胶质瘤常见动物模型和细胞株有哪些

脑胶质瘤（Gliomatosis cerebri）是起源于脑神经胶质细胞肿瘤，占所有原发性中枢肿瘤的40%-60%，是最常见的原发性颅脑肿瘤。WHO中枢神经系统肿瘤分类将脑胶质瘤分为1~4级。1、2级为低级别脑胶质瘤;3、4级为高级别脑胶质瘤。低级别胶质瘤分化良好，预后相对较好，主要指弥漫性星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤和少突星形细胞瘤等;高级别胶质瘤低分化，恶性程度高，预后较差，主要指间变性星形细胞瘤、间变性少突胶质细胞瘤、胶质母细胞瘤和弥漫性中线胶质瘤。脑胶质细胞瘤的治疗根据恶性程度及其他个体情况不同而不同，主要有手术切除、放射治疗、药物治疗和电场治疗等。

临床上，根据胶质瘤肿瘤细胞与正常细胞的相似程度，对胶质瘤的形态学进行划分，分为星形细胞瘤、少枝细胞瘤、室管膜细胞瘤和混合胶质瘤。其中，星形细胞瘤与星形细胞极其相似，少枝细胞瘤与少枝细胞相似。混合胶质瘤是混合了多种类型的胶质细胞，例如少枝-星形细胞瘤是混合了星形胶质细胞和少枝胶质细胞。

模型概述

1. 设计脑胶质瘤动物模型原则

①肿瘤须起源于脑胶质细胞；

②肿瘤细胞能在体外或体内正常生长和增殖；

③肿瘤生长状况可评估；

④模型肿瘤应具有与人脑胶质瘤相似的生物学特征，如浸润性生长、异常血管生成、血-脑屏障通透性的改变等；

⑤荷瘤鼠生存期应尽可能长，以用于检验和治疗；

⑥肿瘤细胞对同源宿主的免疫排斥低；

⑦肿瘤细胞无皮下或硬膜外腔转移；

⑧模型对治疗手段的反应可模拟临床工作中人脑胶质瘤的治疗过程。

2. 受体动物选择

① 啮齿类动物

建立脑胶质瘤移植瘤动物模型最常用的受体动物为雄性大、小 鼠类等。

研究表明雌激素及孕激素某种程度上对脑胶质瘤的发生有抑制作用，因此应使用雄鼠构建动物模型。常用的大鼠有 SD 大鼠、Wistar大鼠、Fischer344大鼠等，小鼠有 BALB /C 小鼠、昆明小鼠、C57小鼠及裸鼠等。

② 其他动物

斑马鱼模型在癌症研究方面取得了显著的进展，这些研究的一个重要基础是斑马鱼模型和人类肿瘤中的分子通路具有高度的相似性和保守性。

斑马鱼模型的一个严重缺陷是，脑胶质瘤处于 32℃的环境中，可能会对新陈代谢和致癌分子通路的活性产生影响。

现阶段，如猪、犬等，也被用作脑胶质瘤实验动物模型的受体动物。

3. 模型的构建

① 种植位置选择

异位移植瘤模型多通过在动物皮下注射脑胶质瘤细胞悬液，然后用卡尺测量肿瘤体积变化以观察肿瘤生长情况。由于接种位置与中枢神经系统在微环境上存在明显差异，且机体强烈的免疫排斥导致肿瘤产生自愈倾向，使模型稳定性欠佳，限制了异位移植瘤模型的应用。

② 原位移植瘤手术方法与要点

①采用剪碎肿瘤组织块，然后用针管将其植入到动物颅内的方法，这种方法虽然操作简单，但难以保证定位的精确性及操作的稳定性，成功率低，且难以定量研究。

②利用立体定向技术将经过培养的、标准定量的肿瘤细胞接种到鼠脑中。使用立体定向仪，成瘤率明显提高。用此法可使脑胶质瘤细胞能定位、定量地注入目标位置，防止针头误入侧脑室，减少颅外生长，从而使构建的模型更为可靠。

移植模型

移植性动物模型是目前应用最多的肿瘤模型, 也是胶质瘤动物模型中使用最多的方法。

移植性肿瘤动物模型可分为异种移植和同种移植模型

1. 异种移植模型

为了更好地模拟人脑胶质瘤的特性，异种移植瘤模型常用原代人源脑胶质瘤细胞、脑胶质瘤干细胞( glioma stem cell，GSC) 和脑胶质瘤组织。常用的细胞系包括人脑胶质瘤细胞系 U87、U251、LN229、T98G、U373 等。

如人类胶质瘤细胞系 U251 皮下或颅内注射的裸鼠模型, 可模拟人类胶质瘤的典型性特征, 在组织病理学和免疫组织化学方面与人类胶质母细胞瘤极为相似; 人类胶质瘤细胞系 U87 颅内注射的裸鼠模型虽然与人类胶质瘤不太相似, 但却是用于研究抗肿瘤血管生成及胶质瘤高复发率的良好模型。

常用部分脑胶质瘤细胞株 

U251人胶质瘤细胞

来源于一名75岁多形性恶性胶质母细胞瘤患者，其迁移和侵袭能力较U87差，其中FLNC、PDLIM1、TPM4、MYH10、PSIP1、SYNM、SLC9A3R2 在U251上高表达，FAP表达程度低，是基因编辑领域的热门细胞系。

LN229人胶质瘤细胞

来源于人脑星形胶质母细胞

U118MG细胞株

来源于一名50岁白人男性恶性Ⅳ胶质细胞瘤，抗原表达RH阳性、HLA Aw24、A28、B12、Bw47。

T98G人脑胶质瘤细胞

When deprived of serum or when crowded, the cells enter a viable G1 arrested state. The cells are anchorage independent.

U87人脑胶质瘤细胞

U87细胞系由PontenJ等建立，源于恶性神经胶质瘤。裸鼠皮下接种可成瘤。

SHG-44细胞株

SHG-44胶质瘤细胞来源于人额叶星形细胞瘤，属于Ⅱ-Ⅲ级的胶质瘤细胞。体外传代培养，生长良好，镜下细胞呈星形和梭形，含有胶质纤维和微丝。一般移植于裸鼠颅内尾状核。

2. 同种移植模型

同种移植动物模型的特点是肿瘤组织或细胞移植发生在同种或同系动物之间。同种移植瘤模型常用的细胞系包括大鼠脑胶质瘤细胞系 C6、9L和小鼠脑胶质瘤细胞系GL261、G422等

小鼠胶质瘤细胞系 GL261颅内注射正常小鼠模型; 大鼠胶质瘤细胞系 C6 接种于 Long–Evans大鼠模型; 大鼠胶质瘤细胞系 9L 脑纹状体注射Wistar大鼠模型。

这类模型具有以下性质

①在颅内形成的移植瘤能较好地模拟中枢神经系统肿瘤的微环境；

②生长在脑内的移植瘤能够在种植位置局部以浸润方式生长，与人脑胶质瘤的生物学行为相对一致。过去原位移植瘤模型存在操作复杂、难以观察肿瘤生长情况等缺陷，但随着立体定向注射技术和影像诊断技术的进步，原位移植瘤模型有了更加广泛的应用空间。

C6胶质瘤动物模型

C6胶质瘤细胞株最先由Wistar-Furth大鼠接触N，N’亚硝基甲基脲诱导产生，这种瘤细胞株在形态学上与GBM相似，核呈多形性，所形成的肿瘤周围有一层反应性增生的星形细胞，肿瘤生长速度较快，呈浸润性生长。

受体动物：Wistar大鼠、Sprague-Dawley(SD)大鼠和Long-Evans大鼠，移植部位一般为大鼠尾状核内。

对于SD大鼠和Long-Evans大鼠，种植C6细胞所形成的瘤体边界清晰并且有包膜，类似于人脑转移瘤和自发性胶质瘤;

而在Wistar大鼠脑内形成的肿瘤更具有人恶性胶质瘤的特点，包括核多形性、高有丝分裂指数、瘤内局灶坏死出血和脑实质浸润。

C6/Wistar模型所形成的胶质母细胞瘤表现出明显的侵袭性，整个中枢神经系统内都可以见到单个迁移的C6细胞。瘤细胞通常沿着神经纤维和血管周围间隙迁移，这种迁移方式同样见于大鼠脑内的人异种移植肿瘤细胞和人脑内恶性胶质瘤细胞。

9L胶质瘤模型

除了C6脑胶质瘤模型外，9L胶质瘤模型的使用率也比较高。其中9L胶质肉瘤模型是将N-甲基亚硝基脲连续注射给Fischer344大鼠约26周诱发而成，属于胶质细胞起源的恶性肿瘤。

举例：将9L瘤细胞移植到Fischer大鼠尾状核内后，镜下可见瘤体由密集的肿瘤细胞所构成，9L细胞呈圆形或梭形，瘤细胞具有高核浆比和变形的核仁，病灶内无自发性坏死。

F98胶质瘤模型

F98胶质瘤细胞株广泛用于同源大鼠颅内移植进行神经肿瘤学研究。此细胞株由Wechsler等对孕20 d BD IX大鼠静脉注射N-乙基-N-亚硝基脲诱导产生。

目前认为F98细胞是间变性胶质瘤理想的模型，具有高浸润性、低免疫原性和中度血管生成活力，同时也具有人GBM的一些属性，普遍作为临床前期啮齿类动物胶质瘤模型。

受体动物：其荷瘤大鼠一般选取Fischer344大鼠。

胶质瘤常见动物模型

肿瘤模型对研究肿瘤生长的生物学过程和抗肿瘤治疗药物的研发非常重要。国内外建立癌动物模型的报道有很多，大体可以分为诱导模型、脑胶质瘤移植瘤模型、基因工程小鼠模型(GEMM)。

诱导模型

诱导模型的方法有化学诱发和病毒诱发两种，化学诱导模型可以利用甲基胆蒽、烷化剂等致瘤物质制成丸剂植入小鼠脑内诱发脑胶质瘤，其中甲基亚硝基脲和乙基亚硝基脲有较高的诱发成功率;病毒诱导模型将病毒注入脑内诱发产生瘤体，常用的有劳斯肉瘤病毒和腺病毒，诱导模型优点在于可以比较好的复制脑胶质瘤的发生过程，缺点在于诱发率成瘤低。

脑胶质瘤移植瘤模型

胰腺癌移植瘤模型主要分为三种：同源小鼠移植瘤模型(Syngeneic model)、人肿瘤细胞株异种移植模型(CDX)、患者来源的肿瘤异种移植模型(PDX)。

同源肿瘤移植模型

同源肿瘤移植模型，是指同品系动物来源的肿瘤细胞接种到免疫力正常的动物体内形成的移植瘤，比如将大鼠胶质瘤C6或者9L细胞注射到同源大鼠体内形成的移植瘤。由于受体大鼠拥有完整的鼠源免疫系统，且该免疫系统与同种移植肿瘤组织相容，能最大化模拟肿瘤微环境的真实生活情况，但缺点是移植的组织可能无法完全代表临床情况下人类肿瘤的复杂性。常用于免疫疗法药物的评估。

CDX模型

脑胶质瘤PDX模型是将患者来源的脑胶质瘤肿瘤组织接种于免疫缺陷小鼠体内构成的模型。该模型保留了原发肿瘤的细胞和组织病理学结构，基因组和基因表达谱也很大程度被保留，对临床疗效的可预测性达到80%以上，是目前公认的准确性最高的肿瘤学研究模型。但由于PDX模型构建成本高，患者的癌组织或细胞不易获得，成瘤时间长，成瘤率低等原因，因此PDX模型特别珍贵。南昌乐悠生物科技有限公司已成功构建了1例脑胶质瘤PDX，为肿瘤基础研究及抗癌药物临床前药效评价提供了有效工具。

PDX模型

胰腺癌PDX模型是将患者来源的胰腺癌接种于免疫缺陷小鼠体内构成的模型。该模型保留了原发肿瘤的细胞和组织病理学结构，基因组和基因表达谱也很大程度被保留，对临床疗效的可预测性达到80%以上，是目前公认的准确性最高的肿瘤学研究模型。但由于PDX模型构建成本高，患者的癌组织或细胞不易获得，成瘤时间长，成瘤率低等原因，因此PDX模型特别珍贵。南昌乐悠生物科技有限公司已成功构建了8例胰腺癌PDX，为胰腺癌的研究及抗癌药物评价提供了有效工具。

基因工程小鼠模型(GEMM)

在基因工程小鼠模型(GEMM)中，在小鼠模型的生殖系(敲除、敲入、转基因模型)或体细胞(通过病毒介导的基因传递)中引入在人类肿瘤中识别的特定基因改变，以产生新发肿瘤。例如通过慢病毒载体介导Ras的表达或Akt的激活, 它们的表达受到 Cre 重组酶的控制, 将病毒注入 GFAP-Cre 基因小鼠海马区或脑室下区(sub-ventricular zone, SVZ),可导致多形性胶质母细胞瘤(GBM) 的发生。还可以通过腺病毒载体 GFAP-Cre 系统灭活 Rb、p53 和(或)pTen 基因在 GFAP 表达的胶质细胞中表达, 建立胶质瘤的小鼠模型。