張樹江，孫祖越（.上海市計劃生育科學(xué)研究所藥理毒理學(xué)研究室，中國生育調(diào)節(jié)藥物毒理檢測中心，上海 200032；2.復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院，上海 200032）

人前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移動物模型的研究進(jìn)展

張樹江1，2，孫祖越1
（1.上海市計劃生育科學(xué)研究所藥理毒理學(xué)研究室，中國生育調(diào)節(jié)藥物毒理檢測中心，上海 200032；2.復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院，上海 200032）

前列腺癌是美國男性人群中最常見的惡性腫瘤，在我國的發(fā)病率也呈明顯上升趨勢。前列腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移強(qiáng)烈預(yù)示存在遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移并且預(yù)后不佳。前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移動物模型可以應(yīng)用于研究前列腺癌的發(fā)病機(jī)制和轉(zhuǎn)移機(jī)制，并評價前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移潛在新防治措施的有效性。本文綜述了常用的人前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移動物模型，包括異種移植小鼠模型、遺傳工程小鼠模型、大鼠模型和犬模型，闡述了這些模型的功能、特點、優(yōu)勢和不足，介紹了腫瘤干細(xì)胞在此模型中的應(yīng)用和此模型的常用檢測方法，并指出亟待解決的重點問題。

前列腺癌；腫瘤轉(zhuǎn)移；淋巴轉(zhuǎn)移；動物模型；干細(xì)胞

前列腺癌是全球范圍男性第2位高發(fā)惡性腫瘤，腫瘤相關(guān)死亡率位于第6位［1］。在美國，前列腺癌是男性發(fā)病率最高的惡性腫瘤，死亡率僅次于肺癌，2014年發(fā)病人數(shù)和死亡人數(shù)分別為233 000和29 480［2］。中國前列腺癌發(fā)病率和死亡率相對較低，但近年快速增長，2009年發(fā)病率和死亡率分別已達(dá)到9.92人/10萬人和4.19人/10萬人，成為男性泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)病率和死亡率均最高的腫瘤，應(yīng)引起充分重視［3］。前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移與血液轉(zhuǎn)移高度相關(guān)，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移強(qiáng)烈預(yù)示存在遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移并且預(yù)后不佳［4-5］。與細(xì)胞模型相比，動物模型能更好地體現(xiàn)腫瘤發(fā)生和發(fā)展過程中腫瘤微環(huán)境復(fù)雜的細(xì)胞和（或）分子相互作用。前列腺癌機(jī)制的研究和有效防治藥物的發(fā)展依賴于能否獲得可以很好模擬人體腫瘤特征的前列腺癌動物模型［6-7］，發(fā)生前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移的常見動物模型包括小鼠模型、大鼠模型和犬模型。

1　前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移異種移植小鼠模型

小鼠對化學(xué)誘導(dǎo)前列腺癌具有抵抗性，前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移小鼠模型主要分為兩大類：異種移植小鼠模型和遺傳工程小鼠（genetically engineered mouse，GEM）模型。人前列腺癌異種移植小鼠模型是將人前列腺癌癌細(xì)胞或組織移植到宿主小鼠，最常見的移植方式是將人前列腺癌細(xì)胞移植到免疫功能不全小鼠（裸鼠或嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷小鼠）的皮下或者原位注射到前列腺［6］。皮下異種移植的優(yōu)勢是容易生成腫瘤，易于控制和重復(fù)，然而傳統(tǒng)皮下異種移植模型難以實現(xiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移；原位異種移植則可以彌補(bǔ)此不足，可明顯促進(jìn)轉(zhuǎn)移，而且前列腺癌生長的微環(huán)境更加接近真實情況，可以對它與基質(zhì)的相互作用進(jìn)行研究［6］。Rembrink等［8］將LNCaP細(xì)胞和PC-3細(xì)胞裸鼠原位移植和皮下注射的腫瘤轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)與皮下注射相比，原位移植腫瘤發(fā)生率和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率均明顯增加，提示腫瘤生長和轉(zhuǎn)移需要合適的微環(huán)境，原位移植能夠增強(qiáng)腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。Chu等［9］用PC-3M細(xì)胞原位移植裸鼠2個月后，分離小鼠的原發(fā)腫瘤細(xì)胞（PC-3M-PRO）和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞（PC-3MLN）。體外實驗表明，PC-3M-LN浸潤能力和黏附能力更強(qiáng)；基因芯片和RT-PCR分析顯示，PC-3MLN的轉(zhuǎn)移相關(guān)基因含量和轉(zhuǎn)錄水平均增加，提示PC-3M細(xì)胞裸鼠原位移植后，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移細(xì)胞為原發(fā)腫瘤中發(fā)生特定遺傳改變的細(xì)胞亞群，其生存和生長能力更強(qiáng)。

另一種異種移植方式是共異種移植，即將2種細(xì)胞，比如上皮細(xì)胞（良性或惡性）與間葉細(xì)胞混合后種植到免疫功能不全小鼠的皮下或腎被膜下，可用于研究2個或多個因素對前列腺癌和腫瘤微環(huán)境的影響。其他異種移植方式還有移植人的前列腺癌組織到免疫缺陷小鼠，在缺乏細(xì)胞系的情況下，這種模型可以提供更多有價值的前列腺癌模型，以對治療方法進(jìn)行評價。小鼠前列腺癌同種移植模型是將小鼠前列腺癌細(xì)胞移植到免疫功能健全的同系小鼠，這是研究免疫療法的主要模型，因為免疫療法需要完整的免疫系統(tǒng)，這種模型也可用于研究腫瘤微環(huán)境的免疫細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展和治療抵抗中的作用［6，10］。前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移異種移植小鼠模型可用來研究人前列腺癌的發(fā)病機(jī)制和轉(zhuǎn)移機(jī)制，并以相對快速和低成本的方式評價前列腺癌的治療方法。它們的主要缺陷是因為這些模型的移植腫瘤細(xì)胞或組織基本都起源于惡性腫瘤，它們可能不能反映損傷起始階段或進(jìn)展緩慢損傷的生物過程；而且不確定它們是否適用于預(yù)防性研究；最后，幾乎所有模型的腫瘤微環(huán)境都不能完全模擬真實情況，例如位置（皮下或腎被膜下）差異和（或）宿主免疫系統(tǒng)功能不完善，而免疫功能可能對治療效果和毒性效應(yīng)有調(diào)節(jié)作用。

2　前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移遺傳工程小鼠模型

前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移GEM模型通常是通過probasin（PB）或其他前列腺特異啟動子使前列腺組織限制性表達(dá)某些癌基因，或者是通過前列腺特異啟動子調(diào)控Cre重組酶使前列腺組織限制性地不表達(dá)某些抑癌基因，從而產(chǎn)生可以模擬人前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移的某些特定遺傳損傷，最終導(dǎo)致小鼠產(chǎn)生前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移［11］。由于每種人前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移GEM模型均通過特異遺傳改變使小鼠產(chǎn)生了自發(fā)罕見的前列腺癌，并有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，而且腫瘤發(fā)生潛伏期相對較短，因此可應(yīng)用于分析特定基因在腫瘤發(fā)生和進(jìn)展中的生物學(xué)作用和機(jī)制，也為前列腺癌靶向治療提供了一個有效工具。由于GEM模型可以發(fā)生免疫系統(tǒng)功能完善動物前列腺癌進(jìn)展的一系列事件，包括前列腺上皮內(nèi)瘤（prostatein?traepithelial neoplasia，PIN）、原發(fā)性前列腺癌、浸潤性前列腺癌以及轉(zhuǎn)移性前列腺癌等，因而可以應(yīng)用于對化學(xué)預(yù)防進(jìn)行的評價研究。GEM模型的主要缺陷是小鼠前列腺和其他組織與人類有很多可能會影響模型表型的生物學(xué)差異，例如GEM模型癌變多起始于性成熟期，其年齡相關(guān)腫瘤微環(huán)境改變與人前列腺癌不一致，新一代模型的Cre重組酶是由化學(xué)試劑誘導(dǎo)活化，這可以使腫瘤形成階段延后，使小鼠年齡相關(guān)改變譜與人類部分重疊［11］。另外，與異種移植模型相比，GEM模型通常成本更高，建模周期更長，這也在實際工作中限制了其使用。

第一個小鼠前列腺轉(zhuǎn)基因腺癌（transgenic ad?enocarcinoma of the mouse prostate，TRAMP）小鼠模型是通過使C57BL/6小鼠前列腺上皮轉(zhuǎn)染并表達(dá)猴空泡病毒40（simian virus 40，SV40）癌基因制備的。在這個模型中，SV40病毒大T抗原（large T antigen，Tag）和小T抗原（small t antigen，tag）由大鼠來源的前列腺特異PB啟動子調(diào)控表達(dá)［12］。SV40 Tag是一個強(qiáng)有力的促癌蛋白，通過抑制抑癌蛋白pRB和P53發(fā)揮作用［12］。TRAMP模型可快速發(fā)生前列腺腫瘤，并且具有多種與人前列腺癌類似的特征，例如淋巴結(jié)、肺和骨等遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移、去勢抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer，CRPC）演變和神經(jīng)內(nèi)分泌型分化等，因此已廣泛應(yīng)用于前列腺癌的研究［14-15］。此模型存在不足，即由于PB啟動子是受雄激素調(diào)控的，TRAMP模型去勢后前列腺癌進(jìn)展減緩，這有可能是由去勢引起雄激素水平下降，從而使PB活性下降，進(jìn)而SV40Tag表達(dá)下調(diào)間接導(dǎo)致的，這使得該模型“前列腺癌的雄激素依賴性”可能與人類無相關(guān)性。大PB啟動子（large PB promoter，LPB）-Tag模型，即LADY模型在病理上類似于TRAMP模型，LPB只用于調(diào)控Tag表達(dá)，導(dǎo)致10周齡小鼠發(fā)生前列腺增生和PIN，20周齡小鼠發(fā)生重度上皮異常增生和前列腺癌，但較少發(fā)生遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移［16］。

多項研究顯示，高達(dá)30%的前列腺癌患者M(jìn)YC基因拷貝數(shù)增加，MYC誘導(dǎo)癌變的可能機(jī)制是促進(jìn)細(xì)胞增殖［17］。弱PB啟動子調(diào)控的轉(zhuǎn)基因小鼠Myc表達(dá)水平低（Lo-Myc），強(qiáng)PB啟動子（androgenresponsive regions PB，ARR2PB）調(diào)控的轉(zhuǎn)基因小鼠Myc表達(dá)水平高（Hi-Myc），基于整合這2種啟動子建立了Myc表達(dá)水平不同的2種轉(zhuǎn)基因小鼠：Hi-Myc轉(zhuǎn)基因小鼠（2周齡檢測到PIN，3～6月齡進(jìn)展為浸潤性腺癌）和Lo-Myc轉(zhuǎn)基因小鼠（PIN出現(xiàn)于4周齡，浸潤性腺癌出現(xiàn)于10～12月齡），這2種模型的部分腫瘤組織存在淋巴管浸潤，提示Myc水平可能會影響疾病的進(jìn)程［17-18］。與PB啟動子相比，ARR2PB啟動子可在更多小鼠品系成功建立轉(zhuǎn)染基因高度表達(dá)的模型；ARR2PB啟動子更短，可以與病毒載體的所有轉(zhuǎn)染基因相連，應(yīng)用于前列腺癌的基因療法；除雄激素外，糖皮質(zhì)激素也可以調(diào)控該啟動子，使它成為CRPC研究的有力工具［18］。與SV40 Tag模型相比，myc轉(zhuǎn)基因前列腺癌小鼠模型具有明顯優(yōu)勢。首先，PIN和癌變組織的病理特征為腺泡上皮主細(xì)胞型腺癌，是人前列腺癌的主要類型，而多種Tag模型均為神經(jīng)內(nèi)分泌型損傷，此類損傷僅約占人前列腺癌患者的0.1%。其次，此模型小鼠PIN100%會進(jìn)展為浸潤性腺癌，因而適用于PIN到前列腺癌進(jìn)展過程的研究和抗前列腺癌新藥的臨床前療效評價。此外，SV40 Tag與人前列腺癌的相關(guān)性并不天然存在，它靶向的部分通路在人前列腺癌進(jìn)展中未發(fā)揮作用［7，17］。

人類癌癥的發(fā)生和發(fā)展通常與抑癌基因的突變或缺失有關(guān)，已經(jīng)建立了多種改變抑癌基因的轉(zhuǎn)基因小鼠模型。抑癌基因磷酸酶及張力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homologue，PTEN）的突變/缺失與多種腫瘤有關(guān)，并且與前列腺癌的相關(guān)性更大，局限性前列腺癌出現(xiàn)至少1個PTEN等位基因缺失或突變的概率為70%～80%，而PTEN完全缺失通常與惡性癌變和轉(zhuǎn)移有關(guān)［7，19-20］。Wang等［7］建立的前列腺特異pten敲除前列腺癌小鼠模型形成了類似人的疾病進(jìn)程：從PIN到浸潤性腺癌，最后進(jìn)展為轉(zhuǎn)移癌，發(fā)生了淋巴結(jié)和肺轉(zhuǎn)移；在病理上也與多數(shù)人前列腺癌一致，均為腺泡上皮主細(xì)胞型腺癌，因而該小鼠模型為前列腺癌的分子機(jī)制研究和靶向治療提供了一個有用工具。Trotman等［19］建立了PTEN活性逐漸降低的pten亞等位基因突變小鼠系列：ptenhy/+＞pten+/-＞ptenhy/-＞pten前列腺條件性敲除（PTEN prostate conditional knockout，ptenpc）突變小鼠。結(jié)果顯示，PTEN的失活程度以劑量依賴的方式?jīng)Q定前列腺癌的發(fā)病率、潛伏期、進(jìn)展和生物過程，PTEN水平會影響關(guān)鍵的下游靶標(biāo)，例如蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/ Ak），p27Kip1，哺乳動物雷帕霉素靶分子和叉形頭轉(zhuǎn)錄因子O3。由此說明，PTEN是前列腺癌抑制劑，PTEN水平和PTEN失活程度的輕微改變是前列腺腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的一個關(guān)鍵性決定因素。

前列腺癌的進(jìn)展經(jīng)常需要多種遺傳損傷共同存在，例如，從PIN進(jìn)展為前列腺癌（病理檢查顯示發(fā)生細(xì)胞浸潤）很可能需要多個基因發(fā)生改變。P53和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，Rb）抑癌蛋白是經(jīng)典的腫瘤抑制蛋白，前列腺癌早期病變即可能發(fā)生p53突變，而且后者常與前列腺癌轉(zhuǎn)移和CRPC表型相關(guān)；至少1/3前列腺癌患者發(fā)生Rb雜合缺失［21］。與條件性沉默p53或Rb均只導(dǎo)致PIN不同，這2個基因同時失活會導(dǎo)致浸潤和高度轉(zhuǎn)移前列腺癌，轉(zhuǎn)移部位與人比較相似，包括局部淋巴結(jié)、肝和肺，且與人晚期前列腺癌有許多相似的功能和分子特性，這與SV40 Tag大多誘導(dǎo)神經(jīng)內(nèi)分泌型前列腺癌不同，因此該模型是研究前列腺癌病理、基因-表型的相互關(guān)系以及預(yù)防、診斷和治療藥物臨床前評價的一個有用工具［21］。Cho等［22］將Luc.Cre慢病毒直接注射到PtenloxP/loxP；Trp53loxP/loxP轉(zhuǎn)基因小鼠前列腺，得到pten和p53聯(lián)合缺失小鼠，4個月后50%以上小鼠發(fā)生遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移，例如淋巴結(jié)（縱隔、腰椎和尾）、脾、肝、胰和肺等，與傳統(tǒng)GEM相比，該模型更加快速地建立了具有穩(wěn)定遺傳改變的前列腺癌轉(zhuǎn)移模型。同樣，前列腺單獨缺失轉(zhuǎn)移抑制基因Akap12導(dǎo)致前列腺增生，而聯(lián)合缺失Akap12和Rb小鼠8月齡時發(fā)生PIN，18個月后未發(fā)生惡變，但83%小鼠顯示骨盆和腹股溝引流淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，提示前列腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能是一個早期事件［23］。Nkx3-1是前列腺特異表達(dá)同源框基因，Nkx3.1+/-；pten+/-小鼠6月齡發(fā)生重度前列腺上皮內(nèi)瘤（high-grade prostatic intraepithelial neopla?sia，HGPIN），12月齡發(fā)生浸潤性腺癌，并有髂淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；組織病理檢查顯示，轉(zhuǎn)移灶通常位于淋巴結(jié)被膜下，有明顯的前列腺腺管結(jié)構(gòu)，常充滿分泌物質(zhì)，雄激素受體強(qiáng)陽性，這與人前列腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相似［24］。成纖維母細(xì)胞生長因子8（fibroblast growth factor 8，F(xiàn)GF8）共有4種亞型，其中亞型b轉(zhuǎn)化能力和致瘤性最強(qiáng)，在PIN、前列腺癌及CRPC等前列腺均有不同程度的表達(dá)增加［20］。Zhong等［20］建立了前列腺特異組合Fgf8b轉(zhuǎn)基因和pten單倍劑量不足小鼠模型，這個模型發(fā)生了前列腺癌，且有明顯淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，然而如只有其中單個基因缺陷的小鼠模型最終只進(jìn)展到HGPIN。這個研究顯示，F(xiàn)GF8b生長因子和PTEN調(diào)控通路在前列腺腫瘤形成中有協(xié)同作用。

3　腫瘤干細(xì)胞在前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移小鼠模型研究中的應(yīng)用

腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cells，CSC）是一群具有干性的腫瘤細(xì)胞，可能起源于正常組織干細(xì)胞的致癌性轉(zhuǎn)化，能夠自我更新、增殖分化形成腫瘤細(xì)胞以維持腫瘤體積；對常規(guī)抗腫瘤藥物不敏感，導(dǎo)致腫瘤在常規(guī)化療消滅大部分普通腫瘤細(xì)胞后一段時間復(fù)發(fā)；并在腫瘤轉(zhuǎn)移中起重要作用。因此，CSC的干性引起了實體瘤的發(fā)生、平衡、進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)［25-27］。CSC模型可以解釋CRPC對傳統(tǒng)腫瘤治療方法的抵抗性，因為CSC對雄激素不敏感，少量治療抵抗CSC會在治療停止后重新增殖分化，導(dǎo)致腫瘤持續(xù)生長［27-28］。前列腺癌中有一個CSC亞群，約占前列腺腫瘤細(xì)胞的0.1%，與腫瘤惡性程度無相關(guān)性，前列腺癌干細(xì)胞的鑒定為腫瘤形成過程的研究和干細(xì)胞靶向治療的發(fā)展提供了有力工具［25，29］。細(xì)胞系異種移植模型是應(yīng)用最廣泛的動物模型，可以應(yīng)用于研究前列腺癌細(xì)胞生存和生長的基本通路和分子機(jī)制，但由于多數(shù)細(xì)胞系來源于晚期癌癥或轉(zhuǎn)移癌，所以此模型不適合研究可以引起健康組織惡性轉(zhuǎn)化的遺傳或表觀遺傳改變。GEM模型克服了這個缺陷，可以應(yīng)用于研究能導(dǎo)致疾病發(fā)生和發(fā)展的基因或信號通路改變，但是建立模型需要復(fù)雜的繁殖策略和多次交配，建模周期長而且成本高，并且不可應(yīng)用人體組織作為平行對照試驗。而前列腺癌CSC動物模型的優(yōu)勢在于，比GEM模型明顯縮短建模時間和降低成本，可以有效研究多種基因組合的效應(yīng)，而且可以使用人或小鼠組織作為平行研究［30］。

Lawson等［31］從C57BL/6小鼠前列腺分離出LSC（Lin-Sca-1+CD49fhi）基細(xì)胞，體外自我更新能力增加＞60倍，SCID小鼠皮下注射8～16周，5～8周后形成了具有基細(xì)胞和主細(xì)胞的前列腺腺管結(jié)構(gòu)，確定了分離出的此類細(xì)胞具有干細(xì)胞多向分化性，這些細(xì)胞位于前列腺近尿道區(qū)基細(xì)胞層，即已被鑒定的前列腺干細(xì)胞壁龕。Mulholland等［28］用流式細(xì)胞術(shù)（flow cytometry，F(xiàn)CM）分離前列腺特異pten敲除前列腺癌小鼠模型LSC細(xì)胞，在體外可以形成腫瘤樣球體，體內(nèi)移植會形成前列腺腫瘤，顯示這是一群腫瘤啟動細(xì)胞，與前列腺癌的進(jìn)展有相關(guān)性。Lawson等［32］的研究顯示，LSC細(xì)胞發(fā)生遺傳改變可以有效地導(dǎo)致多個模型腫瘤發(fā)生，例如過表達(dá)表達(dá)序列標(biāo)簽相關(guān)基因-1或激活A(yù)kt信號可以導(dǎo)致PIN，而聯(lián)合激活A(yù)KT和雄激素受體信號可以導(dǎo)致前列腺癌，顯示基細(xì)胞干細(xì)胞可能是前列腺癌發(fā)生的一個有效靶細(xì)胞。去勢后部分前列腺腺泡上皮主細(xì)胞表達(dá)Nkx3-1（castration-resistant Nkx3.1-ex?pressing cells，CARN），體內(nèi)實驗顯示，CARN可以自我更新和雙向分化為基細(xì)胞和主細(xì)胞；單細(xì)胞免疫缺陷小鼠腎被膜下移植實驗顯示，可以重新構(gòu)建前列腺腺管結(jié)構(gòu)，CARN靶向敲除pten，導(dǎo)致補(bǔ)充雄激素，使前列腺再生后快速發(fā)生HGPIN和癌變。由此可見，CARN是一個位于腺泡上皮的主細(xì)胞干細(xì)胞群，是前列腺癌癌基因轉(zhuǎn)化的有效靶標(biāo)［27，33］。Mulholland等［34］從C+：k-rasL/W，C+：ptenL/L和C+：ptenL/L：k-rasL/W小鼠分離出LSC細(xì)胞，體外形成球體3代后分離細(xì)胞，原位注射約2×103個細(xì)胞到NOD：SCID：IL2rγ敲除小鼠前列腺前葉，結(jié)果顯示，3～4周后只有C+：ptenL/L：k-rasL/W球體細(xì)胞發(fā)生了低分化癌變，并發(fā)生了淋巴結(jié)、肺和肝等器官的廣泛轉(zhuǎn)移，提示前列腺癌CSC原位移植模型發(fā)生轉(zhuǎn)移需要PTEN/磷脂酰肌醇3-激酶和RAS/絲裂原活化蛋白激酶通路共同改變。

4　前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移其他物種模型

小鼠前列腺解剖結(jié)構(gòu)與人明顯不同：人前列腺是一個單葉栗形器官，沒有明顯分葉結(jié)構(gòu)，以尿道為中心，依次分為中央帶（25%）、移行帶（5%）和外周帶（70%）3個環(huán)形區(qū)帶，前列腺癌主要發(fā)生在外周帶；而小鼠前列腺分為前葉、側(cè)葉、背葉和腹葉等4對葉區(qū)，背外側(cè)葉與人前列腺外周帶相關(guān)性最高，小鼠不會自發(fā)形成前列腺癌，也不會產(chǎn)生前列腺特異性抗原（prostate specific antigen，PSA）［15，35］。小鼠前列腺癌模型不能應(yīng)用于人特異診治藥物的評價，如抗人蛋白單克隆抗體［15］。雖然GEM模型是前列腺癌機(jī)制研究的有效工具，但由于GEM模型通常成本高，建模周期長，而且對干預(yù)措施的預(yù)測價值不確定，因此不適合應(yīng)用于防治藥物的發(fā)現(xiàn)和評價［15］?；谛∈竽Ｐ偷闹T多不足，有必要研究其他物種的模型以進(jìn)行替代或補(bǔ)充。與小鼠相比，大鼠的優(yōu)勢是前列腺體積明顯增大；劣勢是用于腫瘤研究的分析試劑和用于雜交的基因工程大鼠種類明顯較少。使用雄性激素和（或）遺傳毒性化合物可以誘發(fā)大鼠前列腺癌，例如Wistar大鼠長期攝入雄性激素和N-甲基亞硝基脲會導(dǎo)致浸潤性前列腺癌，部分會產(chǎn)生淋巴結(jié)和肺轉(zhuǎn)移。誘導(dǎo)前列腺癌大鼠模型的缺陷是建立腫瘤的周期很長，而且它們的浸潤性癌經(jīng)常侵襲精囊腺，其實際意義還不清楚［36］。

人和犬前列腺有共同的胚胎來源，犬自發(fā)前列腺癌相對較普遍，發(fā)病率為0.2%～0.6%，這為前列腺癌機(jī)制研究提供了潛在的天然模型［37］。但犬前列腺細(xì)胞不產(chǎn)生PSA，多數(shù)犬前列腺癌不表達(dá)雄激素受體，對雄激素不敏感，而且與小鼠相比，不容易進(jìn)行遺傳物質(zhì)操作。需要注意的是，很多人前列腺癌是微小的、低惡性程度的、進(jìn)程慢的腫瘤，可能最終不會導(dǎo)致死亡；而多數(shù)犬前列腺癌是進(jìn)程快、預(yù)后差的腫瘤，會同時發(fā)生骨轉(zhuǎn)移和CRPC。因此后者可能是研究人惡性前列腺癌和CRPC的一個很好的模型［37］。由于犬自發(fā)前列腺癌發(fā)病率低，潛伏期長，這限制了此自發(fā)模型的使用，犬前列腺癌細(xì)胞系同種移植模型可以彌補(bǔ)此缺陷。Anidjar等［38］連續(xù)10 d給犬注射環(huán)孢素A（cyclosporine A，CyA）15 mg·kg-1以抑制犬免疫反應(yīng)，然后原位移植犬前列腺癌細(xì)胞DPC-1，繼續(xù)注射相同劑量CyA 1～13周，不同時間組所有犬均發(fā)生了前列腺腫瘤，而且有局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，顯示CyA抑制免疫功能是腫瘤發(fā)生的先決條件，但腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移對維持時間要求不高。Keller等［39］給5只犬注射CyA抑制其免疫功能后，將犬前列腺癌細(xì)胞Ace-1原位移植到犬前列腺被膜下或前列腺實質(zhì)，根據(jù)腫瘤大小、尿道擠壓程度和整體健康狀況，2～6周后對犬實施安樂死，病理檢測顯示1/2犬發(fā)生了局部淋巴結(jié)和肺轉(zhuǎn)移，4只發(fā)生前列腺實質(zhì)腫瘤，1只發(fā)生前列腺被膜下腫瘤，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)皮質(zhì)有散在結(jié)節(jié)，常伴隨中心壞死，提示前列腺實質(zhì)更有利于癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

5　前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移動物模型的檢測

全身熒光成像系統(tǒng)是將腫瘤細(xì)胞標(biāo)記紅色熒光蛋白（red fluorescent protein，RFP）或綠色熒光蛋白（green fluorescentprotein，GFP）后，實時活體監(jiān)測腫瘤細(xì)胞的生長、進(jìn)展及淋巴結(jié)等器官隨后轉(zhuǎn)移的技術(shù)，此系統(tǒng)能夠靈敏、動態(tài)地檢測到微觀的腫瘤生長情況，可應(yīng)用于前列腺癌早期轉(zhuǎn)移的研究和抗轉(zhuǎn)移性前列腺癌新藥的實時評價［40］。此系統(tǒng)較傳統(tǒng)檢測方法的優(yōu)勢在于：傳統(tǒng)評價藥物的終點通常是生成大塊腫瘤組織或動物死亡，而此模型可快速提供腫瘤細(xì)胞生長的時間空間變化信息，這不僅簡化了實驗過程，為潛在的干預(yù)措施提供了一個定量的快速評價，而且明顯減輕了動物痛苦，減少了實驗動物數(shù)量，符合動物福利的要求。熒光成像技術(shù)鑒定出存在腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移后，最終還需要病理和免疫組化檢查，以對腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的性質(zhì)和程度進(jìn)行確認(rèn)。另外，對淋巴結(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行前列腺細(xì)胞分子標(biāo)志物的檢測，可以對它的起源（如，是否起源于前列腺，起源于哪種細(xì)胞）進(jìn)行確證。

熒光素酶報告系統(tǒng)是另一種無創(chuàng)整體動物成像方法，轉(zhuǎn)染熒光素酶報告基因的腫瘤細(xì)胞可以表達(dá)熒光素酶，進(jìn)而催化熒光素底物產(chǎn)生生物熒光，此系統(tǒng)通過檢測生物熒光以對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行監(jiān)測。此系統(tǒng)與全身熒光成像系統(tǒng)相比，優(yōu)勢在于生物發(fā)光技術(shù)比熒光成像更敏感，主要是因為熒光素酶催化底物使信號放大，并且熒光成像會被自體熒光造成的背景信號干擾，使其敏感性降低［41］。劣勢在于為獲得足夠的光量子，熒光素酶報告技術(shù)需要麻醉動物以限制其活動，并且需要避光檢測，這些限制因素可能會影響檢測結(jié)果。而RFP/GFP的信號更強(qiáng)，因此可以檢測沒有活動限制的動物；激發(fā)光波長較長，不會淬滅熒光，因此檢測期限更長。與GFP相比，長波RFP的散射和分子吸收明顯降低，因此敏感性更高。由于這2種無創(chuàng)成像技術(shù)檢測的是能量較低的光子，因此穿透力只有幾個厘米，可應(yīng)用于小鼠等小型動物（如兔子），不適用于研究大型動物或人體較深的組織器官，內(nèi)窺鏡或術(shù)中觀察可以解決此缺陷。由于光子廣泛分散，發(fā)光成像空間分辨率低（1～2 mm），所以較難準(zhǔn)確定位腫瘤位置，復(fù)合成像技術(shù)可以彌補(bǔ)這個缺陷，例如PET/CT聯(lián)合發(fā)光成像［4］。

6　結(jié)語

人和動物自發(fā)前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移均是一個非常漫長的過程，動物模型的目的之一便是縮短潛伏期，以提高效率，降低成本。人前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移動物模型可以應(yīng)用于研究前列腺癌的發(fā)病機(jī)制和轉(zhuǎn)移機(jī)制，并評價前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移潛在預(yù)防或治療新措施的有效性。人前列腺癌CSC的發(fā)現(xiàn)為前列腺癌的徹底根治提供了新的線索。人前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移動物模型仍然存在關(guān)鍵問題，即研究淋巴轉(zhuǎn)移的前列腺癌動物模型仍然較少，多數(shù)動物模型只將淋巴管浸潤或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移作為伴隨觀察終點，較少進(jìn)行深入研究。前列腺癌是多種細(xì)胞受復(fù)雜因素影響生長失調(diào)的疾病，這些因素包括遺傳因素、細(xì)胞生長的微環(huán)境和宿主生活的宏觀環(huán)境等，需要進(jìn)一步研究以更好地確定這些交互作用，其中很多因素是潛在的治療靶點。由于人前列腺癌淋巴轉(zhuǎn)移的復(fù)雜性，沒有一個模型可以完全包含人疾病進(jìn)程的所有分子和病理事件，每種特定動物模型可能只代表一個特定子類，而且有自身的優(yōu)點和缺陷，在實際工作中應(yīng)根據(jù)研究需要選擇最適合的模型。

［1］Ferlay J，Shin HR，Bray F，F(xiàn)orman D，Mathers C，Parkin DM.Estimates of worldwide burden of cancer in 2008：GLOBOCAN 2008［J］.Int J Cancer，2010，127（12）：2893-2917.

［2］Siegel R，Ma JM，Zou ZH，Jemal A.Cancer statistics，2014［J］.CA Cancer J Clin，2014，64（1）：9-29.

［3］He J，Chen WQ.Chinese Cancer Registry Annual Report，2012（2012中國腫瘤登記年報）［M］. Beijing：Military Medical Science Press，2012：13-16.

［4］Servais EL，Colovos C，Bograd AJ，White J，Sadelain M，Adusumilli PS.Animal models and molecular imaging tools to investigate lymph node metastases［J］.J Mol Med（Berl），2011，89（8）：753-769.

［5］Sun H，Zhang T，Gui B，Song LW，Li L，Pan Q，et al.Establishment of prostate cancer in cynomolgus macaque animal model by orthotropic inoculation of PC-3 cancer cells in situ［J］.Eur J Oncol，2012，17（4）：189-203.

［6］Kerbel RS.Human tumor xenografts as predictive preclinical models for anticancer drug activity in humans：better than commonly perceived-but they can be improved［J］.Cancer Biol Ther，2003，2 （4 Suppl 1）：S134-S139.

［7］Wang S，Gao J，Lei Q，Rozengurt N，Pritchard C，Jiao J，et al.Prostate-specific deletion of the murine Pten tumor suppressor gene leads to meta?static prostate cancer［J］.Cancer Cell，2003，4 （3）：209-221.

［8］Rembrink K，Romijn JC，Van Der Kwast TH，Rübben H，Schr?der FH.Orthotopic implantation of human prostate cancer cell lines：a clinically relevant animal model for metastatic prostate cancer ［J］.Prostate，1997，31（3）：168-174.

［9］Chu JH，Sun ZY，Meng XL，Wu JH，He GL，Liu GM，et al.Differential metastasis-associated gene analysis of prostate carcinoma cells derived from primary tumor and spontaneous lymphatic metastasis in nude mice with orthotopic implantation of PC-3M cells［J］.Cancer Lett，2006，233（1）：79-88.

［10］Ammirante M，Luo JL，Grivennikov S，Nedospasov S，Karin M.B-cell-derivedlymphotoxinpromotes castration-resistant prostatecancer［J］.Nature，2010，464（7286）：302-305.

［11］Ittmann M， Huang J， Radaelli E， Martin P，Signoretti S，Sullivan R，et al.Animal models of human prostate cancer：the consensus report of the New York meeting of the Mouse Models of Human Cancers Consortium Prostate Pathology Committee［J］.CancerRes，2013，73（9）：2718-2736.

［12］Greenberg NM，Demayo F，F(xiàn)inegold MJ，Medina D，Tilley WD，Aspinall JO，et al.Prostate cancer in a transgenic mouse［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1995，92（8）：3439-3443.

［13］Sullivan CS，Pipas JM.T antigens of simian virus 40：molecular chaperones for viral replication and tumorigenesis［J］.Microbiol Mol Biol Rev，2002，66（2）：179-202.

［14］Chiaverotti T，Couto SS，Donjacour A，Mao JH，Nagase H，Cardiff RD，et al.Dissociation of epithelial and neuroendocrine carcinoma lineages in the transgenicadenocarcinomaofmouseprostate model of prostate cancer［J］.Am J Pathol，2008，172（1）：236-246.

［15］ Pienta KJ，Abate-Shen C，Agus DB，Attar RM，Chung LW，Greenberg NM，et al.The current state of preclinical prostate cancer animal models ［J］.Prostate，2008，68（6）：629-639.

［16］Wu X，Gong S，Roy-Burman P，Lee P，Culig Z. Current mouse and cell models in prostate cancer research［J］.Endocr Relat Cancer，2013，20（4）：R155-R170.

［17］Ellwood-Yen K， Graeber TG，Wongvipat J，Iruela-Arispe ML，Zhang J，Matusik R，et al.Myc-driven murine prostatecancershares molecular features with human prostate tumors［J］.Cancer Cell，2003，4（3）：223-238.

［18］Zhang J，Thomas TZ，Kasper S，Matusik RJ.A small composite probasin promoter confers high levels of prostate-specific gene expression through regulation by androgens and glucocorticoids in vitro and in vivo［J］.Endocrinology，2000，141 （12）：4698-4710.

［19］Trotman LC，Niki M，Dotan ZA，Koutcher JA，Di CristofanoA， XiaoA， etal.Ptendose dictates cancer progression in the prostate［J］. PLoS Biol，2003，1（3）：E59.

［20］Zhong C，Saribekyan G，Liao CP，Cohen MB，Roy-Burman P.Cooperation between FGF8b overex?pression and PTEN deficiency in prostate tumorigen?esis［J］.Cancer Res，2006，66（4）：2188-2194.

［21］Zhou Z，F(xiàn)lesken-Nikitin A，Corney DC，Wang W，Goodrich DW，Roy-Burman P，et al.Synergy of p53 and Rb deficiency in a conditional mouse model for metastatic prostate cancer［J］.Cancer Res，2006，66（16）：7889-7898.

［22］Cho H，Herzka T，Zheng W，Qi J，Wilkinson JE，Bradner JE，et al.RapidCaP，a novel GEM model for metastatic prostate cancer analysis and therapy，reveals myc as a driver of Pten-mutant metastasis ［J］.Cancer Discov，2014，4（3）：318-333.

［23］Ko HK， Akakura S，Peresie J，Goodrich DW，F(xiàn)oster BA，Gelman IH.A transgenic mouse model for early prostate metastasis to lymph nodes［J］. Cancer Res，2014，74（3）：945-953.

［24］Abate-Shen C， Banach-Petrosky WA， Sun X，Economides KD，Desai N，Gregg JP，et al. Nkx3.1；Pten mutant mice develop invasive prostate adenocarcinoma and lymph node metastases［J］. Cancer Res，2003，63（14）：3886-3890.

［25］Taylor RA，Toivanen R，Risbridger GP.Stem cells in prostate cancer：treating the root of the problem ［J］.Endocr Relat Cancer，2010，17（4）：R273-R285.

［26］Liao CP，Adisetiyo H，Liang M，Roy-Burman P. Cancer-associated fibroblasts enhance the glandforming capability of prostate cancer stem cells［J］. Cancer Res，2010，70（18）：7294-7303.

［27］Wang ZA，Shen MM.Revisiting the concept of cancer stem cells in prostate cancer［J］.Oncogene，2011，30（11）：1261-1271.

［28］Mulholland DJ，Xin L，Morim A，Lawson D，Witte O，Wu H.Lin-Sca-1+CD49f high stem/progenitors are tumor-initiating cells in the Pten-null prostate cancer model［J］.Cancer Res，2009，69（22）：8555-8562.

［29］Collins AT，Berry PA，Hyde C， Stower MJ，Maitland NJ.Prospective identification of tumori?genic prostate cancer stem cells［J］.Cancer Res，2005，65（23）：10946-10951.

［30］Goldstein AS，Drake JM，Burnes DL，F(xiàn)inley DS，Zhang H，Reiter RE，et al.Purification and direct transformation of epithelial progenitor cells from primary human prostate［J］.Nat Protoc，2011，6 （5）：656-667.

［31］Lawson DA，Xin L，Lukacs RU，Cheng D，Witte ON. Isolation and functional characterization of murine prostate stem cells［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2007，104（1）：181-186.

［32］Lawson DA，Zong Y，Memarzadeh S，Xin L，Huang J，Witte ON.Basal epithelial stem cells are efficient targets for prostate cancer initiation［J］. Proc Natl Acad Sci USA，2010，107（6）：2610-2615.

［33］Wang X，Kruithof-DeJulio M，Economides KD，Yu HL，Halili MV，Hu YP，et al.A luminal epithelial stem cell that is a cell of origin for prostate cancer ［J］.Nature，2009，461（7263）：495-500.

［34］Mulholland DJ，Kobayashi N，Ruscetti M，Zhi A，Tran LM，Huang J，et al.Pten loss and RAS/ MAPK activation cooperate to promote EMT and metastasis initiated from prostate cancer stem/pro?genitor cells［J］.Cancer Res，2012，72（7）：1878-1889.

［35］Irshad S，Abate-Shen C.Modeling prostate cancer in mice：something old，something new，something premalignant，something metastatic［J］.Cancer Metast Rev，2013，32（1-2）：109-122.

［36］Shirai T，Takahashi S，Cui L，F(xiàn)utakuchi M，Kato K，Tamano S，et al.Experimental prostate carcino?genesis-rodent models［J］.Mutat Res，2000，462 （2-3）：219-226.

［37］Leroy BE，Northrup N.Prostate cancer in dogs：comparative and clinical aspects［J］.Vet J，2009，180（2）：149-162.

［38］Anidjar M，Scarlata E，Cury FL，Rocha J，Hamel L，Luz M，et al.Refining the orthotopic dog prostate cancer（DPC）-1 model to better bridge the gap between rodents and men［J］.Prostate，2012，72 （7）：752-761.

［39］Keller JM，Schade GR，Ives K，Cheng X，Rosol TJ，Piert M，et al.A novel canine model for prostate cancer［J］.Prostate，2013，73（9）：952-959.

［40］Yang M，Jiang P，Yamamoto N，Li L，Geller J，Moossa AR，et al.Real-time whole-body imaging of an orthotopic metastatic prostate cancer model expressing red fluorescent protein［J］.Prostate，2005，62（4）：374-379.

［41］James ML，Gambhir SS.Amolecularimaging primer：modalities，imaging agents，and applications ［J］.Physiol Rev，2012，92（2）：897-965.

Animal models of human prostate cancer lymphatic metastasis：a review

ZHANG Shu-jiang1，2，SUN Zu-yue1
（1.Department of Pharmacology and Toxicology，Shanghai Institute of Planned Parenthood Research，National Evaluation Center for the Toxicology of Fertility Regulating Drugs，Shanghai 200032，China；2.Pharmacy School，F(xiàn)udan University，Shanghai 200032，China）

Prostate cancer is the most common cancer among males in the United states，and the incidence has risen dramatically in recent years in China.Lymph node metastasis is a strong predictor of the metastatic potential and poor outcome of prostate cancer.Animal models of human prostate cancer lymphatic metastasis can be used to study the pathogenesis and metastatic mechanisms of prostate cancer，and evaluate the efficacy of new drugs for lymphatic metastasis of prostate cancer.This paper reviews commonly-used animal models of human prostate cancer lymphatic metastasis，including xenograft mouse models，genetically engineered mouse models，rat models and canine models，analyzes their advantages and disadvantages，presents their functions and characteristics，introduces the applications of cancer stem cells in these models and test methods of these models，and highlights the main problems to be solved.

prostate cancer；neoplasm metastasis；lymphatic metastasis；animal models；stem cells

The project supported by Science and Technolog Commission of Shanghai Research and Development Public Service Platform（13DZ2291300）；and Shanghai Laboratory Animal Innovation Action Plan（14140901302）

SUN Zu-yue，E-mail：sunzy64@163.com，Tel：（021）64043044

R966

A

1000-3002（2016）03-0278-08

10.3867/j.issn.1000-3002.2016.03.015

2015-04-20 接受日期：2016-01-19）

（本文編輯：齊春會）

上海市科委研發(fā)公共服務(wù)平臺（13DZ2291300）；上海市實驗動物創(chuàng)新行動計劃（14140901302）

張樹江，男，博士研究生，主要從事前列腺癌藥理毒理學(xué)研究；孫祖越，男，博士，研究員，博士研究生導(dǎo)師，主要從事藥物生殖藥理毒理學(xué)研究、新藥臨床前安全性評價和前列腺疾病藥理毒理學(xué)研究。

孫祖越，E-mail：sunzy64@163.com，Tel：（021）64043044