編者按

 原發(fā)性腦腫瘤是起源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞的一組異質(zhì)性腫瘤，常見(jiàn)的惡性原發(fā)性腦腫瘤患者的治愈率和存活期均較低，其治療手段和治療效果也相當(dāng)有限。因此，需要構(gòu)建合適的腫瘤模型來(lái)研究疾病的分子生物學(xué)基礎(chǔ)、新型抗腫瘤藥物和/或治療方法的臨床前藥效學(xué)和安全性評(píng)價(jià)。

今天，我們分享2023年由中國(guó)食品藥品檢定研究院國(guó)家藥物安全評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)中心、藥物非臨床安全評(píng)價(jià)研究北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的一項(xiàng)研究進(jìn)展綜述，該文總結(jié)了原發(fā)性腦腫瘤體內(nèi)和體外模型的研究進(jìn)展。體外模型主要包括腦腫瘤細(xì)胞株培養(yǎng)、類器官培養(yǎng)以及腦切片模型；體內(nèi)模型主要包括嚙齒類動(dòng)物模型以及其他模式生物如果蠅、斑馬魚(yú)。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多各具優(yōu)缺點(diǎn)的原發(fā)性腦腫瘤疾病模型，但這些模型尚不能完全模擬人體內(nèi)腦腫瘤的復(fù)雜情況，因此研究者們也在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷開(kāi)發(fā)更加復(fù)雜的疾病模型，用于研究原發(fā)性腦腫瘤的治療、藥物篩選和評(píng)價(jià)等。

文章題目

原發(fā)性腦腫瘤的臨床前疾病模型研究進(jìn)展

雜志：中國(guó)新藥雜志

發(fā)表時(shí)間：2023年第32卷第8期

作者：梁志遠(yuǎn)、黃芝瑛、耿興超、林志、屈哲等

單位：中國(guó)食品藥品檢定研究院國(guó)家藥物安全評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)中心/藥物非臨床安全評(píng)價(jià)研究北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中山大學(xué)藥學(xué)院等

01、研究背景

原發(fā)性腦腫瘤是指因中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central Nervous System，CNS)內(nèi)細(xì)胞癌變導(dǎo)致的一大類癌癥，含有超過(guò)100種組織病理學(xué)上截然不同的子類，每種子類的流行病學(xué)、臨床特征、治療方法以及疾病終點(diǎn)都不盡相同。

最常見(jiàn)的原發(fā)性腦腫瘤是神經(jīng)膠質(zhì)瘤、腦膜瘤、垂體腺瘤、聽(tīng)神經(jīng)瘤、淋巴瘤原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)和原始(髓母細(xì)胞瘤)神經(jīng)外肝層腫瘤。根據(jù)WHO于2020年的統(tǒng)計(jì)，185個(gè)國(guó)家原發(fā)性腦腫瘤的發(fā)病率在所有癌癥中僅占1.6%(308102例)。但因?yàn)橛醒X屏障（Blood-brain barrier, BBB）的存在，化療藥物很難通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入病址，導(dǎo)致對(duì)原發(fā)性腦腫瘤的治療收效甚微。一旦被發(fā)現(xiàn)患有腦腫瘤，患者的負(fù)擔(dān)會(huì)顯著提升，并且腦腫瘤具有較高的致死率。據(jù)報(bào)道，在被診斷惠有惡性腦腫瘤的患者中，僅有1/3能夠存活5年以上。

因此，為了延長(zhǎng)腦腫瘤患者的存活時(shí)間、提高患者生活質(zhì)量，需要對(duì)原發(fā)性腦腫瘤進(jìn)行基礎(chǔ)的生物學(xué)研究以及開(kāi)發(fā)相應(yīng)的治療手段，而這些研究離不開(kāi)原發(fā)性腦腫瘤疾病模型的構(gòu)建和開(kāi)發(fā)。

理想的原發(fā)性腦腫瘤疾病模型應(yīng)具備以下特征：基因背景與人的腦腫瘤相似；腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)與人的腦腫瘤內(nèi)微環(huán)境相似；與人的腦腫瘤具有類似的異質(zhì)性；造模程序標(biāo)準(zhǔn)化且具有重現(xiàn)性；經(jīng)濟(jì)實(shí)用等。

本綜述將從體外模型、體內(nèi)模型這兩方面闡述原發(fā)性腦腫瘤模型的研究進(jìn)展，詳細(xì)闡述各類原發(fā)性腦腫瘤模型的構(gòu)建方法、應(yīng)用領(lǐng)域以及優(yōu)缺點(diǎn)。

02、研究成果

1.  原發(fā)性腦腫瘤的體外模型

原發(fā)性腦腫瘤的體外模型相較于體內(nèi)模型來(lái)說(shuō)，能夠通過(guò)調(diào)整腫瘤的外環(huán)境來(lái)探究疾病的分子機(jī)制，甚至還可以通過(guò)添加免疫細(xì)胞來(lái)探究TME 的狀況。常見(jiàn)的原發(fā)性腦腫瘤體外模型有腦腫瘤細(xì)胞株培養(yǎng)、3D類器官培養(yǎng)以及器官型腦切片培養(yǎng)型等。

1. 1  腦腫瘤細(xì)胞株模型

腦腫瘤細(xì)胞株培養(yǎng)的原發(fā)性腦腫瘤模型不常用，其通常是培養(yǎng)單層的腫瘤細(xì)胞，如大鼠腦膠質(zhì)瘤C6細(xì)胞、大鼠膠質(zhì)肉瘤9L細(xì)胞、人腦星形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤U-87 MG、人源的原發(fā)性腦腫瘤細(xì)胞等，通常用來(lái)探究腦腫瘤內(nèi)的分子變化、原發(fā)性腦腫瘤細(xì)胞的遷移能力、用于組織病理學(xué)鑒定和免疫細(xì)胞化學(xué)分析等。

而為了進(jìn)一步探究TME的作用，可以在培養(yǎng)其他神經(jīng)細(xì)胞時(shí)直接加入腫瘤細(xì)胞或使用培養(yǎng)腫瘤細(xì)胞的Transwell小室等方法來(lái)進(jìn)行探究。腦腫瘤細(xì)胞株模型操作簡(jiǎn)便并且相當(dāng)經(jīng)濟(jì)，但是卻不能展現(xiàn)出完整的病理進(jìn)程及TME在其中的作用，因此需要研究功能較為完善的模型來(lái)進(jìn)行臨床前研究。

1. 2  類器官培養(yǎng)模型

類器官培養(yǎng)模型相較于腦腫瘤細(xì)胞株模型而言，其特征更加接近機(jī)體的病生理環(huán)境。從比較簡(jiǎn)單的原發(fā)性腦腫瘤細(xì)胞成球，到比較前沿的原發(fā)性腦腫瘤類器官模型，跨度較大，包含的特點(diǎn)也從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。

較為簡(jiǎn)單的原發(fā)性腦腫瘤類器官模型，通過(guò)使用懸滴法等培養(yǎng)方法，將人神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞等腦腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)成球，得到類器官模型，其異質(zhì)性與實(shí)際上的人神經(jīng)膠質(zhì)瘤相似，并且在組織病理學(xué)上具有類似的細(xì)胞分布、缺氧核心及梯度分布的細(xì)胞代謝物。這種簡(jiǎn)單的類器官模型，可以作為體外的疾病模型或用于藥物篩選。

而為了進(jìn)一步體現(xiàn)TME的復(fù)雜性，研究人員在成球階段使用含有巨噬細(xì)胞以及腦腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞混懸液或使用含有神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞及腦腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞混懸液，來(lái)探究多種細(xì)胞之間的相互作用。通過(guò)這些研究，發(fā)現(xiàn)了巨噬細(xì)胞在共同成球后，會(huì)分泌出白介索-10 (interleukin 10，IL-10)和表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（Epidermal Growth Factor，EGF)，提高耗氧量，甚至產(chǎn)生對(duì)紫杉醇的抗藥性；也發(fā)現(xiàn)了小膠質(zhì)細(xì)胞在與腦腫瘤細(xì)胞成球后，會(huì)展現(xiàn)出一定的對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性。

還有用于研究腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的模型，研究者分離出腦腫瘤患者的細(xì)胞，并將其轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells），并在體外培養(yǎng)成大腦類器官后，再加入惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞共培養(yǎng)，最終使用細(xì)胞成像技術(shù)來(lái)研究腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的能力。

而iPSC的使用也給相關(guān)研究帶來(lái)想象空間，iPSC成為類大腦類器官后，可以選擇加入巨噬細(xì)胞(之后會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞)，隨后再加入患者的腫瘤干細(xì)胞和免疫細(xì)胞，從而使得整個(gè)環(huán)境更加接近機(jī)體的病生理狀態(tài)。當(dāng)然，到目前為止這種類器官模型也不能完全模擬真實(shí)情況下的TME情況，也排除了BBB對(duì)TME的影響，且技術(shù)上較為復(fù)雜。

1. 3  腦切片模型

腦切片模型較好地保留了腦組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并且易于在培養(yǎng)皿上操作和觀察。目前，腦切片模型的來(lái)源更多的是嚙齒類動(dòng)物，近些年來(lái)，也會(huì)更多地使用轉(zhuǎn)基因嚙齒類動(dòng)物。

此外，還可以向腦切片模型中添加神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞或原發(fā)性腦腫瘤細(xì)胞的球，通過(guò)觀察神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的行為以及其與腦組織細(xì)胞的相互作用，探索腫瘤細(xì)胞在腦內(nèi)遷移的機(jī)制，甚至可以將腫瘤細(xì)胞注射至特定的腦區(qū)，用以研究特定腦區(qū)的腫瘤病變。

另外，因?yàn)橐粋€(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的大腦可以制作多個(gè)切片來(lái)研究不同的病變，腦切片模型還可以減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的使用。但是，該模型也并不是完美的，一般來(lái)說(shuō)，腦切片模型在體外只能存活3周左右，不利于對(duì)進(jìn)程較慢的原發(fā)性腦腫瘤的研究和長(zhǎng)期用藥的研究。此外，雖然保留了血管，但是由于其內(nèi)部液體不流通，對(duì)免疫細(xì)胞募集到病變處有一定影響。

最后，因?yàn)樾枰獙⒋竽X切片，不可避免地誘發(fā)細(xì)胞死亡以及激活神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞導(dǎo)致炎癥的產(chǎn)生，但可以通過(guò)使用腦切片內(nèi)深處的細(xì)胞以避免炎癥等導(dǎo)致的影響。

2.  原發(fā)性腦腫瘤的體內(nèi)疾病模型

原發(fā)性腦腫瘤的體內(nèi)疾病模型種類多樣、各有優(yōu)劣，其中最主要應(yīng)用的是嚙齒類動(dòng)物模型。隨著時(shí)間的推移，也開(kāi)發(fā)出了新的模式動(dòng)物，如果蠅和斑馬魚(yú)。

2. 1  原發(fā)性腦腫瘤的嚙齒類動(dòng)物模型

原發(fā)性腦腫瘤的嚙齒類動(dòng)物模型的種類繁多，但是大致可以分為同種異體原位移植模型、異種異體原位移植模型以及基因改造小鼠模型。

2.1.1  同種異體原位移植模型

同種異體原位移植模型，即將跟實(shí)驗(yàn)動(dòng)物同種的腦腫瘤細(xì)胞株，通過(guò)立體定位手術(shù)轉(zhuǎn)移至相應(yīng)動(dòng)物顱內(nèi)形成的原發(fā)性腦腫瘤模型。常用的腦腫瘤細(xì)胞株有大鼠C6 神經(jīng)膠質(zhì)宿細(xì)胞株、大鼠9L神經(jīng)膠質(zhì)肉瘤細(xì)胞株、大鼠F98神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞株、小鼠 GL261神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞株等。這些細(xì)胞能夠在相應(yīng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物大腦內(nèi)的第四腦室、小腦或其他區(qū)域生長(zhǎng)成瘤，形成研究者需要的原發(fā)性腦腫瘤模型。

這種構(gòu)造模型辦法的最大好處是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物具有完整的免疫能力，這對(duì)免疫治療藥物的評(píng)價(jià)非常重要。有研究通過(guò)RNA測(cè)序以及質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)（Mass Cytometry，CyTOF）來(lái)快速確認(rèn)不同小鼠惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞株同種異體原位移植模型形成的惡性膠質(zhì)瘤對(duì)免疫系統(tǒng)的反應(yīng)強(qiáng)弱，能更好地選擇用于惡性膠質(zhì)瘤的免疫療法的模型個(gè)體。除此以外，同種異體原位移植模型也能提供一些候選藥物和療法的相關(guān)信息。

有研究者使用大鼠F98神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞株造的神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型，證明了神經(jīng)干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞能夠作為基因治療藥物的載體，具有一定開(kāi)發(fā)成治療腦腫瘤的療法的潛力。但是這種模型也有一定的缺陷：腫瘤細(xì)胞株會(huì)因?yàn)槎啻蝹鞔鷮?dǎo)致產(chǎn)生遺傳偏移；同種異體原位移植模型缺乏實(shí)際腦腫瘤中逐步基因變化；有時(shí)候造特定模型時(shí)會(huì)因?yàn)槟X腫瘤細(xì)胞沒(méi)有進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)而導(dǎo)致造模失?。黄浠虮尘芭c人有差異。

2.1.2   異種異體原位移植模型

異種異體原位移植模型，即將人的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞通過(guò)立體定位手術(shù)，轉(zhuǎn)移至免疫抑制的嚙齒類動(dòng)物(如裸鼠)顱內(nèi)而制造的模型。最常用的幾種細(xì)胞分別是人腦星型母膠質(zhì)細(xì)胞瘤U87、人神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤U251等，但是長(zhǎng)期培養(yǎng)的細(xì)胞株會(huì)有基因偏移的現(xiàn)象，故也有研究者使用的是患者的腦腫瘤細(xì)胞。

這種模型在一定程度上能夠具有血管再生和腫瘤轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，但是也只維持了原發(fā)性腦腫瘤的部分組織病理學(xué)特性異質(zhì)性和分子生物學(xué)特性。并且，由于使用的是免疫缺陷的動(dòng)物，必須考慮這對(duì)腫瘤的免疫環(huán)境以及TME產(chǎn)生的影響。以裸鼠為例，裸鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞，只能產(chǎn)生骨髓細(xì)胞(包括神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞)，因此就缺乏了獲得性免疫這一部分對(duì)原發(fā)性腦腫瘤的影響。而這也影響到了這種模型在藥物研究方面的應(yīng)用。

針對(duì)這樣的缺陷，有研究者構(gòu)建出人源化模型鼠。一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)建模型鼠有3種：移植人外周血單核細(xì)胞(human Peripheral blood mononuclear cell，hu-PBMC)的具有高活性的T維胞，但是移植4~6周后會(huì)攻擊宿主且其他免疫細(xì)胞功能不健全；移植人CD34造血干細(xì)胞則能夠產(chǎn)生所有造血譜系的細(xì)胞；骨髓肝胸腺(bone marrow liver thymic，BLT)小鼠，就是將人胚胎的胸腺、肝臟和CD34細(xì)胞移植到目標(biāo)小鼠內(nèi)產(chǎn)生的模型，這種模型的免疫功能最為健全，但最終也會(huì)發(fā)生移植物抗宿主病。近些年發(fā)展出了能夠表達(dá)人細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)基因小鼠，能夠支持人源化小鼠構(gòu)建更加完善的免疫系統(tǒng)，并延遲移植物抗宿主病的發(fā)生。

2.1.3   基因改造鼠模型 

原發(fā)性腦腫瘤的另外一種模型即基因改造鼠模型，在使腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵基因發(fā)生突變后，這種模型的顱內(nèi)就會(huì)自發(fā)地發(fā)生病變，生成腫瘤。這種模型在一定程度上具有跟人相似的組織病理學(xué)特性和分子特征，并且其腫瘤能夠逐步具有轉(zhuǎn)移能力。根據(jù)不同的目的，可對(duì)不同的基因進(jìn)行操控。

常見(jiàn)的模型如下：對(duì)Rtk基因、H3f3a基因、Hist1h3b基因、P53基因、Rb基因、Nf1基因以及跟細(xì)胞周期有關(guān)的基因等的1個(gè)或多個(gè)進(jìn)行調(diào)控，可構(gòu)造神經(jīng)膠質(zhì)瘤的模型；對(duì)P53基因和c-Myc基因共同調(diào)控，可構(gòu)造脈絡(luò)縱腫瘤；對(duì)ptch1基因、P53基因等進(jìn)行調(diào)控，可以構(gòu)造成神經(jīng)管細(xì)胞瘤模型四；對(duì)Nf2基因、Cdkn2ab基因、Pdgf基因的1個(gè)或多個(gè)進(jìn)行調(diào)控，可以構(gòu)造腦膜瘤模型；對(duì) P53基因和Rb基因共同調(diào)控，可以構(gòu)造松果體母細(xì)胞瘤。

而隨著時(shí)間發(fā)展，研究者已經(jīng)能夠通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)來(lái)構(gòu)建適合研究目的的基因改造小鼠模型，常見(jiàn)的方法有RCAS-tVA和Cre-LoxP重組酶系統(tǒng)。RCAS-tVA使用的是鳥(niǎo)類逆轉(zhuǎn)錄病毒(replication competent avian-like sarcoma virus，RCAS)以及其鳥(niǎo)類腫瘤病毒 A(tumor virus receptor-A，tVA)，使用這種方法可以將腫瘤相關(guān)基因轉(zhuǎn)入到表達(dá)tVA細(xì)胞內(nèi)，一旦控制tVA的基因開(kāi)始表達(dá)，RCAS識(shí)別后就會(huì)將相關(guān)基因轉(zhuǎn)移到目標(biāo)細(xì)胞中。

Connolly 等將大鼠的Nestin基因作為調(diào)控tVA表達(dá)的開(kāi)關(guān)，并向大鼠注入攜帶血小板源性生長(zhǎng)因子（platelet-derived growth factor，PDGF）和P53的短發(fā)夾 RNA(short hairpin RNA，shRNA)的RCAS，抑制了P53的同時(shí)使PDGF過(guò)表達(dá)，導(dǎo)致大鼠發(fā)生惡性膠質(zhì)瘤；Cre-LoxP重組酶系統(tǒng)利用了Cre重組酶的特性，能夠識(shí)別 LoxP位點(diǎn)，將目標(biāo)基因嵌入同向的LoxP位點(diǎn)時(shí)，也會(huì)使其成環(huán)斷開(kāi)，從而切除LoxP 位點(diǎn)之間基因。Han等利用該技術(shù)在小鼠胚胎期時(shí)敲除了Smarcb1基因，構(gòu)造出了各方面與人類相似的非典型畸胎樣/橫紋肌樣瘤模型。

該模型也存在缺陷，首先是進(jìn)行轉(zhuǎn)基因改造的成本以及耗時(shí)都較大，其次是因?yàn)榉N類不同，構(gòu)建的模型的腦腫瘤異質(zhì)性、分子生物學(xué)特征等與人類有一定的差異。

2.2 其他原發(fā)性腦腫瘤體內(nèi)模型 

原發(fā)性腦腫瘤的嚙齒類動(dòng)物模型需要大量的資源以及時(shí)間投入，不利于使用高通量的方法來(lái)篩選藥物，因此在該方面需要尋求另外的替代模型。而這時(shí)候，簡(jiǎn)單且基因更加可控的動(dòng)物，如斑馬魚(yú)和果蠅便是較為理想的目標(biāo)。

2.2.1 斑馬魚(yú) 

斑馬魚(yú)是目前常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物之一，其與人類基因有87%的相似性,并且82%的人類疾病基因都能在斑馬魚(yú)上找到對(duì)應(yīng)。此外，斑馬魚(yú)的呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)與人類相似且其基因操控相對(duì)便捷，十分適合用于原發(fā)性腦鐘瘤的研究。

斑馬魚(yú)具有一個(gè)特性，其胚胎以及幼蟲(chóng)時(shí)均是透明的，可以實(shí)時(shí)觀察腫瘤細(xì)胞滲透以及TME的情況。此外，斑馬魚(yú)的BBB在卵子受精后發(fā)育的d15才會(huì)成熟，這就意味著研究人員可以根據(jù)他們的研究目的來(lái)選擇給藥的時(shí)間，用于研究BBB成熟或不成熟下藥物對(duì)腦腫瘤的治療效果。

獲得斑馬魚(yú)原發(fā)性腦腫瘤模型的方法一般有基因改造、移植這2種辦法。Jung 等通過(guò)對(duì)Ptf1基因的調(diào)控來(lái)激活蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)，從而構(gòu)造了位置在小腦的神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型。此外，Ju等通過(guò)控制斑馬魚(yú)Gfap和Krt5基因的表達(dá)，構(gòu)造出了神經(jīng)鞘瘤模型。因?yàn)橥该鞯奶匦裕浦策@一辦法變得簡(jiǎn)單且高效，并且可以時(shí)刻觀測(cè)腫瘤細(xì)胞的移植、生長(zhǎng)以及轉(zhuǎn)移等過(guò)程。Eden等將紅色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入到小鼠神經(jīng)干細(xì)胞中，并將該細(xì)胞移植至斑馬魚(yú)幼蟲(chóng)內(nèi)，產(chǎn)生的腦腫瘤具有主要的分子生物學(xué)特點(diǎn)以及組織病理學(xué)特點(diǎn)，并且可以通過(guò)紅色熒光蛋白觀察其轉(zhuǎn)移。通過(guò)相同的辦法，還可以構(gòu)造出惡性膠質(zhì)瘤模型、室管膜瘤模型以及脈絡(luò)縱腫瘤模型。

2.2.2 果蠅  

果蠅在遺傳方面的研究中發(fā)揮著重要作用，在基因組上與人類十分相似，75%的人類疾病基因與果蠅同源，是構(gòu)建人類疾病模型較為理想的動(dòng)物，并且其生命周期只有10d，大大降低時(shí)間成本。

果蠅可以作為原發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型。果蠅的磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)和表皮生長(zhǎng)因子受體(Epidermal growth factor receptor, EGFR)與人類高度同源。Read 等同時(shí)激活PI3K 和EGFR的表達(dá)，使得果蠅的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞癌變，產(chǎn)生神經(jīng)膠質(zhì)瘤。果蠅也可用于研究神經(jīng)膠質(zhì)瘤的轉(zhuǎn)移，Witte等通過(guò)上調(diào)胰島素受體基因Pvr、Htl以及EGFR基因，得到了具有遷移性的果蠅神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型。

總之，無(wú)論體外模型還是體內(nèi)模型都試圖更加接近人體原發(fā)性腦腫瘤的病生理狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出經(jīng)濟(jì)的、操作程序可控的、可長(zhǎng)期培養(yǎng)/使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭陵P(guān)重要，在這些模型的基礎(chǔ)上，研究人員也揭示了原發(fā)性神經(jīng)腫瘤的一些特異性靶點(diǎn)，并且研發(fā)出相應(yīng)的治療策略。然而，至今已應(yīng)用的原發(fā)性腦腫瘤模型各具優(yōu)缺點(diǎn)，見(jiàn)表1。因此，需要根據(jù)藥物性質(zhì)特征/不同靶點(diǎn)通路選擇更加合適的疾病模型或模型組合、模型改造來(lái)更加全面、可靠的評(píng)價(jià)藥物。

表1 各原發(fā)性腦腫瘤模型的優(yōu)缺點(diǎn)

03、編者點(diǎn)評(píng)

目前，原發(fā)性腦腫瘤的體內(nèi)以及體外模型已經(jīng)揭示了在原發(fā)性腦腫瘤發(fā)病的過(guò)程中，細(xì)胞內(nèi)的一系列分子生物學(xué)變化，這對(duì)于原發(fā)性腦腫瘤的治療來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一筆巨大的財(cái)富。在前期研究的基礎(chǔ)上，相關(guān)的藥物也陸續(xù)被研發(fā)并處于臨床階段或上市，靶向神經(jīng)膠質(zhì)瘤內(nèi)線粒體異檸檬酸脫氫酶（Mitochondrial isocitrate dehydrogenase，IDH）突變的恩西地平和艾伏尼布、靶向惡性膠質(zhì)瘤檢查點(diǎn)的納武利尤單抗(NCT02667587)、使用基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞治療惡性膠質(zhì)瘤(NCT02192359)等。

根據(jù)這些模型得到的分子生物學(xué)信息，利用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)(computer-aided drug design,CADD)的方法，如分子動(dòng)力學(xué)模擬、分子對(duì)接、定量構(gòu)效關(guān)系等技術(shù)，來(lái)對(duì)一系列化合物進(jìn)行虛擬篩選，最終得到能夠通過(guò)BBB且具有一定效果的理想藥物。

為了緊跟各類新型的治療原發(fā)性腦腫瘤藥物研發(fā)的腳步，研究者們?nèi)孕璨粩喙タ烁黝愒l(fā)性腦腫瘤體內(nèi)外模型的缺陷，例如模型內(nèi)原發(fā)性腦腫瘤的細(xì)胞異質(zhì)性不如實(shí)際豐富、模型的TME環(huán)境與人類實(shí)際的TME環(huán)境有差別等，開(kāi)發(fā)出更加完善的原發(fā)性腦腫瘤疾病模型，為臨床前藥效評(píng)價(jià)以及安全評(píng)價(jià)提供有效的研究模型。

作為健康美麗產(chǎn)業(yè)CRO服務(wù)開(kāi)拓者與引領(lǐng)者、斑馬魚(yú)生物技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，環(huán)特生物搭建了“斑馬魚(yú)、類器官、哺乳動(dòng)物、人體”多維生物技術(shù)服務(wù)體系，開(kāi)展健康美麗CRO服務(wù)、科研服務(wù)、智慧實(shí)驗(yàn)室搭建三大業(yè)務(wù)。目前，環(huán)特已建立200多種斑馬魚(yú)模型，胃癌、腦類器官、心臟類器官及各種腫瘤類器官培養(yǎng)平臺(tái)，歡迎有需要的讀者垂詢！