射的细胞在植入后数天内形成局部生长的实体肿瘤。
根据注射位置主要包括皮下注射（单纯研究生长）和原位注射（肿瘤生长和转移）。
小鼠的选择
考虑小鼠移植后的成瘤率和肺转移存在不稳定因素，因此，对移植动物的选择也非常重要。一般选择新出生或免疫缺陷的动物，如裸鼠、SCID小鼠和NOD-SCID小鼠等。
造模方法
下面以原位注射人骨肉瘤细胞143b模型（胫骨注射）实验步骤为例：
图片来源艾菱菲生物
01 复苏培养骨肉瘤细胞，收集对数生长期的骨肉瘤细胞。
对数生长期的 143B骨肉瘤细胞株的正常形态;来源【1】
02 将细胞浓度按照比例接种至小鼠腋下活右前肢位置。
原位胫骨位置展示：注射伊文思蓝后效果图；图片来源艾菱菲生物
03 皮下注射从第4天开始记录小数肿瘤长短径。待肿瘤生长至5mm左右（小鼠荷瘤第10天/11天左右）行68Ga-DOTA NOC PET-CT和18F FDG PET-CT显像。
143B 组肿瘤生长曲线，随时间延长逐渐增大；图片来源【1】
模型特点
将细胞胫骨原位注射到免疫缺陷小鼠胫骨内，肿瘤在注射后14-21天发展迅速，小鼠胫骨内产生溶骨性原发性肿瘤↓
图片来源艾菱菲生物
micro-CT
图片来源艾菱菲生物
由图可见小鼠骨质被破坏、出现无规律性的软组织肿块，并且会合并不同程度的层状骨膜反应、骨质吸收、骨膜形成后骨质再受损情况。
HE染色
C为瘤体形态;D 为瘤体坏死部分形态;图片来源【1】
由图可见瘤体细胞核核大，颜色深染，瘤组织中间有坏死。
02 诱导型肿瘤模型
诱导型骨肉瘤动物模型是指使用物理、化学、生物等致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身一定的损害，出现某些类似人类疾病的功能、代谢或者形态结构方面的骨肉瘤病变，即人为的诱发骨肉瘤产生类似人类的动骨肉瘤的动物模型。例如：
物理因素：放射性核素是强致癌物质，几乎所有趋骨性的放射性核素均能引发骨肉瘤。
化学因子：以一定浓度并持续往动物肌肉内注射化学物质硅酸锌铍、黄曲霉毒素 B1、4-羟氨基喹、啉-1-氧化物、氧化、铍、甲基胆蒽、N-羟基、2-乙酰胺芴的铜蛰合物、二乙基亚硝胺等诱导出恶性骨肉瘤。
病毒：注射病毒株Moloney 肉瘤病毒，SV40病毒等构建骨肉瘤模型。
03 基因工程小鼠
基因人工敲除和敲入在动物体内的模型研究，可以更好的模拟骨肉瘤的发生发展，与所研究肿瘤的发生过程具有较好的一致性，而且可模拟部分癌前病变，弥补移植模型难以模拟临床病人的不足。
p53，Rb，p62，p15INK4b ，p16INK4a， c-Fos，SV40 T抗原，c-MYC，VEGF等基因已经被发现在骨肉瘤病例中存在异常，缺失或突变或过表达。
目前，比较成熟（100%外显率）的基因工程模型为组织特异性敲除p53，Rb基因的小鼠及组织特异性过表达SV40 T抗原的小鼠模型，NICD（intracellular domain of Notch1）。
Osx-Cre+p53fl/flpRbfl/fl小鼠在成骨系统中组织特异性的启动子Osx驱动的Cre的表达，组织特异性的敲除p53，pRb基因，pRB的敲除促进了骨肉瘤的发病，可以获得100%发病率的骨肉瘤模型小鼠。
Col1a1 2.3kb-Cre; Rosa26NICD小鼠条件性Rosa26NICD小鼠与Col1a1 2.3kb-Cre杂交得到基因型小鼠Col1a1 2.3kb-Cre; Rosa26NICD。其中Notch激活与p53的缺失相结合，协同加速了小鼠的OS发育。
Osteocalcin-SV40 T antigen小鼠用骨钙素的启动子（osteocalcinpromoter）驱动SV40T/t antigen (TAg)的表达。其中TAg中的大T抗原靶向并失活p53和Rb，小T抗原靶向PP2A。从而诱发肿瘤。该方法也可以获得100%的发病率。
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