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除了小鼠,斑马鱼也被盯上了 | PNAS

2017/08/25 来源:生物探索
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导读
最新一期《PNAS》在线发表了一篇题为“Single-cell functional and chemosensitive profiling of combinatorial colorectal therapy in zebrafish xenografts”的文章,揭示了一种有望实现个性化抗癌治疗快速评估的动物模型——斑马鱼。


植有人类肿瘤细胞(红色)的斑马鱼胚胎,这一模型有望帮助医生快速筛选癌症患者最佳的治疗方案(图片来源:Rita Fior团队)

最新一期《PNAS》在线发表了一篇题为“Single-cell functional and chemosensitive profiling of combinatorial colorectal therapy in zebrafish xenografts”的文章,揭示了一种有望实现个性化抗癌治疗快速评估的动物模型——斑马鱼。

研究背后的故事可追溯至8年前。当文章作者、发育生物学家Rita Fior的母亲因为癌症需要接受多种药物治疗时,Fior发现母亲服用的药方取决于她们选择的医院。这一点让Fior很意外,“你并不知道哪款药物更有效果。这是一个大问题。”

现在,Fior希望借助斑马鱼,解决这一难题。她和团队将人类肿瘤细胞植入幼小的斑马鱼体内,发现肿瘤组织会伴随着鱼的生长而发展。她们认为,每一条斑马鱼可以视为一个微小的“癌症模型”,为特定的肿瘤患者筛选合适的治疗方案。

动物模型:小鼠 VS 斑马鱼

近年来,我们在对抗癌症上取得了显著的进步,但是仍然缺少预测个性化抗癌疗法有效性的方法。癌症患者常常需要经历多种药物的尝试,不仅仅承担着治疗副作用的折磨,还冒着延误最佳治疗时间的风险。

为了更好的评估药物的疗效,科学家们转向构建动物模型。其中,小鼠是最常用的模型——研究人员将来源于患者的癌细胞植入免疫缺陷型裸鼠体内,并以此为模型检测药物抗癌的效果。但是,小鼠模型构建成本较高,且通常需要准备2-6个月的时间。

作为生物实验室应用较为广泛的模式动物,斑马鱼有着生长速度快、成本低廉的优势。但是,相比于啮齿动物,它们在进化史上与人类相差较远。那么我们是否可以用它为平台检测抗癌药物的安全性和有效性呢?Fior和团队决定寻找答案。

首先,人类肿瘤细胞是否可以在斑马鱼体内生长?

研究团队将人类结直肠癌细胞植入斑马鱼胚胎,并观察肿瘤细胞的生长情况。4天后,研究人员在斑马鱼体内观察到人类实体瘤的3个典型特征——细胞不断快速分裂;生成给肿瘤供给营养的血管;癌细胞可以扩散至身体的其他部位。这意味着,人类癌细胞可以在斑马鱼体内生长。

其次,异种移植的斑马鱼模型是否可以验证抗癌药物的效果?

研究人员将两种常用于治疗结直肠癌的“化疗鸡尾酒”分别加入培养斑马鱼的水中。结果显示,一些斑马鱼体内的肿瘤减小了,但是另一些却没有变化。这表明,斑马鱼可以用于评估药物的有效性。

最后,斑马鱼模型是否可以有临床指导意义?

研究人员将采集自5个结直肠癌患者的肿瘤分别植入不同的斑马鱼胚胎中,并加入相同剂量的化疗药物。5组试验中,有4组能够准确预测患者术后3-6个月的复发情况。

“从植入肿瘤到分析结果,斑马鱼模型的构建仅仅只需要2-3周,所以它们可以作为筛选患者最初治疗方案的良好工具。” Fior认为。

哈佛医学院的 Leonard Zon致力于利用斑马鱼研究癌症已经十多年,他认为,斑马鱼可以成为抗癌领域一个独特的模型。“Fior课题组并不是首个尝试构建斑马鱼癌症替身的团队,但是她们的工作是迄今为止最有说服力的。” Zon给予很大的肯定。

纪念斯隆-凯特琳癌症中心的肿瘤学家Richard White认为,斑马鱼在个性化肿瘤治疗领域将占得一席之位。“优势在于简易可行。” Richard White强调道。

不过,Zon警告说,并不是所有的抗癌药物都适用于斑马鱼。所以“我们需要扩大研究样本和肿瘤种类。”Fior表示,她和团队计划继续验证结直肠癌、乳腺癌等多种肿瘤在斑马鱼模型上的构建可行性。

参考资料:

Zebrafish implanted with a cancer patient’s tumor could guide cancer treatment

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