王兆洪 陳晶晶 黃崇杰 童洪飛 金洲祥 周斌 王繼生 陳輝

小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型建立及其MicroPET檢測研究

王兆洪 陳晶晶 黃崇杰 童洪飛 金洲祥 周斌 王繼生 陳輝

目的 探索理想的小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型建立方法和移植瘤生長檢測方法。方法 將小鼠人胰腺癌皮下移植瘤制成瘤體，原位包埋于健康的BALB/c雌性小鼠胰腺尾部被膜下，20只小鼠均接種成功，建模4周后應用MicroPET檢測小鼠體內(nèi)移植瘤的生長情況。結果 MicroPET檢測顯示所有小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型均建立成功，成功率為100%；檢測到腫瘤對18FDG的平均標準攝取值為（4.30±0.35）。結論 瘤體原位包埋法是建立小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型較理想的方法，操作簡便，成功率高；MicroPET是檢測移植瘤生長情況的可靠輔助檢查方法，可以用于胰腺癌動物模型的監(jiān)測。

胰腺腫瘤 原位移植瘤 裸鼠模型 MicroPET

胰腺癌是一種預后很差的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，起病隱匿，病情發(fā)展迅速，治療效果較差，85%的患者在確診后12個月內(nèi)病死。超聲、CT、內(nèi)鏡下逆行胰膽管造影術等傳統(tǒng)的影像學技術對胰腺癌診斷均有重要作用，但都存在局限性，難以發(fā)現(xiàn)小的病灶及完全區(qū)分炎癥性、良性及惡性病灶。正電子發(fā)射型計算機斷層顯像（PET）利用功能成像可準確鑒別良、惡性腫瘤，18-氟脫氧葡萄糖（18FDG）能聚積在腫瘤細胞中并經(jīng)PET檢測到[1]，因此應用PET檢測細胞對18FDG的攝取可反映腫瘤細胞的代謝及增殖情況，更容易發(fā)現(xiàn)小的病灶，把握早期手術時機，提高手術切除率[2]。MicroPET是用于檢測動物模型的一種18FDG-PET。

小鼠人胰腺癌移植瘤模型是研究胰腺癌生物學特性的重要基礎，目前有皮下移植瘤、原位移植瘤和胰腺癌肝臟轉移瘤等眾多模型供科研應用。傳統(tǒng)較常用的建模方法是將腫瘤細胞注射到小鼠的皮下形成皮下移植瘤，或者注射到相應器官生成相應器官的原位移植瘤模型。但細胞注射法培養(yǎng)細胞量大且細胞易發(fā)生污染，在注射過程中容易滲漏，人為地導致腫瘤細胞在腹腔內(nèi)轉移，會對腫瘤的侵襲性研究造成嚴重的干擾；再加上皮下移植瘤生長時易被纖維包繞，腫瘤血管生成受干擾，不能很好地模擬人胰腺癌?；诖耍緦嶒炦\用瘤體原位包埋法建立小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型，后用MicroPET檢測模型的成功率并監(jiān)測移植瘤的生長情況，以期為臨床研究胰腺癌的早期診斷提供參考。

1 材料和方法

1.1 實驗材料 胎牛血清、0.25%胰蛋白酶、RPMI-1640培養(yǎng)基購于美國Gibco公司；18FDG由浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院提供；人胰腺癌細胞Panc-1購于美國模式培養(yǎng)物存庫。

1.2 實驗動物 4～6周齡健康BALB/c雌性小鼠購于中國科學院上海實驗動物中心，體重18～20 g，飼養(yǎng)于SPF屏障系統(tǒng)的潔凈層流架內(nèi)(無特定病原體級)，室溫控制在(25±1)℃，相對濕度40%～60%。

1.3 細胞培養(yǎng) 人胰腺癌細胞Panc-1培養(yǎng)于含10%胎牛血清、100μg/ml青霉素和 100μg/ml鏈霉素的RPMI1640培養(yǎng)液中，置于37℃含5%二氧化碳的細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每3d換液1次。細胞單層貼壁生長，約80%融合時胰蛋白酶消化傳代。

1.4 原位移植瘤模型的制備

1.4.1 小鼠人胰腺癌皮下移植瘤模型的建立 采用細胞注射法建立小鼠人胰腺癌皮下移植瘤模型，具體方法如下。（1）待腫瘤細胞生長至對數(shù)期，棄去培養(yǎng)液，用滅菌的PBS液洗滌2次，加入1ml含0.25%胰蛋白和0.02%EDTA的消化液，輕搖培養(yǎng)瓶，使消化液均勻覆蓋在細胞表面；（2）放置于37℃培養(yǎng)箱中消化3min，倒置顯微鏡下見胰腺癌細胞的細胞質回縮、細胞間隙增大時，加入培養(yǎng)基終止消化，用滅菌滴管輕輕吹打貼壁細胞，制成單細胞懸液；（3）待細胞完全脫落培養(yǎng)瓶壁時，迅速轉移至含培養(yǎng)基的無菌離心管中，1 000r/min離心5min后棄上清液，加入RPMI-1640培養(yǎng)液，調整細胞密度為約107個/ml；（4）用1ml的無菌注射器吸取約0.2 ml RPMI-1640培養(yǎng)基（含有約5×106個處于對數(shù)生長期的Panc-1胰腺癌細胞的細胞懸液）；（5）用手固定小鼠，助手用75%乙醇棉球消毒小鼠近左側后肢皮膚，后將細胞懸液注射到小鼠皮下形成皮丘（圖1，見插頁），保證穿刺點無液體滲出。用上述方法建立小鼠人胰腺癌皮下移植瘤模型2只。

1.4.2 小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型的建立 采用瘤體原位包埋法建立小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型，具體方法如下：（1）皮下移植瘤接種4周后（圖1b，見插頁），待移植瘤體積長至100～150 mm3，脫臼法處死小鼠，取出腫瘤組織并去除壞死部分，制作成大小約3×3×3mm3的瘤塊放置于盛有含10%胎牛血清、100μg/ml青霉素和100μg/ml鏈霉素的PMI 1640培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中備用（圖2a，見插頁）；（2）75%乙醇消毒4～6周齡健康BALB/c雌性小鼠腹部皮膚，用2%戊巴比妥鈉（劑量為50mg/kg）腹腔注射麻醉小鼠，麻醉起效后將小鼠仰臥位固定在鼠板上；（3）取左上腹直肌旁1cm切口，暴露脾臟和胰腺尾部，在放大鏡下剪開胰腺被膜，將瘤塊植入胰體尾處，以8-0縫線縫合胰腺被膜（圖2b，見插頁），將胰腺輕輕送回腹腔后分兩層關閉腹壁（圖2c，見插頁）。用上述方法建立小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型20只。

1.5 MicroPET監(jiān)測小鼠人胰腺癌原位移植瘤的生長建模成功4周后[3]行MicroPET檢測；模型顯像前夜所有模型小鼠均被禁食，但可自由飲水；具體方法如下：（1）將約0.1ml/只（約37MBq）18FDG經(jīng)尾靜脈注入模型小鼠；（2）在注射后40min應用德國西門子公司R4 microPET（借用自浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院，圖3a）掃描采集，將小鼠用0.2%的異氟烷麻醉后，用醫(yī)用膠帶沿掃描儀長軸俯臥位固定（圖3b），在重建圖形的矢狀位上勾畫出顯像腫瘤所占面積的感興趣區(qū)（ROI），利用microPET ASI Pro6.0.5.0軟件分別記錄并計算腫瘤組織對18FDG的平均標準攝取值（SUV）[4]。SUV值越大，18FDG在此處聚積越多，說明組織代謝越活躍，腫瘤組織惡性程度越高，SUV=單位體積病變組織示蹤劑活度（Bq/ml）/[顯像劑注射劑量（Bq）/體重（g）]。（4）檢查后脫臼法處死小鼠，取出瘤體稱重，取部分瘤體、心、肝、胰腺及雙腎部分組織用多聚甲醛固定，以供病理組織切片和免疫組織化學染色檢測使用，部分組織存放于液氮中備用。

圖3 MicroPET掃描小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型（a：18-FDG生成裝置；b：將小鼠用0.2%的異氟烷麻醉后，用醫(yī)用膠帶沿掃描儀長軸俯臥位固定，應用microPET掃描檢查）

1.6 腫瘤組織病理學檢查 處死小鼠后取腫瘤組織，行HE染色病理學檢查，觀察鏡下（×400）染色情況。

1.7 腫瘤組織免疫組織化學檢查 腫瘤組織經(jīng)石蠟切片，常規(guī)脫蠟水化，按照二步法Ki-67試劑盒所示的操作步驟進行染色、脫水、透明、封片、鏡檢，觀察鏡下（×400）染色情況。選擇10個高倍視野進行細胞計數(shù)，根據(jù)染色程度和著色細胞百分率進行半定量結果判定。細胞質基本不著色記0分，細胞質染淡黃色記1分，染棕黃色記2分，染棕褐色記3分；著色細胞占計數(shù)細胞百分率≤5%記0分，5%～25%記1分，26%～50%記2分，＞50%記3分；上述兩項得分乘積作為最后判定結果：0～1分為陰性，2～3分為弱陽性，4～6分為陽性，＞6分為強陽性。

2 結果

2.1 人胰腺癌原位移植瘤模型小鼠的一般情況 20只人胰腺癌原位移植瘤模型小鼠建模后第2天飲水、進食均正常，2周后開始出現(xiàn)納差、活動力減弱，28d后均出現(xiàn)消瘦、惡液質等表現(xiàn)。模型小鼠在建模后7、14、21、28d的平均體重分別為21.4、23.6、19.7、17.6g。

2.2 小鼠人胰腺癌原位移植瘤的生長情況 建模4周后，MicroPET檢測到小鼠腹腔內(nèi)胰腺癌較周圍組織呈現(xiàn)明顯高代謝狀態(tài)，腫瘤病灶較正常組織容易分辨；20只小鼠均能檢測出有腫瘤生長（圖4，見插頁），成瘤率100%；檢測到腫瘤組織對18FDG的平均SUV為（4.30± 0.35），但未檢測出腫瘤轉移情況。

2.3 小鼠人胰腺癌原位移植瘤的病理學及免疫組織化學表現(xiàn) 腹腔探查小鼠可見胰腺癌生長，暴露并取出原位移植瘤（圖5a，箭頭處，見插頁），可見腫瘤組織與周圍腸管、肝臟等有輕度粘連，與MicroPET檢測顯像不完全一致。病理學檢查顯示腫瘤組織中血管較豐富,腫瘤細胞增殖活躍，細胞核極不規(guī)則且缺乏極性，核仁多呈分葉狀（圖5b，見插頁）。免疫組織化學檢查顯示腫瘤組織Ki-67呈強陽性表達。

3 討論

胰腺位置深，胰腺癌起病隱匿，早期患者并無明顯癥狀，就診時多數(shù)己為晚期胰腺癌。早期診斷和治療對胰腺癌預后尤為重要，先進的診斷手段及創(chuàng)新的治療方案是胰腺癌臨床診療迫切需要的。

Manzotti等[5]應用人胰腺癌組織建立小鼠人胰腺癌移植瘤模型，這種模型的特點是保持了腫瘤的轉移性和侵襲性。有文獻報道，小鼠原位移植瘤模型的腫瘤組織可以從一個小鼠模型轉移到另一個模型，仍然能保持腫瘤生長和侵襲的特性[6]。本實驗中，筆者建立胰腺癌原位移植瘤模型需要有胰腺癌瘤體，初次細胞用量較大，獲得瘤體的過程比較費時，但再次接種時可以利用原位移植瘤的瘤塊接種，同樣可以獲得原位移植瘤。這樣既可節(jié)省建模時間，又保持了腫瘤的轉移性和侵襲性。

因腫瘤位于腹腔，原位移植瘤建模后不像皮下移植瘤能夠容易地觀察并記錄其生長的情況，未處死小鼠前不能用簡單的方法計算成瘤率，不易觀察治療過程中腫瘤對藥物的反應。目前檢測胰腺癌原位移植瘤的常用方法有活體熒光成像、小鼠腹腔鏡等[7]。許多惡性腫瘤包括胰腺癌的己糖激酶和其他的葡萄糖代謝酶過表達[8]，惡性腫瘤在葡萄糖代謝方面的改變?yōu)?8FDG功能性成像提供了基礎。18FDG-PET可以通過檢測到糖酵解增加區(qū)分惡性與良性組織。

PET是目前已在臨床推廣應用的一種核醫(yī)學檢查，18FDG-PET顯像己被應用于肺癌等[9]的診斷，并被認為是目前腫瘤顯像的最佳方法之一[10]。18FDG-PET不但在診斷肺癌、肝癌、胃癌等方面具有重要的參考價值，而且在胰腺癌的診斷、分期、分級及其手術后復發(fā)的診斷，指導治療均有重要臨床意義。本實驗采用瘤體原位包埋法建立小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型，然后利用MicroPET檢測模型的成瘤率及生長情況。結果發(fā)現(xiàn)，成功率100%；建模成功的小鼠腹腔腫瘤組織較周圍組織呈現(xiàn)明顯高代謝狀態(tài)，腫瘤病灶容易分辨。

SUV代表組織的糖酵解是否活躍即組織的代謝生長，SUV越大，組織的代謝越旺盛[11]。本實驗中MicroPET成像后，筆者利用MicroPET ASIPro6.0.5.0軟件計算腫瘤組織的SUV，結果顯示病灶處呈明顯的高代謝狀態(tài)；處死小鼠后探查腹腔，腫瘤組織病理學檢查符合胰腺癌的診斷；免疫組織化學法檢測腫瘤組織中Ki-67的表達呈強陽性。

綜上所述，在熟練的技術條件下瘤體原位包埋法建立的小鼠人胰腺癌原位移植瘤模型成瘤率高，建立的模型有良好的增殖和侵襲特性。臨床對胰腺癌實現(xiàn)真正意義上的早期診斷，必須從細胞和分子水平上發(fā)現(xiàn)并診斷胰腺癌，因此分子影像學技術是解決胰腺癌早期診斷問題的根本方法。MicroPET可用于檢測小鼠胰腺癌原位移植瘤模型的成瘤率及生長情況。

4 志謝

感謝浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院PET中心全體工作人員對本實驗的幫助和技術指導。

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Establishment of orthotopic transplatation model of human pancreatic cancer in nude mice

WANG Zhaohong,CHEN Jingjing,HUANG Chongjie,et al.Department of Surgery,the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University,Wenzhou 325027,China

【 Abstract】 Objective To establish an orthotropic transplatiation mofel of human pancreatic carcinoma in nude mouse. Methods The small piece of human pancreatic carcinoma from xenograft was implanted subcapsularly in the tail of pancreas in 20 female BALB/c nude mice.The growth of transplanted tumors were observed with microPET imaging 4 weeks after operation,then the animals were sacrificed by cervical dislocation and the samples of tumor were obtained. Results Four weeks after implantation,the orthotopic transplatation nude mice model was established with a success rate of 100.0%. MicroPET showed that the mean uptake value of 18FDG in tumor mass was(4.30±0.35). Conclusion The orthotopic human pancreatic cancer nude mouse model has been successfully established,and MicroPET can be used to examine the growth of transplanted pancreatic carcinoma in nude mice.

Pancreatic carcinoma Orthotopic transplantation tumor Nude mouse modelMicroPET

2016-02-24）

（本文編輯：李媚）

浙江省中醫(yī)藥科技計劃項目（2014ZQ020）；溫州市公益性科技計劃項目（Y20140694）

325027 溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院肝膽外科

陳輝，E-mail：wzyxych@163.com