結腸癌是常見的發生于結腸部位的消化道惡性腫瘤，好發于直腸與乙狀結腸交界處，以40～50歲年齡組發病率最高，男女之比為2～3：1，其發病率占胃腸道腫瘤的第3位。結腸癌主要為腺癌、黏液腺癌、未分化癌，大體形態呈息肉狀、潰瘍型等。慢性結腸炎患者、結腸息肉患者、男性肥胖者等為易感人群。

結腸癌動物模型在一定程度上可以模擬人體結腸癌的發生發展，為人類結腸癌的的發生、發展、生物學特性以及治療藥物的研究提供了良好的平臺，因此，認識結腸癌模型的分類、特點及其應用，對其病理機制和臨床藥物治療的研究具有重要意義。
 

圖1 結腸癌小鼠模型分類示意圖^[1]

常見的結腸癌動物模型

腫瘤移植模型
賽業生物已建立結腸癌、乳腺癌、肝癌等多種有效的腫瘤移植模型：①成功移植的人源細胞系超300種，所用的受體為C-NKG（重度免疫缺陷小鼠）、NOD-Scid、BALB/c nude（裸鼠）等免疫缺陷小鼠；②同源腫瘤移植所用的受體則通常為C57BL/6或BALB/c等野生小鼠。

（1）皮下成瘤CDX模型
在異位移植中，皮下種植在背部或腋下是較常用的方法。由于腫瘤模型構建時間短、檢測方便，已被用于抗結腸癌治療的臨床前評估。該方法腫瘤形成率高，腫瘤周期短，易于控制腫瘤的大小和位置，個體差異小，對宿主的影響相似，容易客觀判斷療效，但不能模擬腫瘤微環境。
 

賽業生物精選結腸癌細胞系移植模型

（2）同源移植模型
與異位移植相比，原位移植可以進一步反映腫瘤的真實情況，提高腫瘤模型的可靠性。在原位移植模型中可誘導轉移，表明腫瘤細胞和器官特異性因子可以相互作用，與肝癌的發生存在關聯；原位移植還可以模擬腫瘤的免疫微環境。因此，大多數基于異位模型的結果都需要通過原位移植模型來進一步驗證。原位生長可以更好地模擬腫瘤細胞在體內生長的微環境，并且對藥物療效的預測更為準確。

（3）PDX模型
患者來源的異種移植物（PDX）模型存在兩個問題：①目前全球PDX的成功率都低于20%；②由于免疫缺陷鼠的T細胞免疫系統存在缺陷，該模型不適合免疫學研究。原位腫瘤容易形成單一腫瘤，但腫瘤團塊的整體均勻性仍然較差，質量控制方法不如異位，無法進行熒光報告基因標記，在原位結腸移植模型中檢測腫瘤生長和藥物反應的方法不如異位結腸移植模型容易。
 

自發模型

自發性腫瘤是指實驗動物未經人工處理、在自然狀況下發生的腫瘤，其發生、發展與人類腫瘤類似，沒有人為因素的干擾，則更接近于人體腫瘤的真實狀態。然而，自發性結腸癌動物模型較少見，發病率也不高，故很難在短時間內獲得滿足條件、足夠數量的動物模型；且觀察時間可能較長，實驗耗費較大，因此在研究中很少使用。
 

化學誘導模型

化學誘發性腫瘤動物模型是在實驗條件下，人為地運用各種致癌因素，通過口服、注入、埋藏和涂抹等方式誘發動物發生腫瘤。其制作方法相對簡單，重復性好，可以在較短時間內大量復制，而且基本模擬癌變的過程，因此在實驗中應用較廣。誘發型結直腸癌模型多采用化學誘發途徑，目前，常用的結腸癌化學誘導劑有二甲基肼（dimethylhydrazine, DMH）、氧化偶氮甲烷（azoxymethane, AOM）及致炎劑葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodiuln, DSS）等。

結腸癌模型驗證數據
1.基于C-NKG重度免疫缺陷小鼠的皮下CDX模型構建

圖2 結腸癌細胞Colo205皮下移植腫瘤及體重生長曲線

將細胞以皮下注射的形式接種到C-NKG和BALB/c nude小鼠體內，并在不同的時間點測量成瘤體積。細胞接種量為5×10⁶/只和3×10⁶/只，數據以Mean±SEM形式呈現。結果顯示Colo205在C-NKG和BALB/c nude容易成瘤，體重有下降，該模式是重度惡病質模型。
 

圖3 結腸癌細胞HT29皮下移植腫瘤及體重生長曲線

將細胞以皮下注射的形式接種到C-NKG和BALB/c nude小鼠體內，并在不同的時間點測量成瘤體積。細胞接種量為1×10⁶/只和3×10⁶/只，數據以Mean±SEM形式呈現。結果顯示HT29在C-NKG和BALB/c nude容易成瘤，體重有下降，該模式是輕度惡病質模型。
 

圖4 結腸癌細胞LOVO皮下移植腫瘤及體重生長曲線

將細胞以皮下注射的形式接種到C-NKG和BALB/c nude小鼠體內，并在不同的時間點測量成瘤體積。細胞接種量為5×10⁶/只和10×10⁶/只，數據以Mean±SEM形式呈現。結果顯示LOVO在C-NKG和BALB/c nude容易成瘤。
 

圖5 結腸癌細胞HCT116皮下移植腫瘤及體重生長曲線

將細胞以皮下注射的形式接種到C-NKG，NOD-Scid和BALB/c nude小鼠體內，并在不同的時間點測量成瘤體積。細胞接種量為5×10⁶/只，數據以Mean±SEM形式呈現。結果顯示HCT116在C-NKG，NOD-Scid和BALB/c nude容易成瘤。

2. 基于LUC熒光報告基因細胞的小鼠原位或者轉移瘤CDX模型構建
 

圖6 小鼠結腸癌細胞HCT116-luc結腸原位移植腫瘤活體熒光成像圖片以及熒光值變化圖和小鼠生存曲線圖

結果顯示HCT116-luc在C-NKG上容易成瘤，小鼠生存周期較短，腫瘤組織在腹腔內轉移，增殖一定時間（D25）后腫瘤組織內部有鈣化，相應的小鼠熒光信號變弱。

賽業生物重度免疫缺陷鼠C-NKG
C-NKG小鼠是一款重度免疫缺陷小鼠，由賽業生物在NOD-Scid背景品系上敲除Il2rg基因自主研發，是目前公認的免疫缺陷程度高且可用于腫瘤、免疫、自身免疫性疾病、免疫治療疫苗、GvHD/移植、安全性評估等研究的優秀模型。同時，賽業生物也可以根據項目需求，提供人源免疫系統重建、人源腫瘤細胞系異體移植等服務。
 

參考文獻：
[1] Kucherlapati, Melanie Haas.,  and Kucherlapati, Melanie Haas.. "Mouse models in colon cancer, inferences, and implications." iScience.