結直腸癌（CRC）是全球最常見的惡性腫瘤之一，發病率和死亡率逐年上升，且趨于年輕化。根據WHO的統計，CRC約占所有癌癥病例的10%，是全球癌癥相關死亡的第二大原因。預計到2040年，CRC的全球負擔將增加到每年320萬例新發病例和160萬例死亡病例^[1]。因此，研究CRC的機制并開發相關的治療方法，成為腫瘤治療研究的重要任務。CRC的發生往往潛伏在腸息肉等良性疾病中，其形成過程可能長達十幾年。因此，對家族性腺瘤性息肉病（FAP）等癌前病變的關注同樣十分重要。

結腸癌（CRC）與家族性腺瘤性息肉病（FAP）
家族性腺瘤性息肉病（FAP）的主要特征是在結腸和直腸內形成大量的腺瘤性息肉，同時，這些息肉也可能出現在上消化道，特別是小腸上部^[2]。通常，FAP的發病在患者十幾歲時就開始，主要由腺瘤息肉病大腸桿菌（APC）基因的常染色體顯性缺陷引發。這種突變觸發了大腸癌的多階段多步驟發生模式，即從正常黏膜到低級別腺瘤，再到高級別腺瘤，最后發展為癌癥。如果不及時治療，幾乎所有的FAP患者在40歲前都會發展為結腸癌（CRC）^[3]。
 

圖1 家族性腺瘤性息肉病（FAP）會逐漸發展為結直腸癌^[4]

APC蛋白及相關結腸癌研究模型
APC是一種腫瘤抑制蛋白，作為Wnt信號通路的重要拮抗劑，參與細胞遷移、黏附、轉錄激活和凋亡等多種生理過程^[5]。在大多數結腸癌（CRC）中，APC基因的突變往往聚集在突變簇區（MCR）內，這些突變導致產生截斷蛋白并減少與β-catenin蛋白的結合，從而降低β-catenin蛋白的降解，導致β-catenin蛋白在細胞核內過量聚集。這些過量的β-catenin蛋白會與細胞核內的相關蛋白結合，啟動包括原癌基因c-myc在內的多種基因的轉錄，引發一系列連鎖反應，最終導致細胞分裂失控，進而引發癌變^[5-6]。在小鼠中，Apc基因的缺失或導致生成截短APC蛋白的多發性腸道腫瘤（Min）突變，都會引發與人類家族性腺瘤性息肉病（FAP）和/或結直腸腫瘤相似的表型^[7-8]，因此，這些小鼠模型被廣泛用于腸道腫瘤的研究。
 

圖2 APC功能缺失/截斷突變及表達下調導致下游原癌基因的異常表達^[9]

為了推動結直腸腫瘤領域的研究，賽業生物通過敲除小鼠Apc基因中包含與人類突變簇區（MCR）對應區域的基因序列，成功構建了Apc KO小鼠模型（產品編號：C001511）。該模型在純合狀態下會致死，而在雜合狀態下，Apc KO小鼠能自發地產生家族性腺瘤性息肉病（FAP），并在生存、生長、攝食量以及腸道病變等方面表現出明顯的腸癌疾病表型。此外，內部數據顯示，在非高脂飲食的常規條件下，Apc KO小鼠的自發疾病表型比經典的Apc^min小鼠更為嚴重且發病情況更一致。以下是該模型的詳細表型信息。

生存曲線
雌性Apc KO小鼠在27周時達到50%死亡率，雄性Apc KO小鼠在34周時達到50%死亡率。

圖3 Apc KO小鼠和野生型小鼠（WT）的生存曲線

注：因品系純合致死，此處的Apc KO小鼠均指Apc雜合敲除小鼠（Apc^+/-），所有數據均在正常飲食條件下獲得。

生長曲線
與對照組相比，雌性和雄性Apc KO小鼠體重均有所降低。

圖4 Apc KO小鼠和野生型小鼠（WT）的生長曲線

攝食量變化
與對照組相比，雌性和雄性Apc KO小鼠的攝食量均有所降低。

圖5 Apc KO小鼠和野生型小鼠（WT）的攝食量比較

發病率和腺瘤數量
在25周齡左右所有Apc KO小鼠均發病。腸道腺瘤數量統計數據顯示，小鼠在9周齡就能夠自發形成腸腺瘤，且隨著時間的推移，小鼠腸道腺瘤數量逐漸上升并趨于穩定。

圖6 Apc KO小鼠的發病情況和腸道腺瘤數量統計

腸道解剖圖
大多數Apc KO小鼠在9周齡時腸道已有腺瘤產生，且多發于小腸部位，以回腸居多（與Apc^min小鼠腺瘤高發部位相同^[10]），部分小鼠大腸組織也有腺瘤產生。
 

圖7 Apc KO小鼠和野生型小鼠（WT）腸道組織解剖觀測

腸道組織病理
Apc KO小鼠在第9周齡就已有腺瘤形成，且腺瘤的體積隨時間增加而增加。

圖8 野生型（WT）小鼠和不同周齡Apc KO小鼠腸道組織H&E染色檢測

總  結
Apc KO小鼠模型（產品編號：C001511）在生存、生長、攝食量和腸道病變等方面表現出腸癌疾病表型。雌性雜合小鼠在27周時，雄性在34周時，死亡率可達50%。無論雌性還是雄性，雜合小鼠的體重和攝食量均低于野生型。在常規飲食下，Apc KO小鼠能自發形成腸腺瘤，數量隨時間增加，主要分布在小腸，尤其是回腸部位，部分小鼠的大腸部位也會有腺瘤產生。因此，該模型可用于研究家族性腺瘤性息肉病（FAP）和結直腸癌的發病機制，開發和測試新治療策略的長期療效，以及研究Wnt/β-catenin信號通路調控機制和其他APC相關腫瘤。 

此外，賽業生物還提供多種腸道疾病和其他腫瘤研究模型以及靶點人源化模型，以滿足研發人員在相關研究領域的實驗需求。
 

參考文獻：
[1] World Health Organization. (2023, July 11). Colorectal cancer. Retrieved May 10, 2024, from https://www.who.int/zh/news-room/fact-sheets/detail/colorectal-cancer

[2] Mayo Clinic. (n.d.). Familial adenomatous polyposis. Retrieved May 10, 2024, from https://www.mayoclinic.org/zh-hans/diseases-conditions/familial-adenomatous-polyposis/symptoms-causes/syc-20372443

[3] National Center for Advancing Translational Sciences. (n.d.). Familial adenomatous polyposis. Retrieved May 10, 2024, from https://rarediseases.info.nih.gov/diseases/6408/familial-adenomatous-polyposis

[4] AGA GI Patient Center. (n.d.). Familial adenomatous polyposis (FAP) Archives. Retrieved May 10, 2024, from https://patient.gastro.org/tag/familial-adenomatous-polyposis-fap/

[5] Yang J, Wen Z, Li W, Sun X, Ma J, She X, Zhang H, Tu C, Wang G, Huang D, Shen X, Dong J, Zhang H. Immune Microenvironment: New Insight for Familial Adenomatous Polyposis. Front Oncol. 2021 Feb 8;11:570241. 

[6] McGowan KP, Delgado E, Keeley TM, Hibdon ES, Turgeon DK, Stoffel EM, Samuelson LC. Region-specific Wnt signaling responses promote gastric polyp formation in patients with familial adenomatous polyposis. JCI Insight. 2023 Nov 9;8(24):e174546.

[7] McCart AE, Vickaryous NK, Silver A. Apc mice: models, modifiers and mutants. Pathol Res Pract. 2008;204(7):479-90.

[8] Washington, K., Zemper, A.E.D. Apc-related models of intestinal neoplasia: a brief review for pathologists. Surg Exp Pathol 2, 11 (2019).

[9] Zhu L, Li X, Yuan Y, Dong C, Yang M. APC Promoter Methylation in Gastrointestinal Cancer. Front Oncol. 2021 Apr 23;11:653222.

[10] Yamada Y, Mori H. Multistep carcinogenesis of the colon in Apc(Min/+) mouse. Cancer Sci. 2007 Jan;98(1):6-10.