条件性基因敲除小鼠与KS肺癌模型有何不同？看懂KRAS G12D激活

KS肺癌小鼠模型研究背景

以下疾病负担数据及图表保留原引用年份，2020年病例数与1990—2015年死亡率图并非当前实时排名。

肺癌是全球最常见的癌症之一，2020年全球新发肺癌病例超过220万例。国家癌症中心发布的数据显示，早在2015年前，肺癌患病人数和导致死亡人数均已位居我国恶性肿瘤首位^[1]。肺癌的高发病率和致死率给世界公共卫生带来了巨大负担，亟需更多临床和临床前研究。

图1 1990年至2015年中国10种最常见癌症的死亡率^[1]

KRAS G12D与肺癌模型有什么关系？

肺癌分为非小细胞肺癌（NSCLC）和小细胞肺癌（SCLC）两种组织学亚型，非小细胞肺癌（NSCLC）约占所有肺癌的85%，小细胞肺癌（SCLC）占15%。非小细胞肺癌（NSCLC）可进一步分为肺腺癌（LUAD）、肺鳞状细胞癌（LSCC）和大细胞肺癌（LCC）等。KRAS是NSCLC的重要驱动基因之一，其在正常细胞中参与细胞生长信号调控，突变会导致KRAS处于持续激活状态，造成细胞不受控增殖并发展为NSCLC中的腺癌。KRAS G12D是肺癌中常见的突变，多种肺癌模型的构建也是基于KRAS G12D过表达小鼠^[2-3]。

图2 非小细胞肺癌（NSCLC）中常见的致病基因^[2]

Ferone等人在2020年综述中总结了不同肺癌小鼠模型的特点，发现小鼠肺癌模型中的肿瘤异质性、侵蚀性和对治疗反应/耐药性等特征是由起源细胞和遗传病变共同决定的。例如，研究指出在所述研究条件下，携带KRAS或EGFR致病突变的Ⅱ型肺泡细胞是LUAD的重要起源细胞，而携带突变的俱乐部细胞的增殖则更多地表现出乳头状肿瘤表型^[4-5]。

SFTPC是Ⅱ型肺泡细胞的标记基因，赛业生物将条件性过表达KRAS G12D突变的LSL-K-ras G12D小鼠（产品编号：C001064）与Sftpc-MerCreMer小鼠（产品编号：C001501）交配产生后代，并通过他莫昔芬诱导获得了由KRAS G12D突变驱动且起源于SFTPC阳性Ⅱ型肺泡细胞的KS肺癌小鼠模型（产品编号：C001514）。

KRAS驱动基因的频率与具体肺癌亚型、人群及检测范围有关，不能将某一文献的频率概括为所有NSCLC的固定排序。起源细胞与遗传改变共同影响肿瘤表现，Ⅱ型肺泡细胞结论也应限定所述模型条件[2][4][5]。

KS模型如何实现条件性激活？

LSL表示LoxP-Stop-LoxP阻断元件。KS体系中，Cre介导移除的是阻断元件，结果是开启KRAS G12D表达，而非删除Kras的关键功能片段。C001064与C001501分别提供条件性表达等位基因及诱导型Cre，两者不是单独即可等同于已诱导KS模型的产品。

官方KS品系资料提示，未诱导状态也可能出现低水平背景表达及少量肺腺瘤。因此，不能把“未诱导”直接描述为绝对无重组、无表达或无病变；具体情况应按相应品系与检测理解。

条件性基因敲除小鼠与LSL激活有何区别？

研究策略可结合条件性基因敲除小鼠原理和Cre-loxP系统应用进一步比较。共同使用Cre并不意味着最终功能结果相同。

KS小鼠有哪些肺部影像和病理变化？

低剂量螺旋CT是《中国肺癌筛查标准》推荐的肺癌筛查技术^[6]，赛业对KS小鼠早期模型进行肺部CT扫描以确定肿瘤的发生。结果显示在他莫昔芬处理6周后，小鼠肺部已出现明显的肿瘤组织浸润。

图3 4周龄KS小鼠他莫昔芬处理6周后的肺部出现明显的肿瘤组织浸润（图中浅色阴影部分）

同时期KS小鼠的苏木精-伊红（H&E）染色结果提示其肺部组织肿瘤存在浸润的情况，出现明显的病变，在第12周时达到后期表型。

图4 H&E染色显示4周龄KS小鼠他莫昔芬处理6周后的肺部组织肿瘤存在明显浸润的情况，12周后病变进一步加剧

临床低剂量CT筛查依据与小鼠影像评价属于不同情境。本文CT用于观察肺部异常，组织浸润和病理类型仍需结合H&E等证据判断，不能只凭浅色阴影完成组织学诊断。“后期表型”为原文对模型观察的描述，不等同于患者临床分期。

KS小鼠体重与生存曲线如何变化？

生长曲线和生存曲线数据显示，他莫昔芬处理后的KS小鼠体重明显低于野生型小鼠，这种趋势在雌性和雄性中均存在。此外，他莫昔芬诱导后第9周KS小鼠存活率开始下降，在诱导13周后全部死亡，这与文献报道中的生存时间一致^[5]。

图5 KS小鼠的生长曲线和生存曲线

第9周开始下降、13周后全部死亡对应本文所示实验队列，不作为供鼠或诱导后生存时间的保证。雌雄体重结果均保留，但不能由此推断所有背景与条件下均有同等幅度变化。

KS小鼠肺部与脾脏有哪些变化？

取诱导完成后不同时期的KS小鼠的肺脏进行观测，数据显示与野生型小鼠相比，诱导完成后第6周的KS小鼠的肺部即出现肿瘤细胞的侵袭，其肺部呈致密膨大结构。诱导完成后第12周KS小鼠的脾脏出现异常增生。

图6 KS小鼠存在致密膨大的肺部结构和异常增生的脾脏

肺部外观改变与脾脏增生分别描述所测组织。仅凭脾脏增大不能判断肿瘤转移，需要与具体组织学及研究证据区分。

其他组织H&E结果如何解读？

取诱导完成后12周的KS小鼠脾脏、肾脏、肝脏和胰腺组织进行H&E染色检测，结果显示与对照组相比，其肾脏、肝脏和胰腺均不存在异常，但其脾脏出现白髓异常增生的情况。

图7 诱导完成后12周的KS小鼠肾脏、肝脏、脾脏和胰腺组织的H&E染色

“不存在异常”限定于本文12周时点所示组织和H&E观察，不能推导为所有器官功能、所有检测项目或所有时间均正常。脾白髓异常增生也不能直接等同肿瘤转移。

KS模型观察结果归纳

原文“处理6周后”“诱导完成后6周”及“第12周”等写法按原图和段落保留，均需结合诱导与观察记录理解；不能把它们改写为“连续给药6周”，也不在缺少原始计时定义时擅自统一起点。

KS品系与研究资源

可了解Cre工具鼠、自发肿瘤模型、表型分析和肿瘤药效评价；更多资料见技术指南中心。具体基因型、供货与诱导状态按编号资料及实际需求确认。

参考文献

[1] Sun D, Li H, Cao M, He S, Lei L, Peng J, Chen W. Cancer burden in China: trends, risk factors and prevention. Cancer Biol Med. 2020 Nov 15;17(4):879-895.

[2] Kwon MC, Berns A. Mouse models for lung cancer. Mol Oncol. 2013 Apr;7(2):165-77.

[3] WebMD. (2023, December 19). Gene Mutations in Non-Small-Cell Lung Cancer. Retrieved from https://www.webmd.com/lung-cancer/story/nsclc-gene-mutations

[4] Ferone G, Lee MC, Sage J, Berns A. Cells of origin of lung cancers: lessons from mouse studies. Genes Dev. 2020 Aug 1;34(15-16):1017-1032.

[5] Xu X, Rock JR, Lu Y, Futtner C, Schwab B, Guinney J, Hogan BL, Onaitis MW. Evidence for type II cells as cells of origin of K-Ras-induced distal lung adenocarcinoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Mar 27;109(13):4910-5.

[6] China National Cancer Prevention and Control Network. (2023, December 19). Guide Standard Detail. Retrieved from http://www.chinancpcn.org.cn/guideStandardDetail?id=6

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FAQ：KS肺癌模型常见问题