乳腺癌是乳腺上皮細(xì)胞在多種致癌因子的作用下,發(fā)生增殖失控的現(xiàn)象。疾病早期常表現(xiàn)為乳房腫塊、乳頭溢液、腋窩淋巴結(jié)腫大等癥狀,晚期可因癌細(xì)胞發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)多器官病變,直接威脅患者的生命。作為“粉紅殺手”,乳腺癌發(fā)病率位居女性惡性腫瘤的首位,男性乳腺癌較為少見。隨著醫(yī)療水平的提高,乳腺癌已成為療效較好的實體腫瘤之一。
關(guān)于乳腺癌分型
根據(jù)風(fēng)險、預(yù)后和對治療反應(yīng)的可能性,乳腺癌可分為四個亞型:Luminal A、Luminal B、HER2過表達(dá)型和三陰型(Basal-like型)。Luminal的特征是雌激素受體(ER)和孕激素受體(PR)的表達(dá)以及其他相關(guān)基因;HER2基因在約15%的浸潤性乳腺癌中被擴(kuò)增,該亞型部分已被證明表達(dá)ER,但大多數(shù)HER2富集的腫瘤缺乏ER或PR的表達(dá),HER2富集的腫瘤通常是高級別腫瘤;Basal則大量表達(dá)上皮基因,如細(xì)胞角蛋白5和17,但ER、PR和HER2的表達(dá)有所缺失。
當(dāng)前乳腺癌細(xì)胞系和腫瘤之間分型方案的比較[1]
人類乳腺癌的主要亞型[2]
常見的乳腺癌動物模型
乳腺癌的嚙齒類動物模型已成為研究乳腺癌進(jìn)展、轉(zhuǎn)移機(jī)制和遺傳途徑,以及開發(fā)、評估臨床治療方法的重要工具。選擇合適的動物模型是研究的關(guān)鍵,我們需要基于對不同模型優(yōu)缺點的整合,使其符合特定研究目的。
腫瘤移植模型
賽業(yè)生物已建立乳腺癌、肝癌、腸癌、胰腺癌、肺癌、胃癌、腎癌、前列腺癌、黑色素瘤、膀胱癌、白血病、卵巢癌、腦癌等多種有效的人源腫瘤細(xì)胞系異體移植藥效模型,已成功移植的人源細(xì)胞系超200種,所用的受體為C-NKG(重度免疫缺陷小鼠)、NOD-Scid、BALB/c nude(裸鼠)等免疫缺陷小鼠,接種部位一般為皮下、靜脈或原位。
賽業(yè)生物精選乳腺癌細(xì)胞系移植模型
(1)CDX模型
將人類腫瘤細(xì)胞系移植到免疫缺陷小鼠中,可分為皮下接種模型和乳墊接種模型。CDX模型細(xì)胞系是來自各種人類腫瘤類型的代表,遺傳信息穩(wěn)定;其間質(zhì)細(xì)胞和血管細(xì)胞組成腫瘤微環(huán)境的特征穩(wěn)定;腫瘤便于精確測量。但皮下位置可能不允許關(guān)鍵組織特異性的培養(yǎng)間質(zhì)浸潤;存在跨物種分裂,即基質(zhì)組件是鼠源的,腫瘤細(xì)胞是人類的;且缺乏免疫環(huán)境。
賽業(yè)生物對人源腫瘤細(xì)胞做了大量的熒光報告基因的轉(zhuǎn)入工作,為的是提供更接近臨床的轉(zhuǎn)移瘤模型和原位模型。
(2)同源移植模型
鼠源性腫瘤異體移植到免疫活性小鼠中,可分為皮下接種模型和乳墊接種模型。同源移植存在完全的免疫系統(tǒng);其間質(zhì)細(xì)胞和血管細(xì)胞組成腫瘤微環(huán)境的特征穩(wěn)定;且腫瘤內(nèi)的所有細(xì)胞類型都來自小鼠。但細(xì)胞系種類較少;小鼠免疫源加強(qiáng),腫瘤移植后會消退;且增殖過快,影響給藥窗口期。
(3)PDX模型
將人類乳腺癌細(xì)胞或組織從原發(fā)性腫瘤(在乳房腫塊切除術(shù)或乳房切除術(shù)期間采集)或轉(zhuǎn)移性病變原位移植到免疫功能低下小鼠的乳腺脂肪墊中。PDX在連續(xù)傳代中高度模擬了親代腫瘤的組織學(xué)、基因組和結(jié)構(gòu)特征;且腫瘤便于精確測量。但生成自發(fā)PDX轉(zhuǎn)移模型需要高超的技術(shù)專長;從頭開始建立PDX模型非常耗時;為了捕捉在臨床上觀察到的患者間異質(zhì)性,研究人員應(yīng)考慮使用PDX模型庫,而不是單一獨立的模型。
自發(fā)模型
未經(jīng)任何有意識的人工處理而自然發(fā)生乳腺癌的小鼠為自發(fā)型,多采用近交系小鼠,如SHN和C3H等。其中SHN小鼠較為常用,一般出生后4個月就開始出現(xiàn)腫瘤癥狀,到12個月時乳腺癌患病率高達(dá)100%,其腫瘤發(fā)生與人類乳腺癌極為相似,但成瘤時間太長,且腫瘤發(fā)生不同步,不能在短期內(nèi)獲得大量的具有統(tǒng)計學(xué)意義的實驗數(shù)據(jù)。
誘發(fā)模型
誘發(fā)性乳腺癌模型多采用化學(xué)誘發(fā)途徑,常用的誘導(dǎo)劑有甲基亞硝基脲(N-methyl-N-nitrosourea, MNU)或DMBA等,一般通過灌胃、局部涂抹或靜脈注射等途徑作用于實驗動物,多是采用大鼠。該方法模型構(gòu)建周期較長,腫瘤細(xì)胞差異性大,惡性行為有限,腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力較弱,不利于研究惡性乳腺癌發(fā)病機(jī)理。
基因工程小鼠乳腺癌模型
通過表達(dá)與人類同源的癌基因或敲除抑癌基因,容易構(gòu)建與人類發(fā)病相似的乳腺癌模型,該模型目前正成為人類研究乳腺癌的核心模型。基因工程小鼠乳腺癌模型大體分為轉(zhuǎn)基因模型和基因敲除模型。
常見的乳腺癌細(xì)胞株
細(xì)胞株MCF-7
由乳腺癌患者的胸腔積液中分離建立,常用于發(fā)病機(jī)理的研究。MCF7屬于貼壁細(xì)胞,顯微鏡下呈上皮細(xì)胞形態(tài),且保留了多個分化乳腺上皮的特性,ER(+)、PR(+)、P53(+/-);WT表達(dá)WNT7B;表達(dá)胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(IGFBP)BP-2、BP-4、BP-5;TNF-α可以抑制MCF-7細(xì)胞的生長。
細(xì)胞株MDA-MB-231
來自轉(zhuǎn)移乳腺腺癌患者的胸水,常用于乳腺疾病的發(fā)病機(jī)理及臨床應(yīng)用研究。MDA-MB-231屬上皮細(xì)胞,細(xì)胞形態(tài)大部分為紡錘狀,也有部分細(xì)胞呈圓形,存在少量懸浮細(xì)胞。ER(-)、PR(-)、HER2(-)、TP53++M;貼壁生長;表達(dá)表皮生長因子EGF受體、轉(zhuǎn)化生長因子TGF-α受體和WNT7B癌基因。
細(xì)胞株BT474
細(xì)胞是由E·Lasfargues和W·G·Coutinho從一個實心的乳腺浸潤性導(dǎo)管癌中分離到的細(xì)胞株。呈上皮細(xì)胞樣,ER(+)、PR(+)、HER2(+)、TP53+。
細(xì)胞株4T1
4T1是一種可移植的小鼠乳腺癌細(xì)胞系,被廣泛用作體外腫瘤模型以研究人類乳腺癌。4T1細(xì)胞有高度的侵襲性和腫瘤形成能力,它們傾向于從乳腺的原發(fā)腫瘤部位轉(zhuǎn)移至其他部位,包括肝臟、淋巴結(jié)、肺、骨骼和腦部,因此是研究乳腺癌轉(zhuǎn)移的理想選擇。
乳腺癌模型驗證數(shù)據(jù)
1.基于C-NKG重度免疫缺陷小鼠的CDX模型構(gòu)建
乳腺癌細(xì)胞MCF-7乳墊原位移植腫瘤及體重生長曲線
接種細(xì)胞前24小時,體內(nèi)接種雌激素緩釋片,將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到C-NKG小鼠體內(nèi),并在不同的時間點測量成瘤體積。細(xì)胞接種量為5×106/只,數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定,容易成瘤。
乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231乳墊原位移植腫瘤及體重生長曲線
將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到C-NKG和NOD-Scid小鼠體內(nèi),并在不同的時間點測量成瘤體積。細(xì)胞接種量為1×107/只,數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定,容易成瘤。
乳腺癌細(xì)胞BT474乳墊原位移植腫瘤及體重生長曲線
接種細(xì)胞前24小時,體內(nèi)接種雌激素緩釋片,將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到C-NKG和NOD-Scid小鼠體內(nèi),并在不同的時間點測量成瘤體積。細(xì)胞接種量為5~10×106/只,數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定,容易成瘤。
2. 基于熒光報告基因的轉(zhuǎn)移瘤模型構(gòu)建
乳腺癌細(xì)胞MCF-7-LUC骨腔移植腫瘤活體成像數(shù)據(jù)
所有小鼠接種前24天體內(nèi)接種新型雌激素藥片。將細(xì)胞乳墊注射的形式接種到C-NKG小鼠體內(nèi),并在不同的時間點對小鼠進(jìn)行活體成像。細(xì)胞接種量為1×106/只。結(jié)果顯示在C-NKG小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定,動脈注射方式MCF-7細(xì)胞容易在骨腔內(nèi)歸巢。
乳腺癌細(xì)胞4T-1-LUC骨腔移植腫瘤活體成像數(shù)據(jù)(A. 將細(xì)胞以脛骨骨腔形式接種到BALB/c小鼠體內(nèi),并在不同的時間點對小鼠進(jìn)行活體成像,細(xì)胞接種量為0.5×106/只;B. 腫瘤轉(zhuǎn)移臟器觀察,觀察到脾臟、肺、腎臟及腦部有肉眼可見的腫瘤瘤塊轉(zhuǎn)移灶;C. 脛骨組織取材后的熒光成像圖片。)
結(jié)果顯示在BALB/c小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定,4T-1-LUC鼠源三陰性乳腺癌轉(zhuǎn)移能力強(qiáng),能夠快速轉(zhuǎn)移肺、脾臟、腎臟以及腦部。
3.基于免疫健全小鼠的Syngeneic模型構(gòu)建
小鼠乳腺癌細(xì)胞4T-1乳墊原位和皮下移植腫瘤及體重生長曲線
將細(xì)胞以乳墊原位注射的形式接種到BABL/c小鼠體內(nèi),并在不同的時間點測量成瘤體積。細(xì)胞接種量為0.5~1×106/只,數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。結(jié)果顯示在BABL/c小鼠體內(nèi)腫瘤曲線穩(wěn)定,容易成瘤。
參考文獻(xiàn):
[1]Dai X, Cheng H, Bai Z, Li J. Breast Cancer Cell Line Classification and Its Relevance with Breast Tumor Subtyping. J Cancer. 2017 Sep 12;8(16):3131-3141. doi: 10.7150/jca.18457. PMID: 29158785; PMCID: PMC5665029.
[2]Manning HC, Buck JR, Cook RS. Mouse Models of Breast Cancer: Platforms for Discovering Precision Imaging Diagnostics and Future Cancer Medicine. J Nucl Med. 2016 Feb;57 Suppl 1(Suppl 1):60S-8S. doi: 10.2967/jnumed.115.157917. PMID: 26834104; PMCID: PMC6231414.
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