斑马鱼异种移植瘤模型丨小斑马鱼在肿瘤治疗中的大应用

发布时间:2022-01-13

近日,环特生物与国内某知名三甲医院签署合作协议,将通过构建快速、灵敏、可大量移植的研究人类肿瘤功能异质性的模型——斑马鱼异种移植瘤模型,助力国内肿瘤临床前治疗效果检测及肿瘤生长、迁移机制的研究新发现。

此次合作,使斑马鱼技术进入了临床应用阶段,拓宽了斑马鱼技术的应用场景,也为癌症患者筛选最佳治疗方案提供更多的可能,对斑马鱼异种移植模型用于临床检测、促进精准医疗的发展等有着积极的推动作用。

斑马鱼异种移植瘤模型,即通过构建细胞来源的异种移植(cell derived xenograft,CDX)模型与患者来源的异种移植(Patient-derived tumor xenograft,PDX)模型,将人类肿瘤细胞植入斑马鱼体内,从而保持原始肿瘤的个体间和遗传异质性,并利用斑马鱼实验周期短、与临床对应性高等特点,模拟患者的疾病反应,重现肿瘤异质性(瘤内与瘤间)、异质性导致的药敏差异性等,进行肿瘤药物疗效的临床前测试、研究,并为肿瘤临床治疗提供即时药敏检测,有效地为肿瘤的用药提供切实的实验依据。

01、小斑马鱼缘何在肿瘤治疗中有大应用?

世界上每年都会出现大量新的抗肿瘤候选物,大量的人力、物力不断地投入到抗肿瘤药物的开发中,然而,每年都有大量的抗肿瘤药物在前期的开发中给科学家带来希望,但在后期的临床研究中被证明是无效的,由此造成的时间、金钱、精力成本巨大。

斑马鱼,作为一种新型的模式动物,拥有与人相似的组织器官和系统,基因和信号通路与人类相似度高达87%,生理、发育和代谢与哺乳动物高度相似,是目前唯一适用于高通量药物筛选的高等脊椎类动物。相较于裸鼠而言,其具有实验周期短、样品用量少、实验成本低、易进行活体成像等优点,且斑马鱼胚胎通体透明,在药物临床前研究、药物筛选中具有较高的应用价值。

斑马鱼在早期仅有非特异性免疫,不具备完善的特异性免疫,对人肿瘤细胞不存在排斥反应,可直接接种人肿瘤细胞来筛选广谱抗肿瘤药物。另外,斑马鱼与人肿瘤发生、发展相关的(凋亡、VEGF、Wnt、ALK等)信号通路上相似,可用于筛选靶向抗肿瘤药物

近年来,斑马鱼不仅被美国国立卫生院(NIH)列为继小鼠和大鼠之后的第三大模式生物,受到欧美食品药品监督管理部门认可,通过了GLP认证,而且,斑马鱼技术模型,在各类药物的药效评价、药物发现研究、新药开发等方面起到了越来越重要的作用,被广泛应用于各种癌症、遗传病、肝脏疾病、心脑血管疾病、血液疾病、心脏病、行为障碍、中枢神经系统疾病等研究中,尤其是斑马鱼移植瘤模型在肿瘤迁移机制、肿瘤迁移基因研究、药物筛选及评价等方面也成为了备受关注的模型。

02、利用斑马鱼移植瘤模型进行肿瘤研究

斑马鱼异种移植瘤模型,是一种快速、灵敏、可大量移植的研究人类肿瘤功能异质性的模型,通过将人类肿瘤细胞植入斑马鱼体内,构建基于细胞来源的异种移植(cell derived xenograft,CDX)模型与患者来源的异种移植(Patient-derived tumor xenograft,PDX)模型。

在荧光显微镜下活体观察药物对斑马鱼的作用,并通过图像分析软件定量计算药物的作用效果,观察肿瘤细胞的生长和转移情况、细胞凋亡情况、炎症反应情况以及形态变化,同时计算其生存期,从而定量评价各抗肿瘤药物对斑马鱼体内肿瘤生长的抑制作用、肿瘤细胞的增值和诱导血管生成等情况,如下图:

绿色为斑马鱼血管,红色颗粒为荧光标记的人肿瘤细胞

目前,斑马鱼肿瘤异种移植模型,已被广泛运用于肿瘤生长和转移机制研究,是抗肿瘤药物筛选和新药评估的首选动物模型,也被引入用于临床前治疗效果检测,为肿瘤病人的个性化治疗奠定了基础,对抗肿瘤药物的新药研发、老药再评价、药物联用组方筛选、耐药测试乃至人源的肿瘤移植-精准医疗等有着巨大的应用价值。

环特生物作为国内斑马鱼技术应用行业的领军者,近年来,构建了一站式斑马鱼药物研发检测服务平台,先后与赛诺菲、药明康德、天士力、奥默药业等100多家国内外知名药企达成合作,申请发明专利57项(已授权27项),发表121篇SCI及核心期刊论文,并已有7个新药项目将环特的斑马鱼实验数据用于CFDA/NMPA的临床试验申报。

未来,环特生物将以高质量的斑马鱼技术和服务,以专业、科学的一站式功效与安全评价研发检测服务解决方案,在医药研究项目领域投入更多的研发力量,助力更多的科研院所、企业在斑马鱼技术领域实现产学研用深度融合,为构建高标准、规范化、科技化的斑马鱼药物研发检测创新平台提供技术支撑,为全社会的医疗品质升级贡献力量!