勞喬聰,徐懿喬,金凡茂,陳嘉晟,湯敏佳,徐 雷,朱曉宇,鄭高利,宣堯仙,李春啟*
(1.杭州環(huán)特生物科技股份有限公司,杭州 310012; 2.浙江省人用物品安全性評價技術研究重點實驗室早期評價基地,杭州 310012; 3.浙江省醫(yī)學科學院安全性評價研究中心,杭州 310013)
斑馬魚腫瘤異種移植模型在抗癌藥敏感性評價中的應用
勞喬聰1,2,徐懿喬1,金凡茂1,陳嘉晟1,湯敏佳1,徐 雷1,朱曉宇1,2,鄭高利3,宣堯仙3,李春啟1,2*
(1.杭州環(huán)特生物科技股份有限公司,杭州 310012; 2.浙江省人用物品安全性評價技術研究重點實驗室早期評價基地,杭州 310012; 3.浙江省醫(yī)學科學院安全性評價研究中心,杭州 310013)
目的應用人類肺癌、胃癌和肝癌細胞斑馬魚異種移植模型,分別評價5種臨床常用抗癌藥的體內敏感性。方法分別建立斑馬魚肺癌A549、胃癌SGC-7901和肝癌HepG2異種移植模型,順鉑、紫杉醇、長春瑞濱、恩度和貝伐單抗設計3個劑量分別處理斑馬魚肺癌A549移植模型,紫杉醇、伊立替康、羥基脲、順鉑和5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)設計3個濃度或劑量分別處理斑馬魚胃癌SGC-7901移植模型,阿霉素、吉西他濱、羥基脲、順鉑和5-氟尿嘧啶設計3個濃度或劑量分別處理斑馬魚肝癌HepG2移植模型。實驗結束后,使用熒光顯微鏡進行體內腫瘤定量圖像分析,計算藥物對斑馬魚體內腫瘤生長抑制率,通過與模型對照組相比,分析是否具有統計學意義。結果受試的抗腫瘤藥物在斑馬魚腫瘤異種移植模型中均有效,并且基本都呈劑量依賴性。在抗肺癌A549藥敏試驗中,藥效從高到低分別為貝伐單抗(65%)>順鉑(55%)>長春瑞濱(40%)>恩度(39%)>紫杉醇(27%);在抗胃癌SGC-7901藥敏試驗中,藥效從高到底分別為羥基脲(46%)>5-FU(31%)=伊立替康(31%)>紫杉醇(26%)>順鉑(24%);在抗肝癌HepG2藥敏試驗中,藥效從高到底分別為順鉑(64%)>羥基脲(56%)>吉西他濱(46%)>阿霉素(45%)>5-FU(38%)。結論斑馬魚腫瘤異種移植模型適合用于抗癌藥體內藥敏試驗。
斑馬魚;腫瘤移植;抗癌藥;體內藥敏試驗;藥效比較
世界上每年都會出現大量新的抗腫瘤候選物,大量的人力物力不斷地投入到抗腫瘤藥物的開發(fā)中,然而,每年都有大量的抗腫瘤藥物在前期的開發(fā)中給科學家?guī)硐M?,但在后期的臨床研究中被證明是無效的,由此造成的時間、金錢、精力成本巨大[1]。因此,尋找一種在藥物開發(fā)早期便能夠迅速、準確、高效評價抗腫瘤候選物藥效的方法非常必要。
斑馬魚作為一種重要的模式生物,早期主要應用于發(fā)育遺傳學研究[2-4]和有毒物質的檢測[5-11]。近些年來,斑馬魚在各類藥物的藥效評價方面也起到了越來越重要的作用[12-19]。斑馬魚作為一種整體的活體動物模型,在藥物評價方面,具備藥物在體內吸收、分布、代謝、排泄的完整過程,并且由于其本身的物理特性,斑馬魚又具有類似體外細胞、分子生物學手段快速、高效、經濟的優(yōu)勢,是細胞等體外試驗模型過渡到鼠科等哺乳動物模型中的一個優(yōu)勢動物模型,在藥物的臨床前研究階段有較高應用價值。
斑馬魚腫瘤異種移植模型是抗腫瘤藥物研發(fā)中一種新興的實驗技術[20],廣泛應用于抗腫瘤藥物的早期篩選實驗[21, 22],但并未見關于使用該模型專門評價已上市藥物藥敏性的報道。因此,本研究以斑馬魚腫瘤移植為動物模型,驗證臨床常用的抗腫瘤藥物在該模型上的藥敏性,旨在探索斑馬魚腫瘤異種移植模型是否能夠準確評價抗腫瘤藥物的效果,為該模型應用于抗癌藥物的研發(fā)提供實驗依據。
1.1實驗動物
野生型AB品系斑馬魚,源于自然成對交配繁殖,由杭州環(huán)特生物科技股份有限公司養(yǎng)魚中心[SYXK(浙)2012-0171]繁殖提供。年齡為受精后2 d(2 dpf),每實驗組為30尾。實驗用斑馬魚飼養(yǎng)于28℃水溫的專門水族箱,飼養(yǎng)用水的水質為:每1 L反滲透水中加入200 mg速溶海鹽,電導率為480~510 μS/cm,pH為6.9~7.2,硬度為53.7~71.6 mg/L CaCO3。飼養(yǎng)管理符合國際AAALAC認證的要求。
1.2主要試劑與儀器
解剖顯微鏡(SMZ645,Nikon公司);6孔板(Nest Biotech);精密電子天平(CP214,奧豪斯);顯微注射儀(IM-300,Narishige,Japan);拉針儀(PC-10,Narishige);電動聚焦連續(xù)變倍熒光顯微鏡(AZ100,Nikon公司);恩度由山東先聲麥得津生物制藥有限公司生產,批號為201505012;紫杉醇由阿拉丁試劑(上海)有限公司生產,批號為45076;阿霉素由阿拉丁試劑(上海)有限公司生產,批號為25316-40-9;貝伐單抗由羅氏公司公司生產,批號為H0126805;順鉑由阿拉丁試劑(上海)有限公司生產,批號為k1520124。
1.3實驗方法
1.3.1 細胞培養(yǎng)及標記
人肺癌A549細胞株、胃癌SGC-7901細胞株和肝癌HepG2細胞株均從美國ATCC購買,均使用含10%胎牛血清的DMEM完全培養(yǎng)基,在37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),CO2濃度為5%。腫瘤細胞培養(yǎng)至對數生長期,用胰酶消化收集細胞,使用CM-Dil進行標記。
1.3.2 斑馬魚腫瘤異種移植模型的建立
將標記好的細胞進行細胞計數,調整濃度為3 × 107個細胞/mL,使用顯微注射儀將細胞注射至2 dpf斑馬魚卵黃囊內,注射體積10 nL,每尾斑馬魚約注射300個細胞。注射細胞后的斑馬魚放置35℃恒溫生化培養(yǎng)箱培養(yǎng),24 h后在熒光顯微鏡下篩選熒光量一致的斑馬魚,按實驗設計進行分組,每組30尾斑馬魚。
1.3.3 藥物處理
根據臨床用藥相對應的方式,臨床口服藥物對應斑馬魚水溶給藥,臨床靜脈注射藥物對應斑馬魚靜脈注射給藥。通過濃度摸索實驗,得到各抗癌藥物在斑馬魚上的最大耐受劑量(maximum tolerated dose,MTD)或濃度(maximum tolerated concentration,MTC)。在體內藥敏試驗中,各藥物均選擇3個劑量或濃度進行實驗,分別為MTD/4、MTD/2和MTD,MTC/4、MTC/2和MTC。
抗非小細胞肺癌A549細胞藥敏試驗組別和劑量設置見表1。抗胃癌SGC-7901細胞藥敏試驗組別和劑量設置見表2??垢伟〩epG2細胞藥敏試驗組別和劑量設置見表3。
移植腫瘤的斑馬魚,不加任何藥物處理的為模型對照組。
1.3.4 熒光拍照及數據采集
抗癌藥物處理至5 dpf時,每個實驗組隨機選擇10尾斑馬魚在熒光顯微鏡下進行觀察、拍照并保存圖片。利用尼康NIS-Elements D 3.10高級圖像處理軟件進行圖像分析,計算癌細胞相對熒光強度總和(S),定量評價各抗癌藥物對斑馬魚體內腫瘤生長的抑制作用。腫瘤抑制作用計算公式如下:
1.4統計學方法
統計學分析采用方差分析和Dunnett’st檢驗,與模型對照組相比較P< 0.05為差異有顯著性。
表1 抗非小細胞肺癌A549細胞藥敏試驗組別和劑量(ng每尾斑馬魚)
表2 抗胃癌SGC-7901細胞藥敏試驗組別和劑量
表3 抗肝癌HepG2細胞藥敏試驗組別和劑量
2.1抗非小細胞肺癌A549細胞的藥敏
抗非小細胞肺癌A549細胞藥敏試驗結果如表4和圖1所示。其中,抗肺癌A549細胞藥敏試驗中,貝伐單抗在劑量為每尾斑馬魚100、200和400 ng時,腫瘤生長抑制率分別為4%、57%和65%,與模型對照組比較分別為P> 0.5,P< 0.001和P< 0.001,當貝伐單抗在劑量為每尾斑馬魚200和400 ng時對肺癌A549細胞有顯著的抑制作用。順鉑在劑量為每尾斑馬魚0.5、1和2 ng時,腫瘤生長抑制率分別為34%、35%和55%,與模型對照組比較,均對肺癌A549細胞有顯著的抑制作用。恩度在劑量為每尾斑馬魚20、40和80 ng時,腫瘤生長抑制率分別為11%、12%和39%,與模型對照組比較,當在劑量為每尾斑馬魚80 ng時對肺癌A549細胞有顯著的抑制作用。紫杉醇在劑量為每尾斑馬魚0.86、1.71和2.56 ng時,腫瘤生長抑制率分別為24%、25%和27%,與模型對照組比較,均對肺癌A549細胞有顯著的抑制作用。長春瑞濱在劑量為每尾斑馬魚0.125、0.25和0.5 ng時,腫瘤生長抑制率分別為28%、40%和40%,與模型對照組比較,均對肺癌A549細胞有顯著的抑制作用。可見,抗肺癌A549藥效從高到低的藥物分別為貝伐單抗(65%)>順鉑(55%)>長春瑞濱(40%)>恩度(39%)>紫杉醇(27%)。
2.2抗胃癌SGC-7901細胞的藥敏
抗胃癌SGC-7901細胞藥敏試驗結果如表5和圖2所示。其中,抗胃癌SGC-7901細胞藥敏試驗中,5-FU在濃度為65、130和260 μg/mL時,腫瘤生長抑制率分別為31%、29%和29%,與模型對照組比較,均對胃癌SGC-7901細胞有顯著的抑制作用。羥基脲在濃度為250、500和1000 μg/mL時,腫瘤生長抑制率分別為29%、31%和46%,與模型對照組比較,均對胃癌SGC-7901細胞有顯著的抑制作用。順鉑在劑量為每尾斑馬魚0.5、1和2 ng時,腫瘤生長抑制率分別為5%、5%和24%,與模型對照組比較,當順鉑在劑量為每尾斑馬魚2 ng時對胃癌SGC-7901細胞有顯著的抑制作用。伊立替康在劑量為每尾斑馬魚0.5、1和2 ng時,腫瘤生長抑制率分別為4%、31%和30%,與模型對照組比較分別為P> 0.5,P< 0.001和P< 0.001,當伊立替康在劑量為每尾斑馬魚1和2 ng時對胃癌SGC-7901細胞有顯著的抑制作用。紫杉醇在劑量為每尾斑馬魚0.86、1.71和2.56 ng時,腫瘤生長抑制率分別為3%、25%和26%,與模型對照組比較分別為P> 0.5,P< 0.05和P< 0.05,當紫杉醇在劑量為每尾斑馬魚1.71和2.56 ng時對胃癌SGC-7901細胞有顯著的抑制作用。
表4 藥物對斑馬魚非小細胞肺癌A549細胞移植模型的腫瘤生長抑制率(n=10)Tab.4 Tumor growth inhibition rates of tested drugs in the zebrafish xenotransplantation model of A549 non-small-cell lung cancer cells
注:與模型對照組相比,*P< 0.05,**P< 0.01,***P< 0.001。
Note. Compared with the model control group,*P< 0.05,**P< 0.01,***P< 0.001.
可見,抗胃癌SGC-7901藥效從高到低的藥物分別為羥基脲(46%)>5-FU(31%)=伊立替康(31%)>紫杉醇(26%)>順鉑(24%)。
2.3抗肝癌HepG2細胞的藥敏
抗肝癌HepG2細胞藥敏試驗結果如表6和圖3所示。其中,抗肝癌HepG2細胞藥敏試驗中,阿霉素在劑量為每尾斑馬魚0.5、1和2 ng時,腫瘤生長抑制率分別為17%、42%和45%,與模型對照組比較分別為P> 0.5,P< 0.001和P< 0.001,當阿霉素在劑量為每尾斑馬魚1和2 ng時對肝癌HepG2細胞有顯著的抑制作用。吉西他濱在劑量為每尾斑馬魚5、10和20 ng時,腫瘤生長抑制率分別為46%、45%和46%,與模型對照組比較,均對肝癌HepG2細胞有顯著的抑制作用。羥基脲在濃度為125、250和500 μg/mL時,腫瘤生長抑制率分別為33%、56%和40%,與模型對照組比較,均對肝癌HepG2細胞有顯著的抑制作用。順鉑在劑量為每尾斑馬魚0.5、1和2 ng時,腫瘤生長抑制率分別為45%、50%和64%,與模型對照組比較,均對肝癌HepG2細胞有顯著的抑制作用。5-FU在濃度為65、130和260 μg/mL時,腫瘤生長抑制率分別為15%、33%和38%,與模型對照組比較分別為P> 0.5,P< 0.01和P< 0.01,當5-FU在濃度為130和260 μg/mL時對肝癌HepG2細胞有顯著的抑制作用。可見,抗肝癌HepG2藥效從高到低的藥物分別為順鉑(64%)>羥基脲(56%)>吉西他濱(46%)>阿霉素(45%)> 5-FU(38%)。
注:圖中紅色為CM-Dil標記的腫瘤細胞,紅色熒光越多,表示腫瘤細胞數量越多。A:貝伐單抗,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚100、200、400 ng劑量組;B:順鉑,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.5、1、2 ng劑量組;C:恩度,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚20、40、80 ng劑量組;D:紫杉醇,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.86、1.71、2.56 ng劑量組;E:長春瑞濱,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.125、0.25、0.5 ng劑量組。圖1 藥物對斑馬魚非小細胞肺癌A549細胞移植模型腫瘤生長抑制現象的顯微熒光圖像Note. Red fluorescence indicates the CM-Dil labeled tumor cells. The more red fluorescence, the more tumor cells. A: Bevacizumab, from left to right: model control group, 100, 200 and 400 ng per fish; B: cis-Platinum, from left to right: model control, 0.5, 1 and 2 ng per fish; C: Endostar, from left to right: model control, 20, 40 and 80 ng per fish; D: Paclitaxel, from left to right: model control, 0.86, 1.71 and 2.56 ng per fish; E: Vinorelbine, from left to right: model control, 0.125, 0.25 and 0.5 ng per fish.Fig.1 Fluorescence microscopic images showing the inhibition of tumor growth induced by different drugs in zebrafish xenotransplantation models of A549 non-small-cell lung cancer cells
注:圖中紅色為CM-Dil標記的腫瘤細胞,紅色熒光越多,表示腫瘤細胞數量越多。A:5-FU,從左到右分別為模型對照組,65、130、260 μg/mL濃度組(每尾斑馬魚10 nL);B:羥基脲,從左到右分別為模型對照組,250、500、1000 μg/mL濃度組(每尾斑馬魚10 nL);C:順鉑,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.5、1、2 ng劑量組;D:伊立替康,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.5、1、2 ng劑量組;E:紫杉醇,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.86、1.71、2.56 ng劑量組。圖2 藥物對斑馬魚胃癌SGC-7901細胞移植模型腫瘤生長抑制現象的顯微熒光圖像Note. Red fluorescence indicates the CM-Dil labeled tumor cells. The more red fluorescence, the more tumor cells. A: 5-FU, from left to right: model control group, 65, 130 and 260 μg/mL (10 nL per fish); B: Hydroxyurea, from left to right: model control, 250, 500 and 1000 μg/mL (10 nL per fish); C: cis-Platinum, from left to right: model control, 0.5, 1 and 2 ng per fish; D: Irinotecan, from left to right: model control, 0.5, 1 and 2 ng per fish; E: Paclitaxel, from left to right: model control, 0.86, 1.71 and 2.56 ng per fish.Fig.2 Fluorescence microscopic image showing the inhibitory effect of drugs on tumor growth in the zebrafish xenotransplantation model of SGC-7901 stomach cancer cells
藥物Drugs劑量或濃度Doseorconcentration腫瘤生長抑制率(%)Tumorgrowthinhibitionrates模型對照Modelcontrol—05-氟尿嘧啶5-FU65μg/mL31***130μg/mL29***260μg/mL29***羥基脲Hydroxyurea250μg/mL29**500μg/mL31**1000μg/mL46***順鉑cis-Platinum0.5ngperfish51ngperfish52ngperfish24*伊立替康Irinotecan0.5ngperfish41ngperfish31***2ngperfish30***紫杉醇Paclitaxel0.86ngperfish31.71ngperfish25*2.56ngperfish26*
注:與模型對照組相比,*P< 0.05,**P< 0.01,***P< 0.001。
Note. Compared with the model control group,*P< 0.05,**P< 0.01,***P< 0.001.
表6 藥物對斑馬魚肝癌HepG2細胞移植模型的腫瘤生長抑制率(n=10)Tab.6 Tumor growth inhibition rates of different drugs in the zebrafish xenotransplantation model of HepG2 liver cancer cells
注:與模型對照組相比,**P< 0.01,***P< 0.001。
Note. Compared with the model control group,**P< 0.01,***P< 0.001.
注:圖中紅色為CM-Dil標記的腫瘤細胞,紅色熒光越多,表示腫瘤細胞數量越多。A:阿霉素,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.5、1、2.5 ng劑量組;B:吉西他濱,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚5、10、20 ng劑量組;C:羥基脲,從左到右分別為模型對照組,125、250、500 μg/mL濃度組(每尾斑馬魚10 nL);D:順鉑,從左到右分別為模型對照組,每尾斑馬魚0.5、1、2 ng劑量組;E:5-FU,從左到右分別為模型對照組,65、130、260 μg/mL濃度組(每尾斑馬魚10 nL)。圖3 藥物對斑馬魚肝癌HepG2細胞移植模型腫瘤生長抑制現象的顯微熒光圖像Note. Red fluorescence indicates the CM-Dil labeled tumor cells. The more red fluorescence, the more tumor cells. A: Adriamycin, from left to right: model control group, 0.5, 1 and 2.5 ng per fish; B: Gemcitabine, from left to right: model control, 5, 10 and 20 ng per fish; C: Hydroxyurea, from left to right: model control, 125, 250 and 500 μg/mL (10 nL per fish); D: cis-Platinum, from left to right: model control, 0.5, 1 and 2 ng per fish; E: 5-FU, from left to right: model control, 65, 130 and 260 μg/mL (10 nL per fish).Fig.3 Fluorescence microscopic images showing the inhibition of tumor growth induced by different drugs in the zebrafish xenotransplantation model of the HepG2 liver cancer cells
抗癌藥敏感性評價實驗包括體外細胞實驗和動物體內實驗。體外抗癌實驗缺乏體內吸收、分布、代謝、排泄等過程,易產生假陽性結果。體內主要以小鼠為實驗動物,評價藥物的體內抗癌活性[23, 24],然而小鼠作為腫瘤移植的載體,也有其固有的缺陷,如需要免疫抑制品系的特殊小鼠、所需移植的腫瘤細胞數量要求多、實驗造模周期長、需要不斷的傳代以滿足實驗樣本數量的需求、無法對腫瘤進展情況進行成像顯示等[25]。斑馬魚腫瘤異種移植模型本身具有極大的優(yōu)勢且克服了小鼠的許多不足之處[26, 27]:斑馬魚與人類基因的同源性高達85%,且許多有關腫瘤的信號通路都與人類相似,并且與人類一樣,其自身也能夠自發(fā)得癌[28];斑馬魚幼魚階段適應性免疫功能不全,易于腫瘤異種移植[29];斑馬魚幼魚個體小,通體透明,能夠方便地對體內腫瘤細胞進行顯微鏡觀察和拍照等。
本研究選取三類人群中常見的腫瘤類型作為測試疾病對象,以臨床上每類腫瘤對應的常規(guī)化療藥物作為測試的藥物對象,以斑馬魚腫瘤異種移植模型作為檢測的生物模型,目的在于評價斑馬魚腫瘤異種移植模型是否能夠準確評價抗癌藥物的藥敏性。本研究結果證實,在臨床上效果顯著的抗非小細胞肺癌藥物、抗胃癌藥物、抗肝癌藥物,在斑馬魚腫瘤異種模型上同樣能體現出其抑制癌細胞生長的效果,且明顯具有劑量依賴效應。本實驗結果也表明,在斑馬魚腫瘤異種移植模型中,就抗腫瘤藥物對特定腫瘤的治療效果來看,各類抗腫瘤藥物的抗腫瘤效果是有優(yōu)劣之分的。比如,在本實驗研究中發(fā)現,順鉑的抗小細胞肺癌和肝癌效果優(yōu)于其他大多數抗癌藥的;而順鉑的抗抗胃癌效果相對于其他抗癌藥是比較弱的;又如5-FU在抗胃癌方面是優(yōu)于其他多數抗癌藥的,而在抗肝癌的方面的療效是弱于其他抗癌藥的。
對于理化性質和作用機制各異的抗癌藥物,本實驗根據臨床上的服用方式,相應地給予斑馬魚口服(水溶)給藥或者靜脈注射給藥。結果證實,這些藥物在斑馬魚體內不僅都體現出了良好的抗腫瘤效果,而且結果與臨床用藥基本一致。這提示我們,斑馬魚腫瘤異種移植模型是一類可靠的、靈敏的、能夠在體內測定藥物抗癌效用的動物模型?;诎唏R魚自身的物理特性優(yōu)勢及對抗腫瘤藥物的藥敏性,斑馬魚腫瘤異種移植模型是一類非常有應用前景的抗腫瘤動物模型,我們預測未來該模型將會在抗腫瘤藥物的新藥研發(fā)、老藥再評價、藥物聯用組方篩選、耐藥測試乃至人源的腫瘤移植-精準醫(yī)療中獲得更加廣泛的應用。
[1] 吳慧, 高柳濱. 全球抗腫瘤藥物研發(fā)報告(2015) [J]. 藥學進展, 2015, 34(3): 227-234.
[2] He JH, Gao JM, Huang CJ, et al. Zebrafish models for assessing developmental and reproductive toxicity [J]. Neurotoxicol Teratol, 2014, 42: 35-42.
[3] Chen JB, Gao HW, Zhang YL, et al. Developmental toxicity of diclofenac and elucidation of gene regulation in zebrafish (Danio rerio) [J]. Sci Rep, 2014, 4: 4841.
[4] 許冰潔, 張立將, 李春啟, 等. 斑馬魚胚胎評價5種藥物的發(fā)育毒性與模型驗證 [J]. 中國藥理學通報, 2016, 32(1): 74-79.
[5] 陳汝家, 朱俊靖, 周盛梅, 等. 斑馬魚模型在藥物毒性與安全性評價中的應用 [J]. 毒理學雜志, 2012, 26(3): 224-228.
[6] 蘭小紅, 朱曉宇, 張勇, 等. 以斑馬魚模型評價6種藥物的神經毒性 [J]. 實驗動物科學, 2016, 33(5): 28-32.
[7] 郭勝亞, 朱曉宇, 廖文瀚, 等. 斑馬魚模型評價5種中藥肝臟毒性 [J]. 實驗動物科學, 2016, 33(5): 21-27.
[8] 梁錦鋒, 朱勇, 張洪瑤, 等. 斑馬魚模型在藥物研發(fā)早期腎臟毒性中的應用研究 [J]. 中國比較醫(yī)學雜志, 2016, 26(9): 30-35.
[9] Zhu JJ, Xu YQ, He JH, et al. Human cardiotoxic drugs delivered by soaking and microinjection induce cardiovascular toxicity in zebrafish [J]. J Appl Toxicol, 2014, 34(2): 139-148.
[10] Xu H, Dong X, Zhang Z, et al. Assessment of immunotoxicity of dibutyl phthalate using live zebrafish embryos [J]. Fish Shellfish Immunol, 2015, 45(2): 286-292.
[11] 張洪瑤, 賈飛, 錢璟, 等. 以斑馬魚為模型評價酒石酸長春瑞濱注射用乳劑與水針劑的毒性 [J]. 中國新藥雜志, 2016, 25(24): 2773-2779.
[12] 郭殿武, 周娟, 唐禮可, 等. 斑馬魚高血脂模型在山青之片質量控制中的應用研究 [J]. 中國藥品標準, 2013, 14(4): 255-259.
[13] Zhou J, Xu YQ, Guo SY, et al. Rapid analysis of hypolipidemic drugs in a live zebrafish assay [J]. J Pharmacol Toxicol Methods, 2015, 72: 47-52.
[14] Zhou J, Guo SY, Zhang Y, et al. Human prokinetic drugs promote gastrointestinal motility in zebrafish [J]. Neurogastroenterol Motil, 2014, 26(4): 589-595.
[15] 張勇, 朱曉宇, 郭勝亞, 等. 苯肼誘發(fā)建立斑馬魚血栓模型的方法 [J]. 實驗動物與比較醫(yī)學, 2015, 35(1): 27-31.
[16] Zhu XY, Liu HC, Guo SY, et al. A zebrafish thrombosis model for assessing antithrombotic drugs [J]. Zebrafish, 2016, 13(4): 335-344.
[17] 李曉穩(wěn), 佟玲, 李東翔, 等. 斑馬魚神經元損傷模型在養(yǎng)血清腦顆粒質量控制中的應用分析 [J]. 中國實驗方劑學雜志, 2016, 22(9): 1-4.
[18] 朱曉宇, 劉洪翠, 俞航萍, 等. 神香蘇合丸防治心血管疾病的實驗研究 [J]. 浙江理工大學學報, 2016, 35(4): 630-635.
[19] Yang R, Lao QC, Yu HP, et al. Tween-80 and impurity induce anaphylactoid reaction in zebrafish [J]. J Appl Toxicol, 2015, 35(3): 295-301.
[20] Lee LM, Seftor EA, Bonde G, et al. The fate of human malignant melanoma cells transplanted into zebrafish embryos: assessment of migration and cell division in the absence of tumor formation [J]. Dev Dyn, 2005, 233(4): 1560-1570.
[21] 黃志軍, 蘭小紅, 趙剛, 等. 小金膠囊對斑馬魚移植瘤的抗腫瘤作用 [J]. 中成藥, 2016, 38(9): 1902-1906.
[22] Zhu XY, Xia B, Liu HC, et al. Closantel suppresses angiogenesis and cancer growth in zebrafish models [J]. Assay Drug Dev Technol, 2016, 14(5): 282-290.
[23] Sharpless NE, Depinho RA. The mighty mouse: genetically engineered mouse models in cancer drug development [J]. Nat Rev Drug Discov, 2006, 5(9): 741-754.
[24] Cariati M, Marlow R, Dontu G. Xenotransplantation of breast cancers [J]. Methods Mol Biol, 2011, 731: 471-482.
[25] Wertman J, Veinotte CJ, Dellaire G, et al. The zebrafish xenograft platform: evolution of a novel cancer model and preclinical screening tool [J]. Adv Exp Med Biol, 2016, 916: 289-314.
[26] Zhang B, Xuan C, Ji Y, et al. Zebrafish xenotransplantation as a tool forinvivocancer study [J]. Fam Cancer, 2015, 14(3): 487-493.
[27] Schartl M. Beyond the zebrafish: diverse fish species for modeling human disease [J]. Dis Model Mech, 2014, 7(2): 181-192.
[28] Stern HM, Zon LI. Cancer genetics and drug discovery in the zebrafish [J]. Nat Rev Cancer, 2003, 3(7): 533-539.
[29] Veinotte CJ, Dellaire G, Berman JN. Hooking the big one: the potential of zebrafish xenotransplantation to reform cancer drug screening in the genomic era [J]. Dis Model Mech, 2014, 7(7): 745-754.
Applicationsofzebrafishxenotransplantationmodelsforinvivoevaluationofanticancerdrugsensitivitytest
LAO Qiao-cong1,2, XU Yi-qiao1, JIN Fan-mao1, CHEN Jia-sheng1, TANG Min-jia1, XU Lei1, ZHU Xiao-yu1,2, Zheng Gao-li3, Xuan Yao-xian3, LI Chun-qi1,2 *
(1.Hangzhou Hunter Biotechnology, Inc, Hangzhou 310012, China; 2.Early Evaluation Base of Zhejiang Key Laboratory of Safety Evaluation Technology for Human-Used Items, Hangzhou 310012; 3.Center of Safety Evaluation, Zhejiang Academy of Medical Sciences, Hangzhou 310013)
ObjectiveTo evaluate the sensitivity to 5 clinically commonly used anticancer drugsinvivousing the zebrafish xenotransplantation models of human lung cancer, stomach cancer, and liver cancer cells, respectively.MethodsZebrafish xenotransplantation models of A549 lung cancer cells, SGC-7901 stomach cancer cells and HepG2 liver cancer cells were established. The xenograft models of A549 cells were treated with three different doses ofcis-platinum, paclitaxel, vinorelbine, endostar and bevacizumab, respectively. The SGC-7901 model was treated with three concentrations or doses of paclitaxel, irinotecan, hydroxyurea,cis-platinum and 5-fluorouracil, respectively. And the HepG2 model was treated with three concentrations or doses of adriamycin, gemcitabine, hydroxyurea,cis-platinum and 5-fluorouracil. The tumors were analyzed and quantifiedinvivoby fluorescence microscopy, and the inhibition rates of tumor growth with each drug were calculated and compared with the model control group for statistical significance.ResultsAll of the tested anticancer drugs showed inhibitory effect on tumor cells in the zebrafish xenograft models with statistical significance in a dose-dependent manner. During the drug sensitivity test, the inhibition rate of bevacizumab on A549 lung cancer cells decreased in the order (65%) >cis-platinum (55%) > vinorelbine (40%) > endostar (39%) > paclitaxel (27%). As for the SGC-7901 stomach cancer cells, the tumor growth inhibition rate decreased in the order hydroxyurea (46%) > 5-FU (31%)=irinotecan (31%) > paclitaxel (26%) >cis-platinum (24%). And the therapeutic effect ofcis-platinum on the HepG2 liver cancer cells decreased in the order (64%) > hydroxyurea (56%) > gemcitabine (46%) > adriamycin (45%) > 5-FU (38%).ConclusionsZebrafish xenotransplantation models of cancer cells are suitable forinvivosensitivity test of anticancer drugs.
Zebrafish; Tumor xenotransplantation; Anticancer drugs;invivodrug sensitivity test; Pharmacodynamics
浙江省科技重大專項(編號:2014C03009)。
勞喬聰(1983 -),男,碩士,研究方向:藥理毒理學研究。E-mail: lqc@zhunter.com
李春啟(1963 -),男,博士,教授,研究方向:藥理毒理學研究。E-mail: jackli@zhunter.com
R-33
A
1671-7856(2017) 11-0024-08
10.3969.j.issn.1671-7856. 2017.11.006
2017-03-27