結直腸癌及其動物模型的研究進展

李 萍，李超英，張大方

（長春中醫藥大學，長春 130117）

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是消化道惡性腫瘤之一，發病率及病死率占全球惡性腫瘤排名第3名和第4名[1]。在中國，2014年CRC的發病率和病死率分別為37.1/100萬和17.9/100萬，位居所有腫瘤的第3位和第5位。根據調查數據[2]，認為結直腸癌的發病與遺傳、環境因素和飲食等有關。結直腸癌病死率升高的原因除了有原發癌癥的影響外，還有癌癥轉移的風險，例如肝轉移[3]。結直腸癌的病理機制復雜多樣，為了與臨床研究結合，模擬臨床結直腸癌的發病進程，選擇合適的動物模型有著至關重要的作用。目前，結直腸癌動物模型可分為3種：一種是化學致癌劑誘導成瘤，另一種是接種結直腸癌細胞或組織致使動物產生腫瘤，最后一種是當前流行的基因工程方法使動物成瘤，其中基因工程模型研究發展迅速。本文就現有的結直腸癌動物模型進行綜述。

1 動物造模方法

1.1 化學誘發性模型 目前最常用的誘導劑是二甲肼（DMH）和氧化偶氮甲烷（AOM），其致癌效果佳，器官選擇性好。劉艷翠等[4]在Wistar大鼠皮下注射二甲肼以致誘發結直腸癌，在給藥后12、18、24周處死動物，比較3個時間點腫瘤的發生率、結直腸癌的發生率，結果24周最高。Marion等[5]用二甲肼誘發BALB/c小鼠結直腸癌，連續給藥10周，發現60%的動物在20～24周左右出現腫瘤。

隨著研究深入，后期實驗研究多用AOM聯合葡聚糖硫酸鈉（DSS）方法，此方法是目前常用的化學誘導結直腸癌模型。LaurenC等[6]通過聯合應用AOM和DSS，誘導C57BL/6小鼠發生結腸炎相關結腸癌；另有報道[7]也證實，一次性腹腔注射AOM（10 mg/kg）聯合DSS三循環喂養，可建立小鼠從潰瘍性結腸炎發展到腫瘤的動態全過程。侯冰宗等[8]采用二甲肼頸部皮下注射建立模型，觀察結果為二甲肼可以誘導結直腸癌并發生轉移，但腫瘤轉移率過低，不能應用研究結直腸癌并發轉移的試驗。

1.2 移植瘤模型 移植瘤模型根據種植部位的不同可分為異位移植瘤模型和原位移植瘤模型。目前，常用的結直腸癌細胞株主要分為人源性細胞株和鼠源性細胞株，其中，人源性細胞株應用廣泛的是HCT116和HT29細胞株；鼠源性細胞株研究應用較多的是CT26細胞株。

1.2.1 異位移植瘤模型 異位移植瘤是移植腫瘤最簡便的方法，其中，將結直腸癌細胞或組織懸液接種于小鼠皮下所建立的皮下移植瘤模型是應用最為廣泛的模型之一。JIANG等[9]成功建立腫瘤細胞系傳代移植瘤模型,此方法是通過在小鼠皮下注射腫瘤細胞混懸液，成功建立原代CT26的小鼠皮下模型，并進行傳代腫瘤移植的模型。皮下移植瘤模型操作簡單，便于觀察和測量，可重復性好，所建模型在監測腫瘤進展、檢測相關腫瘤因子、篩選藥物和評估治療性干預效果等方面具有優勢。然而，由于皮下微環境與結直腸完全不同，該模型大多不能發生轉移。

除皮下移植模型外，結腸癌細胞直接注入脾臟[10-11]、門靜脈[12]和尾靜脈[13]均可成功建立結直腸癌轉移模型。這種實驗性轉移模型的優勢是造模時間短，模型具有高度的重現性和穩定性。

1.2.2 原位移植瘤模型 原位移植的接種部位常選盲腸與直腸，有較高的移植成功率。腫瘤細胞株移植后的腫瘤形成只需數周，Liao等[14]將HCT116和HT29細胞接種到裸鼠盲腸漿膜下，成功構建了結直腸癌原位移植模型。譚小寧等[15]應用該法建立結直腸癌模型，用于研究健脾消癌方對結腸癌的治療效果及其機制。

研究人員為了克服原位模型不能反映人類CRC的病理組織學特征的局限性，研究出目前應用較廣泛的患者腫瘤組織移植法（Patient-Derived Xenograft，PDX模型）。PDX模型是通過將患者腫瘤部分（如組織碎片或直接通過手術獲得的分離細胞）植入免疫缺陷小鼠而產生的模型。與傳統的細胞移植模型（Cellline-Derived Xenograft，CDX）相比，PDX模型被認為是先進的臨床前模型[16]。不同于來自體外環境培養的克隆性腫瘤或來源基于細胞系的異種移植物，PDX模型是直接從新鮮患者組織中獲得并通過體內傳代培養的腫瘤樣本。因此，PDX模型具有臨床結直腸癌的病理組織學、細胞和分子準確度的特點[17-18]。

以上建立的模型，都可以模擬人結直腸癌生物學特性，是腫瘤防治及轉移機制研究的理想模型。例如，李凌云等[19]采用CT26細胞株或組織種于BALB/c小鼠盲腸漿膜下層，成瘤及肝轉移率發生分別為100%、60%。Fumagalli A等[20]成功建立原位類器官移植瘤模型，并發現在腸微環境生長的腫瘤，具有向肝、肺轉移的能力。與自發轉移模型相比，這些模型的轉移形成更為明顯。使用這些模型能夠控制引入到循環中腫瘤細胞的數量和類型，這對于確定實驗終點是很重要的。此外，器官轉移的部位具有靶向特異性位點作用。但是，這些模型不能代表整個轉移過程。它們僅代表結直腸癌轉移晚期，因為它們繞過了早期階段，包括原發腫瘤生長和腫瘤細胞的血管內浸潤。移植瘤模型遵循的是人工路線，而不是自然路線。

1.3 轉基因模型 根據CRC的分子學病因機制與特點建立此類模型。目前承認CRC的有序遺傳模型中，APC失活（＞80% CRC）是起始事件，其次是發生突變：激活KRAS或BRAF（＞40% CRC），通過SMAD基因家族成員或TGF-β受體的失活，導致TGF-β通路失活（＞20%CRC），TP53失活突變（＞60% CRC）。針對這些關鍵的CRC基因，建立相應途徑的轉基因小鼠模型。Takeda H等[21]利用SB轉座子誘變篩選法進行研究，采用包括K-ras、Smad4和Tp53突變的小鼠品系，用于篩選CRC驅動基因。通過使用這些小鼠模型，作者發現與這三個基因協同的突變，不僅產生在腫瘤早期，而且在腫瘤發展中仍有變化。

2 結論與展望

綜上所述，結直腸癌常選用小鼠或大鼠作為動物模型，因為它們是生物醫學研究中使用歷史最長的動物品系，對各種營養物質比較敏感，廣泛用于藥物、腫瘤、關節炎等醫學研究。結直腸癌動物模型在CRC病因及其治療發展中起著關鍵作用，但是，尚缺少理想的CRC動物模型。四種不同的CRC模型只能分別模擬人類CRC的特點，因此要根據特定的實驗目的，選擇其相對較優的模型。目前在抗腫瘤藥研究中，常將移植法和化學誘導法兩種不同造模方法相結合。采取移植法能更準確闡明抗腫瘤藥對移植瘤的研究，而在整體研究中選用化學誘導法，為了觀察癌癥從發生到發展各階段的變化。在腫瘤研究中，既要考慮抑制腫瘤的發展，還要考慮到免疫與腫瘤的關系。

最近，癌癥免疫法已經成功地應用于治療多種類型的癌癥。現在應該通過開展抗腫瘤中藥復方CRC動物模型實驗、抑制腫瘤生長及生存期和腫瘤遷移實驗研究等，揭示其抗腫瘤與機體免疫的作用，從而對抗腫瘤中藥進行全面作用機理研究。總之，CRC動物模型仍需要進一步完善，以便應對各種癌癥藥物藥效和機理發展研究的需要。