白血病小鼠模型的建立与应用进展

马畅，郭健敏，谢松强，杨威*

(1. 广东省生物资源应用研究所，广东省动物保护与资源利用重点实验室，广东省野生动物保护与利用公共实验室，广州 510260； 2. 河南大学药学院，河南开封 475000； 3. 广东莱恩医药研究院有限公司重点实验室，广州 510990)

1 白血病的分类和发病机制

急性白血病是由造血干/祖细胞在分化过程的不同阶段发生分化阻滞、凋亡障碍、恶性增殖而引起的一组异质性的血液系统恶性肿瘤，分为急性淋巴细胞性白血病(acute lymphocytic leukemia，ALL)和急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia，AML)两大类。随着深入的研究发现急性白血病的发病机制有多种因素，基因重组、突变、DNA甲基化和组蛋白修饰等都具有重要影响。目前对于一些信号通路的研究更加明确ALL的发病机制，如BCR-ABL1、JAK/STAT、Notch信号通路、FLT3-TKD 途径及MLL 基因重排、PTEN抑瘤基因等与ALL发病和发展密切相关。AML 的主要发病机制包括融合基因、信号通路、白血病干细胞以及骨髓微环境的改变等，如MLL(KMT2A)-AF9 (MLLT3)、PML-RARαAML1 (RUNX1)-ETO(RUNX1T1)融合基因和Wnt/β-catenin、PI3-K/Akt/m TOR、NF-κB、JAK/STAT信号通路等，在造血细胞的增殖、分化、凋亡方面起着关键的作用。

慢性白血病分为慢性粒细胞白血病(chronic myeloid leukemia，CML)和慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)。CML的特征是费城染色体阳性(Ph+)髓样细胞的积累，Ph+细胞通过染色体9和22长臂之间的相互易位发生，形成BCR-ABL融合蛋白。BCR-ABL融合蛋白编码的P210融合蛋白是导致CML发生和进展的根本原因，也是重要的治疗靶点，当P210融合蛋白与ATP结合后，激活了RAS-MAPK、JAK/STAT、PI3K/AKT等信号通路，导致细胞增殖加快、凋亡受到抑制等，从而引起细胞的恶性转化。CLL是以成熟B淋巴细胞增殖为特点，发病机制与CD4+T细胞介导的自身免疫调节失衡、mi RNAs基因的失调以及BCR、NF-κB、NOTCH、Wnt/β-catenin 等一些信号通路的表达异常等有关。

2 小鼠白血病模型的分类

2.1 自发性小鼠白血病

某些品系小鼠在生长过程中会自发性产生白血病。如6 ～ 9月龄AK小鼠的白血病发病率可达60% ～ 90%，多为胸腺来源的淋巴细胞白血病。C58小鼠在6个月后发病率85%以上，多为淋巴细胞白血病。

2.2 诱发性小鼠白血病

2.2.1 病毒诱发

有多种病毒可诱发白血病，如HTLV-1病毒和Friend病毒。Tezuka等[1]用HTLV-1感染IBMI-huNOG小鼠(一种新型的人源化小鼠，利用IBMI方法将人干细胞直接移植到NOD/Shi-SCID/IL-2Rγc NULL小鼠的骨髓腔内)，接种后4 ～ 6周，其成人T细胞白血病(adult T-cell leukemia，ATL)样症状开始表现，包括肝脾肿大、HTLV-1感染T细胞的克隆增殖、外周血涂片有白血病细胞的出现，表明HTLV-1感染的IBMI-huNOG小鼠产生了成人T细胞白血病。许思苗等[2]利用含MLL-AF9的逆转录病毒感染小鼠骨髓c-Kit+细胞，体外培养后经尾静脉注射小鼠体内，于6 ～ 12周出现白血病样体征，肝、脾组织切片、外周和骨髓血涂片均显示有大量白细胞浸润，小鼠发生髓系白血病。

2.2.2 化学致癌剂诱发

一些化学物质可以诱发白血病，如经常接触苯及其衍生物的人群白血病发生率高于一般人群。苯可导致白血病和各种血液疾病的血液毒性。Sun等[3]应用苯诱发雄性C3H/He小鼠产生血液毒性，4周后体重出现明显差异，小鼠红细胞、白细胞等均发生改变。Khan等[4]用1∶10稀释苯溶液(氯仿/2-丙醇[50/50]v/v)静脉注射0.2 mL，每2 d一次，连续给药3周，成功诱导Wister大鼠白血病。

2.2.3 放射辐射诱发

一些射线的照射可诱发小鼠白血病，如 γ射线、X射线。Kawakatsu等[5]连续5 d用1 Gy γ射线辐射C57BL/6小鼠，引起造血干细胞/祖细胞的损伤，易导致恶性血液疾病的产生。Hasegawa等[6]用1.2 Gy /周的X射线照射4周龄、过度表达人HF基因(hHF-tg)的转基因小鼠和野生型(WT)小鼠连续4周(总剂量为4.8 Gy)，与WT小鼠相比，80% hHF-tg小鼠发生胸腺淋巴瘤/白血病，具有更高发病率和更早的发作时间。

2.2.4 基因敲除产生

通过基因工程的方法使小鼠体内某种基因功能缺失，改变小鼠细胞遗传性获得的小鼠白血病模型。Li等[7]在小鼠t (8；21)AML模型中进行了体内 microRNA (Mir)-126功能丧失的研究，通过连续骨髓移植试验显示Mir-126的过度表达和基因敲除都会与t(8；21)融合基因协同作用，从而促进白血病的发生。

2.2.5 可移植性白血病

建立可移植性白血病模型可以有多种途径，例如皮下注射、腹腔注射及尾静脉注射等，其中尾静脉注射与人类白血病血行播散方式一致，受到较多研究者的采用。可移植性白血病的方法移植成功率高，不能自发痊愈，需要借助外界因素，因此该模型在白血病实验研究和抗癌药物筛选等领域具有广泛用途。Song等[8]利用BALB/c小鼠建立同种异体骨髓移植(bone marrow transplantation，BMT)的模型，来评估间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)在BMT治疗恶性血液病中的潜在应用价值。他们通过7-Gy(60Co，80 cGy/min)剂量的全身照射6 h后移植A20 B淋巴瘤细胞和供体BM细胞，成功诱导小鼠淋巴瘤白血病的发展。

3 模型所用小鼠品系的应用

3.1 近交系小鼠模型

3.1.1 L615小鼠

L615小鼠在抗癌药物研究中应用广泛。肖燕妮等[9]利用L615小鼠探讨CRIF1基因对L615白血病细胞小鼠体内增殖的影响。通过向小鼠腹腔注射无血清L615细胞(5×106个/只)，小鼠出现脱毛、溃疡等症状，白血病细胞、肝、脾指数也显著增加，抑制白血病细胞CRIF1基因表达后，加快了白血病的发生发展。邓怡等[10]利用L615小鼠建立L615细胞低瘤负荷的白血病微小残留病(minimal residual disease，MRD)小鼠模型，观察间隙连接蛋白43修饰人脐血源基质细胞(human umbilical cord blood-derived stromal cells，hUCBDSCs)体外对L615小鼠白血病细胞株凋亡以及体内对MRD小鼠疾病进展的影响，成功构建L615细胞低瘤负荷的MRD小鼠模型，为清除残留白血病细胞提供了新思路和方法。

3.1.2 BALB/c小鼠

BALB/c小鼠起源于小家鼠Musmusculus，在癌症治疗和免疫学等研究中有着广泛应用。Chen等[11]研究盐酸伊立替康(irinotecan hydrochloride)在早幼粒细胞白血病HL-60细胞中的细胞毒性作用以及在白血病异种移植模型中的体内肿瘤生长。用5×106个HL-60细胞接种无胸腺BALB /c(nu/nu)裸鼠，成功建立研究早幼粒细胞白血病的BALB/c裸鼠模型。Tsou等[12]将1×105个的WEHI-3细胞腹腔注射BALB/c小鼠体内，成功建立BALB/c小鼠模型，研究了体内异硫氰酸苯乙酯(phenethyl isothiocyanate，PEITC)对正常和白血病小鼠体内免疫应答的体内作用。徐玉洁等[13]构建BALB/c裸鼠人源化CML模型，用全身亚致死量照射预处理(sublethal irradiation，SLI预处理)初步成功建立了人源化BALB/c裸鼠CML模型，其白血病发病时间较长，建模成本低廉并且技术简单，为实验研究者们提供了良好的CML动物模型。

3.1.3 C57BL/6小鼠

C57BL/6小鼠是肿瘤学、生理学、免疫学、遗传学研究中常用的品系之一。Wu等[14]取指数生长的C 1498细胞(1×107个/只)悬浮于100 μL PBS中，然后皮下注射到4 h前已暴露于4 Gy清髓照射下的小鼠尾静脉，成功建立C57BL/6小鼠模型。ALL是儿童期最常见的癌症，虽然治疗ALL的进展已导致缓解率超过90%，但许多幸存者由于化疗而遭受不良的神经认知和/或神经行为影响。Alexander等[15]利用C57BL/6小鼠来研究甲氨蝶呤(methotrexate，MTX)/阿糖胞苷(cytosine arabinoside，AraC)对青少年海马认知和树突结构的影响，提供治疗ALL的青少年患者化疗引起的认知功能下降的见解。孙贺军等[16]采用C57BL/6小鼠制备小鼠红白血病模型，体外培养小鼠红白血病细胞系FBL-3，经尾静脉注射接种C57BL/6小鼠，探讨α-半乳糖苷神经酰胺(alpha-galactosylceramide，α-Galcer)对红白血病的影响，成功制备C57BL/6小鼠红白血病模型。

3.2 突变系小鼠

3.2.1 Nude小鼠

Nude小鼠即裸鼠，无毛，先天性胸腺缺陷，T细胞功能接近于零，B细胞功能大致正常，NK细胞活性与鼠龄有关，广泛用于肿瘤学、免疫学、微生物学和毒理学等领域的研究。Yang等[17]将1×106个HL-60细胞皮下注射入裸鼠的右后肢，成功构建了裸鼠白血病模型，利用裸鼠白血病模型证明了发酵的樟芝培养物(antrodia camphorata，AC)对HL-60细胞体外周期停滞和体内肿瘤消退是有效的。Wang等[18]通过皮下接种Kasumi-1细胞建立裸鼠模型，探讨组蛋白去乙酰化酶抑制剂丙戊酸(valproic acid，VPA)对AML体内外血管生成的作用。

3.2.2 SCID小鼠

SCID小鼠为C.B-17的突变系(常染色体隐形突变)，该品系缺乏B、T细胞，淋巴细胞减少，具有正常的NK细胞、巨噬细胞及粒细胞。Wicklein等[19]利用两株人白血病细胞系(EOL-1和K562)建立人慢性嗜酸性粒细胞白血病(chronic eosinophilic leukemia，CEL)和CML异种移植小鼠模型，小鼠分别静脉内注射2×106个EOL-1或K562细胞，两种模型都能引起白血病细胞的大量器官浸润，血液中大量存在白血病细胞，成功建立CML和CEL异种移植小鼠模型。信红亚等[20]选取5周龄的SCID小鼠，鼠尾静脉注射对数生长期的 HL-60 细胞 1×107个，其肝、脾、肾、外周淋巴结均肿大，病理组织切片和细胞涂片显示有大量白细胞浸润，成功建立了HL-60/SCID小鼠人白血病模型。

3.2.3 NOD/SCID小鼠

NOD/SCID小鼠是将SCID 小鼠和NOD/Lt回交而得到的，存在B、T淋巴细胞、NK细胞和补体缺陷，在肿瘤研究、药物筛选等领域具有广阔的前景。文良雪等[21]研究人慢性粒细胞白血病细胞株KCL22在NOD-SCID小鼠体内致白血病的能力，取KCL22细胞1×107个，经尾静脉注射入小鼠体内，四周后出现白血病样体征，成功构建NOD/SCID小鼠慢性粒细胞白血病移植瘤模型，为慢性粒细胞白血病血液移植瘤模型鼠的建立奠定基础。Liu 等[22]通过NOD/SCID小鼠探讨了糖酵解酶烯醇化酶2 (glycolytic enzyme enolase 2，ENO2)在ALL中的作用，NOD/SCID小鼠皮下注射5×106个Reh细胞，注射7 d后可见肿瘤发生，显示ENO2可能为ALL提供潜在的治疗策略。Zhang等[23]用人Mt-NPM1 OCI/AML3细胞系异种移植的NOD /SCID小鼠用做体内模型来研究治疗AML的新的药物靶点。Lehmann等[24]采用NOD/SCID小鼠建立皮下移植和原位移植模型，证实了药物联合治疗AML的优异效果，为以后新药联合治疗白血病的研究提供了动物模型参考。

4 中医药对小鼠白血病模型的研究

近年来，中医药和中西医结合治疗白血病取得了显著成就，中医药具有能够减轻化疗对患者机体的毒副作用、提高免疫力、减少白血病的复发等优势，在国内外都有广阔的发展前景。肖悦等[25]利用615系小鼠构建L7212白血病模型，考察蟾酥对L7212白血病的疗效和作用机制。蟾酥延长了白血病小鼠的生存时间，降低了白血病细胞的比例，机体免疫功能提高，对白血病有一定的疗效。徐春燕等[26]通过对NOD/SCID小鼠尾静脉移植 2×107个 K562 细胞，建立移植性人白血病NOD/SCID小鼠模型，探讨当归多糖(Angelicasinensispolysaccharide，ASP)与AraC联合注射对NOD/SCID小鼠骨髓单个核细胞的影响以及调控白血病细胞衰老的可能机制。显示ASP 与 AraC联用能促进移植小鼠白血病细胞衰老，为临床治疗白血病提供了新思路。 AML1-ETO是AML中白血病发生的关键因子，AML1-ETO蛋白的降解能促进 AML患者的临床治疗，Zhou等[27]利用Kasumi-1细胞和C1498细胞分别构建 Nude小鼠和C57小鼠白血病模型，研究厚朴酚(magnolol，HNK)对AML1-ETO蛋白的快速降解作用，HNK降低了异种移植小鼠模型中的致瘤性，并延长了小鼠的存活时间，显示HNK 是一种潜在针对AML1-ETO癌蛋白的抗白血病药物。

5 结语

建立高效、准确的小鼠白血病模型对临床药物的研发和筛选至关重要。小鼠模型因建立周期短，遗传背景明确，可选择移植细胞的种系丰富，可重复性好等优点成为了国内外研究者常用的白血病模型，具有十分广阔的发展前景。小鼠虽然在遗传学，生物学等许多方面与人类有相似之处，但在小鼠模型上用药终究不能完全模拟人类构造。相信随着科技的发展和更深入的研究，人们将建立更完善的白血病模型。