PDX模型(Patient-Derived Tumor Xenograft)通过将患者肿瘤组织移植至免疫缺陷小鼠体内,构建出高度保留原发肿瘤异质性和生物学特性的移植瘤模型。其制作流程可分为样本获取与预处理、小鼠准备与移植、移植瘤监测与传代三大核心阶段,具体操作如下:
一、样本获取与预处理
样本来源
手术切除的肿瘤组织、活检样本或恶性胸腹水沉淀物。
优先选择新鲜样本(离体时间≤2小时),避免冻存后成瘤率下降;化疗后样本因细胞活性降低,移植成功率显著降低。
预处理操作
清洗与剔除:将组织置于含双抗的PBS缓冲液中,剔除坏死组织和正常组织,减少非肿瘤细胞干扰。
组织分块:
预留样本:取部分组织(150-300mm³)置于福尔马林中固定(用于病理分析)或液氮冻存(作为备份)。
移植用组织:剩余组织剪成20-30mm³小块(异位移植)或<1mm³微块(原位移植,如肾包膜下接种)。
基质胶包裹:原位移植前,将微块用基质胶包裹以增强黏附性,提高成瘤率。
二、小鼠准备与移植
小鼠品系选择
重度免疫缺陷小鼠:如NOD/SCID、NSG(NOD-scid-Il2rgnull)或NCG(NOD/ShiltJGpt-Prkdcem26Cd52Il2rgem26Cd22/Gpt)小鼠,因缺乏T、B、NK细胞,移植成功率更高。
血液瘤模型:需全身辐照进一步抑制免疫系统,防止排斥反应。
移植方式
异位移植(皮下接种):
操作:将组织块用套针接种至小鼠腋下背部或后腿部皮下,每只小鼠可接种2-4个部位。
优势:操作简单,便于观察肿瘤生长;血供丰富区域(如腋窝)成瘤率更高。
原位移植:
肾包膜下接种(SRC):
麻醉小鼠后,在肋脊角靠下位置备皮、消毒。
切开皮肤,分离皮下和侧腹膜,暴露肾脏。
用镊子戳开肾被膜,将2-3块微块肿瘤组织送入肾被膜下。
缝合腹膜、皮下组织和皮肤,消毒后放回饲养笼。
优势:模拟原发肿瘤微环境,成瘤率更高(尤其适用于肝癌等实体瘤)。
血液瘤移植:
尾静脉注射:将患者骨髓或外周血分离的肿瘤细胞经尾静脉注入,模拟全身扩散。
肝内注射:直接注入肝脏,缩短成瘤周期,但手术技术要求高。
三、移植瘤监测与传代
生长监测
定期观察:每日检查小鼠健康状态,记录肿瘤出现时间。
体积测量:肿瘤生长至5mm×5mm时,用游标卡尺测量长径(L)和短径(W),按公式
V=21×L×W2 计算体积。
成瘤标准:体表瘤生长至800-1000mm³时处死小鼠,取瘤组织标记为F1代;无可见成瘤动物观察4-6个月,未成瘤视为失败。
传代培养
F1代处理:取F1代肿瘤组织,重复上述移植步骤,构建F2代,依此类推。
样本保存:每代移植瘤均需冻存部分组织(液氮或-80℃),保留基因组DNA、RNA和蛋白样本,以备后续分析。
质量控制:通过病理学分析、基因表达检测等验证传代瘤与原发肿瘤的一致性。
四、关键影响因素与优化策略
成瘤率提升
组织大小:适中体积(20-30mm³)平衡细胞数量与营养供应,避免过大导致中心坏死。
移植部位:肾包膜下因血供丰富,成瘤率显著高于皮下。
小鼠品系:NSG小鼠因免疫缺陷更彻底,成瘤率优于NOD/SCID小鼠。
操作规范
无菌环境:所有操作在SPF动物房超净台内完成,防止感染导致小鼠死亡。
麻醉与镇痛:原位移植需严格麻醉小鼠,术后注射镇痛剂减少应激。
快速处理:样本离体后尽快处理,避免细胞活性下降。
五、应用与局限性
应用:PDX模型广泛用于药物筛选(临床相关性达87%-90%)、个性化治疗预测及肿瘤机制研究。
局限性:构建周期长(4-6个月)、成本高,且部分癌种(如皮肤T细胞淋巴瘤)早期阶段难以成瘤。