陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 105 结直肠癌 (colorectal cancer,crc) 是全世界第三大常见癌症在中国,2009 年 CRC 的发病率和死亡率分别为 29.44/100 万人和 14.23/100 万人, 位居所有肿瘤的第 3 位和第 5 位

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吏滇丁
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1 104 肿瘤 TUMOR Vol. 35, January 2015 综述 Review 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展陈奕杰 1, 方瑞 2 2, 杜军 Progress in studies of mouse models of colorectal cancer and in vivo tracking techniques CHEN Yi-jie 1, FANG Rui 2, DU Jun 2 [ 摘要 ] 小鼠结直肠癌 (colorectal cancer,crc) 模型被广泛应用于 CRC 的病理机制与治疗策略研究以及抗癌新药筛选体内示踪技术是 CRC 模型研究的前提条件, 它能最大程度地实现对实验动物的无创监测, 对于疾病的动态研究意义重大目前, 常用的小鼠 CRC 模型主要有 3 种 : 诱发型移植型和基因修饰型本文侧重于介绍移植型与近年来较为成功的 Apc Smad3 和 K-ras 基因修饰模型相应地, 体内示踪技术也在不断改进, 研发了一些新型的标记物, 并且可以联用多种成像方式本文对不同的成像方式结合标记物在小鼠 CRC 模型上的应用实例进行讨论, 以期为相关的基础性研究提供参考 [ 关键词 ] 结直肠肿瘤 ; 疾病模型, 动物 ; 诊断显像 ; 小鼠 ; 体内示踪技术 DOI: /j.issn [ 作者单位 ] 1. 中山大学药学院药理与毒理实验室, 广东广州 ;2. 中山大学药学院微生物与生化药学系, 广东广州 [ 中图分类号 ] R73-3 [ 文献标志码 ] A [ 文章编号 ] (2015) [ 基金项目 ] 1. 国家重点基础研究发展计划项目 ( 编号 : 2011CB935800) 2. 中国博士后科学基金资助项目 ( 编号 : 2013M531894) [ABSTRACT] Mouse models of colorectal cancer (CRC) are widely used in studies on the pathological mechanism of CRC and its therapeutic strategies, as well as screening the anticancer drugs. In vivo tracking technique, as a prerequisite for the above studies, can maximize the achievement of noninvasive monitoring of the experimental animals, which is of great significance for dynamic study on diseases. There are mainly three categories of mouse models of CRC: induced model, implanted model, and genetically modified model. This article focuses on implanted models and more successful Apc, Smad 3 and K -ras modified models in recent years. In vivo tracking technique also has achieved obvious progress so far, developing some new types of labels and combining multiple modalities of imaging. Here this review discusses some practical examples about the labels combined with different imaging modes in mouse models of CRC, in hope of offering useful references for relevant basic studies. [KEY WORDS] Colorectal neoplasms; Disease models, animal; Diagnostic imaging; Mice; In vivo tracking techniques AUTHORS FROM 1. Laboratory of Pharmacology and Toxicology, School of Pharmaceutical Sciences, Sun Yat- Sen University, Guangzhou, , Guangdong Province, China; 2. Department of Microbial and Biochemical Pharmacy, School of Pharmaceutical Sciences, Sun Yat-Sen University, Guangzhou , Guangdong Province, China Correspondence to: DU Jun( 杜军 ) dujun@mail.sysu.edu.cn GRANTS 1. National Program on Key Basic Research (No: 2011CB935800) 2. China Postdoctoral Science Foundation (No: 2013M531894) TUMOR, 2015, 35 (01): FINANCIAL DISCLOSURE: The authors have indicated they have no financial relationships relevant to this article to disclose. Received Accepted Copyright 2015 by TUMOR All rights resvered

2 陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 105 结直肠癌 (colorectal cancer,crc) 是全世界第三大常见癌症在中国,2009 年 CRC 的发病率和死亡率分别为 29.44/100 万人和 14.23/100 万人, 位居所有肿瘤的第 3 位和第 5 位 [1] 绝大多数 CRC 源于良性的腺瘤状息肉, 并且高发年龄为 60 ~ 80 岁结直肠癌的高发病率高死亡率及其复杂的病理机制对基础研究及临床诊治提出了巨大的挑战为了模拟临床结直肠癌的发病进程, 掌握疾病的发展规律, 探求可行的治疗策略, 科研工作者们建立了多种 CRC 实验动物模型以适应不同的研究需求另外, 结直肠癌特殊的发病部位和易转移部位的确定对体内示踪技术提出了更高的要求发展分辨率和灵敏度高的成像手段, 结合机体渗透性强稳定性好且具有肿瘤靶向性的标记分子, 对于实现机体的实时无创监测, 分析和判断疾病进程以及药物疗效起到不可或缺的作用因此在研究工作中, 实验模型的建立与体内示踪是一个整体实验的两个部分, 相辅相成本文除了介绍目前常用的小鼠 CRC 模型外, 还对近年来发展起来的以该模型为基础的体内示踪技术进行综述, 以期为相关的研究工作提供有价值的参考信息 1 小鼠结直肠癌模型小鼠结肠癌模型有 4 种 : 自发型诱发型移植型和 [2, 3] 基因修饰型, 各种模型特点见表 1 由于目前应用自发型模型进行研究的报道极少, 本文只对后 3 种模型进行介绍与讨论 1.1 诱发型常用于诱发小鼠 CRC 的化合物主要包括二甲肼 (dimethylhydrazine,dmh) 及其代谢物, 如氧化偶氮甲烷 (azoxymethane,aom) 葡聚糖硫酸钠 (dextran sulfate sodium,dss) 和 2- 氨基 -1- 甲基 -6- 苯基咪唑 [4,5-b] 吡啶 (2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine, PhIP) DMH 与 AOM 均为烷化剂, 所诱发的小鼠 CRC 与遗传性非息肉病性结直肠癌 (hereditary nonpolyposis colorectal cancer,hnpcc) 相似, 多见 Ctnnb1 基因突变肿瘤的发生率与多样性会因遗传背景与饮食差异而出现变化, 因此 DMH 与 AOM 适用于研究 CRC 病变过程中基因 - 基因与基因 - 环境的相互作用但尚无证据表明人类散发性 CRC 是暴露于烷化剂下所诱发的, 因此实验数据的转 [4, 化性还有待于讨论 5] DSS 是一种致炎剂, 可与 AOM 联用以建立动物模型, 常用于研究炎性肠病尤其是溃疡性结肠炎相关的 CRC 病变机制, 以及评价药物疗效 AOM/DSS 小鼠模型伴有 K-ras Ctnnb1 基因突变与 DNA 错配修复 (mismatch repair,mmr) 基因缺失 [6] PhIP 是一种在肉类烧烤过程中产生的杂环胺在 PhIP 介导的肿瘤中, 常见 Ctnnb1 与 Apc 基因突变, 罕见 K-ras 与 p53 基因突变 PHIP 被广泛应用于 Apc Min/ + 小鼠的促瘤实验, 可增加此模型中结直肠内肿瘤的数量与大小 [7] 1.2 移植型常用移植方法包括细胞移植和组织移植, 根据其接种部位的不同又可分为异位移植和原位移植建立移植瘤模型时, 为了抑制排异反应, 一般选用无胸腺裸鼠或重度联合免疫缺陷小鼠 [8] 用于细胞移植的结直肠癌细胞株主要分为 2 类 : 一类为人源性细胞株, 包括 LOVO HT29 HCT116 HCT-8/VCR SW480 SW620 SW1116 LS180 LS174T CW-2 Caco-2 和 RKO 等, 其中以 LOVO 和表 1 肿瘤模型特点 Table 1 Tumor model Features of tumor models Features Spontaneous model Induced model Long tumorigenic time; High cost; To research the effect of genetic factors in tumorigenesis [2] Slow multiplication; Long carcinogenic time; Obvious individual variation; To research the effect of comprehensive chemotherapy or tumor prevention; Unusual for drug screening [2] Implanted model Rapid multiplication; Small individual variation; Common for drug screening [2] Genetically modified model Intact immune system; High tumor penetrance and multiplicity [3] ; Optimized for drug screening; More uncertain factors; High technique requirements

3 106 陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 HT29 细胞株的应用较多 ; 另一类为鼠源性细胞株, 包括小鼠结肠癌细胞株 CT26 CT36 CT38 和 CT51 以及大鼠结肠癌细胞株 CC531, 其中以 CT26 细胞株的研究较多 CRC 患者来源的移植瘤 (patient-derived xenografts, PDXs) 能再现原发肿瘤的异质性, 保留肿瘤的分子表型和基因型变化, 更准确地模拟其远隔转移能力, 可用于肿瘤耐药机制的研究建立移植瘤需要把新鲜的肿瘤组织剪碎成 3 ~ 5mm 小块, 用无菌戳卡植入需要的部位有些研究者将患者肿瘤组织制成细胞悬液, 经注射建立移植瘤结果表明, 与没有消化处理的肿瘤组织相比, 细胞悬液法建立移植瘤的成功率和形成远隔转移的几率都比较低 [9] 异位移植主要有 2 种 : 皮下种植与脾脏种植前者操作简单, 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, 皮下微环境在很大程度上不同于结直肠, 生长的肿瘤易被纤维膜所包裹, 难以表现出浸润和转移的特性, 在测试抗癌药物的疗效上存在假阳性风险后者又可分为脾脏保留法和脾脏切除法, 所建模型被广泛应用于研究肿瘤的免疫治疗, 以及筛选高转移潜能的癌细胞系和抗转移药物在小鼠脾包膜下注射人 CRC 细胞的缺陷在于, 仅能代表肝转移的最后阶段, 所产生的转移属实验性而非自发性, 不能模拟肠管肿瘤肝转移的宏观过程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所建模型可出现肝脏和淋巴结转移, 能更加客观地模拟人肿瘤生长侵袭和转移的全过程, 较之异位移植模型更能体现临床 CRC 的特点, 非常适合结直肠癌晚期和远处肝转移的研究, 但手术操作要求较高, 耗时较长, 术后可能发生肠梗阻, 导致建模失败 [10] 1.3 基因修饰型此类模型是基于 CRC 的分子学病理机制与特点所建在 CRC 的发生和发展过程中, 基因序列存在累积突变, 包括 Apc P53 和 Smad 基因家族成员的灭活与 K-ras 基因的激活, 以及 MMR 基因 ( 包括 MLH1 MLH3 MSH2 MSH6 和 PMS2 等 ) 的突变此外,HNPCC 中常见 Ctnnb1 基因突变, 但罕见 Apc 基因突变目前较为成功的小鼠 CRC 模型是修饰 Apc Smad3 和 K-ras 的模型, 而修饰 p53 MLH1 MSH2 和 Ctnnb1 等基因的模型由于存在仅能增加肿瘤的易感性肿瘤主要出现在小肠和形成淋巴瘤使发生早期致死等问题而很少用于研究 [4] 修饰 Apc 基因的模型中形成的肿瘤在正常的微环境中增殖, 能更好地模拟人类 CRC, 解决异种移植物模型存在的许多问题, 可用于研究靶向 CRC 发展中早期事件的预防策略 ; 但其缺点在于, 恶性癌变与转移发生在疾病晚期, 不能被频繁地观察到这种模型具有种系 Apc 基因突变的特点, 使其对于家族性腺瘤状息肉病 (familial adenomatous polypsis,fap) 而言是合理的模型, 但对于占较高比例的散发性 CRC 而言其研究结果却可能存在一定的偏差此外, 部分 Apc 截断型突变的小鼠会产生较多的小肠肿瘤 [3] [11] Hung 等通过手术在结肠远端植入腺病毒 Cre 重组酶, 致上皮细胞中 2 个 Apc 等位基因的 14 号外显子都缺失, 形成 Apc LoxP14/LoxP14 小鼠, 后者只在结肠远端产生 1 ~ 2 个肿瘤另外, 该模型成瘤时间短, 外显率高, 可用于评估药效 ( 如哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂等 );Robanus- [12] Maandag 等用 Fabp-Cre 转基因小鼠与 Apc 基因敲除小鼠杂交, 形成子代 Fabp-Cre Apc LoxP15/ + 小鼠模型, 这种小鼠主要在结直肠内形成明显的腺瘤, 且有较长的寿命, 其中 50% 的小鼠至少会产生 1 个腺癌, 因此这种模型对于研究小鼠腺癌相关基因序列的突变有重要价值纯种的亲代 129/Sv 小鼠在 Smad3 基因敲除后几乎都会产生肿瘤, 位于直肠近端与远端, 并在 4 ~ 6 个月内发生侵袭性癌变, 且伴有淋巴结转移然而, 杂交的子代 129/Sv C57BL/6 小鼠在 Smad3 基因敲除后只有 30% 产生结直肠肿瘤, 这一事实突出了遗传背景的重要性此外, Smad3 基因敲除小鼠形成癌症需要肠管菌群的存在, 当它们在无特异病原的环境中生长时并不会产生肿瘤, 因此该模型可用于研究由细菌引起的慢性炎性反应相关的 CRC [13, 发生与发展过程 14] [15] Haigis 等用 Fabp-Cre 转基因小鼠与 K-ras LSL-G12D/ + 小鼠杂交, 可靶向性表达突变型 K-ras 基因这种小鼠呈现出弥漫的结肠上皮细胞增生, 但并没有癌变, 可是当导入 Apc 等位基因时, 突变的 K-ras 基因会促进腺瘤发展为腺癌目前, 尽管这种模型可以产生明显的结肠肿瘤, 但还没有应用于临床前筛选药物的相关研究中 2 体内示踪技术动物模型体内的肿瘤示踪和监测一般分为 2 步 : 细胞和组织标记以及成像常见的标记物有报告基因核素磁性或纳米造影剂本文以不同成像方式结合标记物的应用实例进行阐述其中, 生物发光成像

4 陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 107 (bioluminescence imaging,bli) 计算机断层摄影 (computed tomography,ct) 核磁共振成像 (magnetic resonance imaging,mri) 正电子发射断层摄影 (positron emitting tomography,pet) 荧光分子断层摄影 (fluorescence molecular tomography,fmt) 和光学相干断层摄影 (optical coherence tomography,oct) 都需要先标记才能成像, 应用较广泛 ; 而活体显微镜 (intravital microscopy,ivm) 和超声生物显微镜 (ultrasound biomicroscopy,ubm) 在做好相关准备后即可观察, 但其应用较为局限 2.1 BLI BLI 的原理是依靠电荷耦合器件 (charge coupled device,ccd) 相机检测一种外源性底物酶促氧化所产生的荧光因为哺乳动物细胞内不能自然地合成生物发光酶, 源于非标记细胞的背景光极低, 因此 BLI 的敏感度较高, 而其缺点是易受转基因表达水平与表层组织深度的影响根据底物类型, 可将生物发光酶分为荧光素氧化类 ( 如萤火虫荧光素酶 ) 与腔肠素氧化类 ( 如海肾荧光素酶与 Gaussia 荧光素酶 ) [16] Yeh 等 [17] 运用 BLI 技术证明了腐败菌素 B 能抑制 HT29 细胞异种移植 NOD/SCID 小鼠结直肠肿瘤的形成, 其中所使用的 HT29 细胞已进行过基因修饰, 能表达荧光素酶 2 与增强型绿色荧光蛋白 (enhanced green fluorescent protein,egfp) 的融合物 L2G 这种技术可根据荧光的强度实时反映肿瘤的大小变化, 但无法显示肿瘤的结构性功能性和代谢性信息 2.2 CT CT 的分辨率较高, 不足在于其成像腹内结构时缺乏对比, 且由于其涉及电离辐射, 因而在研究与诊断时要谨慎地使用广义的 CT 还包括单光子发射计算机断层摄影 (single photon emission computed tomography,spect), 它的敏感度特异性和对比分辨率更高, 能改善病灶的被检测和定位能力, 实现特征化 CT 与功能成像方式 ( 如 SPECT 或 PET) 联用, 能更好地成像腹部, 评估功能成像中明显的结构差异 [18] Schoffelen 等联用 CT 与 SPECT 成像雌性 BALB/c 裸鼠腹内结直肠 LS174T 细胞介导的肿瘤 ( 图 1A) 此实验在静脉内先后注射双特异性的单克隆抗体 TF2 和标记有放射性元素 ( 111 In 或 177 Lu) 的短肽 IMP288, 实现了较快的肿瘤摄入与血液清除的预定位策略 (TF2 首先依靠抗癌胚抗原臂定位于肿瘤, 再通过抗半抗原臂捕获 IMP288, 实现放射性元素在肿瘤细胞内的迅速堆积 ), 减轻了骨髓毒性, 缩短了成像时间, 可用于监测放射免疫疗法的疗效 2.3 MRI MRI 在软组织对比度方面比 CT 好, 没有电离辐射, 可用于诊断功能性与代谢性分析 [19], 但对造影剂的要求较高 [20] Zhang 等通过向 Apc 468 小鼠尾静脉内注入钆特醇作为造影剂, 用 7T 的 MRI 扫描器定量检测小鼠结直肠内的肿瘤许多肿瘤存在铁代谢紊乱, 通过上调铁输入蛋白和 ( 或 ) 下调铁储存蛋白而增加生物铁, 以满足增殖细胞的需求这一事实使得一些基于铁元素的核磁共振标记物的应用受限 [21] 然而, 钆为高磁性的稀土元素, 一般不会 [20] 对肿瘤产生影响 Zhang 等的实验结果显示,MRI 对于病灶的空间分辨率仅为 3 ~ 4 mm, 尚有待于提高 [22] Bhattacharya 等通过无菌操作技术将能表达绿色荧光蛋白的人结肠癌 GEO 细胞移植到雌性无胸腺裸鼠的盲肠与升结肠的浆膜下, 通过荧光成像系统高通量地监测肿瘤生长, 而 MRI 则可量化肿瘤血管再生 ( 使用钆喷酸葡胺白蛋白作为血管内造影剂 ), 两种成像方式的结合能很好地反映移植瘤的生物学变化与药物治疗效果 2.4 PET PET 成像肿瘤的敏感性较高, 且不受组织深度的影响 PET 通过检测已标有能发射正电子的核素 ( 如 18 F 或 11 C 等 ) 的分子探针轨迹, 分辨率可达 1 mm 3 它拓展了 SPECT/CT( 定位 ) 与闪烁扫描术 ( 定量 ) 的优点, 将移植细胞的准确定位与特异功能检测相结合, 实现了纵向整 [21, 体扫描 23] 其主要劣势在于标记具有放射性 [24] Yoshii 等在小鼠结肠癌 CT26 模型中, 使用 64 Cu- 二乙酰基 - 双 (N 4 - 硫代甲基半缩二氨基脲 )[ 64 Cu-diacetyl-bis (N 4 -methylthiosemicarbazone), 64 Cu-ATSM] 作为一种 PET 成像剂与放疗剂, 它能在结肠癌干细胞标志物 CD133 + 高表达区聚集, 并且诱导 CD133 + 细胞凋亡, 使其数量下降, 有助于抑制肿瘤的发展与转移恶性肿瘤细胞由于含氧量低, 吸收 64 Cu-ATSM 后致使 Cu 2 + 被还原为 Cu +, 并从 ATSM 的配体上释放出来而滞留于细胞内 64 Cu 具有放疗效应, 是因为它发生 β - 衰变时会产生粒子与俄歇电子, 但这种试剂并非靶向 CD133 + 细胞, 它也会攻击 CD133 - 细胞, 因此如何提高 PET 成像剂的肿瘤特异性是亟待解决的问题

5 108 陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 [25] Kawai 等通过向免疫缺陷小鼠 NOG 的脾内注射 HCT116 细胞以建立结肠癌肝转移模型, 再使用 18 F 脱氧葡萄糖 ( 18 F-fluorodeoxyglucose, 18 F-FDG) 标记病灶, 最后联合 PET 与 CT 进行成像这一成像系统有利于分析肿瘤细胞的转移机制, 并研发靶向肝转移的药物然而, 常用于肿瘤检测与治疗监测的标记物 18 F-FDG 同样存在缺陷, 如炎性组织对其摄入量高, 且易从细胞中释放出来等因此, 有待于发展新型的 18 F 标记物, 而 PET 与 CT 的联用反过来也能促进这个过程 2.5 FMT FMT 的优势包括能检测近红外光 (near infrared, NIR)( 其波长约为 700 ~ 900 nm) 且被机体吸收的少, 组织穿透性高, 能产生量化的 3D 图像, 分辨率可达 1 ~ 2 mm; 但它缺乏对肿瘤结构的判断信息 [26] Montet 等 [27] 通过尾静脉注入探针 AngioSense 680/750, 运用 FMT 对结直肠癌 CT26 细胞原位移植的无胸腺雌性裸鼠进行成像这两种探针均为具有靛青荧光团的共聚体 ( 甲氧基聚乙烯乙二醇黏附在聚赖氨酸的骨架上 ), 可定位于肿瘤血管网络,30 min 后开始溢入肿瘤内 ( 不会渗漏到正常组织 ), 可检测到的荧光逐渐增强 2.6 OCT OCT 的优势是可显示病灶的深度与横向扩张程度, 并能提供与活检互补的信息用于诊断现有的内镜或放射性成像方式较难发现早期微小的病灶, 而 OCT 的应用可弥补这种不足其缺点是观察视野较小成像较大的器官时需要向导辅助 [28] Iftimia 等应用荧光向导的 OCT 技术对 Apc Min/ + 小鼠升结肠进行成像 ( 图 1B) 该研究使用精氨酸 - 甘氨酸 - 天冬氨酸 (argenine-glycine-aspartic acid,rgd) 肽功能化修饰的聚合 ε- 己内酯微粒作为造影剂 ( 其中包裹 NIR 染料, 可用 785 nm 的激光激发荧光 ), 可靶向在上皮癌细胞中过表达的 α v β 3 整合素受体该实验图像中的荧光标记区域表现出结肠黏膜层增厚, 而且当定量荧光信号强度时, 发现 3 种表征之间存在明显的区别 : 正常组织背景弱, 腺瘤区域信号中等, 而腺癌部位信号强 Winkler 等 [29] 使用了一种单链血管内皮生长因子 (single chain vascular endothelial growth factor,scvegf) 与 NIR 染料青色素 5.5(cyanine 5.5,Cy5.5) 的结合物作为探针, 联用 OCT 与激光诱导荧光 (laser-induced fluorescence, LIF) 成像致癌剂 AOM 诱发的雌性 A/J 小鼠结直肠癌模型其中 scvegf 能高选择性地定位于肿瘤表面的 VEGFR-2 并被其内吞, 而光谱仪则检测氦 - 氖激光激发 Cy5.5 所产生的荧光 ( 黏膜层增厚会导致 390 nm 与 450 nm 处的自体荧光强度衰减, 分别与肿瘤细胞增殖过程中 Ⅰ 型胶原蛋白与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的代谢变化相关 ) OCT 显示肿瘤结构,LIF 反映生物化学信息, 两种成像方式互补有利于诊断和治疗研究以及药物研发, 但 LIF 的分辨率有待提高, 从而能更好地观察 Cy5.5 的生物学分布 2.7 IVM 尽管 CT MRI 与 PET 已经取得了较大的进步, 但它们的空间分辨率仍然不足 IVM 可以洞悉肿瘤的微观行为, 利于研究肿瘤的病理生理过程其缺点是仅适用于异位移植模型和短期观察 IVM 可采用 3 种不同的组织材料 : 原位材料急性 ( 外置但不切除 ) 组织材料和慢性透明窗口原位材料不需要侵袭性取材, 但穿透深度有限急性外置模型的操作难度各异, 观察频率与持续时间有限, 且制备过程会影响生理参数慢性窗口模型则需要手术移植与术后充足的恢复时间, 但此后允许重复性观察 ; 窗口的使用期各异, 范围从 3 ~ 4 周 ( 背窗 ) 到几个月 ( 颅窗 ), 这取决于移植肿瘤的类型与它们所处的位置 [30] [31] Seshadri 等在雌性 BALB/c 小鼠上制作了一种背窗, 将 CT26 细胞注入筋膜内,10 ~ 12 d 后向腹膜内注射 5,6- 二甲基呫吨酮 -4- 乙酸, 用 IVM 观察其对肿瘤血管的作用, 可见给药前后血管壁通透性逐渐增强, 直至破裂出血 2.8 UBM UBM 的分辨率较高, 工作频率为 40 ~ 100 MHz, 较高的频率段用于成像细胞结构, 然而其在一些组织中缺乏对比, 尚不能实现功能性与代谢性成像 [32] Soletti 等 [33] 将 UBM 与结肠镜联用来检测和分析 AOM/DSS 诱发结直肠癌小鼠模型的结肠内肿瘤 ( 图 1C), 结果显示淋巴浸润物黏膜层和腺瘤三者之间有着明显的回声差异, 可辨别出 0.1 mm 的黏膜层凸起, 可检测的最小病灶直径达 0.45 mm 这种方法降低了结肠镜的误诊率, 有望用于实时监测化疗药物的功效, 但其缺点是无法区分病灶是否为良性或恶性

nude mouse [A, cited from Reference 18. Tumors (T1-T4) were clearly distinguishable].

6 陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 109 A B C MP M SM Mu Ad MT Sm T4 T3 T2 T1 Fig. 1 The single photon emission computed tomography (SPECT) /computed tomography (CT) imaging showed the tumors mediated by colorectal cancer LS174T cells in the abdominal cavity of a female BALB/ c nude mouse [A, cited from Reference 18. Tumors (T1-T4) were clearly distinguishable]. The optical coherence tomography (OCT) imaging showed the upper colon in Apc Min/+ mouse (B, cited from Reference 28. M: Mucosa; SM: Submucosa; MP: Muscularis propria; MT: Mucosal thickening; Scale bar: 250 μm). The ultrasound biomicroscopy (UBM)/colonoscopy imaging showed the colorectal cancer in a mouse model induced by azoxymethane (AOM)/ dextran sulfate sodium (DSS) (C, cited from Reference 32. Mu: Mucosa; Sm: Submucosa; Ad: Adenoma). 图 1 SPECT/CT 成像显示雌性 BALB/c 裸鼠腹腔内结直肠癌 LS174T 细胞介导的肿瘤 (A, 引自文献 [18]), OCT 成像显示 Apc Min/+ 小鼠升结肠 (B, 引自文献 [28]),UBM 成像与结肠镜联用显示 AOM/DSS 诱发小鼠模型中的结直肠癌 (C, 引自文献 [32]) 3 结语小鼠 CRC 模型的构建是个较为长期的过程, 而小鼠的种类品系性别以及饲养的环境因素都可能影响肿瘤形成及实验结果理想的小鼠 CRC 模型应真实地反映人类肿瘤发生和发展的自然过程, 包括分子及细胞水平的改变侵袭力的表现和对药物的反应等目前, 尚没有完全理想的小鼠 CRC 模型, 不同的模型只能部分地模拟人类 CRC 的特点, 因此要根据特定的实验目的, 选择相对较优的模型而运用于小鼠 CRC 模型研究的示踪技术在其发展过程中, 标记物的种类在一定程度上决定了成像方式的选择就特点而言,BLI FMT 和 OCT 的标记物近年来有了跨越式的发展, 从修饰基因到定位于肿瘤血管, 再到靶向结肠癌受体, 对机体的毒性逐渐降低 ;CT/SPECT 和 PET 的标记物还具有放射性, 这种诊断时所谓的劣势, 却可以运用到放疗研究中就趋势而言, 标记策略的发展是从单标记到辅助标记 ( 如 CT/SPECT 中的 TF2/IMP288 和 OCT 中的 scvegf/cy5.5), 再到双标记 ( 如 BLI 中的 L2G 和 MRI 中的钆喷酸葡胺白蛋白与 GFP) 随着标记物的不断改进与更新, 成像方式也会变革, 从侵入性整体性逐步向无创性和局部特征性发展另外, 单方式的成像存在局限, 要满足具体的实验要求通常需将多种成像方式加以联用, 从而兼具结构性功能性和代谢性分析的特点总之, 小鼠 CRC 模型与临床结直肠癌在表型特征和发展进程上都存在不同程度的差异, 现有的基础研究手段向临床应用的转化及推广还需要一定的时间然而, 体内示踪技术的不断发展必将对结直肠癌的临床前与临床研究起到重要的推动作用 [ 参考文献 ] [1] 赫捷, 陈万青. 中国肿瘤登记年报 (2012)[R]. 北京 : 军事医学科学出版社, [2] 温浩, 候月梅. 人类疾病动物模型研究和实验动物管理 [M]. 北京 : 科学出版社, 2012: , [3] Roper J, Hung KE. Priceless GEMMs: g e n e t i c a l l y e n g i n e e r e d m o u s e models for colorectal cancer drug

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<30302DB7E2C3E6CDC6BDE9A3A D34A3A92E6D6469> 212 绎 Vol.14 No.5 ScienceDirect 阴元元元元 / 99978 5 doi: 1.3969/j.issn.1674-3849.212.5.3 2 1 29 72.7% 21 27.1% 24.26% 1 [1] 1 2 21 7.85 [2] 1 29 21% 662 26 9.38 211 3.8 27.2% 1 212-3-26 212-1-19 元 UL16/9-Y4/CMS/WYT1/ICMS

陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 105 结直肠癌 (colorectal cancer,crc) 是全世界第三大 常见癌症 在中国,2009 年 CRC 的发病率和死亡率分别 为 29.44/100 万人和 14.23/100 万人, 位居所有肿瘤的第 3 位和第 5 位

陈奕杰, 等. 小鼠结直肠癌模型及其体内示踪技术研究进展 105 结直肠癌 (colorectal cancer,crc) 是全世界第三大常见癌症在中国,2009 年 CRC 的发病率和死亡率分别为 29.44/100 万人和 14.23/100 万人, 位居所有肿瘤的第 3 位和第 5 位