腦膠質(zhì)瘤（Gliomatosis cerebri）是起源于腦神經(jīng)膠質(zhì)細胞腫瘤，占所有原發(fā)性中樞腫瘤的40%-60%，是最常見的原發(fā)性顱腦腫瘤。WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類將腦膠質(zhì)瘤分為1~4級。1、2級為低級別腦膠質(zhì)瘤;3、4級為高級別腦膠質(zhì)瘤。低級別膠質(zhì)瘤分化良好，預(yù)后相對較好，主要指彌漫性星形細胞瘤、少突膠質(zhì)細胞瘤和少突星形細胞瘤等;高級別膠質(zhì)瘤低分化，惡性程度高，預(yù)后較差，主要指間變性星形細胞瘤、間變性少突膠質(zhì)細胞瘤、膠質(zhì)母細胞瘤和彌漫性中線膠質(zhì)瘤。腦膠質(zhì)細胞瘤的治療根據(jù)惡性程度及其他個體情況不同而不同，主要有手術(shù)切除、放射治療、藥物治療和電場治療等。

臨床上，根據(jù)膠質(zhì)瘤腫瘤細胞與正常細胞的相似程度，對膠質(zhì)瘤的形態(tài)學進行劃分，分為星形細胞瘤、少枝細胞瘤、室管膜細胞瘤和混合膠質(zhì)瘤。其中，星形細胞瘤與星形細胞極其相似，少枝細胞瘤與少枝細胞相似。混合膠質(zhì)瘤是混合了多種類型的膠質(zhì)細胞，例如少枝-星形細胞瘤是混合了星形膠質(zhì)細胞和少枝膠質(zhì)細胞。

模型概述

1. 設(shè)計腦膠質(zhì)瘤動物模型原則

①腫瘤須起源于腦膠質(zhì)細胞；

②腫瘤細胞能在體外或體內(nèi)正常生長和增殖；

③腫瘤生長狀況可評估；

④模型腫瘤應(yīng)具有與人腦膠質(zhì)瘤相似的生物學特征，如浸潤性生長、異常血管生成、血-腦屏障通透性的改變等；

⑤荷瘤鼠生存期應(yīng)盡可能長，以用于檢驗和治療；

⑥腫瘤細胞對同源宿主的免疫排斥低；

⑦腫瘤細胞無皮下或硬膜外腔轉(zhuǎn)移；

⑧模型對治療手段的反應(yīng)可模擬臨床工作中人腦膠質(zhì)瘤的治療過程。

2. 受體動物選擇

① 嚙齒類動物

建立腦膠質(zhì)瘤移植瘤動物模型最常用的受體動物為雄性大、小 鼠類等。

研究表明雌激素及孕激素某種程度上對腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生有抑制作用，因此應(yīng)使用雄鼠構(gòu)建動物模型。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 其他動物

斑馬魚模型在癌癥研究方面取得了顯著的進展，這些研究的一個重要基礎(chǔ)是斑馬魚模型和人類腫瘤中的分子通路具有高度的相似性和保守性。

斑馬魚模型的一個嚴重缺陷是，腦膠質(zhì)瘤處于 32℃的環(huán)境中，可能會對新陳代謝和致癌分子通路的活性產(chǎn)生影響。

現(xiàn)階段，如豬、犬等，也被用作腦膠質(zhì)瘤實驗動物模型的受體動物。

3. 模型的構(gòu)建

① 種植位置選擇

異位移植瘤模型多通過在動物皮下注射腦膠質(zhì)瘤細胞懸液，然后用卡尺測量腫瘤體積變化以觀察腫瘤生長情況。由于接種位置與中樞神經(jīng)系統(tǒng)在微環(huán)境上存在明顯差異，且機體強烈的免疫排斥導致腫瘤產(chǎn)生自愈傾向，使模型穩(wěn)定性欠佳，限制了異位移植瘤模型的應(yīng)用。

② 原位移植瘤手術(shù)方法與要點

①采用剪碎腫瘤組織塊，然后用針管將其植入到動物顱內(nèi)的方法，這種方法雖然操作簡單，但難以保證定位的精確性及操作的穩(wěn)定性，成功率低，且難以定量研究。

②利用立體定向技術(shù)將經(jīng)過培養(yǎng)的、標準定量的腫瘤細胞接種到鼠腦中。使用立體定向儀，成瘤率明顯提高。用此法可使腦膠質(zhì)瘤細胞能定位、定量地注入目標位置，防止針頭誤入側(cè)腦室，減少顱外生長，從而使構(gòu)建的模型更為可靠。

移植模型

移植性動物模型是目前應(yīng)用最多的腫瘤模型, 也是膠質(zhì)瘤動物模型中使用最多的方法。

移植性腫瘤動物模型可分為異種移植和同種移植模型

1. 異種移植模型

為了更好地模擬人腦膠質(zhì)瘤的特性，異種移植瘤模型常用原代人源腦膠質(zhì)瘤細胞、腦膠質(zhì)瘤干細胞( glioma stem cell，GSC) 和腦膠質(zhì)瘤組織。常用的細胞系包括人腦膠質(zhì)瘤細胞系 U87、U251、LN229、T98G、U373 等。

如人類膠質(zhì)瘤細胞系 U251 皮下或顱內(nèi)注射的裸鼠模型, 可模擬人類膠質(zhì)瘤的典型性特征, 在組織病理學和免疫組織化學方面與人類膠質(zhì)母細胞瘤極為相似; 人類膠質(zhì)瘤細胞系 U87 顱內(nèi)注射的裸鼠模型雖然與人類膠質(zhì)瘤不太相似, 但卻是用于研究抗腫瘤血管生成及膠質(zhì)瘤高復(fù)發(fā)率的良好模型。

常用部分腦膠質(zhì)瘤細胞株 

U251人膠質(zhì)瘤細胞

來源于一名75歲多形性惡性膠質(zhì)母細胞瘤患者，其遷移和侵襲能力較U87差，其中FLNC、PDLIM1、TPM4、MYH10、PSIP1、SYNM、SLC9A3R2 在U251上高表達，F(xiàn)AP表達程度低，是基因編輯領(lǐng)域的熱門細胞系。

LN229人膠質(zhì)瘤細胞

來源于人腦星形膠質(zhì)母細胞

U118MG細胞株

來源于一名50歲白人男性惡性Ⅳ膠質(zhì)細胞瘤，抗原表達RH陽性、HLA Aw24、A28、B12、Bw47。

T98G人腦膠質(zhì)瘤細胞

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

U87人腦膠質(zhì)瘤細胞

U87細胞系由PontenJ等建立，源于惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤。裸鼠皮下接種可成瘤。

SHG-44細胞株

SHG-44膠質(zhì)瘤細胞來源于人額葉星形細胞瘤，屬于Ⅱ-Ⅲ級的膠質(zhì)瘤細胞。體外傳代培養(yǎng)，生長良好，鏡下細胞呈星形和梭形，含有膠質(zhì)纖維和微絲。一般移植于裸鼠顱內(nèi)尾狀核。

2. 同種移植模型

同種移植動物模型的特點是腫瘤組織或細胞移植發(fā)生在同種或同系動物之間。同種移植瘤模型常用的細胞系包括大鼠腦膠質(zhì)瘤細胞系 C6、9L和小鼠腦膠質(zhì)瘤細胞系GL261、G422等

小鼠膠質(zhì)瘤細胞系 GL261顱內(nèi)注射正常小鼠模型; 大鼠膠質(zhì)瘤細胞系 C6 接種于 Long–Evans大鼠模型; 大鼠膠質(zhì)瘤細胞系 9L 腦紋狀體注射Wistar大鼠模型。

這類模型具有以下性質(zhì)

①在顱內(nèi)形成的移植瘤能較好地模擬中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的微環(huán)境；

②生長在腦內(nèi)的移植瘤能夠在種植位置局部以浸潤方式生長，與人腦膠質(zhì)瘤的生物學行為相對一致。過去原位移植瘤模型存在操作復(fù)雜、難以觀察腫瘤生長情況等缺陷，但隨著立體定向注射技術(shù)和影像診斷技術(shù)的進步，原位移植瘤模型有了更加廣泛的應(yīng)用空間。

C6膠質(zhì)瘤動物模型

C6膠質(zhì)瘤細胞株最先由Wistar-Furth大鼠接觸N，N’亞硝基甲基脲誘導產(chǎn)生，這種瘤細胞株在形態(tài)學上與GBM相似，核呈多形性，所形成的腫瘤周圍有一層反應(yīng)性增生的星形細胞，腫瘤生長速度較快，呈浸潤性生長。

受體動物：Wistar大鼠、Sprague-Dawley(SD)大鼠和Long-Evans大鼠，移植部位一般為大鼠尾狀核內(nèi)。

對于SD大鼠和Long-Evans大鼠，種植C6細胞所形成的瘤體邊界清晰并且有包膜，類似于人腦轉(zhuǎn)移瘤和自發(fā)性膠質(zhì)瘤;

而在Wistar大鼠腦內(nèi)形成的腫瘤更具有人惡性膠質(zhì)瘤的特點，包括核多形性、高有絲分裂指數(shù)、瘤內(nèi)局灶壞死出血和腦實質(zhì)浸潤。

C6/Wistar模型所形成的膠質(zhì)母細胞瘤表現(xiàn)出明顯的侵襲性，整個中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)都可以見到單個遷移的C6細胞。瘤細胞通常沿著神經(jīng)纖維和血管周圍間隙遷移，這種遷移方式同樣見于大鼠腦內(nèi)的人異種移植腫瘤細胞和人腦內(nèi)惡性膠質(zhì)瘤細胞。

9L膠質(zhì)瘤模型

除了C6腦膠質(zhì)瘤模型外，9L膠質(zhì)瘤模型的使用率也比較高。其中9L膠質(zhì)肉瘤模型是將N-甲基亞硝基脲連續(xù)注射給Fischer344大鼠約26周誘發(fā)而成，屬于膠質(zhì)細胞起源的惡性腫瘤。

舉例：將9L瘤細胞移植到Fischer大鼠尾狀核內(nèi)后，鏡下可見瘤體由密集的腫瘤細胞所構(gòu)成，9L細胞呈圓形或梭形，瘤細胞具有高核漿比和變形的核仁，病灶內(nèi)無自發(fā)性壞死。

F98膠質(zhì)瘤模型

F98膠質(zhì)瘤細胞株廣泛用于同源大鼠顱內(nèi)移植進行神經(jīng)腫瘤學研究。此細胞株由Wechsler等對孕20 d BD IX大鼠靜脈注射N-乙基-N-亞硝基脲誘導產(chǎn)生。

目前認為F98細胞是間變性膠質(zhì)瘤理想的模型，具有高浸潤性、低免疫原性和中度血管生成活力，同時也具有人GBM的一些屬性，普遍作為臨床前期嚙齒類動物膠質(zhì)瘤模型。

受體動物：其荷瘤大鼠一般選取Fischer344大鼠。

膠質(zhì)瘤常見動物模型

腫瘤模型對研究腫瘤生長的生物學過程和抗腫瘤治療藥物的研發(fā)非常重要。國內(nèi)外建立癌動物模型的報道有很多，大體可以分為誘導模型、腦膠質(zhì)瘤移植瘤模型、基因工程小鼠模型(GEMM)。

誘導模型

誘導模型的方法有化學誘發(fā)和病毒誘發(fā)兩種，化學誘導模型可以利用甲基膽蒽、烷化劑等致瘤物質(zhì)制成丸劑植入小鼠腦內(nèi)誘發(fā)腦膠質(zhì)瘤，其中甲基亞硝基脲和乙基亞硝基脲有較高的誘發(fā)成功率;病毒誘導模型將病毒注入腦內(nèi)誘發(fā)產(chǎn)生瘤體，常用的有勞斯肉瘤病毒和腺病毒，誘導模型優(yōu)點在于可以比較好的復(fù)制腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生過程，缺點在于誘發(fā)率成瘤低。

腦膠質(zhì)瘤移植瘤模型

胰腺癌移植瘤模型主要分為三種：同源小鼠移植瘤模型(Syngeneic model)、人腫瘤細胞株異種移植模型(CDX)、患者來源的腫瘤異種移植模型(PDX)。

同源腫瘤移植模型

同源腫瘤移植模型，是指同品系動物來源的腫瘤細胞接種到免疫力正常的動物體內(nèi)形成的移植瘤，比如將大鼠膠質(zhì)瘤C6或者9L細胞注射到同源大鼠體內(nèi)形成的移植瘤。由于受體大鼠擁有完整的鼠源免疫系統(tǒng)，且該免疫系統(tǒng)與同種移植腫瘤組織相容，能最大化模擬腫瘤微環(huán)境的真實生活情況，但缺點是移植的組織可能無法完全代表臨床情況下人類腫瘤的復(fù)雜性。常用于免疫療法藥物的評估。

CDX模型

腦膠質(zhì)瘤PDX模型是將患者來源的腦膠質(zhì)瘤腫瘤組織接種于免疫缺陷小鼠體內(nèi)構(gòu)成的模型。該模型保留了原發(fā)腫瘤的細胞和組織病理學結(jié)構(gòu)，基因組和基因表達譜也很大程度被保留，對臨床療效的可預(yù)測性達到80%以上，是目前公認的準確性最高的腫瘤學研究模型。但由于PDX模型構(gòu)建成本高，患者的癌組織或細胞不易獲得，成瘤時間長，成瘤率低等原因，因此PDX模型特別珍貴。南昌樂悠生物科技有限公司已成功構(gòu)建了1例腦膠質(zhì)瘤PDX，為腫瘤基礎(chǔ)研究及抗癌藥物臨床前藥效評價提供了有效工具。

PDX模型

胰腺癌PDX模型是將患者來源的胰腺癌接種于免疫缺陷小鼠體內(nèi)構(gòu)成的模型。該模型保留了原發(fā)腫瘤的細胞和組織病理學結(jié)構(gòu)，基因組和基因表達譜也很大程度被保留，對臨床療效的可預(yù)測性達到80%以上，是目前公認的準確性最高的腫瘤學研究模型。但由于PDX模型構(gòu)建成本高，患者的癌組織或細胞不易獲得，成瘤時間長，成瘤率低等原因，因此PDX模型特別珍貴。南昌樂悠生物科技有限公司已成功構(gòu)建了8例胰腺癌PDX，為胰腺癌的研究及抗癌藥物評價提供了有效工具。

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、轉(zhuǎn)基因模型)或體細胞(通過病毒介導的基因傳遞)中引入在人類腫瘤中識別的特定基因改變，以產(chǎn)生新發(fā)腫瘤。例如通過慢病毒載體介導Ras的表達或Akt的激活, 它們的表達受到 Cre 重組酶的控制, 將病毒注入 GFAP-Cre 基因小鼠海馬區(qū)或腦室下區(qū)(sub-ventricular zone, SVZ),可導致多形性膠質(zhì)母細胞瘤(GBM) 的發(fā)生。還可以通過腺病毒載體 GFAP-Cre 系統(tǒng)滅活 Rb、p53 和(或)pTen 基因在 GFAP 表達的膠質(zhì)細胞中表達, 建立膠質(zhì)瘤的小鼠模型。