臨床前研究における適切な腫瘍モデルの選定
動物モデルは抗腫瘍薬の前臨床評価において重要な役割を果たしている。腫瘍動物モデルの構築は、腫瘍発生・転移のメカニズムの解明や、抗腫瘍薬の有効性の検証に向けた強力なツールを提供する。ラットやマウスなどのrodentモデルは、繁殖が速く、コストが低く、遺伝子改変が容易であるといった利点を有しており、前臨床治療薬スクリーニングにおいて不可欠な存在となっている。
腫瘍モデルの概要
腫瘍の発症機構、宿主-腫瘍相互作用、腫瘍の浸潤・転移過程、および治療効果の評価を正確に理解するためには、精確な動物モデルの構築が不可欠である。マウスは遺伝学的・病態学的・生物学的に人間と多くの類似性を有しているため、腫瘍研究における理想的な実験動物モデルとされている。マウスモデルは基礎研究と臨床研究を統合する強力なツールとして、腫瘍学のさまざまな分野で広く利用されている。
- 原発腫瘍の生物学的特性を維持すること；
- 腫瘍の増殖および転移に関連する細胞・分子現象を解析可能とすること；
- 客観的かつ定量的な評価指標を備えること；
- 信頼性、再現性、有効性、実用性を兼ね備えること。
研究用マウス腫瘍モデル
マウス腫瘍モデルの利用により、ヒト腫瘍の再現が可能となり、研究のスケジュールが大幅に短縮される。また、腫瘍の発生・発展過程を包括的に観察できるため、腫瘍発生のメカニズム、予防、治療に関する研究において極めて重要な意義を持つ。腫瘍の理解が深まり、実験動物学の発展に伴い、マウス腫瘍モデルはさまざまな腫瘍研究に広く応用されており、腫瘍病態に関する理解の進展に大きく貢献している。
自発腫瘍モデル
自発腫瘍モデルとは、人工的な干渉を加えずに動物モデル内で自然に腫瘍が発生するモデルを指す。このモデルの最大の利点は、腫瘍が完全に自然条件下で発生する点であり、人為的な要因や介入が排除されている。腫瘍の発生・発展はヒトと類似しており、動物の腫瘍感受性や環境中の発がん物質・促進物質の蓄積過程を反映している。
誘発腫瘍モデル
誘発腫瘍モデルとは、化学発がん物質を用いて腫瘍を誘発するマウスモデルである。現在では、多環式芳香族炭化水素、ニトロソアミン、アゾ染料などの化学発がん物質が広く用いられている。誘発腫瘍モデルの構築にあたっては、動物の選定と発がん物質の選定が特に重要であり、発がん物質の投与量によって誘発のタイミングや程度を制御可能である。例えば、芳香族炭化水素による皮膚がんの誘発においてはマウスが最適な選択肢であるが、ラットでは皮膚がんの誘発が困難である。ニトロソアミンはラットで食道がんを誘発可能であるが、マウスでは胃がんのみ誘発可能である。
接種モデル
接種モデルは、動物またはヒト由来の腫瘍組織または細胞をモデル動物の体内に移植することで形成される。受容動物の種類によって、正常マウス接種モデルと免疫不全マウス接種モデルに分類される。また、腫瘍組織の供給源によって、同種移植（同種）または異種移植（異種）モデルに分類される。同種移植マウスモデルは、同系統または同種のマウスに腫瘍組織を移植したものであり、異種移植マウスモデルは、ヒト腫瘍組織をマウスに移植して増殖・発展させるものである。
代表的な異種移植モデルを以下に示す：
患者由来異種移植モデル（PDX）
患者由来異種移植（PDX）モデルは、患者から採取した新鮮な腫瘍組織を免疫不全マウスに移植することで構築される腫瘍モデルである。
細胞株由来異種移植モデル（CDX）
細胞株由来異種移植（CDX）モデルは、ヒトまたはマウス由来の腫瘍細胞株を免疫不全マウスに移植することで構築される腫瘍モデルである。古典的な体内実験法として、腫瘍学研究および抗腫瘍薬開発において広く利用されている。
遺伝子工学マウスモデル
近年の分子クローン技術およびマイクロインジェクション技術の進展により、遺伝子工学的・トランスジェニック腫瘍動物モデルの構築が格段に容易になった。研究により、特定遺伝子の過剰発現、欠損、または変異がマウスにおける腫瘍発生を引き起こすことが明らかとなっている。したがって、がん遺伝子の導入や腫瘍抑制遺伝子のノックアウトといった遺伝子工学的手法を用いて、自発的または誘発的腫瘍を有する遺伝子改変マウスモデルを構築し、その後、これらのモデルを用いた各種実験が可能となる。
