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腫瘤同種異體移植模型生成:解離的腫瘤細胞與腫瘤碎片

2018-10-11

Generating tumor homograft models via tumor fragments and dissociated tumor cells

Generating tumor homograft models via tumor fragments and dissociated tumor cells要新增免疫活性小鼠模型才能克服常用同基因肿瘤模型和基因工程动物模型带来的问题。今天我们回顾一下肿瘤同种移植模型及其可选的方法。

免疫健全的臨床前模型

数十年来,免疫健全小鼠模型一直是临床前癌症研究最基本的组成部分。時至今日,同基因和基因工程小鼠模型(GEMM)逐步成为临床前免疫肿瘤学研究的主力军。

为了在转入较为复杂的臨床人類研究之前对作用原理有所了解并对反应做出预测,整体反应性或替代性免疫肿瘤学试剂都广泛采用同基因和基因工程小鼠模型(GEMM) 做试验。

同基因模型

目前在免疫肿瘤药理学研究中,同基因小鼠肿瘤细胞株最为常用。同基因模型从小鼠癌细胞株永生化的同种异体移植,在衰老小鼠体内或由致癌物质诱发自发形成肿瘤。

把这些模型重新植回相同同株自交免疫健全小鼠中。宿主和细胞株品系相同,即意味着不会发生肿瘤排斥反应,从而为免疫治疗评估建立免疫健全模型。

同基因模型的局限性

同基因细胞株现有数量有限,即某些癌症类型(如肺癌)尚不完全具备代表性,并非对所有的癌症类型或亚型都能做到面面俱到。

此外,因为同基因源自体外传代的永生化癌细胞株,所以从原发疾病中能看到基因漂变。人类疾病中所见的特殊突变或罕见突变以及融合,通常不在这些模型中表现。

作为非同义突变结果,与多数人类癌症中发现的抗原载量相比,同基因模型新抗原载量还是明显偏高。

基因工程小鼠模型

在GEMM中,经过推断,恶变所涉的一个或多个基因会出现缺失、突变或过度表现,这会导致肿瘤自发形成。

通过重现肿瘤的形成步骤,把肿瘤生长定位在一个特定的合适部位,GEMM提供了一个与生理学更加相关的肿瘤微环境。尤为重要的是能在完全具有免疫能力的环境中生长,因此非常适合用于免疫肿瘤学研究。

GEMM的优势

现有的大量GEMM模型足以涵盖诸多常见癌症适应症,如肺癌、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌和胰腺癌。这能比有限的同基因细胞株提供更多的亚型可用性。

相对于同基因细胞株,GEMM具有诸多其它优势,包括大量表征良好的各种模型,在免疫活性环境中,肿瘤明显具有疾病分子发病机理。

与同基因株相比,GEMM突变负荷表现得也很低,从基因方面来看更接近于人类肿瘤。这是由于使用高致癌基因和低肿瘤抑制基因,導致发生癌变。

GEMM的劣势

然而,GEMM在体内药理学研究中确实有明显劣势。这些劣势表现在潜伏期很长,小鼠发病阶段不同,外显率不能达到100%。因此,尝试使用GEMM进行藥效试验,導致研究週期很長、挑戰性很大,會出成“滚动”現象。

小鼠腫瘤同種移植模型

为了解决这些问题,用GEMM自发性肿瘤同种异体移植碎片或分离肿瘤细胞株(DTC)可建立肿瘤同种移植模型。把碎片/分离肿瘤细胞株(DTC)植入相同背景品系的小鼠组群中,生成一个系统,将GEMM的优势与提高操作简易性、一致性和生长相结合。

用碎片或分离肿瘤细胞株(DTC)生成肿瘤同种移植模型,各具明顯优势和局限性。

肿瘤碎片生成

肿瘤碎片能较好地再现原发性肿瘤的组织学性质,具有原始三维结构和细胞间接触。已知这些因素会影响信号传导,因此可能会影响治疗效果。

此外,在原位环境下,与细胞悬液相比较,完整肿瘤碎片的植入更能提高转移效果,同时避免用人工对细胞悬液治疗扩散。

然而,肿瘤内肿瘤碎片植入,细胞数量和局部异质性未知会導致之間研究及內部研究出現更大的變異性。此外,生成多个大小相似的小碎片可限制次级受体的数量。

由分离肿瘤细胞株(DTC)生成

另一方面,通过植入分离肿瘤细胞株(DTC),肿瘤异质性呈均匀式分布,移植成活率和肿瘤生长率高于肿瘤碎片。肿瘤微环境的成分亦呈均匀式分布,包括上皮细胞、成纤维细胞和肿瘤浸润淋巴细胞。

用高百分比的活细胞(冷冻和解冻)建立分离肿瘤细胞株(DTC)庫。个别小鼠肿瘤分离肿瘤细胞株(DTC)也能提供足够的活细胞,其容量大于个别肿瘤获得的碎片容量。

从多个肿瘤中收集细胞株,或在次级受体中扩大个别肿瘤,几乎可为临床前研究生成无限个随需而变的肿瘤细胞株。

結論

同基因和小鼠肿瘤同种移植,都能为免疫治疗体内疗效试验提供良好的模型系统。同基因为大规模药理学研究提供了一个可靠的平台。小鼠肿瘤同种移植具有GEMM的诸多优势,应用方式与同基因基本相似。

这些模型组群采用可靠的方式移植,以便能更全面進行免疫治疗评估。

Topics: Oncology