乳腺癌患者来源肿瘤异种移植模型的临床应用与进展

患者来源肿瘤异种移植(PDX)模型是将患者的肿瘤组织经过一系列处理移植于免疫缺陷小鼠体内,从而更好地模拟肿瘤患者体内的微环境。PDX模型保留了原始肿瘤基因型和表型的多样性,较真实地反映了原始肿瘤的特性。将这一模型应用于靶向药物筛选、药物敏感性筛选、肿瘤的个体化疗效评估等试验中可以发挥出其独特优势。本文系统性回顾了近年来关于乳腺癌PDX模型建立及其在乳腺癌研究中的应用现况。

患者来源肿瘤异种移植模型研究的新进展

患者来源的肿瘤异种移植(patient-derived tumor xenografts,PDTX)模型,因其较好地保留了原代肿瘤的遗传、分子、形态结构等方面的特征,维持了肿瘤干细胞的特性,能反映患者肿瘤的遗传多样性,并且在对治疗的反应性上也与患者保持较高的一致性,现已越来越多地被应用于临床前期研究。近年来,NSG(NOD/Lt Sz-Prkdc^(scid)Il2rg^(tm1)Wjl/J)、NOG(NOD.Cg-Prkdc^(scid)IL2rg^(tm1Sug)/Jic Crl)和NCG(NOD-Prkdc^(em26Cd52)Il2rg^(em26Cd22)/Nju)等免疫缺陷小鼠的研发成功,推动了新一代PDTX模型研究的快速发展。由于新一代PDTX模型建立所需样本量小,经过冷冻的组织与新鲜组织成瘤率无明显差异,为一些难以获取大量样本的肿瘤组织提供了研究材料。笔者对近年来PDTX模型用于个性化治疗方案的筛选制定、药物的临床前研究、肿瘤耐药机制的研究、肿瘤标志物及敏感指标的筛选、肿瘤微环境的研究以及患者预后的评估等的发展现状作一综述。

构建临床癌症研究相关的人源肿瘤异种移植模型的进展

人源肿瘤异种移植(patient-derived tumor xenograft, PDX)模型是从癌症患者手术切除肿瘤组织,随后移植到免疫缺陷小鼠体内,从而更好地保留了肿瘤的异质性。这是一种重要的转化医学研究方法,特别是在推动精准医学方面,这种方法已经崭露头角。本文从时间维度阐述了PDX模型在各个阶段的发展。

基于人源化免疫重建的患者来源肿瘤组织异种移植模型的研究进展

将患者的肿瘤组织移植于免疫缺陷小鼠体内建立的肿瘤移植模型(patient-derived xenograft, PDX)较好地保留了原发瘤的生物学特性,但瘤组织基质成分会在小鼠体内传代过程中逐渐被鼠源性基质代替,缺乏免疫系统的小鼠体内环境也会改变肿瘤的微环境,原发肿瘤的异质性会逐渐丢失,从而限制了该类模型的应用;将人的造血干细胞(hematopoietic stem cells, HSCs)移植于低剂量X线全身照射或其他方法清理骨髓的重度免疫缺陷小鼠,然后再将患者的瘤组织移植于该小鼠建立的人源化肿瘤模型(humanized patient-derived xenograft, Hu-PDX),具有与人相似的免疫系统,可以更好的保留原发瘤的异质性。研究证实人的HSCs在小鼠体内可以产生各种免疫细胞,使肿瘤生长微环境与人体更相似,更好的保留了肿瘤的异质性,为肿瘤的个体化研究提供了良好的动物模型。

肿瘤患者来源的异种移植(PDX)模型

将患者新鲜肿瘤组织移植于免疫缺陷小鼠建立的患者来源异种移植(patient-derived xenograft,PDX)模型较好地保持了原发肿瘤的遗传特性和异质性,在肿瘤的个体化治疗研究中具有独特的优势。常用PDX模型的移植方法主要有皮下移植、肾包膜移植和原位移植。移植瘤的溯源方法包括组织形态学比较、肿瘤特异性标志物分析、短片段重复序列分型和测序分析。在PDX模型研究中,需要重点关注影响模型成功率的因素、人源化问题、淋巴瘤的发生和药物评价中治疗策略的选择。虽然从目前临床数据来看,基于PDX模型的个体化治疗还没有显示出实质性疗效,仍处于临床验证阶段,但PDX模型的建立和应用为肿瘤学研究,特别是肿瘤的个体化治疗提供了良好的实验平台。我们在强调PDX模型个体化的同时,要善于应用共性思维,开展基于PDX模型基因组学的肿瘤靶向药物筛选。

人源性胰母细胞瘤异种移植模型的构建与验证

目的研究构建合适的动物模型用于胰母细胞瘤(PBL)的化疗药物筛选及新药评估。方法将手术切除的PBL肿瘤组织碎块移植到免疫缺陷的小鼠皮下组织,待移植瘤生长至1500 mm^(3)时进行瘤体传代及保存。使用HE染色、免疫组织化学及PCR法对成功建立的PBL患儿起源的异种移植(PDX)模型进行人源性鉴定。结果HE染色显示小鼠PDX中的肿瘤组织及细胞和患儿肿瘤细胞形态基本相同,免疫组化结果显示β-连环蛋白(β-Catenin)、细胞角蛋白7(CK7)和细胞角蛋白19(CK19)在PDX模型组织与人属源性肿瘤组织中有相同的免疫学特征。PCR分析显示PDX组织和原发肿瘤组织具有相同的个体来源。结论所建立胰母细胞瘤来源PDX高度保留了原发胰母细胞瘤的生长模式及蛋白表达特性,为胰母细胞瘤患者的基础研究和临床用药指导提供了重要的实验模型工具,给推动疾病机制探索及制定个性化治疗方案提供了科学依据。

人源肿瘤异种移植小鼠模型研究进展

建立适当的移植瘤模型对于癌症研究至关重要。迄今为止,最常用的移植瘤模型是人源肿瘤细胞系异种移植模型(cancer cell line-based xenograft,CDX),即将体外传代培养的肿瘤细胞移植到免疫缺陷小鼠体内形成移植瘤。虽然这种模型容易建立且建模周期较短,但不能充分代表临床癌症患者,因此,具有能够稳定保留肿瘤异质性的人源肿瘤异种移植模型(patient-derived tumor xenograft,PDX)在诸多应用中开始代替CDX模型。PDX模型通过将患者组织或原代细胞直接植入免疫缺陷小鼠进行成瘤,这种方式保留亲代肿瘤的组织病理学、分子特征和药物反应性,可作为临床前模型,在药物筛选、生物标志物开发和联合临床试验等方面具有显著优势。在这篇综述中,我们将详细介绍PDX模型的构建方法和应用,总结模型建立过程中及进行临床前研究中可能遇到的问题。

患者来源结直肠癌异种移植模型的构建及初步应用

目的构建结直肠癌患者来源的异种移植(PDX)模型,探讨中药"消癥方"对结直肠癌PDX模型的抑瘤作用。方法收集2016年12月至2017年2月5例结直肠癌组织标本构建PDX模型,传代培养。选择1例患者来源的肿瘤构建P3代模型,将10只P3代小鼠随机分为对照组和消癥方组,每组5只。对照组小鼠给予饮用水,消癥方组给予中药汤剂,均自由饮用,持续24天。观察两组小鼠的生存状态,测量体质量、瘤体积和瘤质量,计算抑瘤率。结果 5例结直肠癌组织标本,P1代建模成功4例,P2代建模成功3例。PDX模型基本保留了患者来源肿瘤的组织学特征。10只P3代荷瘤鼠在给药过程中未出现死亡,摄食量正常,饮水(药)量正常,无明显不良反应。实验结束时,消癥方组小鼠肿瘤体积均值略小于对照组,瘤质量略大于对照组,差异均无统计学意义(P>0.05)。消癥方组的抑瘤率为-4.8%。结论结直肠癌PDX模型建模及给药技术基本成熟,但中药消癥方在实验中未显示抑瘤作用。

构建临床癌症研究相关的人源肿瘤异种移植模型的进展

人源肿瘤异种移植(patient-derived tumor xenograft,PDX)模型是从癌症患者手术切除肿瘤组织,随后移植到免疫缺陷小鼠体内,从而更好地保留了肿瘤的异质性。这是一种重要的转化医学研究方法,特别是在推动精准医学方面,这种方法已经崭露头角。本文从时间维度阐述了PDX模型在各个阶段的发展。作为PDX模型发展的第一阶段,人源肿瘤原位异种移植(patient-derived orthotopic xenograft,PDOX)模型将人源肿瘤组织植入小鼠体内,位置与患者的解剖位置相对应。PDOX模型具有多个优势,包括高度保真地还原原始肿瘤、增强药物敏感性以及提高移植成功率。然而,PDOX模型也存在严峻的挑战,它需要先进的手术技术和精密的成像技术,这限制了其应用。

综述:构建临床癌症研究相关的人源肿瘤异种移植模型的进展

人源肿瘤异种移植(patient-derived tumor xenograft,PDX)模型是从癌症患者手术切除肿瘤组织,随后移植到免疫缺陷小鼠体内,从而更好地保留了肿瘤的异质性。这是一种重要的转化医学研究方法,特别是在推动精准医学方面,这种方法已经崭露头角。本文从时间维度阐述了PDX模型在各个阶段的发展。作为PDX模型发展的第一阶段,人源肿瘤原位异种移植(patient-derived orthotopic xenograft,PDOX)模型将人源肿瘤组织植入小鼠体内,位置与患者的解剖位置相对应。PDOX模型具有多个优势,包括高度保真地还原原始肿瘤、增强药物敏感性以及提高移植成功率。然而,PDOX模型也存在严峻的挑战,它需要先进的手术技术和精密的成像技术,这限制了其应用。随后,人源化小鼠模型以及斑马鱼模型相继被开发应用。

患者源性非小细胞肺癌异种移植模型的建立及个体化治疗策略研究

目的通过将患者非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)临床手术标本接种于BALB/c裸小鼠,建立相应的移植瘤模型,为肺癌患者个体化治疗药物的筛查和临床前疗效的评估提供理想的动物模型。方法收集患者非小细胞肺癌手术标本并将其植入裸鼠体内建立患者源性异种移植(patient-derived xenograft,PDX)模型,分析病理组织学形态,检测人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)和表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)的表达,以及潜在靶标单胺氧化酶A(monoamineoxidase A,MAOA)的表达。进一步在此患者源性NSCLC异种移植模型中评估靶向药、临床一线化疗药物顺铂的抗肿瘤功效。结果成功建立了患者源性的NSCLC异种移植瘤模型,该模型保留了源肿瘤组织病理学形态,且EGFR、MAOA呈阳性表达。使用EGFR抑制剂奥希替尼联合顺铂体现出良好的治疗效果;此外,MAOA抑制剂氯吉林也具有良好的抗肿瘤潜能,与顺铂联合治疗效果更加显著。结论建立了NSCLC异种移植模型,保留了原发肺癌的分子特征,可以作为探索肿瘤个体化治疗方案的有效工具。

间接体内Mini人源肿瘤异种移植模型再现转移性肠癌患者的药物治疗疗效

目的通过运用肠癌标本建立一种新型的Mini人源肿瘤异种移植(Mini patient-derived xenograft,MiniPDX)模型,并探索其指导临床治疗的可行性。方法基于上海立迪生物技术股份有限公司独创的小鼠OncoVee?MiniPDX模型建立人源化肠癌MiniPDX模型,评估MiniPDX模型与其配对肠癌患者药物治疗效果的一致性。结果运用11例转移性肠癌患者肿瘤组织标本成功建立12例MiniPDX模型,其中9例MiniPDX模型来源于9例患者的肝转移灶,1例MiniPDX模型来源于1例患者的原发灶,2例MiniPDX模型来源于同一患者的肠癌原发灶和肝转移灶。体内药效学实验显示,12例小鼠MiniPDX模型中有9例模型(75%)对药物的治疗反应与患者疗效保持一致,两者具有较好的相关性(相关系数为0.57)。结论MiniPDX模型能在2周内完成药效学检测,可作为一种快速有效的间接体内模型指导临床患者个体化治疗。

食管癌患者来源异种移植模型的构建及组织学观察

目的建立食管癌患者来源的人源肿瘤异种移植(patient-derived xenograft,PDX)裸鼠模型,光镜观察初代(P0代)与第1代(P1代)、第2代(P2代)肿瘤组织切片结构形态的差别,比较不同代次之间成瘤速度和肿瘤体积大小的差异。方法收集临床手术切除的食管癌患者的肿瘤组织3例,接种于裸鼠皮下,建立PDX模型,观察食管癌PDX模型不同代次肿瘤组织的形态,通过苏木精-伊红染色比较P0代患者肿瘤组织与移植瘤组织结构与细胞形态。结果PDX裸鼠模型传至第2代,光镜下观察苏木精-伊红染色结果,PDX移植瘤与P0代肿瘤细胞形态结构相似。P2代成瘤速度快于P0代与P1代(P<0.01)。结论PDX模型传代较好的保留了食管癌肿瘤组织的自身特性,加快了成瘤速度,便于进一步开展之后的实验研究。

肺癌恶性胸腔积液来源肿瘤细胞的小鼠PDX模型构建及实验验证

目的·构建肺癌患者恶性胸腔积液(malignant pleural effusion,MPE)肿瘤细胞来源的肿瘤异种移植(patientderived tumor xenograft,PDX)模型,并进行实验验证。方法·从基因表达综合数据集(Gene Expression Omnibus,GEO)下载人肺癌伴MPE单细胞转录组测序公共数据GSE131907和人肺癌实体瘤单细胞转录组测序公共数据GSE203360,对数据进行聚类、差异基因本体功能富集分析,明确应用MPE建模的可行性。同时收集肺癌患者的MPE样本,经离心、裂解红细胞等富集细胞操作后,将其植入非肥胖型糖尿病重症联合免疫缺陷(non-obese diabetic/severe combined immunodeficient,NOD/SCID)小鼠皮下,待移植瘤生长至1000 mm³时进行瘤体传代及保存。对稳定传代移植瘤进行组织病理学检测,通过苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining,H-E染色)观察细胞组织形态,免疫组织化学法(immunohistochemistry,IHC)检测肺癌标志物表达情况。结果·经单细胞数据分析发现MPE中肿瘤细胞的增殖功能更强,提示MPE中肿瘤细胞PDX建模或具备更佳成瘤效果;共收集35例肺癌MPE样本,成功构建13例PDX模型,成功率达37.14%;在组织病理学检测中,H-E染色可见移植瘤组织细胞异型性明显,IHC检测显示细胞角蛋白7(cytokeratin 7,CK7)、甲状腺转录因子1(thyroid transcription factor-1,TTF1)和天冬氨酸蛋白酶A(Napsin A)等肺癌标志物均呈阳性表达。结论·通过富集肺癌患者MPE中的肿瘤细胞,成功构建了更为简便高效、可实时动态建模的PDX模型。该模型保留了肺癌患者肿瘤细胞的恶性特征及蛋白表达特性,为肺癌伴MPE患者的基础研究和临床用药指导提供了重要的实验模型工具。

异种肝细胞移植后受体血清白细胞介素2及肿瘤坏死因子α水平的研究

目的：通过测定异种肝细胞脾内移植后受体血清白细胞介素２（ＩＬ－２）和肿瘤坏死因子α（ＴＮＦα）的浓度，初步探讨其排斥反应机理。方法：向用Ｄ－氨基半乳糖（Ｄ－ＧＩ）诱导的肝衰大鼠脾内移植豚鼠肝细胞。脾内注入生理盐水为对照。观察２周生存率，在术后不同时间作受体脾病理组织学检查及酶联免疫双抗体夹心法（Ｓａｎｄｗｉｃｈ－ＥＬＩＳＡ）测定大鼠血清ＩＬ－２和ＴＮＦα的浓度。结果：２周生存率比较，移植组（８０．０％）显著高于对照组（２１．４％，Ｐ＜０．０５）。移植的肝细胞在移植早期（１～２天）消失，移植后第３天炎症细胞浸润显著增多。移植组与对照组大鼠血清ＩＬ－２、ＴＮＦα浓度均无显著差别（Ｐ＞０．０５）；与正常大鼠比较，差异亦无显著性（Ｐ＞０．０５）。结论：在异种肝细胞脾内移植中，细胞免疫的发生较迟和（或）较弱，移植受体血清ＩＬ－２及ＴＮＦα的浓度无显著变化。

用于预测癌症患者临床治疗方案的小鼠mini人源肿瘤异种移植模型的建立

背景与目的患者来源的类器官(patient-derived organoids,PDOs)和异种移植物(patientderivedxenografts,PDXs)具有较强的预测抗癌药物药效的能力,是功能检测的重要模型。然而,移植失败、构建PDX模型和随后检测药效的耗时过长、体外器官培养无法进行系统性给药等限制因素严重阻碍了其在临床上的应用,无法快速地筛选正确、可行的治疗方案。本研究旨在开发一种名为'miniPDX'的改良的PDX模型,用于快速检测药效,提高其在个体化癌症治疗中的应用价值。方法我们开发了一种快速检测体内药物敏感性的方法——OncoVee?MiniPDX,用于筛选癌症临床治疗方案。本模型将患者来源的肿瘤细胞注入中空纤维胶囊内,皮下植入小鼠体内培养7 d。系统评价了细胞的活性形态和药代动力学。以PDX为对照评估miniPDX的性能(敏感性、特异性、阳性和阴性预测值)。分别采用PDX和miniPDX模型以肿瘤生长抑制率和肿瘤细胞生长抑制率为指标检测药物反应。评价miniPDX模型对临床疗效的预测能力。结果MiniPDX胶囊内肿瘤细胞的形态学和组织病理学特征与PDX模型和原发肿瘤细胞的形态学和组织病理学特征均保持一致。26例(包括14例胃癌、10例肺癌和2例胰腺癌)来自患者的PDX肿瘤移植试验的药物反应与相应的miniPDX试验的药物反应结果具有良好的相关性。MiniPDX阳性预测值为92%,阴性预测值为81%,敏感性为80%,特异性为93%。通过扩大临床肿瘤样本,miniPDX检测显示出广泛的临床应用潜力。结论我们建立了基于胶囊植入技术的miniPDX快速体内检测方法,用于评估PDX肿瘤移植物和临床肿瘤标本的药物反应。PDX模型和其对应的miniPDX药效结果具有良好的相关性,结合转化研究数据最终表明miniPDX模型是一种先进的个体化癌症治疗工具。

Mini患者来源异种移植和WES/RNA测序指导一例转移性十二指肠腺癌患者的个体化治疗

背景与目的各种癌症的治疗指南已越来越多地应用于临床实践,并已极大地改善了患者预后。然而,医生推荐的治疗方案(甚至一线治疗)并非对每位患者都是最佳的。在本研究中,我们应用mini患者来源的异种移植(mini patient-derived xenograft,mini-PDX)和二代测序技术指导了一例转移性十二指肠腺癌患者的个体化治疗。方法将切除的异位转移瘤组织植入SCID小鼠体内,来确定对各种药物的敏感性。采用DNA全外显子测序(DNA whole-exome sequencing,DNA-WES)和RNA测序分析突变谱。所得分析结果用于选择对转移性十二指肠腺癌的最佳治疗方案。结果使用mini-PDX模型进行评估只用了7 d。结果表明,对S-1+顺铂、吉西他滨+顺铂、依维莫司单药具有高敏感性。患者最初接受吉西他滨联合顺铂治疗,但由于毒性而终止治疗。随后,该患者单独使用S-1进行治疗。总无病生存期为34个月。DNA-WES和RNA测序鉴定了转移性十二指肠腺癌中KRAS突变(A146T)、TP53(C229Yfs*10)和RICTOR扩增。这些发现进一步为mini-PDX的结果提供了支持,并建议当该患者最终复发时应使用m TOR抑制剂治疗。结论联合WES/RNA测序的mini-PDX模型可以快速检测癌症患者的药物敏感性,揭示关键的基因变异。有必要进一步研究该技术用以对难治性恶性肿瘤患者进行个体化治疗。

人源肿瘤异种移植模型在精准肿瘤医学中的研究进展

癌症是由于物理、化学、病毒等致癌因子导致的原癌基因和抑癌基因突变从而引发的一系列异质性疾病的统称。尽管近年来高通量测序技术与靶向治疗取得了突破性的进展,但是临床转化研究的高失败率使得抗肿瘤药物的创新发展十分有限。人源肿瘤异种移植模型(patient-derived xenograft model,PDX模型)是指直接将病人的新鲜肿瘤组织移植到免疫缺陷小鼠上,依靠小鼠提供的环境生长的一种异种移植模型。这种模型保留了原代肿瘤的基质异质性、组织学特性、分子多样性以及微环境,为临床前药效的个性化筛选评估以及生物标志物的鉴定提供了有效的研发资源。PDX模型结合临床数据,基因组图谱以及药效数据可以增加药物特异性,应用于肿瘤患者个体化治疗,提高临床治疗成功率。本文就PDX模型研究进展进行综述,包括其在肿瘤新疗法中的应用、挑战性与局限性、以及在精准肿瘤医学中的应用前景。

肝癌人源肿瘤异种移植模型构建及初步应用

目的建立肝癌人源肿瘤异种移植(patient-derived xenografts,PDX)模型,探讨其在肝癌精准医疗中的作用。方法取临床肝癌新鲜手术切除标本,NCG小鼠皮下接种肿瘤组织建立PDX模型,HE染色比较移植肿瘤组织与患者肿瘤组织形态结构的一致性。将成功传至第三代的PDX模型制备肿瘤细胞悬液,BALB/c裸鼠皮下接种制作肝癌移植瘤模型15只,成瘤后随机分为5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)组、索拉非尼(sorafenib)组和阴性对照组,每组5只。定期监测各组荷瘤小鼠肿瘤体积和重量,根据瘤重计算抑瘤率,评估疗效。结果本研究共建成肝癌PDX模型6例,成功率为33.3%(6/18),模型较好的保持了原发肿瘤的特征。1例PDX模型中,5-FU与索拉非尼组肿瘤抑瘤率分别为63.7%和29.6%,5-FU组抑瘤率比较差异有显著性(P<0.05),索拉非尼组抑瘤率比较差异无统计学意义,与临床结果相符。结论肝癌PDX模型保持了患者肿瘤组织的组织形态,可以适用于肝癌患者的精准医疗。

小鼠体内异种骨移植局部肿瘤坏死因子α基因表达及细胞定位

目的：观察肿瘤坏死因子α（ＴＮＦα）在异种骨移植局部的表达及细胞定位．方法：将经过一定化学处理的牛松质骨载体植入小鼠股部肌袋内，于术后５，１０和２０ｄ取材，制备石蜡切片，应用原位杂交技术检测植骨局部ＴＮＦαｍＲＮＡ的表达与细胞定位．结果：①术后５，１０和２０ｄ，植骨局部均有ＴＮＦαｍＲＮＡ的阳性表达，以１０ｄ时阳性表达率最高（Ｐ＜０．０５）；②阳性反应细胞在载体周边呈散在局灶性或弥漫性分布；③阳性物质主要定位于骨粒周围的单核细胞、多核巨细胞的胞核内，部分间充质细胞、纤维母细胞和横纹肌细胞的胞浆和（或）胞核内亦有阳性表达信号．结论：ＴＮＦαｍＲＮＡ在异种骨移植局部多种细胞内出现高表达，提示ＴＮＦα可能是植骨局部细胞免疫调节的重要细胞因子之一．