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实验动物的肿瘤学特点(二)

2020.9.01
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

进一步将其杂交第一代(F1-hybrid)与剑尾鱼回交,就可以产生自发黑色素瘤的带瘤杂种。

(二)不同类型的实验动物

1.近交系实验动物:应用这一类型实验动物的肿瘤研究者,主要着眼于实验动物肿瘤方面的遗传性状。不同近交品系动物的有着不同的遗传性状,其自发瘤发生率有明显的不同,对同一致癌物质的敏感性也往往不同。因此,为了不同的肿瘤研究需要,可以选用在肿瘤学上具有不同的遗传性状特点的近交系动物进行研究。

近交系动物的自发瘤的发生率高低不等,有一些高癌系小鼠,只要活到一定的年龄,无需任何外加的处理,几乎可以100%地自然发生白血病、肺癌或乳腺癌等恶性肿瘤,从而证明了癌症是可以遗传的。同样,也可以通过遗传学的方法培育出对致癌因此敏感性高或低的动物品系来,说明诱发肿瘤的发生相当程度上也取决于动物的遗传组成。这些高癌品系的动物是肿瘤学研究的有用工具。例如,C3H近交系小鼠是一种乳腺癌高发的品系,其体内有一种乳腺癌病毒即乳汁因子,可以通过授乳而传给子代,CH3雌鼠在乳汁因子和激素(多次妊娠)的作用下极易发生乳腺肿瘤;而C57黑色小鼠是极少患乳腺肿瘤的低癌系小鼠,乳汁因子在其体内甚至不能生存繁殖,因此即使乳汁因子去感染它也不能致癌。如果用C57黑雄×C3H雌鼠杂交的方法,把C57黑的基因引扩C3H雌鼠的杂交后代中,也能使后者体内原有的乳汁因子趋于死灭。用病毒、射线或激素都很容易使C3H小鼠发生乳腺肿瘤。近年来也发现Snell氏近交系小鼠易患肺腺癌,而C57黑小鼠易患肺心血管疫病,如使这些小鼠长期吸入纸烟的烟,则在前者肺腺癌发生率高且出现很早,而在后者仅小肺血管病变比对照组增多,但未能诱发出肺癌。这说明相同的外因作用于不同基因型小鼠时,产生了完全不同的结果。

由于不同近交品系动物的遗传性状各不相,研究者可以选择其不同的品系特点进行各种肿瘤学研究,例如为了研究遗传因素在某种肿瘤(如乳腺癌)发病中的作用,需要选用高(乳腺)癌系小鼠,并与低(乳腺)癌系小鼠进行对比。为了获得某种病毒引发的肿瘤,就要选用对这一病毒具有敏感性的近交品系动物。为检定某种可疑致癌物的作用,常要选用中等肿瘤发病率的近交系动物(如SWR系小鼠)。在某些快速检定的情况下,也要选用高肿瘤发病率的近交品系动物(如A系小鼠,Sprague-Dawley系大鼠)。

在实验肿瘤学研究的各个领域中,只要以实验动物为对象,绝大多数以使用近交系动物为宜。这样做,便于实验设计,使动物实验结果准确、均一、经济、有可能重复再现等。实验肿瘤学研究中使用得最多的是近交系小鼠和大鼠。选用任何一个品系动物时,应先熟悉该品动物在肿瘤以及其它方面的性状特征,以利实验设计、结果分析和总结。在有关肿瘤遗传学、肿瘤移植术、肿瘤免疫学以及化学致癌研究的工作中,特别要注意各品系实验动物的遗传性状方面的特征。

2.无菌动物和悉生动物:在实验肿瘤学研究中应用的无菌动物(GF),是指它们的体内和体表,使用现有实验室诊断技术不能发现任何寄生虫和微生物,包括一切致病的和共牺的细菌、真菌和病毒等。但是,对于经胎盘垂直传播的病毒(如小鼠白血病毒)尚未除去。还可应用悉生动物(GN)。GF和GN动物与常规带菌动物(CV)在结构和功能上有较大的差异,独具一些特点,如心、肝和肺脏较小,基础代谢率、心脏输出量以及组织的血供量都较低,免疫系统发育不良,肠蠕动和小肠上皮细胞的脱落缓慢,盲肠巨大,结肠内容物和粪便稀软等等。在利用GF、GN进行肿瘤实验时,要根据这些特点安排实验并估计到它们对实验的影响。现在已经培育成功的无菌动物有小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、家犬、家猫、鸡、火鸡、日本鹌鹑、猿猴、狒狒、猪、羊、山羊、小牛和小马等。

1972年Pollard氏发现,在GF、GN小鼠和大鼠中,某些类型的癌的发病率下降了。在CV大鼠极为罕见的前列腺癌,在GF大鼠却很常见,为人类前列腺癌的研究工作提供了一个有用的疫病模型(Pollard,1973年)。GF大鼠和小鼠所发生的恶性肿瘤几乎全部发生在内分泌系统或受激素作用的组织。这可能是由于GF和CV在内分泌系统的功能活动上有差别的缘故(Nomura氏等1973年,Einarsson氏等1974年)。无菌动物几乎不发生内分泌系统和造血系统以外性恶性肿瘤。这充分说明,存在着环境致癌因子的作用,而采用系统的无菌技术可以除去这些因子,形成一个防护屏障,使有机个体不受这些因子的危害。

癌的病毒病因学说,可以应用无菌动物进行研究而予以检验。在化学引癌过程中,实验动物体内的菌群能影响致癌过程。此种影响包括:产生或破坏致癌物,干扰机体对致癌物的解毒功能,改变致癌物质的分子结构从而影响它们被机体吸收的过程以及加快肠道的排空速度而影响致癌物的吸收等等。人的结肠癌的发生与环境因素密切相关。因此,肠道菌群与进入肠道的环境中物质的关系值得研究。已知:口服苏铁素,对GF大鼠无致癌性,而CV大鼠对这一物质的反应则相反。CV大鼠肠道中的菌群能将这一物质转移为致癌物,从而引起结肠的和其他类型的癌(Spatz氏等1965年)。

3.无胸腺裸体小鼠和大鼠:裸鼠已在肿瘤移植术、癌的病因学、癌的实验治疗学、癌的免疫学、癌病毒学以及化学致癌研究等实验肿瘤学研究的许多领域得到了应用。

裸鼠是一种独特的纯系动物。例如裸小鼠,就其基因型而言,它们带有等位基因的nu/nu,其表现型则为:全身无毛,先天性无胸腺,T淋巴细胞缺失,细胞免疫机能缺陷,对异体移植物几乎无免疫排斥反应,可接受异系、异种肿瘤移植等。所以,它在实验肿瘤研究中已被广为应用。这也是实验动物科学的开发研究成果为抗癌研究提供了一种极有价值的实验材料,大大促进了肿瘤学研究的进展。

1968年Flanagan首先报导了裸体小鼠,1968年Pantelouris报告此种动物表现为先天性胸腺缺失,展示了免缺陷动物的研究和应用。Rygaard和Povlesev二氏在1969年将人类肿瘤异种移植于裸鼠时,首次获得成功,其肿瘤组织在移植后不仅存活,而且继续生长,并于2~3周后,形成很大的瘤块。此前,人类肿瘤的异种移植基本上是不可能成活的;或者是要在某种特殊处理条件下(如实验动物先受放射线照射,可地松处理,胸腺摘除,投与抗T细胞抗体等)偶然得以成活。此后,相继已有许多学者移植成功,并证明此种小鼠是研究人体肿瘤的一种较理想的实验动物,有人认为是活的试管。自1969年以来,国外已建立了可移植性人体肿瘤数百种,这些瘤株除了能防止由传代而伴随的肿瘤组织形成学退化外,还能保持原代细胞的各种功能,如胃癌细胞产生的粘液、恶性黑色素瘤细胞产生的黑色素、肝癌细胞产生的甲胎球蛋白等,同时在多种情况下还可显示各种肿瘤所产生的激素,加上其对治疗实验、化疗及放疗的敏感性和临床结果的一致性,使这些瘤株成为研究抗癌药物一个较为理想的工具,1983年Bodgen等用无胸腺小鼠肾囊膜内移植人体肿瘤法筛选新药,全部实验仅11天,且成功率较高。


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