腦膠質瘤是神經外科最常見的惡性腫瘤，發病率占顱內腫瘤的50%左右。世界衛生組織根據組織病理學特點將膠質瘤分為4級，其中，膠質母細胞瘤(glioblastomamultiforme，GBM)的惡性程度最高和侵襲性最強，現階段被認為是一種涉及細胞代謝功能失調的疾病，其生存期短，中位生存期為14.6個月，目前最佳的治療方案是在安全範圍內最大程度的手術切除腫瘤聯合術後的放化療，這隻能在一定程度上減緩複發，延長生存期，GBM死亡率並沒有顯著下降，僅約17%的GBM患者生存期超過2a。

        由於腫瘤錯綜複雜的生物學特性，現階段對腫瘤認識不夠透徹，以及臨床前模型的局限性，從而導致了新型治療藥物在臨床研究中的成功率較低。為更有效的治療膠質瘤，需要尋找新的治療手段。隨著人源異種移植模型(patientderivedxenograft，PDX)在其他腫瘤研究中取得的進展，膠質母細胞瘤PDX模型可能為實現精準個體化治療及聯合治療提供了新方案和新策略。

1.PDX模型的建立及優勢

        1.1免疫缺陷小鼠的概念

        免疫缺陷小鼠是指一種或者多種免疫係統組成成分缺陷的小鼠。曆史上，第一隻免疫功能低下的小鼠是由Grist於1962年發現的，因為發現時身體無皮毛，所以被稱為“裸鼠”，因“裸鼠”缺乏免疫器官，所以又被稱為免疫缺陷小鼠。隨著基因編輯技術的不斷發展，越來越多品種的免疫缺陷小鼠被研發出來。

        根據缺乏的免疫細胞不同，分為T淋巴細胞缺陷小鼠(BALB/C小鼠);T、B淋巴細胞雙缺陷小鼠(SCID、NOD-SCID小鼠);T、B淋巴細胞及NK細胞缺陷小鼠(NSG、NOG小鼠)。其中，NSG小鼠免疫缺陷程度最高，無免疫因素方麵的影響，移植成功率最高，被選定為最適合建立模型的小鼠。1969年，人類曆史上首次將結腸癌腫瘤移植到裸鼠體內並獲得成功，至此，人類將各種類型的腫瘤組織移植到免疫缺陷小鼠體內，建立了多種PDX腫瘤模型。

        1.2PDX模型建立方式

        PDX模型是將患者的腫瘤組織直接移植到免疫缺陷小鼠體內而建立的人源異種模型。由於人類與動物之間種屬的差異，建立異種移植模型有兩種方式：一是原位移植腫瘤模型，是指將腫瘤手術切除後直接移植到模型相應的位置，這種移植方式對改變原始腫瘤所處的免疫環境影響小，更適合腫瘤的生長，但是，這種移植模型對實驗操作技術要求高，成功率低;二是異位移植腫瘤模型，即將腫瘤組織移植到小鼠背部皮膚下或腎包膜下，這種方式對技術要求低，操作方便，而且可以縮短腫瘤形成時間，提高腫瘤形成率。

        1.3PDX模型的優勢

        PDX將剛手術切除的新鮮腫瘤組織直接接種至免疫缺陷小鼠體內，用小鼠代替患者，依靠小鼠提供的微環境，模擬腫瘤在患者體內生長的過程，因此能更好地保留腫瘤的重要生物特征。與體外細胞係相比，PDX不僅少了細胞係傳代過程，而且增加了體內環境的影響。

        PDX模型保留原始腫瘤細胞的微環境及腫瘤的異質性，打破了傳統腫瘤離體模型固有的局限性，更能模擬腫瘤在體內的生長過程和腫瘤微環境，這是迄今為止與原發腫瘤最為相似的體內動物模型。因此，PDX模型是目前最切合實際且最理想的原發瘤體替代者，並且在新型藥物研發、臨床前藥物試驗、個體化藥物篩選、腫瘤相關分子標誌物的研究及精準醫療等方麵帶來新的突破，為膠質瘤患者確定最佳的治療方案。用小鼠替代患者去測試不同藥物的治療效果，從中挑選出最有效的治療方案，可避免無效療法帶來的治療延誤和毒副作用以及經濟上的浪費。

        1.4PDX模型在其他腫瘤方麵的應用

        目前，PDX模型在治療胰腺癌、胃癌、肝癌及血液病方麵的研究已取得非常好的結果。Hidalgo等研究指出PDX模型在治療難治性晚期癌症方麵作用顯著，他們從14例晚期癌症患者中切除腫瘤，立即移植到免疫缺陷小鼠中生長，並在232種治療方案中篩選出63種藥物治療，利用異種移植模型篩選出了12例患者的有效治療方案，除1名患者在接受治療前死亡，其餘11名接受了17項前瞻性指導治療，其中15種治療方案獲得成功。

        ElenaGarralda團隊將二代測序技術和PDX模型結合起來，根據PDX的測序結果選擇最有效的個體化藥物，在基因方麵尋找治療方案，結果顯示25例實體瘤患者中的14例接受了個性化治療，11例得到了持久的部分緩解。PDX模型在卵巢癌免疫治療研究中，利用患者匹配的PDX模型，發現自體腫瘤反應腫瘤浸潤淋巴細胞(tumorinfifiltratinglymphocytes，TIL)給藥可減少腫瘤負擔和增加生存率，為評估患者特異性T細胞對免疫治療的反應提供了獨特的平台。

2.膠質母細胞瘤PDX模型應用研究

        2.1PDX模型在膠質母細胞瘤中的應用研究

        近年來，膠質母細胞瘤的治療麵臨困境，隨著PDX模型在血液病、胃癌及卵巢癌等腫瘤方麵獲得的成就，PDX模型在膠質母細胞瘤治療方麵成為研究的焦點。有研究指出，小鼠腦內接種腫瘤組織後腫瘤形成快，成瘤率高，腫瘤對周圍正常組織有浸潤性生長，並伴有新生血管的形成，其生物學特性與人腦膠質瘤較為接近，適合用來研究腦膠質瘤的發病機製和治療方法，但模型與患者腫瘤的重要分子特征相似程度尚不清楚。

        最新研發出的一項膠質母細胞瘤PDX模型，可將腫瘤細胞注射到玻璃體腔內，這種PDX模型的成功建立為模擬腫瘤的生物學行為提供了更為簡單有效的方法。Brown等建立了20個惡性膠質瘤PDX模型用於分析蛋白質組學，分析了包括表皮生長因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor，EGFR)在內的幾種蛋白質的表達和活性，結果顯示EGFR具有高活性的小鼠是一種很好的臨床前模型，可以為EGFR具有高活性腫瘤的部分GBM患者提供治療方法，這在膠質瘤的靶向治療方麵找到了可用的工具。

        在很多繼發性GBM中TP53普遍表達，而TP53突變和非功能性p53可能表現出特定的輔助治療易患性和不同的術後結果，Radaelli等通過建立移植模型研究證實，這種表達模式在移植模型中也同樣表達，因此小鼠模型可作為臨床前研究的有力工具，用於測試TP53突變設計的新型輔助治療方案的可行性。

        Grobben等的研究顯示，小鼠腦內的人異種移植腫瘤細胞和人腦神經膠質瘤細胞同大多數腫瘤細胞相同，一般均圍繞著血管和神經纖維生長和遷移，並且血管周圍生長的普遍為神經膠質瘤細胞，其表現為親內皮基底膜的性質，提示腦膠質瘤細胞生長、成瘤與內皮細胞有緊密聯係。

        Chen等最新研究利用膠質瘤PDX模型進一步證實了通過抑製生物鍾相關蛋白CLOCK和趨化因子OLFML3的功能可以抑製小膠質細胞的浸潤和膠質瘤幹細胞(GSCs)的幹性，研究結果顯示荷瘤小鼠的生存期明顯的延長。Fadi等最近將建立的人源膠質母細胞瘤器官(glioblastomaorganoids，GBOs)移植到成年小鼠大腦中，GBOs表現出對周圍組織的快速浸潤，並且保留了膠質母細胞瘤的異質性和許多關鍵特征，因此可以快速研究製定患者的精準治療策略，能夠及時對個性化治療反應做出測試，在膠質母細胞瘤的基礎和轉化型研究方麵有廣泛的應用。

        2.2PDX模型在膠質母細胞瘤免疫治療研究中的應用

        PDX模型聯合嵌合抗原受體T(chimericantigenreceptortransducedT，CAR-T)細胞治療癌症成為近年來腫瘤免疫治療的新方法。有研究指出，CAR-T細胞能顯著增強抗腫瘤作用，特別是對B細胞惡性腫瘤療效尤其顯著。在一項膠質母細胞瘤的PDX動物模型研究中，EGFRⅢ型突變體(EGFRvⅢ)的CAR-T治療產生了非常有希望的結果，它抑製了小鼠顱內腫瘤的生長，目前正在對膠質母細胞瘤患者進行臨床試驗。

        有研究利用小鼠異種移植模型，發現在膠質母細胞瘤中與單獨靶向表皮生長因子受體2(HER2)的CAR-T細胞相比，通過雙特異性T細胞聯合靶向HER2和白介素13受體α2的策略在清除腫瘤細胞方麵顯示出更高的效率和更少的抗原逃逸變體。Wing等將溶瘤病毒與過繼性CAR-T細胞結合，提高了PDX小鼠腫瘤模型的抗腫瘤效果，延長了其存活率，為實體瘤免疫治療研究提供了新的策略。

        Lee等利用PDX小鼠模型研究發現自然殺傷細胞(naturalkillercells，NK)失活可導致GBM遠處轉移，將NK細胞經靜脈或瘤內移植入原位GBM模型，可誘導腦內GBM細胞凋亡。因此，通過補充腦內NK細胞來治療GBM可能是一種極具潛力的免疫治療策略。

3.PDX模型的局限性與未來展望

        就現階段對膠質瘤的研究而言，PDX是重現膠質細胞瘤病灶特征的較好的動物模型，能很好的保留原發腫瘤部位的特異性。但由於種屬的不同，腫瘤的生長特點及侵襲性與原始腫瘤不盡相同，而且不同部位的腫瘤組織，模型移植成功率也不同，胃腸道腫瘤的移植成功率較高，而乳腺癌的移植成功率較低。建立PDX所花費的時間較長，成本較高，移植成功率不確定，很難完整的複製患者數據。

        另外，PDX模型造血細胞和免疫細胞的平衡與人類也不同，藥物分布和代謝的速率不同，以及腫瘤生長速率比大多數癌症患者要高，為了保證數據的可靠性和可重複性，國際社會平台的標準化對於建立PDX模型和管理分子譜數據至關重要。

        隨著研究的深入和國際合作的加強，以上這些問題有望逐步得到解決。雖然有很多問題亟需解決，但PDX模型保留腫瘤形態和遺傳穩定性，保留原發腫瘤的所有分子生物學特性及其腫瘤異質性的優勢不可否認，這在人類膠質瘤研究中效益突出。模型的腫瘤組織與原發組織相比，其獨特的表達特征和表達穩定性證實了PDX小鼠模型在膠質瘤研究中的有效性和實用性。另外，由於免疫係統在腫瘤防治中的重要作用，未來可以利用基因編輯重建小鼠免疫係統，用以研究膠質母細胞瘤等惡性腫瘤的免疫治療。

4.小結

        總之，PDX模型作為研究腫瘤治療的強大工具，有助於對研發出的新型藥物的敏感性和耐藥性進行預測，可精確模擬原始腫瘤的生物學行為和個體化治療，也可以篩選抗腫瘤藥物，預測藥物療效、藥物吸收率等，為腫瘤研究和藥物研發提供獨特的平台，是我們研究膠質母細胞瘤及其他腫瘤的重要工具。

        來源：左爭輝,馬春曉.腦膠質母細胞瘤人源異種移植模型的應用研究進展[J].河南醫學研究,2021,30(06):1151-1154.