寻找更好的肺癌模型—KS小鼠

肺癌是全球最常见的癌症，2020年全球新发肺癌病例超过220万例。国家癌症中心发布的数据显示，早在2015年前，肺癌患病人数和导致死亡人数均已位居我国恶性肿瘤首位[1]。肺癌的高发病率和致死率给世界公共卫生带来了巨大负担，亟需更多临床和临床前研究。

图1 1990年至2015年中国10种最常见癌症的死亡率[1]

基因突变与肺癌的发生

肺癌分为非小细胞肺癌（NSCLC）和小细胞肺癌（SCLC）两种组织学亚型，非小细胞肺癌（NSCLC）约占所有肺癌的85%，小细胞肺癌（SCLC）占15%。非小细胞肺癌（NSCLC）可进一步分为肺腺癌（LUAD）、肺鳞状细胞癌（LSCC）和大细胞肺癌（LCC）等。KRAS是NSCLC中最常见的致病基因，其在正常细胞中作为细胞生长信号的信息中心来发挥抑癌作用，突变会导致KRAS处于持续激活状态，造成细胞不受控增殖并发展为NSCLC中的腺癌。KRAS G12D是肺癌中常见的突变，多种肺癌模型的构建也是基于KRAS G12D过表达小鼠[2-3]。

图2 非小细胞肺癌（NSCLC）中常见的致病基因[2]

最近Ferone等人总结了不同肺癌小鼠模型的特点，发现小鼠肺癌模型中的肿瘤异质性、侵蚀性和对治疗反应/耐药性等特征是由起源细胞和遗传病变共同决定的。例如，研究指出携带KRAS或EGFR致病突变的Ⅱ型肺泡细胞才是LUAD的主要起源，而携带突变的俱乐部细胞的增殖则更多地表现出乳头状肿瘤表型[4-5]。

SFTPC是Ⅱ型肺泡细胞的标记基因，赛业生物将条件性过表达KRAS G12D突变的LSL-K-ras G12D小鼠（产品编号：C001064）与Sftpc-MerCreMer小鼠（产品编号：C001501）交配产生后代，并通过他莫昔芬诱导获得了由KRAS G12D突变驱动且起源于SFTPC阳性Ⅱ型肺泡细胞的KS肺癌小鼠模型（产品编号：C001514）。

他莫昔芬处理6周后的KS小鼠肺部出现明显的肿瘤组织浸润

低剂量螺旋CT是《中国肺癌筛查标准》推荐的肺癌筛查技术[6]，赛业对KS小鼠早期模型进行肺部CT扫描以确定肿瘤的发生。结果显示在他莫昔芬处理6周后，小鼠肺部已出现明显的肿瘤组织浸润。

图3 4周龄KS小鼠他莫昔芬处理6周后的肺部出现明显的肿瘤组织浸润（图中浅色阴影部分）

同时期KS小鼠的苏木精-伊红（H&E）染色结果提示其肺部组织肿瘤存在浸润的情况，出现明显的病变，在第12周时达到后期表型。

图4 H&E染色显示4周龄KS小鼠他莫昔芬处理6周后的肺部组织肿瘤存在明显浸润的情况，12周后病变进一步加剧

KS小鼠存在生长和发育异常

生长曲线和生存曲线数据显示，他莫昔芬处理后的KS小鼠体重明显低于野生型小鼠，这种趋势在雌性和雄性中均存在。此外，他莫昔芬诱导后第9周KS小鼠存活率开始下降，在诱导13周后全部死亡，这与文献报道中的生存时间一致[5]。

图5 KS小鼠的生长曲线和生存曲线

KS小鼠存在肺部和脾脏的异常

取诱导完成后不同时期的KS小鼠的肺脏进行观测，数据显示与野生型小鼠相比，诱导完成后第6周的KS小鼠的肺部即出现肿瘤细胞的侵袭，其肺部呈致密膨大结构。诱导完成后第12周KS小鼠的脾脏出现异常增生。

图6 KS小鼠存在致密膨大的肺部结构和异常增生的脾脏

其他组织的病变情况

取诱导完成后12周的KS小鼠脾脏、肾脏、肝脏和胰腺组织进行H&E染色检测，结果显示与对照组相比，其肾脏、肝脏和胰腺均不存在异常，但其脾脏出现白髓异常增生的情况。

图7 诱导完成后12周的KS小鼠肾脏、肝脏、脾脏和胰腺组织的H&E染色

本文摘自：https://www.cyagen.cn/articles/AE000468

参考文献：

[1] Sun D, Li H, Cao M, He S, Lei L, Peng J, Chen W. Cancer burden in China: trends, risk factors and prevention. Cancer Biol Med. 2020 Nov 15;17(4):879-895.

[2] Kwon MC, Berns A. Mouse models for lung cancer. Mol Oncol. 2013 Apr;7(2):165-77.

[3] WebMD. (2023, December 19). Gene Mutations in Non-Small-Cell Lung Cancer. Retrieved from https://www.webmd.com/lung-cancer/story/nsclc-gene-mutations

[4] Ferone G, Lee MC, Sage J, Berns A. Cells of origin of lung cancers: lessons from mouse studies. Genes Dev. 2020 Aug 1;34(15-16):1017-1032.

[5] Xu X, Rock JR, Lu Y, Futtner C, Schwab B, Guinney J, Hogan BL, Onaitis MW. Evidence for type II cells as cells of origin of K-Ras-induced distal lung adenocarcinoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Mar 27;109(13):4910-5.

[6] China National Cancer Prevention and Control Network. (2023, December 19). Guide Standard Detail. Retrieved from http://www.chinancpcn.org.cn/guideStandardDetail?id=6