书城医学药理学实验方法
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第25章 抗肿瘤药(3)

(1)常用动物瘤株及动物的选择目前在新药有效性及可靠性评价中,常用人体肿瘤细胞株有人肝癌SMM(C-7721细胞,人肝癌NCI-H460细胞、人肺癌A549细胞,人胃癌MGC-803细胞、人胃癌SGC-7901细胞、人肝癌QGY-7701细胞、人肝癌Bel-7402细胞、人乳腺癌MCF-7细胞、人宫颈癌Hela细胞、人黑色素瘤MV3细胞、人结肠癌CL187/CCLl87细胞等。一般采用裸小鼠皮下接种的模型。

裸小鼠为纯合子,表现为无毛,无胸腺。由于其胸腺先天性缺陷,T细胞缺乏。易于接受异种移植。但也由于其免疫力低下,易受微生物感染,因此应在无特殊病原(specific pathogens free.SPF)条件下饲养。

现在已建立的造血系统肿瘤模型有人早幼粒B急性淋巴白血病NALM-6、人肥大性细胞白血病HMC-1、人急性髓细胞性白血病、人急性早幼粒白血病NB4腹水瘤模型等。由于成年裸小鼠还具有NK细胞,因此造血系统肿瘤很难在裸小鼠体内移植成功,须使用重度联合免疫缺陷变异系SCID或NOD/SCID小鼠。造血系统肿瘤模型多采坩腹腔接种,接种的细胞量为10的5次方~10的7次方个,也可选择静脉接种的方式。

动物必须健康,符合等级动物要求,同批实验中治疗组与对照组性别必须相同。小鼠体重18~22g,每组动物至少6只。

(2)实验方法及疗效评价

①皮下接种模型

【实验方法】在药物研究过程中,人体肿瘤细胞的来源大致可分为两类,一类是人的癌细胞株,一类是源于人体肿瘤组织块的癌细胞。人的肿瘤细胞株可以从细胞库或其他实验室得到;而人体肿瘤组织块的癌细胞则要从临床肿瘤患者体内获得,移植后一般应在裸小鼠体内传2~3代,待其稳定生长后再用于体内抗肿瘤实验。接种方法如下。

小块瘤体接种法:选择肿瘤生长旺盛且无破溃的裸小鼠,颈椎脱位处死。在无菌条件下,用碘酒、乙醇消毒动物皮肤,从动物体中剥离取出肿瘤后,剔除非肿瘤组织和坏死组织,选取生长良好且无变性坏死、呈淡红色(黑色素瘤则呈黑色或黑紫色)、鱼肉状的瘤组织,切成5mm×5mm×5mm的小块,在裸小鼠的腋下剪开一个小口,用无钩眼科镊子夹住小块,送入切口内皮;也可使用套管针接种于裸小鼠一侧或双侧腋窝皮下。

腋下部皮肤松弛,能使肿瘤生长得较大,裸小鼠的寿命也可延长。但如接种后的裸小鼠未能形成肿瘤,此时在原动物体内再重新接种也难成功,必须更换动物。

肿瘤细胞悬液接种法:将选取的肿瘤组织置于玻璃匀浆器中,加入无菌生理氯化钠溶液,研磨后,经滤网点过滤成单个的细胞悬液,用台盼蓝染色法计数活细胞数,使每ml中含细胞1×10的6次方~1×10的7次方个,用1ml注射器进行皮下接种,一般接种于腋下部皮下,接种量为0.2ml。

制备肿瘤悬液在研磨时必须使研磨杵向同一方向转动,不可反向交替研磨,防止破坏完整的肿瘤细胞。

培养细胞动物体内移植法:将培养至快要融合的单层细胞(对数生长期)用0.25%的胰蛋白酶消化后,经用PBS或生理氧化钠溶液以1000r/min经10min离心两次,洗掉细胞中胰蛋白酶和培养液中的血清成分,然后用台盼蓝染色法计数活细胞数,用生理氯化钠溶液将肿瘤细胞浓度稀释成每ml中含细胞1×10的6次方~1×10的7次方个,将细胞悬液置于冰上,用1ml注射器尽快进行皮下接种,接种量为0.2ml。

接种完成后,每周2~3次用游标卡尺测量移植瘤的3个互相垂直的直径a、b、c(包括皮肤的厚度在内),以公式V=π/6×a×b×c计算肿瘤体积,同时称小鼠体重。待肿瘤生长至100~300mm的3次方后,剔除植瘤未生长的裸小鼠,将动物随机分组。

分组当日开始给药,根据不同药动学和毒性反应等确定给药方案,一般细胞毒性抗肿瘤药物剂量按1:2:4设置,大剂量一般使用LD10或接近LD10的剂量。每5或7天重复给药较为理想。给药途径应与推荐临床用药的途径相同。

【疗效评价】

测量实体瘤生长的方法,主要包括测定肿瘤的重量和测量肿瘤的体积。

瘤重:通常于停药之后次日处死动物,立即剥离取出瘤块,剔除其他组织后称重。若对照组小鼠肿瘤平均小于1g或20%小鼠的瘤重小于400mg,表示肿瘤生长不良。在治疗期间给药组小鼠死亡率大于20%或平均体重下降(自身对照)超过15%,表示药物有毒性反应,应适当减量重复实验。

比较实验组与对照组瘤重的差异,按下式计算肿瘤抑制率。

肿瘤抑制率=(对照组瘤重-给药组瘤重)/对照组瘤重×100%

当经统计学处理抑瘤率>30%,经统计学处理有显著性差异(P<0.05)且经2次重复实验证明后,则评定该药对肿瘤有一定疗效。

瘤体的测量:一般认为实体肿瘤密度为1,即1mm的3次方肿瘤=1mg肿瘤,故可采用测量瘤径计算体积的方法替代瘤重评价疗效。测量瘤体,不需要处死动物,因此可动态观察瘤体的变化。

每次测量计算得到每一单独肿瘤的体积后,计算相对肿痛体积RTV=V/V0。其中V0为分笼给药时测量所得体积,V为每一次测量时的体积。就算相对肿瘤抑制率T/C×(%)。

相对肿瘤抑制率[T/C(%)]=(治疗组RTV/阴性对照组RTV)×100%

当经统计学处理T/C(%)>40%为无效;T/C(%)≤40%,并经统计学处理有显著性差异(P<0.05=且经2次重复实验证明后,则评定该药对肿瘤有一定疗效。

②肾包膜下移植模型

【实验方法】一般采用双侧肾包膜下移植,以降低实验误差,节省实验用的小鼠。具体步骤为:无菌条件下取得肿瘤块,立即选取活力好的组织,清除非肿瘤组织和坏死部分,生理氯化钠溶液漂洗,瘤块剪切成0.5mm的3次方左右的小块。动物腹腔麻醉后,依次用碘酊,乙醇消毒,左侧位纵切口,显露肾脏,将肿瘤组织接种到肾包膜下,在解剖显微镜下测量肿瘤太小(用长×宽表示),全层关腹。依次进行右侧肾包膜接种。术后继续饲养,自由进食,定时观察。术后第2天分笼给药,一般给药5-7次,每天1次,尽可能采用静脉或皮下给药方式,以避免腹腔内给药时药物直接弥散至移植瘤。手术后第9~11天处死动物,取出肾脏,用解剖显微镜在原位置测量肿瘤大小(用长×宽表示)。

【疗效评价】先计算出各组平均肿瘤增殖大小(Dn-D0),再按下列公式计算肿瘤生长抑制率。Dn为解剖时移植瘤的大小。D0为接种时移植瘤的大小,C为阴性对照组,T为治疗组,肿瘤生长抑制率≥50%判定为有效。

肿瘤生长抑制率=(C(Dn-D0)-T(Dn-D0))/C(Dn-D0)×100%

③原位移植瘤模型:原位移植瘤模型具有以下优点:与宿主作用位点有相关性,治疗时有特殊位点依赖性,基因表达有器官依赖性,可以模拟临床恶性肿瘤的转移过程。原位移植瘤也存在一些同题,如操作困难,技术难度大,实验误差难控制。由于上述难点和缺陷,以及该模型发展时间短,迄今尚没有成熟的、统一的操作程序和评价标准。目前的评价主要以生存时间,转移情况为指标,结合原位移植瘤大小和其他生物学性状的改变等。原位移植瘤转移模型一般选用3周龄的裸小鼠,而不是通常的4周龄,原因在于3同龄的裸小鼠NK细胞水平低,有利于转移;也可以选用SCID或NOD/SCID等免疫缺陷严重的小鼠来提高转移率。

肝原位接种模型:无菌条件下处死荷瘤裸小鼠,分离移植瘤,选取活力好的瘤组织,并将瘤组织切成1mm的3次方小块。受瘤动物腹腔麻醉(4.35%的三氯水合氯醛)后,依次用碘酊,乙醇消毒,左上腹横切口,暴露肝脏。每只裸小鼠皆在肝左叶植入一瘤块,进针要深,固定于肝实质内,全层关腹。术后继续饲养,自由进食,定时观察。接种后2周左右开始分笼给药,给药时间3~4周。该模型也可采用细胞接种,接种量为0.2ml,1×10的6次方个细胞。操作要点:接种时,不可使肿瘤细胞扩散到腹腔内。已建立的模型举例:LCI-D20。

肠原位接种模型:动物腹腔麻醉(4.35%的三氯水合氯醛)后,依次用碘酊,乙醇消毒皮肤,在左侧胸腔剪一5mm的切口,分离脂肪和肌肉组织,暴露肋骨,即可看见左肺的移动。实验可采用细胞或组织块两种接种方式:收集对数生长期的细胞,在细胞悬液中加入基底胶,基底胶的作用是防止细胞液从肺脏中渗出,细胞培养液经注射器直接注入肺组织,深度为3mm;无菌条件下处死荷瘤裸小鼠,分离移植瘤,选取活力好的瘤组织,并将瘤组织切成1mm的3次方左右的小块,5块瘤组织用缝合线串在一起,通过第4肋间隙将肺组织移到切口外,用缝合线把5块瘤组织缝合在肺脏的下叶,然后将肺组织送回胸腔,缝合伤口。也可将小鼠固定,将肿瘤细胞直接由气管注入到肺内;或进行“T”字形气管切开术,将肿瘤细胞由支气管注射到肺部。肿瘤细胞量为0.02ml,2×10的4次方~3×10的4次方个。操作要点:接种完成后,要采用一定的措施将胸腔内恢复为负压状态,使肺脏恢复正常的生理状态。已建立的模型举例:Lu-24小细胞性肺癌。

肠原位接种模型:无菌条件下处死荷瘤裸小鼠,分离移植瘤,选取活力好的瘤组织,并将瘤组织切成1mm的3次方小块。动物腹腔麻醉(4.35%的三氯水合氯醛)后,依次用碘酊,乙醇消毒,在腹部中线做一切口,掏出结肠,在盲结肠的交接处去除接种点的浆膜,用缝合线把8~15块瘤组织缝合结肠处,将结肠送同腹腔,缝合伤口。也可将肿瘤细胞直接注射到皮肌层之间,细胞接种量为0.02ml,1×10的3次方细胞。操作要点:不可使肿瘤细胞或组织泄漏到腹腔内;接种位点位于盲肠上方约0.5cm的结肠处;如要求接种量一致,可采用细胞注射;评价方法主要是肝转移数量。已建立的模型举例:Co-3,SW-116等。

乳腺脂肪垫接种模型:收集体外对数生长期的细胞,接种细胞量一般为1×10的6次方~10×10的6次方个。用注射器将细胞注射到5-6周龄的雌性裸小鼠左侧第二个乳头的脂肪垫,注射量为0.1~0.2ml。如采用组织块接种,接种部位同为雌性裸小鼠左侧第2个乳头的脂肪垫,术后缝合。操作要点:接种时要正确注射到脂肪垫内;注射位点要靠近胸淋巴到管处,以便于形成肺内转移;多采用高转移细胞株或高转移、低分化的患者组织块,以提高成功率。已建立的模型举例:MDA-MB-231、MDA-MB-435等。