【生信文献200篇】66 小鼠模型跟人类癌症差太大了

00 文章信息

英文标题：Genomic variants in mouse model induced by azoxymethane and dextran sodium sulfate improperly mimic human colorectal cancer

中文标题：

期刊：《Sci Rep》

影响因子: 4.374 发表时间: 2017 Dec

研究领域：小鼠模型

01 文献概述

研究人类结直肠癌（CRC）致癌机制的理想对象为氧化偶氮甲烷（AOM）和葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠模型。作者团队首次通过外显子测序研究了 AOM/DSS 小鼠模型的癌症基因组图谱，结论是AOM/DSS 模型中基因组水平的肿瘤产生可能与人类 CRC 中的肿瘤产生不一致，应仔细评估从该动物模型中引出的分子机制。

02 文章背景

合适的癌症模型除了包括相似的病理表型外，还应该具有类似的分子特征，并遵循与其同源人类癌症类型相同的致癌过程。

采用全外显子组测序来探索 AOM/DSS 小鼠模型中具有不同形态或不同肿瘤发生阶段的肿瘤样本的基因组图谱。首次在该模型中揭示了 ACF 和肿瘤的癌症基因组图谱，并系统地比较了小鼠和人类之间 CRC 的可变位点、突变基因和扰动通路。结论为AOM/DSS 中基因组变异的模式与人类 CRC 中长期发展的模式有所不同。

03 实验结果

1. Evaluation of AOM/DSS mouse model

建立小鼠模型

AOM/DSS小鼠模型在建立过程中从五个方面进行了评估。1.肿瘤形成 ；2.血便；3.肛门直肠脱垂（这种症状仅在第三个 DSS 周期中发现，发生率为 43%）；4.体重减轻；

5.组织病理学特性。与正常黏膜相比，1个DSS周期小鼠黏膜层出现严重淋巴细胞浸润，典型的炎症。在两个DSS周期的小鼠中广泛观察到结直肠粘膜中ACF和腺瘤的存在。三个 DSS 周期的小鼠中观察到显著的腺癌，具有越来越多的细胞和结构异型性。清晰地观察到遵循“正常-ACF-腺瘤-癌”顺序的多步骤过程。表明 AOM/DSS 小鼠模型已经建立。

2. Somatic variants in AOM/DSS mouse model

各种证明这个动物模型和人类CRC肿瘤不吻合

每个肿瘤样本中的体细胞变异通过去除其配对正常样本中的变异以肿瘤正常配对策略进行鉴定。数据显示，在来自 AOM/DSS 小鼠的 14 个肿瘤样本中总共鉴定了 7575 个体细胞变异。

1.个体之间体细胞变异差异显著。2.这些样本中很少观察到结构变异。3. 取代的突变谱以 C:G > T:A 为主。4. 体细胞变异不太可能在某些功能区域富集，因为整个捕获区域中所有不同功能区域的体细胞突变比例相似。

1）AOM/DSS小鼠模型的平均突变率大于MSS病例，但小于MSI病例。说明AOM/DSS的基因组不稳定（MSI不稳定）。2）由于AOM的强烈作用，小鼠中C:G > T:A转换的比例（90%）远高于人类组。3）TCGA样本中突变频率最高的前20个位点，所有这些位点都位于CRC的驱动基因内，包括APC、TP53、KRAS、NRAS、BRAF、PIK3CA、SMAD4和FBXW7，并将它们映射到小鼠外显子组测序数据，竟然在 AOM/DSS 小鼠中没有检测到它们！！！

3. Mutant genes in AOM/DSS mouse model

每个样本的体细胞突变基因非常多样化。并且这些突变基因在所有样品和三组中每组的不同样品中重叠很少。AOM/DSS 治疗引起的基因组不稳定性似乎与 MMR 基因的突变无关。

使用DrGap 对显著突变基因 (SMG) 进行了评估，2507 个体细胞突变基因中的 25 个被定义为 SMG。

小鼠模型研究的一个不可避免的问题是评估 AOM/DSS 小鼠模型在模拟人类 CRC 中体细胞突变基因模式方面的可靠性。

首先比较了小鼠和人类之间体细胞突变基因的分析。在小鼠和人类 CRC 之间观察到的重叠统计很差，这可以用这两个物种之间病例数的巨大差异来解释。这些交集基因的热图表明小鼠模型和人类 CRC 之间突变频率的不同模式。确实察觉到小鼠和三个人类组之间突变基因频率的巨大差异。

人CRC相关的关键突变基因与AOM/DSS小鼠的体细胞突变基因完全不同。人类结直肠癌中一些高度突变的基因，如 APC、TP53、KRAS 和 PIK3CA，在该模型中很少被发现。

4. Frequently perturbed pathways in AOM/DSS mouse model

频繁扰动的通路是研究肿瘤发生机制的关键概念。为了评估在 AOM/DSS 小鼠模式下可能受到干扰的通路，SIFT 预测的具有“破坏性”突变的 1523 个体细胞突变基因用于后续分析。不同个体之间扰动通路的数量具有很大多样性。

AOM/DSS 小鼠模型中干扰通路的分析是否与人类 CRC 中的相似

只有 Wnt 和 p53 信号通路在小鼠和人之间表现出明显不同的干扰频率，无法从比较中得出任何结论。

三个人类 CRC 组之间的破坏基因频率具有不错的相关性，而 AOM/DSS 小鼠和人类 CRC 之间的这种相关性存在巨大差异。通路相关性效率普遍较差，小于 0.01。因此，小鼠模型在这些通路上与人类CRC相同的通路没有适当的可比性。

04 拓展

1. DrGap

DrGaP，用于癌症基因组测序研究。（来源文献DrGaP: A Powerful Tool for Identifying Driver Genes and Pathways in Cancer Sequencing Studies

2. SIFT

SIFT是Sortig Intolerant From Tolerant的缩写， 是一款软件，基于氨基酸序列的同源性和物理性质来预测氨基酸的替换对蛋白质功能是否造成影响，用来评估基因变异的有害程度。

对于一个变异位点，最终会给出一个具体的打分。sift score的取值范围为0-1，可以划分为两个范围。0-0.05范围内，认为这个变异位点是有害的，会导致蛋白质功能的改变。数值越小，引起蛋白质功能改变的可能性越大；0.05-1范围内，认为这个变异位点是良性的，数值越接近1，对蛋白质功能的影响越小。