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结肠癌为临床常见的消化类疾病,属于恶性肿瘤之一,发病率较高[1]。早期结肠癌手术治疗后5年生存率可达90%~95%,而晚期仅有5%[2]。因此,对于晚期结肠癌的病人,根治术治疗已经不再适合,临床多用化疗药物来减小病灶、缓解症状,以达到延长病人生存期、提高生活质量的目的。新型化疗药物及靶向药物不断出现,但新药在进入Ⅲ期临床试验过程中超过95%会被淘汰[3],因此,更精准的临床前体内试验是必要的。新一代动物模型——病人来源肿瘤异种移植模型(patient-derived tumor xenografts,PDX)应运而生。PDX是将病人的肿瘤直接接种到高度免疫缺陷小鼠体内而建立起来的动物模型,该模型能够保持原代肿瘤的异质性、组织学特性、分子多样性以及微环境,为评估药效、解决临床治疗难题奠定研究基础,是新型的有效的肿瘤研工具[4]。临床常用的抗结肠癌药物,如氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-Fu)、奥沙利铂、吉西他滨和伊立替康等都有一定的不良反应。其中,5-Fu常被用作阳性药对照来间接评价新药的药效,但不同研究者采用5-Fu作为阳性药时使用的药物剂量不一,药效与毒性差异很大。本研究对5-Fu在PDX模型中的药效与毒性进行研究,评价5-Fu的药效和毒性与给药剂量之间的关系,以期为5-Fu在PDX模型中作为阳性药对照时的剂量选择提供参考。现作报道。
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连续测定移植瘤体积,结果显示PDX原代模型(P1)在接种后20 d左右成功形成瘤体,在接种部位触及结节质硬、活动度差,49~56 d肿瘤体积可以达到传代要求。肿瘤传代后(P2)生长速度明显快于P1代(P < 0.01)(见表 1、图 1A),符合肿瘤生长的特点。基因检测结果显示,经过传代后,肿瘤组织与病人术后P0代肿瘤组织同源性为99.96%。组织病理切片染色,也显示各代肿瘤组织差异不大(见图 1B)。
分组 小鼠移植瘤体积/mm3 7 d 21 d 35 d 49 d P1代 26.91±0.67 116.76±17.45 340.99±31.88 839.07±54.83 P2代 86.32±1.65 360.26±18.81 1243.39±45.86 — t 81.72 23.25 39.58 — P < 0.01 < 0.01 < 0.01 — -
与空白对照组比较,5 mg/kg剂量组肿瘤体积增长变缓(P < 0.01)。10 mg/kg剂量组肿瘤体积抑制较5 mg/kg组更加明显(P < 0.01),但瘤体未出现坏死。20 mg/kg剂量组肿瘤细胞主要聚集于肿瘤块周围,中央的细胞大部分坏死,有复发的趋势。40 mg/kg剂量组与空白对照组相比差异显著(P < 0.01),较早出现坏死,与20 mg/kg剂量组比较坏死周边无残留瘤组织,继而出现结痂,在39 d时出现治愈情况。60 mg/kg剂量组的肿瘤体积基本没有增长的趋势,抑制效果最显著,但同时不良反应也大,小鼠日渐消瘦,10 d内出现死亡(见表 2、图 2)。实验终止时,剥离肿瘤称质量,计算抑制率,5、10、20、40、60 mg/kg剂量组对应的肿瘤抑制率分别为33%、49%、68%、92%和100%。
分组 3 d 9 d 15 d 21 d 空白对照组 288.47±6.03 507.25±26.13 876.60±29.22 1 349.46±43.02 5 mg/kg组 213.95±3.93** 371.45±15.09** 580.38±13.24** 831.03±43.42** 10 mg/kg组 217.71±7.06** 270.84±12.04**## 436.64±17.29**## 594.35±10.45**## 20 mg/kg组 190.71±4.61**##▲▲ 257.85±6.31**## 356.50±31.95**##▲▲ 482.66±53.68**##▲ 40 mg/kg组 168.62±4.08**##▲▲△△ 234.29±7.29**##▲ 278.75±15.07**##▲▲△△ 373.10±22.90**##▲▲△ 60 mg/kg组 160.73±2.69**##▲▲△△ 192.43±4.38**##▲▲△△▽ — — F 262.00 204.60 322.70 310.70 P < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 6 408.000 39 830.000 166 300.000 450 600.000 分组 27 d 33 d 39 d 空白对照组 1 715.05±74.87 1 966.49±82.70 2 384.00±67.37 5 mg/kg组 1 272.22±45.63** 1 620.73±36.82** 1 823.92±53.7** 10 mg/kg组 821.81±29.29**## 1 087.14±85.19**## 1 269.14±27.59**## 20 mg/kg组 583.33±28.91**##▲▲ 668.52±34.50**##▲▲ 733.05±35.43**##▲▲ 40 mg/kg组 439.71±37.46**##▲▲△ — — 60 mg/kg组 — — — F 382.20 237.00 642.50 P < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 824 300.000 986 100.000 1 517 000.000 q检验:与空白对照组比较**P < 0.01;与5 mg/kg组比较##P < 0.01;与10 mg/kg组比较▲P < 0.05,▲▲P < 0.01;与20 mg/kg组比较△P < 0.05,△△P < 0.01;与40 mg/kg组比较▽P < 0.05 -
随5-Fu剂量增加,10、20、40、60 mg/kg剂量组小鼠体质量变化率逐渐降低(P < 0.01)(见表 3)。40 mg/kg剂量组小鼠体质量先下降,小鼠状态较差、消瘦、活动能力减弱,但后期有逐步恢复的趋势。60 mg/kg剂量组小鼠体质量急剧下降,出现严重便秘现象,在12 d就开始出现死亡,在21 d全组小鼠均死亡,死亡率为100%。
分组 小鼠体质量变化率/% 6 d 12 d 18 d 24 d 30 d 空白对照组 106.28±5.42 116.21±3.70 120.66±4.20 126.97±4.53 133.29±6.18 5 mg/kg组 110.19±2.76 119.41±2.58 125.51±2.81* 131.53±3.25 134.69±4.22 10 mg/kg组 104.53±3.16## 106.34±3.83**## 111.30±3.41**## 117.17±3.63**## 120.76±4.57**## 20 mg/kg组 102.70±2.52## 106.67±2.69**##▲▲ 110.28±2.44**## 113.54±2.26**## 118.80±2.34**## 40 mg/kg组 97.80±2.16**##▲▲△△ 95.98±2.45**##▲▲△△ 90.17±2.14**##▲▲△△ 87.91±2.04**##▲▲△△ 81.65 ±1.91**##▲▲△△ 60 mg/kg组 91.89 ±2.08**##▲▲△△▽▽ 82.48±1.54**##▲▲△△▽▽ 75.57±2.08**##▲▲△△▽▽ — — F 24.31 1 042.00 146.50 161.60 160.60 P < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 10.457 7 606.000 1 370.000 1 734.000 2 762.000 q检验:与空白对照组比较*P < 0.05,**P < 0.01;与5 mg/kg组比较##P < 0.01;与10 mg/kg组比较▲▲P < 0.01;与20 mg/kg组比较△△P < 0.01;与40 mg/kg组比较▽▽P < 0.01 -
5、10 mg/kg组小鼠肺、脾、胸腺和肝指数与空白对照组差异均无统计学意义(P>0.05);20 mg/kg组小鼠脾指数明显高于空白对照组,胸腺指数明显低于空白对照组(P < 0.01);40 mg/kg组小鼠肺、脾、胸腺和肝指数与空白对照组、20 mg/kg组差异均有统计学意义(P < 0.05~P < 0.01)(见表 4)。
分组 n 肺指数 脾指数 胸腺指数 肝指数 空白对照组 6 0.19±0.02 1.2±0.09 0.21±0.02 1.26±0.12 5 mg/kg组 6 0.18±0.02 1.2±0.11 0.19±0.03 1.24±0.10 10 mg/kg组 6 0.18±0.03 1.4±0.15 0.18±0.03 1.32±0.15 20 mg/kg组 6 0.19±0.01 2.1±0.18**##▲▲ 0.12±0.02**##▲▲ 1.37±0.12 40 mg/kg组 4 0.14±0.01**##▲▲△△ 4.4±0.12**##▲▲△△ 0.06±0.01**##▲▲△△ 1.04±0.09*▲▲△△ F — 4.34 441.40 27.19 5.14 P — 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 — 0.002 8.161 0.187 0.073 q检验:与空白对照组比较*P < 0.05,**P < 0.01;与5 mg/kg组比较##P < 0.01;与10 mg/kg组比较▲▲P < 0.01;与20 mg/kg组比较△△P < 0.01