李巍　杨淑丽　田明　苗劲蔚

[摘要] 卵巢癌是常见的妇科恶性肿瘤，临床表现不典型，主要表现为腹胀、腹部肿物等，病理类型多样，异质性特征明显。肿瘤细胞系模型、转基因动物模型是最为常见的卵巢癌研究模型，应用其取得了长足的进步，但缺点明显。卵巢癌人源肿瘤异种移植瘤（PDX）模型为最新的卵巢癌研究模型，本文概述了卵巢癌PDX模型在卵巢癌研究中的应用基础及前景。

[关键词] 卵巢癌;肿瘤异质性;动物模型;人源肿瘤异种移植瘤

[中图分类号] R737.31          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）06（c）-0045-04

Application and prospect of PDX model in ovarian cancer researches

LI Wei   YANG Shuli   TIAN Ming   MIAO Jinwei

Department of Gynecologic Oncology， Beijing Obstetrics and Gynecology Hospital， Capital Medical University， Beijing   100071， China

[Abstract] Ovarian cancer is a common gynecology oncologic tumor. Its clinical presentations are untypical， mainly including abdominal distension and pelvic mass， et al. The pathologic types of ovarian cancer are varied， so its heterogenicity is obvious. Tumor cell line modals and transgenic animal modals are commonly used ovarian cancer models， and they gain great progress in ovarian cancer researches. But their defects are also inevitable. Ovarian cancer patient derived tumer xenograft （PDX） model is a brand new cancer research model， we summarize the application base and prospect of it PDX model ovarian cancer researches.

[Key words] Ovarian cancer; Tumor heterogenicity; Animal model; Patient derived tumer xenograft

卵巢癌是妇产科常见的恶性肿瘤之一，80%为晚期病例，死亡率高居首位。术后晚期卵巢癌患者对于一线化疗的反应率高达75%，5年生存率约为40%，然而80%患者最终复发。多年来，卵巢癌化疗方案的选择是程式性的。无论患者的病史、临床表现及病理类型等差异如何，上皮性卵巢癌的一线化疗方案均是紫杉烷及铂类药物。复发后选择再次手术和/或化疗，铂敏感患者继续应用铂类药物，反应率≥30%;铂耐药患者选用其他二线药物，反应率为10%～25%，复发后生存期为12～18个月[1]。半个世纪以来，妇科肿瘤手术满意率提升明显，但上述情况仍未改变[2]。因而，卵巢癌是对患者生存造成最大威胁的妇科恶性肿瘤，给家庭及社会带来了极大的经济负担。

1 卵巢癌是典型的异质性肿瘤

1850年，Rudolf首次提出肿瘤是异质性疾病，存在地域、种族、结构等差异，从而表现出组织学、抗原性及药物敏感性等不同。卵巢癌是典型的异质性肿瘤，其异质性情况未被认识，病理类型多样，含卵巢上皮性肿瘤、生殖细胞肿瘤、性索间质肿瘤等，卵巢上皮性癌（卵巢癌）占卵巢恶性肿瘤的80%。依据病理形态及分子生物学特点不同，卵巢癌又分为Ⅰ型和Ⅱ型[2]，Ⅰ型包含低级别浆液性癌、黏液性癌、子宫内膜样癌等，存在良性-交界性-低度恶性演变的序贯性，生长缓慢，多局限于一侧卵巢，预后好;Ⅱ型包含高级别浆液性癌、未分化癌和癌肉瘤，一般无早期病变，侵袭性高，发现时多为晚期，预后差。因此，卵巢黏液性癌、子宫内膜样癌等Ⅰ型卵巢癌，理论上预后较好，但临床实践中，情况远较此复杂。早期黏液性癌预后好，5年生存率>90%，晚期黏液性癌5年生存率则<50%，WHO分级法仍将其分为高、中、低分化，无法遵循上述分型。卵巢子宫内膜样癌及透明细胞癌约占卵巢癌的25%[2]，认为二者来源于子宫内膜异位病灶的恶性演变，为Ⅰ型卵巢癌，预后好，而临床上透明细胞癌60%为晚期，其生物学行为与Ⅰ型卵巢癌完全不同。由此，可见卵巢癌异质性情况复杂。

2 卵巢癌模型研究现状

以往卵巢癌研究主要是针对某一点，但鉴于卵巢癌复杂的异质性情况，应充分了解卵巢癌异质性全貌，首先需要有效的卵巢癌异质性研究模型。1952年Dulbecco[3]建立传统的肿瘤细胞系模型并开始应用，其在肿瘤生物学研究中发挥了重要的作用，其均一性好、可控性强。例如鉴于其永生性及易得性，可用于研究某些基因对细胞存活、增殖及对某些激酶特异性抑制因子的影响等[4]。但缺点明显：在体外传代过程中，肿瘤组织的基质细胞及细胞外基质蛋白等丧失;传代过程中历经酶消化等，只有适应环境、表型一致的细胞得以存活，异质性丧失;无氧培养条件下，突变情况常见[5]。肿瘤细胞系动物模型也存在上述问题。基因工程鼠模型（GEMMs）在肿瘤生物学研究中应用较多，其缺點如下：肿瘤的异质性决定其为多基因突变诱导产物[6]，GEMMs至少应引入两种癌基因和/或突变的抑癌基因，而GEMMs引入1种以上的突变非常困难;GEMMs转基因表达产物水平高于生理水平，存在偏差;GEMMs肿瘤多为散发，不能大规模研究，体内监测困难;肿瘤基因组图谱研究证实，肿瘤存在突变谱的个体差异，特定基因的研究价值有限等。因而，GEMMs在肿瘤病因及异质性研究方面存在不足。目前以细胞系为基础的体内、外研究证实有效的化疗药物，在临床应用中存在明显的非靶向性毒性反应，治疗窗非常窄;复发肿瘤组织获得了高侵袭性、难治性及致死性特点;不能清除肿瘤干细胞;基因毒性药物暴露后引发新的基因突变等，目前并未获得满意的效果。如贝伐单抗、索拉芬尼等临床前应用前景喜人，临床应用效果明显降低。因而，传统的细胞系相关模型及GMMs不能作为卵巢癌异质性研究的平台。据此，构建忠实反映卵巢癌异质性的动物模型是解决上述问题的关键[7]，而目前人源肿瘤异种移植癌（PDX）模型为最优选择[8]。

在已建立的黑色素瘤、乳腺癌、胰腺癌等PDX模型研究[9-10]中证实其表现出了与来源患者相似的化疗反应等，能忠实于疾病的自然状态。PDX模型移植物可以是肿瘤单细胞悬液或是肿瘤组织片段。单细胞悬液可以分析单个细胞表型、某细胞亚群致瘤性以及确保取样均一，但缺点是某些细胞表面分子对消化酶敏感，消化后抗原谱发生变化;肿瘤组织片段能保留细胞间作用关系及组织结构，故目前肿瘤组织植入PDX模型是最优选模型，能再现与来源患者最接近的肿瘤组织，其反映肿瘤生物学情况的准确性优于其他模型[11]。若在患者诊断之初建模、检测，可实现对患者诊断及治疗等的临床指导。

3 PDX模型及其建立

为更好地保留基因组的完整性和肿瘤的异质性，可以将新鲜切除的患者肿瘤细胞或组织植入免疫缺陷鼠体内即PDX模型[12-13]。PDX模型完好保留了肿瘤的异质性及组织结构[14]、侵袭性脉管系统和支持间质细胞。肿瘤细胞生长于移植环境中，该环境提供了肿瘤组织在体内的生理氧浓度、营养环境，提供了肿瘤细胞黏附的生理底物。与细胞系模型比较，PDX模型的细胞遗传学分析提示其保留了来源肿瘤组织的染色体结构[15]。

PDX模型的建立方法是将手术切除的新鲜肿瘤组织切成2～4 mm的碎片，通過皮下[15-16]、肾包膜下或原位种植入免疫缺陷小鼠。可以选择BALB/c裸鼠、SCID、NOD及NSG小鼠等，其中NSG小鼠既缺乏T、B和NK细胞，也缺乏细胞因子信号传递能力，对人源细胞及组织几乎没有排斥反应，是目前国际公认的免疫缺陷程度最高、最适合人源移植的工具小鼠。目前，模型的成瘤周期一般为2～4个月[16]。PDX建模的成功取决于是否获得可以传代的PDX肿瘤，成功率为13%～77%，其中结直肠癌约为76.5%，胰腺癌约为62%，乳腺癌约为20%。肿瘤的恶性程度、分化程度及移植位点是影响移植成功率的重要因素，恶性程度越高，分化程度越低，成功率越高;皮下移植易操作、易观察，但成功率相对较低，约为50%[17]，肾包膜下移植操作困难、观察受限，但成功率能达到95%，原位移植更加贴近肿瘤微环境，尤其是在研究肿瘤转移方面，更为理想，但由于其技术要求较高，建模比较困难，影响了其广泛应用。

4 PDX模型在卵巢癌中的应用与展望

PDX模型在上皮性卵巢癌的研究中非常有限[18-19]，目前仅限于模型建立及化疗反应观察等的初期阶段，国内相关研究较少，国外的研究模型在逐步建立中。Colombo等[14]成功建立了35个卵巢癌PDX模型，是截止目前建立的较大规模卵巢癌PDX模型，病理类型涵盖透明细胞癌、黏液性癌及癌肉瘤，其选择裸鼠作为移植动物，进行肩胛下移植，成功率约为60%。Bobbs等[7]建立了一系列的卵巢癌PDX模型，选择SCID鼠作为移植动物，进行腹腔移植，成功率约为74%，其发现早期复发和死亡患者具有更高的移植容受率。这些PDX模型既保留来源肿瘤的临床病理特征及遗传改变，也表现出与来源患者一致的耐药反应[20-21]。Ricci等[22]建立了一系列卵巢癌PDX模型，保留了来源组织的生物学、组织学、分子及药理学特性，其对顺铂敏感性不同，包含敏感及耐药，其反应与来源患者一致性好;其研究表明，无论肿瘤对顺铂的初次治疗反应如何，治疗后再发肿瘤对顺铂的治疗反应明显降低，作为体内研究模型，其对新药及联合用药的研究均具有重要意义。Ricci等[23]建立了一些特殊的卵巢癌PDX模型，如复发肿瘤、AKT和ERK通路铂耐药肿瘤，利用其验证了多药抗肿瘤的疗效（紫杉醇、贝伐单抗、MEK抑制剂）。模型实验显示三药联合应用耐受性好，抗肿瘤疗效优于两药联合，模型为研发新的二线抗肿瘤药物的重要工具，类似的研究中，也建立了一系列顺铂敏感性不同的卵巢癌PDX库，因为DNA损伤修复通路是决定肿瘤对顺铂敏感性的重要因素，其检测了20种mRNA表达基因，如核酸切除修复、同源重组基因，并分析了其与顺铂治疗反应的对应关系。结果显示，42例卵巢癌PDX模型中，DNA修复基因均差异表达，无组织特异性。高级别浆液性癌及子宫内膜样癌PDX模型CDK12 mRNA表达水平与TP53BP1、PALB2、XPF及POLB表达正相关;TP53突变者POLQ、FANCD2、RAD51及POLB水平明显高于TP53野生型;CDK12、PALB2及XPF mRNA水平与患者铂抗肿瘤反应负相关;CDK12 mRNA水越高，卵巢癌复发率越高。结果表明，卵巢癌PDX模型为进行DNA损伤修复测试的平台，也是评估患者顺铂治疗反应的重要工具[24]。George等[19]利用卵巢癌患者腹水或腹腔冲洗液的肿瘤细胞建立了荧光素PDX模型，经过免疫组化、基因芯片检测及全基因组测序分析显示其忠实于非荧光PDX模型及其来源患者肿瘤特征;荧光素模型保留了模型的遗传多样性、PI3K信号通路活性，模型为卵巢癌研究的有效平台。卵巢癌PDX模型体现了良好的应用前景，有利于分析卵巢癌异质性特征情况，有益于药物筛选、个体化治疗、复发分析等，有助于打破传统卵巢癌临床治疗的经验化时代，从而提高临床疗效、改善高复发情况、提高早期诊断率。

5 PDX模型面临的挑战

在PDX肿瘤的连续传代过程中，全基因组等位基因变异频率的情况表明，克隆选择在初期移植中比在传代扩增中发生的更加频繁，但具体的克隆选择在同一类型肿瘤不同样本中表现不同[25]，在某些情况下，根据基因组和转录组分析结果表明，PDX模型的确显示了更具转移性和复发性的迹象[26]，很可能成为肿瘤治疗极为重要的目标。在使用PDX模型进行临床前药物筛选过程中，植入失败以及建模耗时也是肿瘤治疗所面临的限制因素。此外，人体基质和免疫细胞在移植肿瘤传代过程中的损耗问题，将免疫功能低下小鼠体内移植人类造血干细胞和祖细胞，即建立人源化的小鼠，则有望克服这一障碍。PDX模型的另一个主要问题是小鼠体内的人源肿瘤淋巴瘤，这种现象已在多种组织来源的PDX模型中被报道，其中包括非小细胞肺癌、肝癌、前列腺癌和胃癌[27-29]。

綜上，卵巢癌是复杂的异质性肿瘤，目前对其异质性特点了解较少，从而导致卵巢癌临床诊治水平的提高进入了瓶颈阶段。其主要原因是缺乏有效的卵巢癌异质性研究平台，而PDX模型是迄今最为有效的肿瘤异质性研究模型，可尝试将其应用于卵巢癌的研究中。

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