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原发性肝癌模型构建全攻略：从“选模型”到“出数据”一篇讲透
2026-07-16
肝细胞癌是全球癌症相关死亡的第三大原因。面对这一严峻挑战，如何选择合适的动物模型，精准复刻人类肝癌的病理特征，是每一位肝癌研究者都必须面对的核心问题。
今天，我们就来系统盘点目前主流的原发性肝癌模型，从化学诱导到基因工程，再到原位移植，帮你理清思路，选对“战友”。
一、模型选择的核心考量
在选择肝癌模型前，需要明确以下三个关键问题：
| 考量维度 | 核心问题 |
| 研究目的 | 是研究肝癌发生机制，还是评估药物疗效？ |
| 病理特征 | 需要模拟肝炎、肝纤维化/硬化背景吗？ |
| 免疫环境 | 需要完整的免疫系统（如免疫治疗研究），还是允许人源细胞移植（需免疫缺陷）？ |
二、四大类原发性肝癌模型详解
第一类：化学诱导模型（经典“金标准”）
原理：通过化学致癌剂诱发的慢性肝损伤、炎症和再生，最终导致肝癌。
| 模型 | 诱导剂 | 给药方式 | 鼠种推荐 | 成瘤时间 | 主要特点 |
| DEN模型 | 二乙基亚硝胺 | 单次腹腔注射（15日龄，25 mg/kg） | C57BL/6J | 30-40周 | 高成瘤率（95%-100%），完整经历“炎症→纤维化→HCC”进程，经典首选 |
| DEN + CCl? | DEN + 四氯化碳 | DEN单次启动 + CCl?多次（1 mL/kg，每周2次，6周） | C57BL/6J | 12-16周 | 快速纤维化/肝硬化背景，造模周期短， CCl?肝毒性大，需严格控制剂量 |
| DEN + 高脂饮食 | DEN + 高脂饲料 | DEN启动 + 高脂喂养20-30周 | C57BL/6J | 35-45周 | 模拟脂肪肝→肝癌临床场景，代谢综合征背景 |
| AOM/DSS | 氧化偶氮甲烷 + 硫酸葡聚糖钠 | AOM腹腔注射 + DSS饮用水循环 | C57BL/6J | 12-15周 | 主要用于结直肠癌肝转移研究 |
DEN模型关键参数提醒：
15日龄雄性C57BL/6J，腹腔注射DEN（25 mg/kg），30-40周后HCC发生率可达95%-100%。注射时需注意：针头不可刺入过深（推荐30G细针），注射后轻柔按压穿刺点防止药液渗出。
第二类：基因工程模型（精准靶向）
原理：通过组织特异性启动子（如Alb-Cre）在肝细胞中特异性敲除抑癌基因或激活癌基因。
| 模型 | 基因型 | 诱导方式 | 成瘤时间 | 主要特点 |
| Alb-Cre; Pten^(fl/fl) | Pten肝特异性敲除 | 自发 | 30-40周 | 脂肪性肝炎→HCC， 免疫完整 |
| Alb-Cre; p53^(fl/fl); Myc | p53敲除 + Myc激活 | 自发 | 8-12周 | 快速成瘤、高度恶性 |
| Alb-Cre; Ctnnb1^(fl/ex3) | β-catenin激活突变 | 自发 | 40-50周 | Wnt通路活化、预后较好 |
| TRE-Myc; TetO-Cre | Myc可诱导表达 | 多西环素饮水 | 2-4周 | 快速诱导、可逆性 |
优点：病因明确，可模拟特定基因突变背景的肝癌；免疫完整，适合免疫治疗研究。
缺点：周期长、成本高；需多品系交配（通常需6-12个月）；部分模型有胚胎致死风险。
第三类：原位移植模型（高临床相关性）
原理：将肝癌细胞系或人源性肿瘤组织（PDX）直接注射到小鼠肝脏，模拟肿瘤在原始器官的生长和转移。
3.1 细胞系原位移植
细胞：Hepa1-6（C57BL/6J背景）、Huh7、HepG2（裸鼠）
接种方式：开腹直视下肝左叶注射 / 超声引导经皮穿刺
成瘤时间：2-4周
优势：周期短、可控性强、便于影像学监测（如萤火虫荧光素酶标记）
3.2 人源性肿瘤异种移植（PDX）
组织来源：患者手术切除的肝癌组织
受体小鼠：NSG、NOG（重度免疫缺陷）
成瘤时间：2-4个月
优势：保留原发肿瘤的异质性、病理特征和基因谱，是药物筛选和个体化治疗的金标准
第四类：非酒精性脂肪性肝炎（NASH）-HCC模型（新兴热点）
随着NASH相关肝癌发病率上升，此类模型备受关注。
| 模型 | 诱导方式 | 成瘤时间 | 主要特点 |
| STAM模型 | 2日龄STZ注射 + 高脂饮食 | 16-20周 | 快速NASH→HCC，纤维化明显 |
| CDAHFD模型 | 胆碱缺乏、L-氨基酸定义的高脂饲料 | 20-30周 | 快速脂肪性肝炎+/?纤维化，体重下降明显 |
| 西方饮食 + 低剂量CCl? | 高脂高果糖饮食 + 每周CCl? | 24-36周 | 代谢综合征背景，渐进性纤维化 |
模型优缺点总结
DEN化学诱导：经典稳定，完整病理进程，免疫完整；但周期长（30-40周），个体差异大。
基因工程：病因明确，免疫完整，机制清晰；但周期长（6-12个月），成本高，可能有胚胎致死问题。
原位移植：周期短（2-4周），便于影像监测，可控性强；但缺乏肝病背景，免疫缺陷小鼠无法研究免疫治疗。
PDX：保留异质性，临床相关性最高；但成本极高，周期长，需要免疫缺陷小鼠。
NASH-HCC（STAM）：快速，代谢背景明确，纤维化明显；需特殊饲料，部分小鼠体重下降明显。
三、检测指标体系
无论选择哪种模型，以下指标是评估肝癌发生发展的核心：
1. 宏观指标
肝重/体重比：评估肝脏肥大及肿瘤负荷
脾重：反映门脉高压及炎症状态
肝脏表面肿瘤数量及最大径：计数所有可见结节
2. 病理学评估
H&E染色：评估肝细胞损伤、炎症、从增生结节→腺瘤→HCC的分级
Masson‘s Trichrome/天狼星红：评估肝纤维化/肝硬化程度
网状纤维染色：评估肝板结构破坏
3. 分子标志物
增殖：Ki-67、PCNA
肝功能/损伤：血清ALT、AST、ALP
肿瘤标志物：AFP（部分模型可检测）
关键通路：β-catenin、c-Myc、Hras突变等
4. 影像学评估
小动物超声：实时监测肿瘤大小及血供
小动物MRI/CT：全身评估及转移灶检测
生物发光成像：适用于荧光素酶标记细胞的原位移植模型
四、肝癌研究思路解析
研究总路线图
临床问题 → 筛选关键分子 → 体内外功能验证 → 机制解析（代谢+免疫） → 微环境互作闭环 → 转化治疗探索
Cao[1]等从患者类器官筛选发现USP2是关键促癌基因，通过去泛素化稳定PPARγ促进脂肪酸（尤其油酸）合成，油酸驱动巨噬细胞FAO代谢重编程使其极化为M2型，M2细胞分泌IL-10经STAT3正反馈上调USP2，形成促癌环路；靶向USP2可诱导铁死亡、抑制M2极化并增强抗PD-1疗效。
研究设计亮点：
| 环节 | 设计亮点 |
| 筛选 | 使用PDO + DUB抑制剂库，贴近临床 |
| 代谢 | 代谢组学 + 关键脂肪酸回补实验 |
| 免疫 | 共培养体系 + 巨噬细胞极化 + FAO功能检测 |
| 机制 | IP-MS + 泛素化位点突变 + 转录调控验证 |
| 闭环 | 双向验证（肿瘤→免疫→肿瘤） |
| 转化 | 靶向+免疫联合治疗，体内巨噬细胞清除验证 |
可以借鉴的关键技术组合
类器官（PDO）：药物筛选 + 代谢/转录组分析
代谢组学：发现关键代谢物（如油酸）
共培养系统：肿瘤-巨噬细胞互作
泛素化机制：K48链、位点突变、去泛素化酶功能验证
转录调控：CUT&RUN-qPCR、荧光素酶报告基因
免疫治疗模型：DEN诱导HCC模型 + anti-PD-1 + 巨噬细胞清除
五、常见问题与解决方案
| 常见问题 | 可能原因 | 解决方案 |
| DEN成瘤率低（<50%） | 剂量过低 / 鼠种不敏感 / 注射失败 | 提高剂量至25-50 mg/kg；改用C57BL/6J；检查注射技术 |
| DEN注射后1周内小鼠死亡 | 剂量过高 / 药液泄漏至肠道 | 降低剂量；缩短针头长度；确保腹腔注射 |
| 基因工程鼠无表型 | Cre重组效率低 / 观察时间不够 | 验证Alb-Cre效率；延长观察至9-12个月；考虑他莫昔芬诱导型Cre |
| 原位移植后肿瘤异质性大 | 细胞系接种量不一致 / 小鼠个体差异 | 标准化接种量（1×10?/只）；使用萤火虫荧光素酶标记规范化 |
原发性肝癌模型的选择没有“最好”，只有“最适合”。建议根据研究目的、预算和时间，选择最能回答科学问题的模型：
机制研究首选：DEN模型（经典、稳定、免疫完整）
药物筛选/免疫治疗：原位移植（Hepa1-6同系模型）或DEN模型
个体化/精准医疗：PDX模型
NASH-HCC研究：STAM模型或西方饮食+CCl?联用模型
希望这篇推文能为你的肝癌研究提供思路与帮助。如需某一模型的详细实验方案，欢迎进一步交流！
参考文献：
Cao J, Chen K, Hu K, et al. USP2-mediated PPARγ stabilization promotes hepatocellular carcinoma progression and M2 macrophage polarization via oleic acid. J Immunother Cancer. 2025;13(11):e012721. Published 2025 Nov 4. doi:10.1136/jitc-2025-012721
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