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PDX模子，全称为病人泉源肿瘤异种移植（Patient-derived tumor xenograft, PDX）模子，是未泉源于患者的肿瘤组织、原代细胞植入免疫缺陷鼠的体内形成的移植瘤模子。PDX模子在组织病理学、分子生物学和基因水平上保存了大部分原代肿瘤的特点、具有较好的临床疗效展望性。因此，PDX模子在新药研发的诸多要害节点（如药物筛选，药效验证，临床试验病人筛选等）获得了越来越普遍的应用。
PDX模式图
1、PDX模子的历史
人类使用动物模子研究疾病的历史悠久，最早的文字纪录可以追溯到古希腊的亚里士多德，近代的科学家们关于将人类肿瘤移植到动物体内则做了更多的实验。
1775年，法外洋科医生Peyrilhe将人类乳腺癌的粗提物注射到一只狗体内，实验最终失败；
1807年，Dupuytren实验了包括将肿瘤组织接种到动物腹部，注射肿瘤组织混淆液到动物腹腔或者静脉、接种溃疡性癌症患者的脓液等种种要领将人类肿瘤移植进动物体内；
1840年，Langenbeck向狗的静脉中注射了人类肱骨髓样癌组织液，在接种的2个月后，他在狗的肺中发明了几个圆形结节；
1851年，Lebert和Follin将乳状乳腺癌组织注射到一只狗的颈静脉中，这只小狗在15天后殒命，但尸检发明心脏周围已经有结节爆发。
1938年，Greene乐成的将人类子宫腺瘤移植到兔子体内的皮下组织、肌肉、腹膜腔、睾丸和眼前房当中，其中眼内的肿瘤乐成地通过一连转移举行了6代的生长[2]。
1951年，Toolan设计了在移植前对大鼠和小鼠举行X射线照射而乐成移植肿瘤的计划。动物在X射线照射后，皮下注射了100例人类肿瘤的细胞悬液，最终有33例移植瘤生长了两代或更多[3]。
这些早期PDX模子建设的乐成率极低，现在我们已经明确这在很洪流平上是由于宿主免疫系统对移植物质倾轧导致的。虽然使用X射线可以抑制宿主免疫系统，但X射线用在动物上的弱点和副作用都许多，随后科学家们又实验了切除动物胸腺再移植肿瘤等要领，均没有很好地解决PDX模子构建的问题，PDX模子真正生长起来现实上是在1962年裸鼠横空出生之后。1969年，丹麦学者Rygaard首次乐成地将人类结肠癌肿瘤移植于3只裸鼠体内，肿瘤移植的6天后，在移植部位发明了肿瘤组织，而比照组的正常小鼠的体内并未发明肿瘤生长的迹象[4]。以后，科学家们将种种肿瘤组织移植到裸鼠体内，建设了许多PDX肿瘤模子。
裸鼠
不过昔时PDX模子并未成为主流 ，同时代的CDX模子获得了更多的关注和使用。1972年第一例通详尽胞系注射构建的小鼠CDX模子降生，与稍早建设的直接泉源于患者的PDX模子相比，细胞系容易获得，建模难度低，且有大宗关于其细胞功效、药理药效等的文献数据可供参考，这些优势使得CDX模子取代PDX模子成为肿瘤筛选模子的首选，在随后的几十年里CDX模子都是景物无限。
可是一个问题始终困扰着各人，在临床前细胞模子或者动物模子上展现出很好疗效的药物，应用在人体上的疗效却大大降低甚至无效，临床前到最终临床试验转化乐成率不到10%。好比，有研究发明，在一些抗癌化合物的试验当中，临床II期的效果和CDX模子的效果相关性很是差；其他研究还发明CDX模子可能会丧失肿瘤异质性以及原发肿瘤的种种基因组学特征。
种种肿瘤模子文献发心情形[6]
而PDX模子，不但可以保存肿瘤的异质性，要害基因的突变，还可以在传代历程中坚持各个通路的相关活性。这使得PDX在已往的5年里重新获得了研究者的重视，种种科研机构和医药立异企业纷纷最先构建数百例甚至数千例PDX模子组成的模子库。
2.PDX模子的构建要领
一样平常来说，判断PDX模子建设乐成需要切合以下几个条件：移植瘤传至第2或3代能够稳固生长；生长曲线一致性较高，潜在期趋于稳固；成瘤时间一样平常不凌驾12周;苏醒后重新移植于小鼠体内，能够稳固生长。别的，为了包管与原发肿瘤的一致性，PDX模子传代次数一样平常不凌驾10代[11]。
PDX模子传代历程中的转变（结直肠癌PDX的基质逐步向鼠源基质转变）
PDX模子的宿主一样平常选择免疫缺陷水平较高的小鼠，如M-NSG/NOD-SCID等，结直肠癌等部分容易成瘤的肿瘤也可以选择裸鼠。由于雌激素有一定的免疫�；ぷ饔�，我们一样平常选择雄鼠造模，周龄选择上4-6周刚成年的小鼠。别的还要准备胎牛血清包裹肿瘤组织提高成瘤率，肿瘤可以大致分为实体瘤和血液瘤，我们划分以肝癌PDX模子和血液瘤PDX模子为例先容一下PDX建模要领。
种种免疫缺陷小鼠构建PDX模子的乐成率
上表统计了目今种种免疫缺陷小鼠用于构建PDX模子时的乐成率，可以看到免疫缺陷水平越高的小鼠在构建PDX模子时乐成率越高！南模生物自主研发的重度免疫缺陷小鼠M-NSG是目今免疫缺陷水平最高的小鼠之一，缺失成熟T细胞、B细胞和NK细胞，很是适相助为种种PDX模子移植的宿主小鼠。有意向购置M-NSG小鼠的先生可以通过以下途径联系腾博会官网！
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小鼠大明星|M-NSG重度免疫缺陷小鼠多用途揭秘
2.1肝癌PDX造模 ?
吸收到新鲜肝癌肿瘤组织后，要4℃生涯运输，并只管在2h内最先造模。造模时，要先整理掉坏死的肿瘤组织，将肿瘤切成3*3*3毫米的小块，每块肿瘤沾上matrigel和作育基混淆物。一样平常选择小鼠腹侧部位接种，接种后，天天视察动物成瘤情形，在动物体表瘤生长至5mm*5mm最先对成瘤小鼠举行丈量与称重并且纪录电子表，对无可见成瘤动物视察4~6个月，如还未见成瘤，可视为不可成瘤。成瘤的肿瘤组织称为F1 PDX，F1 PDX生长至800~1000mm3后正法小鼠，取肿瘤组织，重复上述操作，获得F2 PDX，继续重复上述操作，获得F3 PDX。每一代PDX都可以牢靠和冻存一部分组织，以备实验需要。
实体瘤PDX建模大致流程[7]
南模生物乐成构建了60多种肝癌PDX模子，下图展示的是肝癌PDX注射差别药物配伍治疗后肿瘤的生长曲线。
肝癌PDX差别药物配伍治疗后肿瘤生长曲线
2.2血液瘤PDX造模 ?
血液瘤造模前一样平常需要对小鼠举行全身辐照处置惩罚，进一步抑制小鼠免疫系统。血液瘤PDX造模首选尾静脉注射，将患者骨髓或外周血疏散的单个核细胞、肿瘤细胞经尾静脉或骨内注射至小鼠体内，肿瘤可通过小鼠血液循环扩散至全身并局部浸润靶器官，更准确地模拟临床 患者体内肿瘤生长特点，可是这种造模要领必需借助流式等检测手段来判断成瘤情形；也可以选择肝内注射及肾包膜下移植，这些地方血管富厚，不但能显著提高模子的成瘤率，还可以缩短成瘤周期。可是手术手艺要求高，对小鼠的损伤大，也会增添小鼠熏染的概率。
部分肿瘤PDX模子的平均成瘤率[10]
思量到病人肿瘤样本的珍贵性，PDX模子成瘤率60-70%才是较量可以接受的，可是目今部分癌种照旧难以做到这一点的，例如肝癌、ALL、AML等。别的，病人的肿瘤组织能乐成构建出PDX模子，往往意味着病人的肿瘤已经具备了更强的侵袭性，这些病人的预后一样平常更差，这一点在乳腺癌和肾癌患者上很是显着[8,9]。
南模生物除可以提供PDX模子的完善宿主M-NSG重度免疫缺陷小鼠外，尚有富厚的PDX模子构建履历，只要您能提供有伦理证实的临床组织，我们都可以为您构建PDX模子，您也可以加入腾博会官网PDX模子库，共享PDX项目效果。
3.PDX模子的应用
3.1药物筛选 ?
本世纪初德国科学家率先使用PDX模子举行药物筛选，经由十余年的验证，各人发明使用PDX模子举行药物筛选的效果跟临床的相关性高达89%~90%，相较于CDX模子不到10%的临床相关性是一个质的奔腾，以是全球的药厂现在都逐步接纳PDX模子举行肿瘤药物的筛选，美国国家癌症研究所（NCI）、16个欧洲机构团结组成的EurOPDX、诺华等医药巨头纷纷组建了自己的PDX模子库，规模均已抵达数千种。
PDX模子保存了原始肿瘤的组织病理学和遗传特征[5]
现在已有不少使用PDX模子筛选出的抗肿瘤新药走上了临床，例如贝伐单抗（针对VEGF的一种单克隆抗体）就是使用PDX模子筛选出的，其在针对结直肠癌和肾癌的临床试验中取得了较好的效果并取得了FDA的批准。除了实体瘤以外，种种血液瘤的PDX模子也相继获得建设，来自PDX模子的候选药物已经乐成应用于多发性骨髓瘤的临床试验当中。
3.2肿瘤生物学 ?
临床前模子通常很难反应患者的肿瘤异质性，包括肿瘤细胞的异质性（差别肿瘤细胞的基因组和表观遗传爆发改变）或者非肿瘤细胞的异质性（如基质的异质性）等，而PDX模子就可以捕获到肿瘤的瘤间异质性与瘤内异质性，相关于古板的其他模子就有了很显着的优势。
PDX模子的应用场景
别的，PDX模子照旧研究肿瘤起始细胞（tumor initiating cells，TIC）以及肿瘤干细胞的主要工具。实体肿瘤或者血液瘤都可能携带一个奇异的TIC亚群，这个亚群可以自我更新和分解，TIC在肿瘤细胞中仅占一小部分，并且缺少特异性标记物，以是很难从原发肿瘤中分选出足够的TIC用于后续的研究和剖析。不过在PDX模子的加持下，获得足够的TIC不再像已往那样难题，PDX可以资助研究TIC在原发肿瘤生长或者转移的历程中起到的作用。
3.3指导临床用药 ?
在目今的治疗中，手术以后化疗和靶向药物治疗保存着许多的随机性与盲目性，而使用病人肿瘤组织构建的PDX模子，可替换肿瘤患者对差别的治疗药物或计划举行体内药效学检测，更是试药的完善替身。例如，在最近的一项研究中，22名患者乐成构建了PDX模子，并在3-6个月的时间当中举行化疗药物的筛选。6名患者在爆发现实治疗数据前殒命，其余的81%的患者当中视察到了PDX效果与临床效果之间的高度相关性。
替身模子指导用药
别的，PDX模子还可以用来判断耐药性。例如，结直肠癌的PDX模子效果显示KRAS突变肿瘤对EGFR抗体西妥昔单抗没有反应，因此基因测序效果显示KRAS突变的结直肠癌病人就得选择其它更合适的治疗计划。
4.PDX模子展望
虽然PDX模子具有保存肿瘤异质性，具有优异的临床疗效展望性等优点，但也是保存一些缺陷的，例如建模难度高周期长乐成率低，建模和维持本钱高，不可完全模拟体原始肿瘤，保存淋巴瘤的自觉形成征象等。但这些弱点关于PDX模子来讲都是可以战胜的，建模本钱高周期长乐成率低这些随着PDX的规�；τ帽亟鸩礁纳�；使用人源化动物模子作为PDX的宿主也可以战胜免疫缺陷小鼠的主要弱点。未来，在抗肿瘤药物筛选和评估、临床用药指导、肿瘤患者个性化治疗等方面，PDX模子的需求和使用必将日益扩大。
参考文献
[1]Woglom WH. The study of experimental cancer, a review, vol. 1. New York: Columbia University Press; 1913.
[2]Greene HS, Saxton JA. UTERINE ADENOMATA IN THE RABBIT : I. CLINICAL HISTORY, PATHOLOGY AND PRELIMINARY TRANSPLANTATION EXPERIMENTS. The Journal of Experimental Medicine. 1938 Apr;67(5):691-708. DOI: 10.1084/jem.67.5.691.
[3]Toolan, H. W. (1951). Successful Subcutaneous Growth and Transplantation of Human Tumors in X-Irradiated Laboratory Animals. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, 77(3), 572–578.
[4]Rygaard, J. and Poulsen, C.O. (1969), HETEROTRANSPLANTATION OF A HUMAN MALIGNANT TUMOUR TO “NUDE” MICE. Acta Pathologica Microbiologica Scandinavica, 77: 758-760. doi:10.1111/j.1699-0463.1969.tb04520.x
[5]Ann Oncol . 2017 Oct 1;28(10):2595-2605. doi: 10.1093/annonc/mdx416. Patient-derived xenografts effectively capture responses to oncology therapy in a heterogeneous cohort of patients with solid tumors
[6]Abdolahi et al. Journal of Translational Medicine (2022) 20:206
[7]Cells 2019, 8, 889; doi:10.3390/cells8080889
[8] DeRose YS, Wang G, Lin YC, Bernard PS, Buys SS, Ebbert MT, Factor R,Matsen C, Milash BA, Nelson E, et al. Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes. Nat Med. 2011;17(11):1514–20.、
[9]Li S, Shen D, Shao J, Crowder R, Liu W, Prat A, He X, Liu S, Hoog J, Lu C,et al. Endocrine-therapy-resistant ESR1 variants revealed by genomic characterization of breast-cancer-derived xenografts. Cell Rep. 2013;4(6):1116–30.
[10]Collins and Lang (2018), PeerJ, DOI 10.7717/peerj.5981
[11]J Toxicol Pathol 2020; 33: 153–160 Patient-derived xenograft (PDX) models: characteristics and points to consider for the process of establishment. Etsuko Fujii1, Atsuhiko Kato1, and Masami Suzuki1
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