肿瘤免疫治疗研究该选哪种小鼠模型？

肿瘤免疫治疗研究该选哪种小鼠模型？
肿瘤免疫方向毫无疑问是当今肿瘤研究领域最热门的方向之一，但对于刚接触这个领域的研究者来说，仅用之前肿瘤研究中用到的小鼠肿瘤模型结果说服力会不足，比如最常见的人源肿瘤细胞系在免疫缺陷型小鼠上的成瘤模型，其免疫系统的缺陷，导致肿瘤免疫微环境的部分缺失或全部缺失，在用于评价PD-L1/PD-1抑制剂、CAR-T实体瘤效果上不够严谨。

那么目前有哪些肿瘤模型适用于肿瘤免疫治疗方向的研究呢？本文将为大家做一个简单梳理。

1. 同系肿瘤小鼠模型
（Syngeneic Tumor Models ）
同系肿瘤模型是指利用同一物种的肿瘤细胞系在该物种上进行接种并成瘤的模型，常见的小鼠品系可以选择C57BL/6, BALB/c and FVB等，接种方式通常为皮下成瘤或尾静脉成瘤以及原位成瘤，这种模型特点是成瘤时间快，通常只需要4周左右（见下图）。

从免疫微环境的模拟程度来看，最终形成的肿瘤微环境与native 的肿瘤微环境还是一定区别的，同时会受到接种的数量、接种的方式、接种部位的影响，甚至注射本身引起的炎症反应也会影响到TME的形
成。

相对来说，原位成瘤通常会更好地模拟肿瘤微环境，但对操作难度要求也会更多。

同系肿瘤小鼠模型一个问题是形成的瘤体异质性不够，因为均来源于同一种细胞系，瘤体的异质性水平对于肿瘤免疫治疗的效果也会有影响。

2. 基因编辑肿瘤小鼠模型（Genetically Engineered Mouse Models）
基因编辑肿瘤小鼠模型通常是自发性的肿瘤模型，通过全身性或组织特异性地过表达癌基因，或者敲除抑癌基因，在小鼠体内形成肿瘤，如KRAS、MYC过表达的乳腺癌小鼠模型，P53或PTEN敲除的前列癌小鼠模型，tamoxifen诱导的Cre-loxP特异性敲除肿瘤小鼠模型，这些模型的优点是肿瘤的生长过程经历了免疫耐受、免疫编辑、免疫抑制的过程，最终呈现的TME会比较接近native状态。

但由于成瘤时间长，异质性的差异会导致小鼠间实验结果相差较大，重复率相对于同系肿瘤模型较低。

3. 致癌物诱导肿瘤小鼠模型（Carcinogen-Induced Tumor Models ）
常见致癌物诱导的肿瘤小鼠模型包括DEN诱导的肝癌、MCA诱导的纤维肉瘤，ultravolet B诱导的皮肤癌，NHK诱导的肺癌模型等，这类肿瘤模型具有明显的基因组不稳定性，成瘤时间也是在半年至1年左右，相对于基因编辑肿瘤小鼠模型，具有更丰富的基因突变谱，这些突变在成瘤过程中以neoantigen的方式长期参与免疫重塑，能比较天然地模拟肿瘤免疫微环境的形成，也因此，小鼠间的瘤体异质性较大，结果差异会比较大。

4. PDX模型（Patient-Derived Xenograft Models ）
PDX模型是指将病人来源的肿瘤块直接接种于小鼠皮下或原位移植，这种模型的优势是能保留病人肿瘤内的细胞成分构成，肿瘤免疫微环境，基因异质性等，使肿瘤免疫治疗结果相对于前面几种成瘤方式，更加接近临床实际治疗情形。

成瘤前，会对小鼠进行免疫系统的人源化重塑，通常有两种方式：一种是在接种前提前10-14周移植病人的CD34+的HSC细胞，造血干细胞会在这段时间内分化为人的免疫细胞谱系，这种方式的优点是没有GVHR，但是移植后等待周期会偏长，不能立刻进行接种和后续免疫治疗效果的评价，但是结果会更真实。

另一种方式是移植病人的PBMC进行免疫重塑，但因为PBMC中的T细胞已经是成熟的T细胞，移植到小鼠后会有一定程度的GVHR 反应，对于治疗结果会有一定影响，但好处是移植后可以立刻进行接种小鼠，开始实验。

小结
以上就是目前在评估肿瘤免疫疗法时，常用到的几种肿瘤小鼠模型。

这几种模型各有优劣，如果有临床样本资源，PDX模型是优先推荐的，这种模型能最大程度模拟真实免疫微环境；如果样本资源不容易拿到的话，从实验周期和实验风险的角度考虑可以优先做同系肿瘤小鼠模型，或者异种肿瘤小鼠模型，先拿到初步结果，结果不错，且时间比较充裕，需要拿到更贴近临床结果的数据，可以再做基因编辑肿瘤小鼠模型或致癌物诱导肿瘤小鼠模型的验证，或者再找临床资源做PDX模型。

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【参考文献】
Daria S. Chulpanova et al. Mouse Tumor Models for Advanced Cancer Immunotherapy. Int J Mol Sci. 2020 Jun 9;21(11):E4118。