小鼠肺癌LEWIS红色荧光标记细胞C57/BL小鼠肿瘤模型人肝癌SMMC-7721荧光素酶标记细胞BALBc裸小鼠肿瘤模型

发布时间：2026-04-16 阅读量：14 作者：生物检测中心

抗肿瘤药物评价常用模型构建：Lewis肺癌与SMMC-7721肝癌异种移植模型研究

摘要：
本研究系统构建了两种广泛应用于抗肿瘤药物体内筛选的关键动物模型：基于荧光标记的Lewis肺癌同种移植C57BL/6小鼠模型及荧光素酶标记的SMMC-7721肝癌异种移植BALB/c裸鼠模型。通过优化细胞标记、移植操作及体内成像技术，成功建立了稳定、可视化、可定量分析的肿瘤模型体系，为深入研究肿瘤生物学行为及新型治疗策略提供了可靠平台。

引言
可靠的体内肿瘤模型是抗肿瘤药物研发与机制研究的基石。Lewis肺癌模型因其高度侵袭转移特性常用于肿瘤免疫治疗研究，而SMMC-7721人肝癌细胞在裸鼠体内的异种移植则广泛应用于肝癌靶向治疗、转移机制及药物敏感性评价。本研究旨在建立并优化这两种模型的构建流程，重点引入荧光标记技术实现对肿瘤生长的纵向、无创、定量监测。

材料与方法

  1. 细胞与动物：

    • Lewis肺癌细胞系： 采用稳定表达红色荧光蛋白的Lewis细胞（如tdTomato或mCherry标记）。
    • SMMC-7721人肝癌细胞系： 采用稳定表达萤火虫荧光素酶的SMMC-7721细胞。
    • 实验动物：
      • C57BL/6小鼠（雌雄各半，6-8周龄）：用于Lewis肺癌同种移植模型。
      • BALB/c裸鼠（雌雄各半，4-6周龄）：用于SMMC-7721肝癌异种移植模型。
    • 饲养条件： 所有动物饲养于无特定病原体（SPF）级屏障环境，恒温恒湿，12/12小时光照周期，自由摄食饮水。实验操作遵循机构动物管理与使用委员会指南。

  2. 模型构建：

    • Lewis肺癌模型（C57BL/6小鼠）：
      1. 复苏并培养荧光标记的Lewis细胞（含维持抗生素）。
      2. 胰酶消化收集对数生长期细胞，PBS洗涤重悬。
      3. 调整细胞浓度至1×10^7 cells/mL（PBS或无血清培养基）。
      4. 小鼠右前肢腋下或右侧背部皮下注射100 μL细胞悬液（含1×10^6细胞）。
    • SMMC-7721肝癌模型（BALB/c裸鼠）：
      1. 复苏并培养荧光素酶标记的SMMC-7721细胞。
      2. 胰酶消化收集对数生长期细胞，PBS洗涤重悬。
      3. 调整细胞浓度至5×10^6 cells/mL（基质胶：无血清培养基=1:1混合液）。
      4. 裸鼠右侧背部皮下注射100 μL细胞/基质胶混合悬液（含5×10^5细胞）。
    • 术后观察： 每日观察动物状态，监测注射部位肿瘤形成。

  3. 肿瘤生长监测与成像：

    • Lewis肺癌模型：
      • 定期（如隔天）测量肿瘤长径（L）和短径（W），按公式计算肿瘤体积（TV）：TV = (L × W²) / 2。
      • 定期使用小动物活体荧光成像系统（激发/发射波长匹配所用荧光蛋白）进行成像，定量分析肿瘤区域的荧光强度（Radiant Efficiency），直观评估肿瘤生长与分布。
    • SMMC-7721肝癌模型：
      • 定期手动测量肿瘤体积（方法同上）。
      • 定期进行活体生物发光成像：
        • 腹腔注射D-荧光素钾盐（150 mg/kg，溶于PBS）。
        • 麻醉动物（如异氟烷）。
        • 注射后10-15分钟，使用小动物活体光学成像系统采集生物发光信号。
        • 定量分析感兴趣区域内总光子通量（Total Flux, photons/sec），精确反映肿瘤负荷。
    • 终点设定： 当肿瘤体积达约1000-1500 mm³、动物出现明显痛苦或体重下降超过20%时，实施安乐死。
 

结果

  1. 模型建立效率：

    • Lewis肺癌细胞在C57BL/6小鼠皮下接种后约5-7天可触及结节，成瘤率接近100%。
    • SMMC-7721细胞在BALB/c裸鼠皮下接种后约7-10天可触及结节，成瘤率>95%。

  2. 肿瘤生长动力学：

    • Lewis肺癌移植瘤生长迅速，体积倍增时间短，约在第14-21天可达实验终点体积（图1A）。
    • SMMC-7721肝癌异种移植瘤生长相对稳定可控，约在第28-35天可达实验终点体积（图1B）。

  3. 活体成像效果：

    • Lewis肺癌模型： 红色荧光蛋白标记清晰可见，活体荧光成像能有效定位皮下肿瘤，荧光强度与实测肿瘤体积呈显著正相关（R² > 0.85），实现了肿瘤生长的可视化与半定量监测（图2A）。
    • SMMC-7721肝癌模型： 生物发光信号强度高，背景低。活体生物发光成像可敏感、特异地检测肿瘤，光子通量与实测肿瘤体积呈极显著正相关（R² > 0.90），实现了对肿瘤负荷的高精度、无创定量（图2B）。
 

讨论

本研究成功构建并验证了两种重要的临床前肿瘤模型：

  • 红色荧光标记Lewis肺癌/C57BL/6模型： 该模型不仅保留了Lewis肺癌高侵袭转移的特性，其引入的红色荧光标记极大地方便了肿瘤的原位可视化观察、转移灶的初步筛查（尤其在离体器官）以及肿瘤细胞在体内分布的实时监测。适用于肿瘤免疫微环境研究、免疫治疗（如免疫检查点抑制剂、过继细胞治疗）的药效评价以及肿瘤侵袭转移机制的探索（结合组织学分析）。模型生长快，实验周期相对较短。局限性在于同基因背景下免疫系统完整，不适用于研究人源肿瘤细胞与免疫系统的直接互作。

  • 荧光素酶标记SMMC-7721肝癌/BALB/c裸鼠模型： 该模型成功将人源肝癌细胞移植于免疫缺陷裸鼠体内，荧光素酶标记实现了最灵敏、最定量的活体肿瘤负荷监测。特别适用于：1）评价靶向人源肝癌特异性靶点药物的体内疗效；2）纵向动态研究肝癌的生长、转移（需结合高灵敏度成像或组织学确认微小转移灶）及对治疗的响应；3）探索肝癌发生发展的分子机制及药物耐药性。模型生长稳定，可实现长期动态观测。主要局限在于缺乏功能性T细胞，限制了其在免疫治疗研究中的应用，且裸鼠仍保留部分先天免疫。

 

结论

本研究建立了稳定、高效、可视化的Lewis肺癌（荧光标记/C57BL/6小鼠）和SMMC-7721肝癌（荧光素酶标记/BALB/c裸鼠）移植瘤模型。成功应用的荧光与生物发光标记技术，实现了对肿瘤生长和负荷的无创、动态、定量监测，显著提升了模型的应用价值。这两种模型各具特色，优势互补，为深入研究肺癌和肝癌的病理机制、药物筛选、药效学评价及新型治疗策略的开发提供了不可或缺的、强有力的临床前研究工具。其构建方法和监测体系有助于标准化实验结果，增强研究的可比性和可重复性。

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图例说明

  • 图1：肿瘤生长曲线。 (A) Lewis肺癌模型肿瘤体积随时间变化（n=8）。 (B) SMMC-7721肝癌模型肿瘤体积随时间变化（n=8）。数据以Mean ± SEM表示。
  • 图2：活体成像与相关性分析。 (A) Lewis肺癌模型代表性活体荧光图像（左）及荧光强度与肿瘤体积的相关性散点图（右）。 (B) SMMC-7721肝癌模型代表性活体生物发光图像（左）及光子通量（Total Flux）与肿瘤体积的相关性散点图（右）。图中显示拟合曲线及R²值。
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