人源性肝癌異種移植動物模型的建立及CD90、ALDH1表達鑒定

博慶麗，阮　亮，胡安拉，李　李，楊　懿，趙奇紅

人源性肝癌異種移植動物模型的建立及CD90、ALDH1表達鑒定

博慶麗1，阮亮1，胡安拉1，李李1，楊懿2，趙奇紅1

摘要從新鮮的人肝癌標本上切除腫瘤組織，移植于裸鼠皮下，建立原代移植瘤并連續(xù)傳代3次，觀察移植瘤的成瘤潛伏期、成瘤率、腫瘤體積、腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移情況。通過HE染色，與臨床標本進行組織病理學(xué)比較，利用免疫組化方法比較腫瘤干細胞標志物CD90和乙醛脫氫酶1（ALDH1）在臨床和動物模型組織中的表達變化。結(jié)果顯示動物模型腫瘤組織和臨床腫瘤組織結(jié)構(gòu)類似；CD90、ALDH1表達一致。建立人源性肝癌移植動物模型，其組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，某些特定蛋白表達一致，可成為肝癌基礎(chǔ)研究的重要工具。

關(guān)鍵詞肝癌；人源性組織異種移植；動物模型

2015-06-29接收

醫(yī)學(xué)院病理學(xué)系，合肥230032

趙奇紅，男，講師，責(zé)任作者，E-mail：qihong＠ahmu．edu．cn

目前，手術(shù)切除及肝臟移植是肝癌治療的首要選擇，然而肝癌發(fā)病隱匿，進展迅速，大多數(shù)患者確診時已失去手術(shù)最佳時機，病死率居高不下。因此，有必要建立與人類臨床肝癌特征相似的人源性腫瘤動物模型，以加快抗肝癌藥物的研發(fā)和治療方案的制定，促進肝癌的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究。該研究利用裸鼠作為人原發(fā)性肝癌組織異種移植的宿主，建立多例能傳代和復(fù)蘇的并能保持肝癌臨床組織特征的實驗動物模型，即人源性腫瘤組織異種移植模型（patient derived tumor xenograftmodel，PDX模型），并對這些模型的組織結(jié)構(gòu)，某些特定蛋白表達進行評價。

1　材料與方法

1．1實驗動物BALB／c雌性裸鼠225只，SPF級，4～6周齡，（20±2）g，購自北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司，飼養(yǎng)于SPF級動物房（25±2）℃，40%～70%濕度，12 h∶12 h晝夜交替，自由飲食。開始實驗前小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)3 d以上。由于臨床標本運達時間不一，購買小鼠需要有周齡梯度。接種開始于6周齡小鼠。

1．2試劑與耗材Hank′s平衡液（HBSS）購自Gibco公司（貨號：14170）。Matrigel購自Corning公司（貨號：354234）。一次性細胞培養(yǎng)皿購自Greiner bio-one公司（貨號：664-160）。其余試劑或耗材（紗布、一次性手術(shù)器材等）均購自生工生物工程（上海）股份有限公司。

1．3腫瘤標本來源與處理肝癌新鮮組織標本均收集于安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，在患者知情同意的情況下收集臨床手術(shù)的腫瘤標本，共30例。術(shù)中切除標本之后，立即放入 HBSS中，運至實驗室。在生物安全柜內(nèi)清除組織表面的壞死物并洗凈血液。腫瘤接種在手術(shù)后4 h內(nèi)完成。

1．4腫瘤移植方法與傳代取臨床手術(shù)切取的新鮮無菌肝癌組織標本，選擇腫瘤活力較好的組織，用組織剪將腫瘤組織剪成約1 mm×2 mm×2 mm的小塊，與Matrigel混好后裝入接種針待用。將小鼠兩側(cè)背部后1／3皮膚酒精消毒備皮，正確姿勢抓起小鼠，用無菌組織剪剪開0．5 cm長的切口，將穿刺針由切口處刺入背部皮下，針頭進入約2 cm，將腫瘤組織快速注入皮下，將穿刺針旋轉(zhuǎn)拔出，用酒精棉簽將滲血處理干凈，以防止殘留血液引起老鼠噬咬。對側(cè)做同樣處理，每例標本分別接種5只小鼠，術(shù)后繼續(xù)飼養(yǎng)。每周測量動物體重2次，當成瘤后，每周測量腫瘤的長徑和寬徑2次，并計算相對腫瘤的體積（相對腫瘤體積＝0．52×長徑×短徑2）。當G0代腫瘤生長至500 mm3時進行體內(nèi)傳代（記錄G1），隨后傳代分別記為G2、G3代等。

1．5模型監(jiān)測指標①每天觀察小鼠的背部愈合情況、毛色、精神狀態(tài)、活動力、飲食等。②觀察并記錄局部皮下移植瘤的成瘤潛伏期，以接種腫瘤組織至皮下捫及黃豆大小微結(jié)節(jié)為成瘤潛伏期。③觀察并記錄小鼠的成瘤率、存活率及死亡率。④處死小鼠后取出移植瘤，觀察移植瘤外觀，將患者腫瘤標本及每代移植瘤分別做常規(guī)病理切片蘇木精-伊紅染色（HE染色），觀察腫瘤的組織形態(tài)學(xué)特征。⑤通過免疫組織化學(xué)方法檢測患者腫瘤標本與移植瘤中腫瘤干細胞標志物CD90和乙醛脫氫酶1 （aldehyde dehydrogenase 1，ALDH1）的表達變化。

2　結(jié)果

2．1小鼠生長情況手術(shù)后第2天，精神狀態(tài)恢復(fù)良好，活動力較好，飲食正常，手術(shù)后14 d，背部皮膚愈合，毛色正常。

2．2小鼠成瘤潛伏期及荷瘤鼠生長情況肝癌臨床標本移植后4周左右于接種部位可捫及黃豆粒大小，可在皮下移動，質(zhì)地稍硬的實體腫塊，隨后腫瘤結(jié)節(jié)逐漸增大，6周左右可看到突出于皮膚的腫塊，隨著腫瘤的不斷增大，小鼠出現(xiàn)不同程度的消瘦、弓背等情況，見圖1。移植瘤連續(xù)傳代后，成瘤潛伏期由4周逐漸穩(wěn)定在3～4周。

2．3小鼠成瘤率和腫瘤生長速度患者肝癌標本進行裸鼠的原代移植，每例標本移植5只，共150只。其中15例臨床標本移植成功，原代移植成瘤率為50%。G1代移植15例，G2代移植6例。以移植4周以后背部能捫及黃豆粒大小腫塊認為腫瘤成瘤，腫瘤生長后無自然消退情況。除了接種過程導(dǎo)致某些腫瘤形狀極為不規(guī)則而剔除外，其余腫瘤生長情況見圖2。

2．4患者標本及移植瘤組織病理學(xué)檢查待荷瘤鼠腫瘤長至足夠大，或出現(xiàn)明顯消瘦和倒毛現(xiàn)象，將小鼠頸椎脫臼處死，取出移植瘤，可見移植瘤表面光滑，為圓形或類圓形實體瘤，質(zhì)地稍硬。其他臟器表面無轉(zhuǎn)移瘤結(jié)節(jié)，亦無其他組織或器官浸潤現(xiàn)象。將患者標本及每代移植瘤做病理切片，HE染色，400倍光鏡下觀察。發(fā)現(xiàn)移植瘤組織狀態(tài)（圖3中B、C、E、F圖）與臨床患者肝癌組織（圖3中A、D圖）形態(tài)特點基本相同，具體表現(xiàn)有：肝臟正常的組織結(jié)構(gòu)消失，癌細胞呈圓形、橢圓形、不規(guī)則形等形態(tài)大小不一，細胞分界模糊，癌細胞排列松散；核仁較大，染色質(zhì)濃染，胞質(zhì)所占比例較小，可以見到核分裂相。見圖3。

2.5患者標本及移植瘤中腫瘤干細胞標志物CD90和ALDH1的表達臨床標本和移植瘤切片的免疫組化結(jié)果顯示，患者的臨床標本（圖4中A、D圖）和動物移植瘤（圖4中B、C、E、F圖）中的腫瘤干細胞標志物CD90表達一致，主要在細胞膜上表達，胞質(zhì)中很少或不表達，見圖4；ALDH1在這兩種來源的組織細胞膜和胞質(zhì)中均有表達。其結(jié)果和患者腫瘤的臨床標本基本一致，見圖5。

3　討論

肝癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，起病隱匿，病程較短，病死率較高。因此建立良好的肝癌動物模型是進行醫(yī)學(xué)和實驗研究的重要手段和平臺，對肝癌發(fā)生機制、診斷與治療研究有很重要的意義［1］。

PDX模型是將患者的新鮮腫瘤組織處理后移植到免疫缺陷或裸鼠上，依靠小鼠提供的微環(huán)境進行生長，異種移植的模型可能是最接近目前人類癌癥特點的［2］。與人癌細胞系建立的動物模型相比，PDX模型減少了體外處理過程，能更好地保持患者臨床腫瘤組織的原有生物學(xué)特性和組織學(xué)特征，并且PDX模型取材于不同的患者，可以保留了患者腫瘤的異質(zhì)性，不僅可以檢測治療功效，也是符合癌癥生物學(xué)治療基本原則的一種工具和手段［3］，還可以幫助測試新的抗腫瘤藥物的療效［4］，同時也為腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制研究提供了新的方法，為一對一的個體化抗癌治療提供了可能。在本研究所建的模型中，PDX模型的移植瘤與人來源的腫瘤標本有一致的組織特征，可見肝臟正常的組織結(jié)構(gòu)消失，癌細胞呈圓形、橢圓形、不規(guī)則形等形態(tài)，大小不一，細胞分界模糊不清，癌細胞排列松散；核仁較大，染色質(zhì)濃染，胞質(zhì)所占比例較小等。腫瘤干細胞標志物CD90和ALDH1檢測顯示在移植瘤與患者腫瘤的臨床標本表達陽性，一方面說明其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起作用，亦提示該模型保留了原癌的生化特點。這與其他研究人員對不同腫瘤的研究相一致，如乳腺癌、腹水型卵巢癌、結(jié)直腸癌、黑色素瘤、食管癌等也同樣證實了PDX模型保持了原代腫瘤的生物學(xué)特性，是一個穩(wěn)定、可靠的癌癥研究模型，為研究癌癥提供了很好的動物模型［2，5-8］。

參考文獻

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Establishment of patient-derived liver cancer xenograftmodels and assessment of the expression of CD90 and ALDH1

Bo Qingli，Ruan Liang，Hu Anla，et al
（School of Public Health，AnhuiMedical University，Hefei230032）

AbstractFresh specimens excised from the patientswith liver cancer were transplanted into nudemice subcutaneously to establish the patient-derived liver cancer xenograftmodels，which could be passaged 3 times continuously．The tumor latency，take rate，tumor growth，invasion and metastasis of thesemodelswere recorded meanwhile．Histopathological structure was compared by HE staining in the clinical samples and the passaged samples．The expression status of cancer stem cellmarkers CD90 and aldehyde dehydrogenase 1（ALDH1）were checked in these samples using immunohistochemicalmethods．Similar histopathological structure was observed in those samples，and so did the expression of CD90 and ALDH1．Thesemodels are valuable for the basic researches in liver cancer，which had the characters of stable histopathological structure and stable expression of some certain proteins．

Key wordslive cancer；patient-derived xenograft；animalmodel

中圖分類號R 965．1

文獻標志碼A

文章編號1000-1492（2015）11-1698-04

基金項目：安徽醫(yī)科大學(xué)校級科學(xué)研究基金（編號：2012xkj015）；安徽醫(yī)科大學(xué)博士科研資助項目（編號：XJ201111）；安徽省高等學(xué)校省級優(yōu)秀青年人才基金（編號：2012SQRL072）；高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金資助課題（新教師類）（編號：20123420120012）

作者單位：安徽醫(yī)科大學(xué)1公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生系、2基礎(chǔ)

作者簡介：博慶麗，女，講師；