乳腺癌的分型、發生機制和不同的造模方式盤點
乳腺癌是全球女性中最常見的癌癥之一。乳腺癌是一種異質性癌癥，可分為四種亞型: Luminal A 型、Luminal B 型、HER2 陽性，基底樣型 (也稱為三陰性乳腺癌)[1][2]。
表 1. 乳腺癌分型[1][2]。
知識小鏈接：
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基因突變：早期乳腺癌細胞中突變和擴增頻率最高的基因是 TP53 (41%)、PIK3CA (30%)、MYC (20%)、PTEN (16%)、CCND1 (16%)、ERBB2 (13%)、FGFR1 (11%) 和 GATA3 (10%)。在 Luminal A 型中，具有較高的 PIK3CA 突變率 (49%)，在基底樣型中有較高的 TP53 突變率 (84%)。
- 表觀遺傳改變：當基因出現整體低甲基化或局部低甲基化時，前者會導致基因激活、癌基因上調和染色體不穩定，后者導致基因抑制和基因不穩定。其他表觀遺傳機制涉及通過 DNA 甲基化修飾組蛋白尾部，誘導染色質結構變化，從而沉默基因表達和核小體重塑。
- 激素暴露：當雌激素與細胞核中 ER 結合時，可能會促進癌變。例如，月經周期中雌激素和孕激素之間的失衡會增強細胞增殖，并導致 DNA 損傷和癌前病變。
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免疫微環境：在癌變早期，免疫微環境通過活化的 CD8+ 和 CD4+ T 細胞衍生的細胞因子發揮抗腫瘤作用。一旦腫瘤具有侵襲性，包括癌癥相關成纖維細胞和細胞因子在內的微環境就會促進腫瘤生長。
乳腺癌動物模型主要包括移植瘤模型 (CDX 和 PDX 模型)、誘導模型 (化學、物理和生物學方法) 和基因工程模型 (轉基因和基因敲除模型)[3]。
▐ 移植瘤模型[4]移植瘤模型可分為細胞來源的異種移植模型 (Cell Derived Xenograft, CDX) 和患者來源的異種移植模型 (Patient Derived Xenograft, PDX)。CDX 和 PDX 模型可以通過皮下或原位注射來建立。皮下注射模型便于監測腫瘤生長，原位注射模型適用于研究腫瘤轉移。PDX 模型能夠模擬患者腫瘤的組織學、基因組特征和異質性，并預測藥物反應。
圖 1. 移植性乳腺癌動物模型[3]。
A：同種異體乳腺癌動物模型：將小鼠或大鼠來源的乳腺腫瘤細胞移植到相同遺傳背景動物體內。B：細胞系來源的異種移植乳腺癌動物模型：將人來源的乳腺癌細胞系移植到免疫缺陷小鼠體內。C：乳腺癌 PDX 模型：將人類乳腺癌患者的腫瘤組織移植到免疫缺陷小鼠體內。小 M 為大家整理了乳腺癌 CDX、PDX 小鼠模型的匯總，有需要的小伙伴自行收藏喔~
表 2. 乳腺癌 CDX、PDX 小鼠模型的匯總[4]。
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PDX 建模方法
▐ PDX 模型[5](供參考):(1) 將 NOD-SCID 或 NSG 小鼠飼養在無特定病原體 (SPF) 條件下。
(2) 至少在小鼠在異種移植前一周進行 0.16 µg/mL 17β-Estradiol (HY-B0141) 飲水預處理。其中，含有 17β-Estradiol 的飲用水應保持新鮮 (每周更換一次)。
(3) 經皮活檢標本和治療后手術標本應保存在冰上并在無菌 PBS 中運輸。植入操作應在 1 小時內完成。
(4) 將標本切成 4 mm3 大小的碎片，用 14 號套管針將標本植入小鼠皮下。
(5) 每個患者來源的樣本可植入 2-5 只小鼠中 (取決于收到樣本的質量和數量)。
(6) 每天用游標卡尺測量腫瘤長度 (L)、寬度 (W) 和高度 (H)，記錄腫瘤生長。腫瘤體積 (TV，mm3) 計算公式為 TV = π/6 × L × W × H。
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CDX 建模方法
▐ CDX 模型[6](供參考):(1) 準備雌性無胸腺裸鼠 (5-8 周齡)。
(2) 在 37 ℃，加濕，5 % CO2 培養箱中培養人乳腺癌細胞系。
(3) 用冷 PBS 收集培養的癌細胞，快速將細胞懸浮于冰冷的 Matrigel 中。
(4) 給小鼠接種 100 μL 乳腺癌細胞。其中，MDA-MB-468 或 MDA-MB-453 的細胞懸液密度可分別參考 5 × 106/100 μL，1 × 106/100 μL。
(5) 用游標卡尺測量長度 (L) 和寬度 (W)，記錄腫瘤生長，每周三次。腫瘤體積 (TV，mm3) 計算公式為 TV = 0.5 × L × W2。
最常見的方法通過給予 DMBA 或 MNU (化學方法)。DMBA 或 MNU 一般在小鼠體內誘發腺瘤和 B 型腺癌的乳腺腫瘤。
此外，還可使用輻射 (物理方法) 和慢病毒感染 (生物方法)。DMBA 或 MNU 通常通過靜脈內、皮下或灌胃給藥，施加于小鼠，SD 大鼠或 Fischer 344 大鼠。然而，SD 和 Lewis 大鼠對輻射刺激最敏感。生物學方法主要通過慢病毒在實驗動物體內過表達癌基因或沉默抑癌基因[3]。
DMBA 誘導模型[7]：
(1) 準備 55 日齡雌性 Charles foster 大鼠，體重 (150 ± 10 g)。
(2) 新鮮制備劑量為 20 mg/mL 的 DMBA，并通過口服灌胃法給藥。
(3) 從給予 DMBA 后第 4 周開始每周觸診大鼠，以檢查腫瘤大小。
(4) 第 16 周會出現腫瘤，DMBA 給藥后第 18 周，所有大鼠均會出現腫瘤。
▐ 基因工程模型[3]
基因工程模型可分為轉基因模型和基因敲除模型。
- 轉基因模型：通常使用啟動子來實現癌基因在乳腺上皮細胞中的特異性表達，從而避免在其他器官中誘導腫瘤。最常用的啟動子包括小鼠乳腺腫瘤病毒長末端重復序列 (MMTV-LTR) 和乳清酸性蛋白 (WAP) 啟動子，MMTV 是一種導致小鼠乳腺腫瘤的重要病毒。
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基因敲除模型：腫瘤抑制基因 (如 p53、BRCA1/2 和 pTEN) 的敲除 (通過使用 Cre/loxP 重組酶系統以及 MMTV-Cre/WAP-Cre 工具小鼠來實現) 也可用于建立乳腺癌模型。例如，乳腺特異性 p53 敲除小鼠在 10 周后顯示自發腫瘤，在 15-20 周后腫瘤會快速發展。
- 不同模型優缺點對比:
今天給大家盤點了乳腺癌的分型、發生機制和不同的造模方式，大家可以根據自己的實驗需求選擇合適的造模方式。更多分子實驗、細胞實驗、組織切片實驗、造模實驗的 protocol 請移步 MCE 官網 Protocol 專題頁面 ~
| DMBA 致癌劑，誘導腫瘤形成。 |
| MNU 致癌劑，誘變劑和致畸劑，誘導腫瘤形成。 |
| 基質膠 腫瘤模型構建。 |
| Estradiol 類固醇激素,可用于癌癥研究。 |
| PBS Buffer (1×) 緩沖液，可用于細胞清洗、細胞稀釋等。 |
參考文獻：
[1] Harbeck N, et al. Breast cancer. Lancet. 2017 Mar 18;389(10074):1134-1150.
[2] Harbeck N, et al. Breast cancer. Nat Rev Dis Primers. 2019 Sep 23;5(1):66.
[3] Zeng L, et al. Breast cancer animal models and applications. Zool Res. 2020 Sep 18;41(5):477-494.
[4] Park MK, et al. Mouse models of breast cancer in preclinical research. Lab Anim Res. 2018 Dec;34(4):160-165.
[5] Yu J, et al. Establishing and characterizing patient-derived xenografts using pre-chemotherapy percutaneous biopsy and post-chemotherapy surgical samples from a prospective neoadjuvant breast cancer study. Breast Cancer Res. 2017 Dec 6;19(1):130.
[6] Cavaliere A, et al. Development of [89Zr]ZrDFO-amivantamab bispecific to EGFR and c-MET for PET imaging of triple-negative breast cancer. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2021 Feb;48(2):383-394.
[7] Akhouri V, et al. Therapeutic effect of Aegle marmelos fruit extract against DMBA induced breast cancer in rats. Sci Rep. 2020 Oct 22;10(1):18016.
