利用斑马鱼模型评价抗肿瘤作用

【评价原理】

    近三十年来,世界癌症发病率以年均3-5%的速度递增,癌症已成为人类第一位死因。肿瘤移植模型为快速筛选抗肿瘤药物提供巨大帮助。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。因此,斑马鱼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。

    1.肿瘤生长、转移

    将荧光标记的人肿瘤细胞(呈红色)移植到野生型斑马鱼体内,肿瘤细胞在斑马鱼体内的生长和转移情况可以被观察到。

    2.肿瘤部位新生血管

    将荧光标记的人肿瘤细胞(呈红色)移植到转基因血管荧光斑马鱼(呈绿色)体内,肿瘤细胞刺激斑马鱼新生血管情况可以被观察到。

    3.肿瘤细胞凋亡

    将人肿瘤细胞移植到野生型斑马鱼体内,通过特异性荧光染色(凋亡细胞呈绿色),细胞凋亡情况可以被观察到。

    4.肿瘤部位炎症

    将人肿瘤细胞移植到转基因中性粒细胞荧光斑马鱼(呈绿色)体内,肿瘤部位炎症反应可以被观察到。

    5.肿瘤病理

将人肿瘤细胞移植到野生型斑马鱼体内,制作成病理切片,观察肿瘤细胞的形态变化。

    6.生存期

    将人肿瘤细胞移植到野生型斑马鱼体内,统计斑马鱼每日存活率、计算其生存期。

【实验方案】

    我们将受测试斑马鱼分成三组,分别是正常对照组、模型对照组和服用抗肿瘤药/辅助抗肿瘤产品组。正常对照组不注射人肿瘤细胞,模型对照组与服用抗肿瘤药/辅助抗肿瘤产品组都注射了等量的荧光标记的人肿瘤细胞。服用抗肿瘤药/辅助抗肿瘤产品组注射等量的荧光标记的人肿瘤细胞后,摄入抗肿瘤药/辅助抗肿瘤产品。

    服用抗肿瘤药/辅助抗肿瘤产品数天后,我们对斑马鱼进行图像采集,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。

【结果展示】

图1. 斑马鱼肿瘤生长表型图。红色部分为荧光标记的人肿瘤细胞。

    可以看到,服用抗肿瘤药组的肿瘤细胞数量相比模型对照组明显减少。

图2. 斑马鱼肿瘤转移距离表型图。绿色为斑马鱼血管,红色颗粒为荧光标记的人肿瘤细胞。

    可以看到,服用抗肿瘤药组的肿瘤转移距离相比模型对照组明显减少。

图3. 斑马鱼肿瘤部位新生血管表型图。绿色为血管,红色颗粒为人肿瘤细胞。

    可以看到,服用抗肿瘤药组的血管结构与正常对照组比较相似,未出现模型对照组血管增多、增粗、紊乱、出芽的情况。

图4. 斑马鱼肿瘤部位细胞凋亡表型图。绿色为凋亡细胞,红色颗粒为人肿瘤细胞。

    可以看到,正常对照组未出现凋亡细胞,模型对照组一些凋亡细胞,服用抗肿瘤药组的出现大量的凋亡细胞。

图5. 斑马鱼肿瘤部位中性粒细胞表型图。绿色颗粒为中性粒细胞。

    可以看到,服用抗肿瘤药组斑马鱼肿瘤部位中性粒细胞较少,未出现模型对照组中性粒细胞募集情况。

图6. 斑马鱼肿瘤病理切片。绿色箭头指向人肿瘤细胞。

    可以看到,正常对照组斑马鱼腹腔内没有肿瘤细胞,模型对照组斑马鱼腹腔内可见较多的肿瘤细胞,肿瘤细胞多形性、核浆比增大、出现病理性核分裂。抗肿瘤药组斑马鱼腹腔内仅见少量肿瘤细胞,肿瘤细胞体积增大、核浆比增大。

图7. 斑马鱼生存期展示图

    可以看到,服用抗肿瘤药组生存期与正常对照组斑马鱼相似,未出现模型对照组生存期明显缩短的情况。

【评价结论】

    1.经过每组30尾斑马鱼的对比实验,抗肿瘤药组的肿瘤细胞数量、转移距离、新生血管数量较模型对照组明显减少;抗肿瘤药组肿瘤部位凋亡细胞较模型对照组明显增加;抗肿瘤药组肿瘤细胞形态较接近正常对照组。

    2.经过每组60尾斑马鱼的对比实验,抗肿瘤药组斑马鱼生存期较模型对照组明显延长。

    3.本实验证实了顺铂、康莱特、沙利度胺等抗肿瘤药具有显著的抗肿瘤作用。