【造模机制】转基因脑肿瘤模型是借助基因工程技术将确定的脑肿瘤外源基因通过生殖细胞或早期胚胎干细胞导入宿主的染色体上,在其基因内稳定地整合进导入的外源脑肿瘤基因,并能遗传给后代的一类脑肿瘤动物模型。目前,转基因动物已成为研究肿瘤分子生物学发生机制的有力武器。脑肿瘤转基因动物模型的基本思路有两个:①导入一段致癌基因,使其在能利用该基因启动子的特定细胞中得以表达,虽然该基因可能不足以使正常细胞转变为肿瘤细胞,但对其他的基因改变会产生协同作用,使其更易诱导肿瘤的发生;②基因敲除,使特定的基因(抑癌基因)表达缺失,而这些基因所编码的蛋白质可能恰好具有抑制肿瘤发生的作用。基因修饰动物所产生脑肿瘤的类型受多种因素的影响,肿瘤类型由特定信号转导通路的异常及其发生的细胞所决定。激活能控制胶质细胞分化信号转导通路的某些生长因子可诱发胶质瘤;相反,如激活小脑颗粒细胞前体分化信号转导通路产生的则是髓母细胞瘤。即便所产生的是同一种肿瘤,由于所控制基因的不同,其恶性程度也有差别。
【造模方法】小鼠:小鼠是最常用的基因小鼠动物模型。1974年,Jaenisch和Mini首先将SV40病毒的DNA注入到小鼠胚胎的囊胚腔得到第一个带有外源基因的小鼠脑肿瘤。目前,有关胶质瘤转基因动物模型的研究较多,如,由胶质醋酸纤维蛋白(GFAP)启动子所启动的V-src基因可导致转基因鼠星形细胞瘤的发生;而将多性瘤病毒中间T抗原基因导入GFAP阳性表达的动物体细胞中,可诱导产生混合型胶质瘤;通过病毒转导的PDGF基因(v-sis)整合到体内混合的多种细胞后,能发生多种类型的胶质瘤。另外,将多形腺病毒SV40上游启动子所产生的SV40大T抗原基因表达于脉络丛细胞后,可发生脉络丛乳头状瘤;通过反转录病毒介导SV40的大抗原神经移植到小鼠脑内,观察到原发性神经外胚叶瘤(primitive neuroectodermal tumor,PNET),在经过176~311天潜伏期后,肿瘤发生率为57%。病理组织学观察,肿瘤呈现出与人类 PNET相同的特征,所有的肿瘤都有转移的趋势。另外,通过Cre-loxp技术敲除小鼠的NF-1和p53基因,胶质纤维酸性蛋白(glia fibrillary acidic protein, GFAP)启动子控制其只能在特异性胶质细胞中表达,导致该小鼠模型(GFAP-cre/NF-1 f/+/P53-/+)胶质瘤的发生。
【模型特点】转基因动物模型具有分子机制明确、建立系统稳定、重复性好等优点,缺点是制作难度比较大,而靶向转基因小鼠因具有其独特的优势,因此,需结合两种方法使用。
【模型评估和应用】转基因脑肿瘤模型和基因敲除脑肿瘤模型建立在离体和在体相结合的基础之上,在分子和细胞水平进行操作,由动物整体水平产生效应,因此能使人们更加完整地去探讨脑肿瘤的遗传发病机制、脑肿瘤细胞与机体之间的免疫学关系以及脑肿瘤的发展、演变和凋亡。