骨肉瘤動物模型的研究進展

1、骨肉瘤動物模型的研究進展     【摘要】  實驗動物模型是研究人類骨肉瘤的重要手段之一。動物模型有多種不同建立方法。全文對動物模型的建立方法、模型特點及目前應用等進行綜述。 【關鍵詞】  骨肉瘤    骨肉瘤好發(fā)于青少年，是導致青少年死亡的第二大惡性腫瘤。至今對骨肉瘤的病因及其轉移發(fā)展機制仍了解甚少。可以通過腫瘤動物模型來對其進行進一步研究，目前常用的動物模型有小鼠、大鼠、兔、犬等。大鼠器官與人類相似，基因型與人類也相近。犬類可自發(fā)骨肉瘤，與人類有一定的相似，常用作自發(fā)性腫瘤模型。近來流行免疫抑制性或免

2、疫缺陷性動物模型，如裸鼠等，可以接種不同來源的腫瘤細胞，從而在同一宿主研究比較。動物模型有助于探索骨肉瘤的發(fā)病機制，研究其轉移的內(nèi)在機制和評價治療療效，對骨肉瘤的研究有重要價值。本文主要從骨肉瘤動物模型的建立方法、模型特點及具體應用等方面進行綜述。    1   動物模型建立方法    1.1   誘發(fā)型腫瘤模型    系將致癌物質(zhì)與動物特定部位直接或間接接觸，使該部位靶器官產(chǎn)生腫瘤。其操作相對簡單，靶器官和誘癌劑恒定，成瘤率較高，是一種較好的建立腫瘤模型的方法。但

3、誘發(fā)腫瘤形成需要較長時間，且誘發(fā)腫瘤的惡性程度不高，低分化腫瘤少見。    物理因素誘導：放射性核素是強致癌物質(zhì)，將核素與動物接觸，可以誘發(fā)骨肉瘤。原子序數(shù)大于鈾的核素，如238钚、351镅等是強致癌物。放射性核素誘導骨肉瘤可將核素的鹽溶液注射到動物體內(nèi),也可直接用核素對動物進行照射。用核素鹽溶液誘導腫瘤時，劑量應適宜，過低不易致瘤，過高時核素對腫瘤細胞有殺傷作用，會導致實驗失敗。王玉民等1以Wistar大鼠為研究對象，利用發(fā)射性超鈾核素238钚作為物理致癌因子在大鼠體內(nèi)誘發(fā)腫瘤。他們將硝酸238钚溶液釋后，以不同劑量注射于大鼠臀肌內(nèi)，發(fā)現(xiàn)隨著鹽溶液濃度的增加，骨

4、肉瘤的發(fā)生率也隨之上升，但當劑量增加到一定程度時，骨肉瘤的發(fā)生率反而下降。Tinkey PT等2以Sprague-Dawlev大鼠為研究對象，用60o以致瘤累積劑量照射其后腿48個月，觀察到大劑量照射的大鼠發(fā)生了骨肉瘤及其他腫瘤，低劑量照射的大鼠則未發(fā)生腫瘤。研究者認為Sprague-Dawlev大鼠是一種可以通過局部照射建立骨肉瘤動物模型的優(yōu)良品種。    化學因素誘導：是指將某些化學物質(zhì)，如硅酸鋅鈹、氧化鈹、甲基膽蒽，N-羥基，2-乙酰胺芴的銅蟄合物，二乙基亞硝胺，4-硝基喹啉-1-氧化物等，以一定的濃度定期注射到動物體內(nèi)誘發(fā)腫瘤。該方法受多種因素影響，耗用時

5、間長，誘導的腫瘤模型重復性低，且化學物質(zhì)對研究者也有所傷害，所以目前已很少使用。    病毒誘導：隨著分子生物學的進展，研究發(fā)現(xiàn)某些病毒有致癌作用，這類病毒被稱為腫瘤病毒。病毒通過整合到宿主細胞基因組中，激活原癌基因，誘發(fā)腫瘤生成。常用于誘導產(chǎn)生骨肉瘤的病毒包括：猿空泡病毒40（SV40）、Moloney肉瘤病毒（Moloney sarcoma virus）、FBJ、RFB和FBR骨肉瘤病毒以及Poluma病毒等。SV40是一種雙鏈環(huán)狀DNA病毒，將SV40或SV40 DNA注射到新生的倉鼠體內(nèi)可誘發(fā)骨肉瘤。Moloney骨肉瘤病毒誘導的腫瘤模型組織學類形與人類骨

6、肉瘤相類似。FBJ、RFB和FBR骨肉瘤病毒均是RNA病毒，F(xiàn)inkel MP等3將去除了腫瘤細胞的提取物（含有病毒）注射到新生小鼠體內(nèi)可以誘發(fā)骨肉瘤。病毒誘導腫瘤的效率較高。Olson HM等4用Moloney肉瘤病毒對新西蘭黑大鼠進行誘導，腫瘤發(fā)生率約在80。Czitrom AA等5用Moloney肉瘤病毒對F344，Wistar-Lewis和ACI雜和系三種品系的大鼠進行誘導，腫瘤發(fā)生率為93，從開始誘導到出現(xiàn)明顯癥狀的平均時間為10天，且所有模型均發(fā)生了肺轉移。病毒誘導模型較物理化學誘導費時要短，動物模型可重復性高，所進行的研究也更系統(tǒng)更準確。    1.

7、2   移植型腫瘤模型    可移植腫瘤是指能夠在同系、同種或異種動物體內(nèi)傳代生長的腫瘤。將腫瘤組織塊或細胞株移植到動物體內(nèi)某個部位，形成與原發(fā)瘤相同的腫瘤，再移植到下一代，從而建立動物模型。腫瘤移植分為同種移植和異種移植，異種移植目前多應用于免疫缺陷動物。移植型腫瘤模型是目前國內(nèi)外腫瘤實驗研究中常用的動物模型，制作簡便；腫瘤生長一致，對宿主影響類似；可控性強，耗時短，腫瘤接種成活率高。    同種移植：指用誘導得到的骨肉瘤在分離出腫瘤細胞后，移植到同種異體或同系動物體內(nèi)。同種移植受免疫系統(tǒng)的影響，新生動物或免疫缺

8、陷動物移植成功率高，成年動物移植成功率相對要低。Czitrom AA等5將Moloney骨肉瘤病毒注射到大鼠脛骨髓腔內(nèi)，誘導產(chǎn)生骨肉瘤，再將得到的腫瘤細胞以不同劑量和不同方式接種到成年大鼠體內(nèi)，建立了大鼠骨肉瘤動物模型及肺轉移模型。研究發(fā)現(xiàn)移植所致腫瘤與原發(fā)腫瘤形態(tài)上較一致，且移植受組織相容性影響：在組織相容性抗原相同的品系之間，無論采取多少劑量和何種注射途徑，腫瘤均可生長，而在組織相容性抗原不同的品系之間移植，腫瘤不生長。于哲等6用UMR-106骨肉瘤細胞株接種SPF級大鼠，研究發(fā)現(xiàn)細胞接種數(shù)量和腫瘤形成及肺轉移發(fā)生密切相關，接種105數(shù)量級的大鼠，腫瘤及肺轉移均未發(fā)生；接種106級大鼠僅有

9、個別個體有腫瘤形成，但進展緩慢，且未發(fā)生肺轉移；接種107組大鼠腫瘤發(fā)生率達到100，且形體較大，進展迅猛，鏡下可見腫瘤內(nèi)血管豐富，肺轉移率達到70。    異種移植：由于動物免疫系統(tǒng)的影響，早期的異種移植動物模型成功率低。后來由于免疫抑制劑的使用，特別是免疫缺陷動物的應用，才使得異種移植得以成功實現(xiàn)。Crnalic S等7將組織形態(tài)完整的人類骨肉瘤組織，用顯微外科技術移植到31只裸小鼠的脛骨近端，所有小鼠在移植局部發(fā)生了骨肉瘤，且與人類骨肉瘤在影像學和組織學表現(xiàn)上均相似；所有的小鼠腫瘤均發(fā)生了肺轉移；這些均與人類骨肉瘤相類似，是一個很好的動物模型。Kimura等

10、8將HuO9及其亞型HuO9-M132和HuO9-M112人類骨肉瘤細胞株通過尾靜脈注射到BALB/c雌性裸小鼠體內(nèi)，成功地建立了伴有肺轉移的骨肉瘤動物模型。師長宏等9用人成骨肉瘤細胞系LJH-OS的傳代移植瘤組織作為移植材料，對BALBc-nu/nu裸鼠進行脛骨原位移植及皮下移植，原位移植的成功率為80，腫瘤發(fā)生了肺轉移。裸鼠原位移植模型的惡性生物學行為接近臨床骨肉瘤患者的實際情況，原位移植模型的建立為骨肉瘤的研究提供了良好的實驗模型。    常用移植細胞株：移植細胞株按其來源可分為鼠源性和人源性。鼠源性細胞株的優(yōu)點是腫瘤可以生長在一個與其來源相同的微環(huán)境中，可

11、以更好地研究腫瘤與宿主間的相互關系。人源性細胞株可以用來研究基因突變是如何導致腫瘤發(fā)生和轉移的，從而為臨床治療提供幫助。常用的鼠源性細胞株包括K7M2和K12；UMR106-01;Dunn和LM8等。K7M2為高轉移性，K12為低轉移性細胞株，兩者可比較用于研究腫瘤轉移的不同機制和新型治療方案的可行性。UMR106-01常用于研究成骨細胞的功能以及不同激素,不同生長因子對成骨細胞的作用；Dunn和LM8常用于研究抗癌藥物的有效性和腫瘤轉移的器官選擇性10,11。常用的人源性細胞株包括POS-1；HuO9及其亞型HuO9-M132和HuO9-M112；TE-85及其亞型MNNG/HOS和143B；U2-OS；SAOS-2等。其中POS-1，HuO9及其亞型和143B等建立的動物模型腫瘤可以自行發(fā)生肺部轉移，與人類腫瘤表現(xiàn)類似，是較好的研究模型8,12,13。    2   動物模型的應用    2.1   發(fā)病原因的研究    骨肉瘤發(fā)病原因不明，死亡率高。利用動物模型來進行腫瘤發(fā)病原因的研究，是動物模型的主要作用之一。犬類可自發(fā)骨肉瘤，在發(fā)病原因、臨床表現(xiàn)、病理學影像學特征、轉移率和轉移部位以及對治療的反應等方面均與人類類似14，是研究骨肉瘤發(fā)病