白血病小鼠模型建立及其應用評價

外生動物細胞系的生物學特征與體內(nèi)的白花細胞有一定的差異。大鼠是血清疾病的理想動物模型，相應的小鼠模型可以通過骨髓、淋巴氏系統(tǒng)和其他腫瘤獲得。根據(jù)白血病發(fā)病機制,小鼠白血病模型可分為移植性、誘發(fā)性和基因修飾等。Ohtaki等報道以1型人T細胞白血病病毒(HTLV-1)基因?qū)胄∈篌w內(nèi)可成功建立轉(zhuǎn)基因小鼠白血病模型。隨著人們對白血病發(fā)生發(fā)展機制認識的不斷深入以及新技術(shù)的運用,小鼠白血病模型及其應用將日趨成熟(表1),本文綜述近年近交系和突變系兩大類小鼠的白血病模型建立及其應用評價。1小鼠輸注抗凝近交系小鼠主要有C57BL、L615和BALB/c等。Norén-Nystr?m等研究提示,C57BL/6小鼠適合構(gòu)建淋巴細胞性白血病動物模型,該研究利用C57BL/6小鼠成功建立的T淋巴細胞白血病(TLL)動物模型,可用于評價血管形成抑制劑TNP-470的抗腫瘤效應。C57BL小鼠經(jīng)全身放射線照射后淋巴瘤發(fā)生率達90%~100%,但其他白血病模型的造模成功率相對較低,因此,該系小鼠用于建立人白血病模型具有一定局限性。L615小鼠是國內(nèi)外常用的白血病動物模型之一,其建模周期短、操作可重復性好,在抗癌藥物的篩選和腫瘤免疫機制研究中應用較為廣泛。譚業(yè)輝等通過將L651K淋巴細胞白血病細胞株注入L615小鼠同時給予75mGy低劑量輻射,成功建立了TLL小鼠白血病模型。BALB/c小鼠常用于白血病、單克隆抗體及免疫學等研究。BALB/c小鼠模型較上述兩種小鼠模型建模成功率低,且由于其對放射線極為敏感,研究中放射線量的把握至關(guān)重要。徐霖等將2×106個的EL9611紅白血病細胞經(jīng)尾靜脈輸入BALB/c小鼠,體內(nèi)傳代15代成功建立了EL9611紅白血病小鼠模型。2突變系的老鼠模型2.1抗b細胞殺傷性BALB/c-nu/nu屬裸小鼠突變系,喪失正常T細胞功能,缺乏成熟T細胞的輔助、抑制和殺傷功能且細胞免疫力低下。李麗霞等對BALB/c-nu/nu鼠腹腔注射環(huán)磷酰胺預處理,24h后注射Nalm-6細胞,成功建立了急性B淋巴細胞系白血病小鼠模型,并用于藥物體內(nèi)靶向殺傷性研究。魏亞明等將4~5周齡雌性BALB/c-nu/nu鼠連續(xù)2d注射環(huán)磷酰胺,第3d尾靜脈接種K562白血病細胞(劑量為2×105~2×106/只),結(jié)果提示,4~5周齡BALB/c-nu/nu鼠無論腹腔還是尾靜脈接種,只需接種大于2×105/個腫瘤細胞即可建立可移植性髓系白血病BALB/c-nu/nu鼠模型,該模型小鼠可存活30~60d。2.2輸注注重細胞輸注和髓性白酒SCID小鼠的第16對染色體上存在scid單個隱性基因突變,此突變嚴重損害T、B淋巴細胞共用的重組酶系統(tǒng),其免疫功能基本喪失。然而,隨著鼠齡增加,抗原受體基因可能導致有功能的抗原受體基因重排,恢復部分T、B淋巴細胞功能從而出現(xiàn)“免疫滲漏”。利用合適鼠齡的小鼠避免這一“免疫滲透”現(xiàn)象可以成功建模。研究發(fā)現(xiàn),白血病細胞無論經(jīng)何種途徑接種均可在小于5周齡小鼠體內(nèi)增殖、浸潤,成功建立白血病模型;而大于5周齡小鼠即使提高白血病細胞的接種數(shù)量,也較難成功建立白血病模型,原因可能與其不能突破自身免疫預防系統(tǒng)有關(guān)。因此,在建立不同類型小鼠白血病動物模型時,不僅要考慮類型還要選擇合適鼠齡。SCID小鼠可有效建立急性淋巴細胞白血病和髓性白血病模型,具有取材方便、檢測方法簡便、步驟少和結(jié)果快等特點,可用于人類受體和腫瘤治療學的研究。鄧揚嘉等取雌性4~5周SCID小鼠尾靜脈輸入6~7×107個HL-60細胞,成功建立急性髓性白血病SCID小鼠模型。周斌等將不同密度人白血病SHI-1細胞注射至SCID小鼠腹腔,成功建立M5型急性髓性白血病SHI-1/SCID小鼠模型。提示,通過腹腔接種腫瘤細胞可向周圍組織和器官直接浸潤,通過靜脈接種與人類白血病的臨床表現(xiàn)極為相似,表現(xiàn)為全身各臟器不同程度白血病細胞浸潤,外周血也出現(xiàn)大量白血病細胞,因此,通過不同的接種途徑建立的白血病模型動物體內(nèi)表現(xiàn)形式存在差異,需要根據(jù)研究目的選擇合理的接種途徑。2.3抗白領髓外浸漬藥物的篩選NOD/SCID小鼠除T細胞缺失外,還缺乏功能性NK細胞和循環(huán)補體,且抗原呈遞細胞分化異常且功能不良,是一種免疫缺陷更為嚴重、更易于成功異種移植并可穩(wěn)定應用的動物模型。尾靜脈注射人白血病細胞造模率高、生存時間長,楊文華等將36只NOD/SCID小鼠經(jīng)137Cs全身照射270cGy后,尾靜脈注射白血病患者的骨髓單個核細胞(BMMNC),成功建立人白血病NOD/SCID小鼠髓外浸潤模型,為白血病髓外浸潤機制的研究和抗白血病髓外浸潤藥物篩選提供了良好的試驗模型。Bertilaccio等將表達人造血生長因子IL-3的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)染小鼠骨髓細胞接種于NOD/SCID小鼠,結(jié)果顯示,人髓系細胞數(shù)增加、人造血干細胞明顯向髓系分化、紅系細胞及淋巴系細胞明顯減少,提示,轉(zhuǎn)人造血生長因子基因的免疫缺陷小鼠可望用于建立人慢性髓性白血病(CML)小鼠試驗模型。NOD/SCID小鼠是動物模型中研究淋巴造血系統(tǒng)移植的“金標準”,但該模型也存在不適合大規(guī)模研究以及存活時間短等缺點。研究顯示,NOD/SCID小鼠因價格昂貴而不利于進行大規(guī)模的動物試驗;大于8月齡的NOD/SCID小鼠可因胸腺淋巴瘤加重而死亡,不可用于長期追蹤;NOD/SCID小鼠對放射線敏感,4Gyγ射線照射易致小鼠造血系統(tǒng)衰竭并進而引起死亡。2.4nod/u3000通過檢測nd/2mn組小鼠的2基因表達基因打靶是指通過DNA定點同源重組改變基因組中的某一特定基因,從而在生物活體內(nèi)研究此基因的功能,已廣泛應用于基因功能研究、人類疾病動物模型的研制以及經(jīng)濟動物遺傳物質(zhì)的改良等方面。通過基因打靶技術(shù),可由β2m基因缺失NOD/SCID小鼠得到β2-微球蛋白等位基因缺失(β2mnull)小鼠,后者與NOD/SCID小鼠回交可得到NOD/SCID/β2mnull小鼠。研究認為NOD/SCID/β2mnull小鼠缺乏T、B淋巴細胞以及主要組織相容性復合體Ⅰ類分子表達需要的β2m基因,是目前最佳的短期移植模型。費小明等利用含綠色熒光蛋白(GFP)的逆病毒載體將標記基因GFP轉(zhuǎn)染人白血病細胞株K562,以NOD/SCID/β2mnull小鼠為受體移植K562細胞,6周后小鼠骨髓、外周血和脾臟中均可檢獲白血病細胞,即提示白血病細胞的系統(tǒng)性侵犯。研究顯示,與SCID小鼠或普通NOD/SCID小鼠比較,NOD/SCID/β2mnull小鼠的移植腫瘤細胞量可少l~2個數(shù)量級;與NOD/SCID小鼠相比,NOD/SCIDβ2mnull小鼠人造血干細胞(HSC)移植效率要高5~l0倍。提示,NOD/SCID/β2mnull是研究HSC增殖分化、自我更新以及檢測HSC體外擴增后植入能力和建立移植白血病模型良好的動物模型。2.5種異體基因移植模型將NOD/SCID小鼠和C57B/6J-γcnull小鼠經(jīng)8次回交可得到NOD/SCID/γcnull小鼠,該小鼠更易移植成功且在低細胞水平移植中更具優(yōu)勢,作為多種異體基因移植的模型可用于胚胎干細胞分化的功能檢測。NOD/SCID/γcnull小鼠是目前較好的造血細胞受體,有可能進行人造血系統(tǒng)腫瘤細胞的體內(nèi)接種,如接種急性髓性白血病細胞、多種骨髓瘤以及青少年骨髓單核細胞性白血病細胞等。Fujii等利用5~6周齡NOD/SCID/γcnull小鼠成功建立急性髓性白血病模型,同時以NOD/SCID/γcnull小鼠還成功建立了多種其他腫瘤模型。NOD/SCID/γcnull小鼠是目前構(gòu)建白血病模型的最佳動物,對于血液學惡性腫瘤生物學研究具有劃時代意義。3基因修飾白酒小鼠模型的建立目前以HSC為靶細胞的基因治療技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟,免疫缺陷模型如NOD/SCID模型已用于研究轉(zhuǎn)染的形式、安全性以及轉(zhuǎn)基因HSC的骨髓再造能力,同時,小鼠白血病模型還有助于新化療藥物治療方案和抗癌藥敏感性篩選的研究。Zhang等結(jié)果顯示,聯(lián)合用藥白介素18前體(proIL-18)和白介素1β轉(zhuǎn)化酶(ICE)后NK細胞的細胞毒作用和T細胞活性增強,提示藥物聯(lián)用可以很好地提高小鼠的免疫活性,從而增強抗腫瘤作用。白血病小鼠模型研究有助于探討和構(gòu)建多種基因修飾白血病小鼠模型,基因修飾小鼠的產(chǎn)生與發(fā)展為今后建立更高效的白血病小鼠模型奠定了良好基礎。Kawagoe等以敲除MN1-TEL融合基因成功構(gòu)建急性骨髓系白血病小鼠模型,研究MN1-TEL對白血病的作用機制。Carella等進一步構(gòu)建CBFβ-SMMHC基因敲除小鼠,研究CBFβ-SMMHC致急性骨髓系白血病發(fā)生機制,提示,基因修飾小鼠對于模擬人體內(nèi)白血病的發(fā)病機制及藥物研究有著重要意義。近年來由SCID鼠建立的白血病模型還可用于監(jiān)測白血病微小殘留物。研究發(fā)現(xiàn)接種3×106~10×106個急性淋巴細胞白血病復發(fā)患者的白血病前B細胞可導致SCID鼠發(fā)生白血病,提示,應用SCID鼠建立的白血病模型可用于診斷微小