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生物發光異種移殖如何幫助臨床前研究進展

2017-07-6

傳統的異種移殖是體內腫瘤藥物研發進展的第一步,也是藥物動力/藥效動力、ADME、毒理的研究初期重要的模型。異種移殖可以透過修改,製成生物發光模型的光學圖像,幫助研究的發展。

臨床前光學圖像的優勢

使用生物發光模型顯示出的光學圖像非常適合臨床前腫瘤研究,因為光學圖像能夠提供一個感應度高、符合成本效益、高通量體內腫瘤偵測、監控、以及複查的作用。臨床模型可以透過圖像來顯示腫瘤實際的樣子,而不是直接讓腫瘤在動物模型中生長。您依據腫瘤負荷或是分子活動來修改研究的方案。

製作生物發光模型

您需要一個生物發光模型,這種模型製作的方法非常簡單和快速。癌症細胞系是一種可以在2D培養皿裡生長的同源細胞群體,適合用轉導慢病毒的方式來表現螢光素酶蛋白質。

轉導有很高的穩定度,也是比轉化更好的一種技術。這種技術可以在兩個星期內製作出大量的已轉導的模型。並在三至四星期內,以短片段重複序列組合來確保DNA組合與母本品種是相符的,最後細胞系就可以做試管或是體內模型的研究。

生物發光異種移殖也可用於皮下模型,但在原位和轉移性模型中才能發揮主要的功能。

原位模型能夠模擬病變

原位模型可以模擬出病患主要的病變,這些腫瘤模型可以製造出血管相關的基質,也可以與適當的微環境有互動,提供疾病與人類之間反應的訊息。

生物發光原位模型能夠讓腫瘤不斷的成長,同時監控像是用化合物治療腫瘤化合物的即時訊息,也包含了腫瘤負荷(體內與離體)、腫瘤成長、以及存活率分析。

自發性轉移模型能夠模擬癌症進展

生物發光模型對於轉移性疾病的研究有很大的幫助,可以清楚的知道腫瘤轉移到哪些部位,或是治療是否有任何的效果。主要的原位病變造成的血管問題與缺氧狀況也都能在這類模型中觀察到。

模型能依照選擇的類型提供局部區延伸、淋巴和血行性轉移。一般研究所使用的轉移性異種移殖通常會與人類疾病相似,例如局部淋巴結、肺、肝、和骨頭。

研究可以使用單一藥劑或是聯合治療來對抗腫瘤成長抑制、腫瘤負荷、腫瘤末期重量。離體的圖像分析可以用來觀察主要的腫瘤和轉移性病變,讓研究員能夠用整體觀察和組織學的評估方式來確保資訊無誤。

實驗用轉移模型能夠模擬疾病末期

實驗用轉移模型不會受到主要病變帶來的限制,適應末期轉移性疾病。這類異種移殖將模擬腫瘤細胞的血源與殖入部位分開,因此便能即時觀察轉移後的結果。

這包含了乳癌模型心內注射後的骨轉移,若治療正確的話,便會與人類疾病相同,由乳癌進展至腦癌。這樣可以讓研究員評估轉移性疾病的藥劑使用,以腦癌的角度來看的話則可以模擬血腦屏障的藥劑使用。

腫瘤免疫

雖然這篇部落格主要是講解生物發光異種移殖,但利用生物發光轉移同源模型和光學圖像對免疫療法有顯著的效果。這些模型可以使用在研究臨床相關的轉移性侵入、監控二類器官的轉移性病變、以及評估免疫療法藥劑對於這類的轉移性疾病的療效。

若想獲得更多資訊,請參考以下部落格:

Imaging preclinical tumour models: improving translational power. De Jong et al, Nature Reviews Cancer 14, 481–493 (2014)

Bioluminescent imaging: a critical tool in pre-clinical oncology research. O’Neill at al, The Journal of Pathology 220(3) 317-327 (2010)

Topics: Oncology