结直肠癌及其动物模型的研究进展

李 萍，李超英，张大方

（长春中医药大学，长春 130117）

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是消化道恶性肿瘤之一，发病率及病死率占全球恶性肿瘤排名第3名和第4名[1]。在中国，2014年CRC的发病率和病死率分别为37.1/100万和17.9/100万，位居所有肿瘤的第3位和第5位。根据调查数据[2]，认为结直肠癌的发病与遗传、环境因素和饮食等有关。结直肠癌病死率升高的原因除了有原发癌症的影响外，还有癌症转移的风险，例如肝转移[3]。结直肠癌的病理机制复杂多样，为了与临床研究结合，模拟临床结直肠癌的发病进程，选择合适的动物模型有着至关重要的作用。目前，结直肠癌动物模型可分为3种：一种是化学致癌剂诱导成瘤，另一种是接种结直肠癌细胞或组织致使动物产生肿瘤，最后一种是当前流行的基因工程方法使动物成瘤，其中基因工程模型研究发展迅速。本文就现有的结直肠癌动物模型进行综述。

1 动物造模方法

1.1 化学诱发性模型 目前最常用的诱导剂是二甲肼（DMH）和氧化偶氮甲烷（AOM），其致癌效果佳，器官选择性好。刘艳翠等[4]在Wistar大鼠皮下注射二甲肼以致诱发结直肠癌，在给药后12、18、24周处死动物，比较3个时间点肿瘤的发生率、结直肠癌的发生率，结果24周最高。Marion等[5]用二甲肼诱发BALB/c小鼠结直肠癌，连续给药10周，发现60%的动物在20～24周左右出现肿瘤。

随着研究深入，后期实验研究多用AOM联合葡聚糖硫酸钠（DSS）方法，此方法是目前常用的化学诱导结直肠癌模型。LaurenC等[6]通过联合应用AOM和DSS，诱导C57BL/6小鼠发生结肠炎相关结肠癌；另有报道[7]也证实，一次性腹腔注射AOM（10 mg/kg）联合DSS三循环喂养，可建立小鼠从溃疡性结肠炎发展到肿瘤的动态全过程。侯冰宗等[8]采用二甲肼颈部皮下注射建立模型，观察结果为二甲肼可以诱导结直肠癌并发生转移，但肿瘤转移率过低，不能应用研究结直肠癌并发转移的试验。

1.2 移植瘤模型 移植瘤模型根据种植部位的不同可分为异位移植瘤模型和原位移植瘤模型。目前，常用的结直肠癌细胞株主要分为人源性细胞株和鼠源性细胞株，其中，人源性细胞株应用广泛的是HCT116和HT29细胞株；鼠源性细胞株研究应用较多的是CT26细胞株。

1.2.1 异位移植瘤模型 异位移植瘤是移植肿瘤最简便的方法，其中，将结直肠癌细胞或组织悬液接种于小鼠皮下所建立的皮下移植瘤模型是应用最为广泛的模型之一。JIANG等[9]成功建立肿瘤细胞系传代移植瘤模型,此方法是通过在小鼠皮下注射肿瘤细胞混悬液，成功建立原代CT26的小鼠皮下模型，并进行传代肿瘤移植的模型。皮下移植瘤模型操作简单，便于观察和测量，可重复性好，所建模型在监测肿瘤进展、检测相关肿瘤因子、筛选药物和评估治疗性干预效果等方面具有优势。然而，由于皮下微环境与结直肠完全不同，该模型大多不能发生转移。

除皮下移植模型外，结肠癌细胞直接注入脾脏[10-11]、门静脉[12]和尾静脉[13]均可成功建立结直肠癌转移模型。这种实验性转移模型的优势是造模时间短，模型具有高度的重现性和稳定性。

1.2.2 原位移植瘤模型 原位移植的接种部位常选盲肠与直肠，有较高的移植成功率。肿瘤细胞株移植后的肿瘤形成只需数周，Liao等[14]将HCT116和HT29细胞接种到裸鼠盲肠浆膜下，成功构建了结直肠癌原位移植模型。谭小宁等[15]应用该法建立结直肠癌模型，用于研究健脾消癌方对结肠癌的治疗效果及其机制。

研究人员为了克服原位模型不能反映人类CRC的病理组织学特征的局限性，研究出目前应用较广泛的患者肿瘤组织移植法（Patient-Derived Xenograft，PDX模型）。PDX模型是通过将患者肿瘤部分（如组织碎片或直接通过手术获得的分离细胞）植入免疫缺陷小鼠而产生的模型。与传统的细胞移植模型（Cellline-Derived Xenograft，CDX）相比，PDX模型被认为是先进的临床前模型[16]。不同于来自体外环境培养的克隆性肿瘤或来源基于细胞系的异种移植物，PDX模型是直接从新鲜患者组织中获得并通过体内传代培养的肿瘤样本。因此，PDX模型具有临床结直肠癌的病理组织学、细胞和分子准确度的特点[17-18]。

以上建立的模型，都可以模拟人结直肠癌生物学特性，是肿瘤防治及转移机制研究的理想模型。例如，李凌云等[19]采用CT26细胞株或组织种于BALB/c小鼠盲肠浆膜下层，成瘤及肝转移率发生分别为100%、60%。Fumagalli A等[20]成功建立原位类器官移植瘤模型，并发现在肠微环境生长的肿瘤，具有向肝、肺转移的能力。与自发转移模型相比，这些模型的转移形成更为明显。使用这些模型能够控制引入到循环中肿瘤细胞的数量和类型，这对于确定实验终点是很重要的。此外，器官转移的部位具有靶向特异性位点作用。但是，这些模型不能代表整个转移过程。它们仅代表结直肠癌转移晚期，因为它们绕过了早期阶段，包括原发肿瘤生长和肿瘤细胞的血管内浸润。移植瘤模型遵循的是人工路线，而不是自然路线。

1.3 转基因模型 根据CRC的分子学病因机制与特点建立此类模型。目前承认CRC的有序遗传模型中，APC失活（＞80% CRC）是起始事件，其次是发生突变：激活KRAS或BRAF（＞40% CRC），通过SMAD基因家族成员或TGF-β受体的失活，导致TGF-β通路失活（＞20%CRC），TP53失活突变（＞60% CRC）。针对这些关键的CRC基因，建立相应途径的转基因小鼠模型。Takeda H等[21]利用SB转座子诱变筛选法进行研究，采用包括K-ras、Smad4和Tp53突变的小鼠品系，用于筛选CRC驱动基因。通过使用这些小鼠模型，作者发现与这三个基因协同的突变，不仅产生在肿瘤早期，而且在肿瘤发展中仍有变化。

2 结论与展望

综上所述，结直肠癌常选用小鼠或大鼠作为动物模型，因为它们是生物医学研究中使用历史最长的动物品系，对各种营养物质比较敏感，广泛用于药物、肿瘤、关节炎等医学研究。结直肠癌动物模型在CRC病因及其治疗发展中起着关键作用，但是，尚缺少理想的CRC动物模型。四种不同的CRC模型只能分别模拟人类CRC的特点，因此要根据特定的实验目的，选择其相对较优的模型。目前在抗肿瘤药研究中，常将移植法和化学诱导法两种不同造模方法相结合。采取移植法能更准确阐明抗肿瘤药对移植瘤的研究，而在整体研究中选用化学诱导法，为了观察癌症从发生到发展各阶段的变化。在肿瘤研究中，既要考虑抑制肿瘤的发展，还要考虑到免疫与肿瘤的关系。

最近，癌症免疫法已经成功地应用于治疗多种类型的癌症。现在应该通过开展抗肿瘤中药复方CRC动物模型实验、抑制肿瘤生长及生存期和肿瘤迁移实验研究等，揭示其抗肿瘤与机体免疫的作用，从而对抗肿瘤中药进行全面作用机理研究。总之，CRC动物模型仍需要进一步完善，以便应对各种癌症药物药效和机理发展研究的需要。