斑马鱼小儿肿瘤模型研究及应用｜斑马鱼模型研究

与成人癌症相比，小儿癌症很罕见。因此，许多儿科肿瘤都没有相关的基于细胞系或动物的模型来定义疾病发病机理或测试潜在的治疗方法。临床前药物研究一般来说需要用昂贵且耗时的啮齿动物模型来评估新疗法的疗效，并且由于财务方面收益有限，较小众的儿科癌症领域通常激不起业界开发新疗法的兴趣。

因此，我们认为，斑马鱼模型对小儿癌症研究的关键的好处是能够以及时且负担得起的方式开发稀有肿瘤亚型模型（如先前针对白血病、脑瘤、NB和肉瘤的描述）以进行临床前药物发现。

此外，斑马鱼独特的成像属性是一个强大的工具，可以直接监测侵袭和转移过程中肿瘤细胞的行为以及对药物治疗的反应。这些属性对于研究成人癌症同样重要，并且已在其他地方进行了评论。这些特征以及斑马鱼和鼠模型在儿科肿瘤研究中的不同优势的比较如图2所示。

斑马鱼儿科肿瘤模型仍然需要解决许多悬而未决的挑战。使用特定的启动子元件或CRISPR / Cas9介导的敲入等位基因完善一些现有的斑马鱼模型，有望大大推动该领域的发展。借助癌基因组分析和细胞起源特异性启动子的使用，还可以在斑马鱼中建立主要类别的小儿肿瘤新模型，包括髓母细胞瘤，视网膜母细胞瘤，Wilms肿瘤，甲状腺癌和癌症易感综合症（Box1）。

此外，斑马鱼患者异种移植（PDX）模型（Box2）有望加速新疗法的鉴定。因此，斑马鱼儿科肿瘤研究领域有望满足目前对儿童癌症的许多需求，尤其是在使用基于精确医学的方法治疗罕见肿瘤方面的应用。

斑马鱼患者异种移植模型

Box 1. 肿瘤易感综合征:

大约10％的儿童和青少年癌症是由癌症易感基因（例如P53，NF1，RB1和APC）的突变引起的。常见的癌症易感性疾病包括神经纤维瘤病、Noonan综合征、Costello综合征、视网膜母细胞瘤、Down综合征、Gorlin综合征和Li-Fraumeni综合征。

一些突变引起特定类型的肿瘤（例如RB1突变和成视网膜细胞瘤），而另一些则使患者易患多种不同的癌症类型（例如与Li-Fraumeni综合征相关的P53突变）。癌症易感综合症通常与多种癌症的诊断，典型的成人特异性癌症的儿童期发作，先天性异常并发以及某些肿瘤的发展有关。

然而，从认识驱动突变因子到获得诊断疾病的能力，我们对癌症发展过程中小儿癌症易感性综合征的发生机制的理解上仍然存在相当大的差距。先前使用Tol2介导的基因陷阱引入组合型活性HRASV12-GFP来在斑马鱼中模拟Costello综合征的工作促进了与Costello综合征相关的一些特征的发展，例如体长较短，颅面缺陷者以及有RMS倾向（尽管概率很低）。

此外，还开发了带有p53缺失突变体的Li-Fraumeni综合征模型，该突变体自发地发展为血管肉瘤，生殖细胞肿瘤，白血病和恶性周围神经鞘瘤。然而，该领域需等待其他基因组学研究和针对其他癌症易位综合征的其他动物模型的开发，然后才能朝着发现有效治疗方案的方向进一步发展。

Box 2. 小儿癌移植模型：

PDX模型是评估新的抗癌疗法和通过移植原发性患者肿瘤联合精准医疗的重要工具。对于这些研究而言，通常免疫缺陷小鼠需要植入移植物2–8个月才能开始评估治疗方案。

斑马鱼的幼鱼也被用于建立肿瘤异种移植模型，因为其免疫系统要到4周龄才能完全成熟。斑马鱼胚胎和幼鱼移植能够在短短的10天之内进行高通量药物筛选并直接肿瘤细胞的行为是可视化的。

但是，幼鱼生长所需的适应性免疫系统和较低的温度（28–35℃）会杀死人类细胞。该领域的一项令人振奋的进展是，建立了一种透明的prkdc-/-;il2rga-/-斑马鱼品系，该品系斑马鱼缺少T，B和自然杀伤细胞，且能在37℃生长，可以长期稳定地建立与免疫缺陷小鼠PDX模型有相同的肿瘤生长，增殖和存活动力学的人类PDX模型。由于该研究可以在28天内完成，因此可以进行实时治疗评估，这是精确医学目前尚不具备的重要功能。

然而，免疫功能低下的模型仍然不是理想的，因为许多癌症患者在治疗前保留了功能性免疫系统。然而，人源化PDX模型的开发（其中动物同时植入了人类造血干细胞和PDX），使得能够在部分免疫应答的情况下评估肿瘤动力学，并能够测试相关的抗癌免疫疗法的功效。通过将人类免疫祖细胞与患者肿瘤共移植并产生针对人类细胞生长而优化的转基因斑马鱼品系，包括人生长因子（例如IL-3和GM-CSF）的表达，这种迅速发展的领域有望在不久的将来在斑马鱼中成为可行。