肿瘤临床前研究重要工具——自发肺癌动物模型

每年的 11 月 17 日被定为「国际肺癌宣传日」，旨在呼吁世界各国政府重视肺癌的预防，提高人们对肺癌的防治意识，普及肺癌的规范化诊疗知识。肺癌是我国及世界范围内发病率和死亡率较高的恶性肿瘤之一，一般分非小细胞肺癌（non small cell lung cancer, NSCLC）和小细胞肺癌（small cell lung cancer,SCLC）两种亚型，其中非小细胞肺癌约占肺癌的 80~85%^[1]。

图 1. 2015 年中国肿瘤发病率统计

目前，已发现的肺癌驱动基因已达数十种（如 EGFR 突变、ALK/ROS1 重排、KRAS 突变、和 BRAF 突变等），利用基因编辑技术在小鼠上引入该突变基因，使小鼠自发肺癌表型，这类模型可用于肺癌发生与转移机制的研究，以及抗肿瘤药物的筛选和评价。下面小编将主要为大家介绍两种常见的自发肺癌模型。

KRAS 突变肺癌模型

KRAS 基因是首个被确定的原癌基因，其编码的基因是一种小的 GTP 水解酶，通过在激活（GTP 结合）和失活（GDP 结合）构象之间循环来控制多个信号级联通路，与 HRAS、NRAS 同属于 Ras 超蛋白家族。当 KRAS 基因发生异常时，下游信号传导失调导致肿瘤发生，KRAS 突变也是中国 NSCLC 的患者第二大常见的基因突变，其中 KRAS G12C 在肺腺癌中最为常见。

目前 NSCLC 的小鼠模型主要集中在腺癌亚型上，大多数的研究采用条件性 KRAS 点突变模型进行，在 KRAS-LSL-G12C 或 KRAS-LSL-G12D 小鼠细胞中引入 Cre 重组酶导致内源性水平上突变等位基因的表达，模拟人类肿瘤发展的启动条件。Jackson 等^[2] 就采用了这样的方式构建肿瘤模型，他们在 KRASG12D 编码区放置一个 LoxP-stop-LoxP 盒子，通过去除终止元件来进行调节，控制肿瘤发生的时间、位置和多样性，这种模型也被广泛用于肿瘤研究特别是肿瘤激活和发展过程。

集萃药康深耕基因编辑领域，利用基因编辑技术对 KRAS G12C 和 KRAS G12D 进行改造，并通过与组织特异性 cre 工具鼠配繁，使其自发形成肺癌。

图 2. KRAS 突变小鼠病理分析

结果显示：KRAS 通过与组织特异性 cre 工具鼠配繁可特异性表达 KRAS 突变，并发生肿瘤，可用于研究组织特异性的癌症的发生和发展。

EGFR 突变肺癌模型

表皮生长因子（EGF）及其位于细胞膜上的受体（EGFR）是一种跨膜蛋白质，由细胞外的结合区、跨膜区及细胞内区（主要为酪氨酸激酶）等三个区域组成，EGFR 受体蛋白是受体酪氨酸激酶 PTKs 家族的成员之一，参与调节细胞增殖 RAS-RAF-MEK-ERK 途径以及细胞存活的 P13K-AKT-mTOR 途径，当 EGFR 过度表达时，下游信号途径发生异常激活，促使肿瘤发生及发展。EGFR 致病性基因突变是导致癌症的原因之一，且大多发生于非小细胞肺癌中。在中国 NSCLC 患者中，EGFR 突变率约为 30％，其中腺癌患者的突变率高达 50％ 左右。研究发现，EGFR-T790M 突变小鼠以及 EGFR-L858R-T790M 突变小鼠比 EGFR-L858R 单突变小鼠的肿瘤潜伏期要更长，更适适用于耐药性机制研究^[4]。

图 3. EGFR 相关信号通路

集萃药康针对 EGFR 突变靶点也做了相应的布局，包括 20 号外显子 T790M 点突变，C797S 突变及 21 号外显子 L858R 突变小鼠模型，与组织特异性 cre 鼠配繁后可自发肺癌表型。除肺癌模型之外，集萃药康也构建一系列自发肿瘤小鼠模型，用于肿瘤发生发展机制研究及临床前药物筛选。

自发肿瘤模型资源

参考文献

[1] Min-chulKwon, Anton Berns.Mouse models for lung cancer.Mol Oncol. 2013Apr;7(2):165-77.

[2] EL Jackson, NWillis.Analysis of lung tumor initiation and progression usingconditional expression of oncogenic K-ras.Genes Dev. 2001 Dec15;15(24):3243-8.

[3] RoyS Herbst, Anne-MarieMaddox.Selectiveoral epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitorZD1839 is generally well-tolerated and has activity in non-small-celllung cancer and other solid tumors: results of a phase I trial.J ClinOncol. 2002 Sep 15;20(18):3815-25.

[4] RegalesL, Gong Y, et al, 2009. Dual targeting of EGFR canovercome a majordrug resistance mutation in mousemodels of EGFR mutant lung cancer.J. Clin. Invest. 2009 Oct;119(10):3000-10.