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斑马鱼（zebrafish）肿瘤模型是近年兴起的一种活体脊椎动物模型，是目前最有前景的模式生物之一，其与人类基因组同源性高达87%，能够自发产生与人类性质相似的肿瘤。斑马鱼的消化系统在受精5天后即可发育成熟并正常运作。与小鼠模型相比，斑马鱼具有独特的优势：①体积小、繁殖能力强、生殖周期短、成本低；②胚胎透明，研究人员可实时观察和追踪癌细胞增殖、扩散、转移和血管生成；③转基因斑马鱼casper及免疫缺陷斑马鱼成年后仍可保持透明状态，这使得斑马鱼肿瘤模型的应用不仅局限于其胚胎及幼鱼；④体外受精，基因操作相对容易，可快速建立转基因动物模型；⑤可用于大规模基因筛选和活体高通量药物筛选；⑥在人源性肿瘤异种移植（patient-derived xenograft，PDX）中，斑马鱼PDX（zPDX）成本低、实验周期短、所需样本数量小（通常每个斑马鱼胚胎需要100～200个细胞）。斑马鱼消化道肿瘤模型是一种适合从起始、进展、转移到移植的活体动物模型。目前通过转基因、基因组编辑技术、异种移植、药物诱导的毒性损伤等方法，已经建立了多种斑马鱼消化道肿瘤模型。
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斑马鱼消化道肿瘤模型
斑马鱼肝癌模型：
肝癌的发生是多因素（肝炎病毒感染、黄曲霉素中毒、过度饮酒、非酒精性脂肪肝病等）、多基因（抑癌基因TP53、抑癌基因PTEN等）、多信号转导途径（RB1、p53、Wnt等途径）的复杂过程。在我国，乙型肝炎病毒慢性感染是原发性肝细胞癌发生的主要原因，乙肝病毒诱发肝癌的发生与染色体突变及特定致癌途径的激活有关。
斑马鱼肝癌基因与人类有着高度的保守性。研究表明，在p53转基因斑马鱼突变体模型中，乙肝病毒X蛋白（hepatitis B virus X antigen，HBx）和酪氨酸激酶src的过度表达可导致斑马鱼肝脏组织癌变，与人类肝癌的形成机制相似。在原癌基因Myc转基因斑马鱼中，Myc表达升高能够导致肝细胞增殖、腺瘤形成及癌变。Myc转基因斑马鱼肝癌模型的分子特征与小鼠肝癌模型及人类肝癌分子特征相似。通过构建转基因斑马鱼模型，使肝细胞特异性过表达β-连环蛋白（β-catenin），导致受精后2个月有33%的斑马鱼开始出现肝细胞癌，6个月为78%，12个月后达80%，表明β-catenin的激活与JNK途径活化有关。采用米非司酮诱导系统构建肝细胞癌转基因斑马鱼模型，实现了肝脏中致癌基因krasV12的表达。米非司酮诱导后可导致肝脏肿瘤的发生，而撤销诱导肿瘤则消退。分子检测结果表明，在krasV12介导的肝肿瘤过程中，Raf-MEK-ERK和PI3K-AKT-mTOR信号通路都被激活。使用ERKl/2特异性抑制剂PD98059联合PI3K特异性抑制剂LY294002或mTOR选择性抑制剂雷帕霉素阻断这两种信号通路后，转基因斑马鱼肝脏增殖受到明显抑制，此研究为针对Ras信号的分子靶向治疗提供了理论依据。目前，基于肝癌发病机制尚未完全阐明且治疗方法有限，斑马鱼肝癌模型中分子信号通路的研究可为探索人类肝癌发病机制及开发新的治疗提供重要的参考依据。
斑马鱼结直肠癌模型：
在斑马鱼的一生中，自发性肠道肿瘤并不常见。目前，斑马鱼肠道肿瘤模型多为异种移植。利用骨形成蛋白和激活素跨膜抑制剂基因（bone morphogenetic protein and activin membrane-bound inhibitor，BAMBI）过表达结肠癌细胞SW620，构建了一种人结直肠癌异种移植斑马鱼模型，发现BAMBI基因可显著促进此模型中人结直肠癌细胞发生肝转移。利用5例结直肠癌患者手术切除样本建立zPDX，发现结肠癌细胞能够在斑马鱼中增殖并生成新血管。根据国际结肠癌治疗指南，选用FOLFOX（奥沙利铂+亚叶酸钙+氟尿嘧啶）及FOLFIRI（伊立替康+亚叶酸钙+氟尿嘧啶）方案分别对患者及对应的zPDX进行药物干预，分析发现二者之间的相关性达4/5。zPDX可用于筛选治疗方案、制定个体化治疗。斑马鱼已成为研究肠道肿瘤的重要动物模型。
斑马鱼胰腺癌模型：
在90%的胰腺癌中可发现K-RAS癌基因突变，Ras/Raf/MEK/ERK通路对癌细胞的增殖、凋亡和分化具有深远影响，该通路可被MEK抑制剂有效抑制。在斑马鱼中建立了胰腺癌异种移植模型，发现一种小分子物质U0126可通过抑制MEK分子的磷酸化水平来抑制斑马鱼体内人类胰腺癌细胞的增殖转移。研究表明，核糖体蛋白（ribosomal protein large subunit，Rpl）36可能对胰腺肿瘤的发生过程有抑制作用。在由K-RAS引发的斑马鱼胰腺癌模型中，Gal4/UAS转基因体系被广泛应用。此系统能够评估K-RAS基因突变造成的不同影响，以及蛋白质改变对K-RAS基因的影响，可精准识别肿瘤治疗策略的新靶点。利用Gal4/UAS系统能够研究参与胰腺癌发病过程的TGFβ、Wnt、Notch和Hedgehog等信号通路。
斑马鱼胃癌模型：
胃癌是全球范围内威胁人类健康的主要疾病之一。我国癌症统计数据表明，胃癌在男性肿瘤中高居第二，女性肿瘤中位居第三，是我国癌症死亡的第二大原因。近年来，尽管靶向药物的应用在一定程度上改善了胃癌的预后，但晚期胃癌患者的平均存活时间仍不到12个月，5年生存率低至20%，这可能是由高异构性或其他未知机制导致的化疗不敏感或耐药所致。斑马鱼没有胃及表达特定胃功能的基因，但在斑马鱼胃癌异种移植模型中，胃癌细胞在斑马鱼胚胎中的存活、血管生成、迁移及相关分子的表达都与人类有着较高相似性。有研究利用胃癌患者手术切除的胃癌组织成功建立了胃癌zPDX模型，14例组织样本中有9例成功移植到斑马鱼胚胎中，5例因组织细胞不易解离导致针状堵塞及移植失败，移植成功率达64%，比胃癌小鼠PDX模型中报告的（34%）要高得多，且所有胃癌组织样本在活胚胎中都表现出增殖、血管生成及转移潜力。
参考文献：
Mechanisms of HBV-related hepatocarcinogenesis[J]. Christine Neuveut;;Yu Wei;;Marie Annick Buendia.Journal of Hepatology,2009(4)
Transparent Adult Zebrafish as a Tool for In Vivo Transplantation Analysis[J]. Richard Mark White;;Anna Sessa;;Christopher Burke;;Teresa Bowman;;Jocelyn LeBlanc;;Craig Ceol;;Caitlin Bourque;;Michael Dovey;;Wolfram Goessling;;Caroline Erter Burns;;Leonard I. Zon.Cell Stem Cell,2008(2)
Unique and conserved aspects of gut development in zebrafish[J]. Kenneth N Wallace;;Michael Pack.Developmental Biology,2003(1)
冀慧红,刘俊.斑马鱼在消化道肿瘤中的应用研究进展[J].肿瘤药学,2019,9(03):375-378.
斑马鱼肿瘤异种移植模型在抗癌药敏感性评价中的应用[J]. 劳乔聪;徐懿乔;金凡茂;陈嘉晟;汤敏佳;徐雷;朱晓宇;郑高利;宣尧仙;李春启.中国比较医学杂志,2017(11)
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