Биологическая система состоит из множества элементов, которые постоянно взаимодействуют друг с другом для создания функциональной единицы, способной к росту и развитию, адаптации и трансформации, дегенерации и гибели. Любая форма жизни, начиная от одноклеточного организма и заканчивая многоклеточным существом, процветает благодаря постоянному взаимодействию энергии, информации и материи внутри себя и с окружающей средой. Возникающая при этом сложность любой живой системы часто приводит к нежелательным неточностям и дефектам, которые, будучи незаметными для одних, могут оказаться компрометирующими для других.

Одна из таких аномалий, возникшая в живых организмах, первые упоминания о которой были найдены еще в 1500 году до н.э., - это аберрантное увеличение клеток, приводящее к образованию больших тканевых масс. В древних источниках об этом говорилось как о выпячивании, не поддающемся лечению. С течением времени для обозначения таких аномальных образований использовался термин "рак". Впервые эта терминология была предложена греческим врачом ГИППОКРАТОМ, считающимся "отцом медицины".

К сожалению, распространенность онкологических заболеваний с годами только увеличивается, что объясняется экспоненциальным ростом населения, нездоровым образом жизни и увеличением количества канцерогенов, термин, используемый для описания любого вещества, способного вызывать рак. Рак может исходить из любого места в организме человека и способен распространяться на несколько участков от места возникновения. Рак полости рта, т.е. рак, возникающий на губах и всех других участках полости рта и ротоглотки, занимает одно из десяти первых мест в мире по частоте встречаемости. Поскольку большинство раковых опухолей в области зубов возникает из сквамозных клеток, рак полости рта принято называть сквамозно-клеточной карциномой полости рта (SCC).

Рак полости рта входит в число 10 наиболее распространенных онкологических заболеваний в мире, характеризуется поздней клинической диагностикой, плохим прогнозом, отсутствием специфических биомаркеров заболевания и дорогостоящей терапевтической терапией [1]. Он занимает 16-е место среди наиболее распространенных злокачественных новообразований и 15-е место среди причин смерти в мире [2]. Международным агентством по изучению рака (IARC) для рака полости рта показана заболеваемость раком полости рта составляет более 3000 000 диагностированных случаев, а ежегодная смертность - почти 145 000 случаев. В географическом отношении распространенность рака полости рта выше в Южной и Юго-Восточной Азии. Наибольшее число случаев рака полости рта приходится на Индию. В Индии зарегистрировано наибольшее количество случаев рака полости рта и одна треть от общего бремени рака полости рта в мире [3].

Многие агенты окружающей среды и физические условия были определены как связанные с этиологией рака полости рта, включая такие предвестники, как вирусная инфекция, в том числе ВПЧ, EBV и ВИЧ, хроническое раздражение полости рта в результате реставрации или использования ополаскивателей для полости рта, а также условия, вызывающие подавление иммунитета или иммунные нарушения.

К факторам окружающей среды относятся такие особенности образа жизни, как курение и употребление бездымного табака, злоупотребление алкоголем, плохое соблюдение гигиены полости рта, промышленное загрязнение и другие профессиональные загрязнение окружающей среды, такие как длительное воздействие асбеста, пирена и т.д., диетические факторы, такие как дефицит витаминов или низкое потребление фруктов и овощей, а также воздействие ионизирующего излучения или лучевой терапии. Определенные генетические факторы также могут повышать индивидуальную предрасположенность к раку полости рта, например анемия Фанкони, анемия Пламмера - Винсона, генодерматотические поражения, такие как пигментная ксеродерма (Xeroderma Pigmentosum), склеродермия, а также было отмечено, что люди, страдающие диабетом, подвержены повышенному риску развития рака полости рта. Использование генетического и протеомного подходов в последние годы позволило выявить молекулярную патологическую картину онкогенов [4]. Ведется активный поиск генетических изменений онкогенов или генов-супрессоров опухоли, роли нестабильности генома и эпигенетических модификаций, а также создание профиля экспрессии генов в онкогенезе полости рта [5].

Начиная с первых сообщений об исследованиях на животных, появившихся более двух тысяч лет назад, в которых утверждалось, что они способны раскрыть больше знаний о человеческих механизмах, чем было известно на тот момент, в настоящее время оно достигло такой стадии развития, что может быть использовано в качестве инструментов, позволяющих использовать их во множестве областей - от фундаментальной биологии и иммунологии до инфекционных заболеваний и онкологии.

Животные модели позволяют разрабатывать и тестировать новые подходы к профилактике и лечению заболеваний, выявлять ранние диагностические маркеры и новые терапевтические мишени, а также понимать биологию in vivo и генетику возникновения, развития, прогрессии и метастазирования опухолей in vivo [6]. Использование экспериментальных животных, обладающих иммунной системой, пригодной для решения таких вопросов, как уклонение опухолевых клеток от иммунного надзора, их выживание и метастазирование, имеет решающее значение для совершенствования и продвижения клинических исследований и терапевтического применения.

Многие животные использовались для моделирования рака человека, а данные, полученные в ходе различных исследований, только увеличиваются, становятся все более актуальными и перспективными. В связи с возрастающей необходимостью более глубокого изучения механизмов развития каждой разновидности рака в отдельности, только рак полости рта открыл широкие возможности для проведения различных исследований как in vivo, так и in vitro. Животные модели часто использовались для изучения рака ротовой полости и проверки эффективности различных возможных маркеров и терапевтических средств. Хотя все модели имеют ограничения и являются несовершенными репрезентациями реальных систем, они могут быть выбраны таким образом, чтобы их ограничения были минимальными по отношению к изучаемой биологии. Хорошая модель должна давать потенциально переводимые результаты, а также позволять понять молекулярные механизмы [7].

Поиск идеальной животной модели для наблюдения и детального изучения молекулярных и клеточных изменений, происходящих при раке полости рта, ведется уже несколько десятилетий. Несмотря на то, что количество исследований, посвященных канцерогенезу, постоянно растет, его молекулярная архитектура, лежащая в его основе, остается неясной. Воспроизведение точного механизма развития рака полости рта на животных, как и на людях, оказалось затруднительным из-за сложности механизма канцерогенеза, в котором прогрессируют различные генетически контролируемые фазы роста, дифференцировки, прогрессии и метастазирования [9]. Множество генетических изменений, таких как мутации ДНК, хромосомные аберрации, амплификации, делеции и транслокации генов наряду с огромным количеством факторов окружающей среды, способных инициировать канцерогенез у человека делает экспериментальное воспроизведение модели канцерогенеза чрезвычайно сложной задачей [10].

Использование животных в качестве среды для изучения рака полости рта является принципиальным и важным достижением в области онкологических исследований. Воспроизведение рака полости рта на таких моделях позволяет не только проводить молекулярные исследования, но и может способствовать изучению действия новых лекарственных препаратов, пониманию фармакокинетики, оценке токсичности различных химических соединений, исследованию новых биомаркеров и для анализа различных таргетных терапий. Начиная с XX века, использование животных моделей стало общепринятым методом в экспериментальной биологии [11]. Уильям Эрнест Кастл и его ученики, в частности Кларенс Литтл, первыми определили важность инбридинга животных для получения генетически сходного потомства, позволяющего проводить различные эксперименты с одним и тем же генетическим материалом. Хестон (1963) заявил, что "... создание инбредных штаммов стало, вероятно, самым большим достижением во всех исследованиях рака". Инбридинг предполагает спаривание между особями, имеющими более одного общего предка, т.е. существует вероятность того, что по любому данному локусу пара присутствующих генов может быть копией одного из генов, носителями которого был их предок" [12]. Основным недостатком оставались этические проблемы, связанные с использованием животных для экспериментальных исследований. Использование крупных животных по-прежнему не приветствуется, ссылаясь на неактуальность и отсутствие обоснования таких экспериментов для жизни человека или животного. Для обеспечения здоровья и благополучия животных, используемых в экспериментах, Национальный консультативный комитет по исследованиям на лабораторных животных (National Advisory Committee for Laboratory Animal Research, 2004) сформулировал подход 3R, который должен в обязательном порядке применяться во всех исследованиях на животных. Он включает в себя замену альтернативными методами, сокращение количества и доработку проектов и используемых методик с целью минимизации воздействия на животных [13].

Многие виды грызунов стали наиболее предпочтительными животными для моделирования рака из-за их сходства с геномом человека, продолжительности жизни, короткому времени генерации и восприимчивости к индуцированным или спонтанным заболеваниям [14]. Другие виды грызунов, такие как кошки [15], собаки [16], кролики, свиньи, овцы [17], козы, крупный рогатый скот [18], куры, рыбки данио [19] и не-человеко-образные приматы [20]. также использовались для моделирования рака. В табл. 1 приведена хронология наиболее важных открытий в области моделирования на животных.

Table 1: Milestones and Popular Studies in Animal Modelling

Использование животных моделей для изучения физиологии человека достигло наивысшей точки с началом эпохи Возрождения, когда животные модели стали широко использоваться в различных экспериментальных исследованиях. В качестве животных использовались в основном крупные животные-компаньоны, и в связи с этим возникли этические проблемы, связанные с использованием животных и жестоким обращением с ними в целях познания человека. С наступлением XX в, важность использования животных моделей в клинических испытаниях была в основном признана и проводилась с соблюдением новых правил и этических норм для предотвращения жестокого обращения с животными. Хотя грызуны считались наиболее идеальными для отражения процесса канцерогенеза в условиях обитания человека, для изучения молекулярной архитектуры рака в более крупной биологической модели использовались и модели негрызунов. В последнее время для изучения молекулярной архитектуры рака в более крупной биологической модели стали использовать и не млекопитающие модели, такие как рыбки данио, благодаря меньшим этическим проблемам и простоте создания генетических модификаций.

На рис. 1 показаны распространенные группы животных, используемые в моделировании рака.

Кошка: Спонтанная сквамозная клеточная карцинома ротовой полости у кошек рассматривается как отличная модель для изучения сквамозной клеточной карциномы головы и шеи человека, поскольку кошачья сквамозная клеточная карцинома ротовой полости (FOSCC) по своему биологическому поведению имитирует человеческую OSCC. Частота встречаемости OSCC у кошек аналогична человеческой [49-51]. S. H. Tannehill-Gregg et al. (2006) предположили, что сквамозно-клеточная карцинома ротовой полости у кошек является прекрасной природной моделью для сквамозно-клеточной карциномы головы и шеи человека, благодаря различным сходствам в ее опухолевой этиологии, прогрессировании, ответе на терапию, результатах лечения и экспрессии р53 [52].

Крупный рогатый скот: Хотя спонтанный OSCC у крупного рогатого скота встречается редко, сквамозные папилломы ротовой полости широко распространены среди крупного рогатого скота во всем мире. Инициирование образования опухоли в результате инфицирования вирусом папилломы было продемонстрировано на крупном рогатом скоте. Поскольку вирус папилломы является одной из основных причин вирусного канцерогенеза, поэтому крупный рогатый скот может быть перспективной моделью для изучения молекулярных механизмов вирус-индуцированного рака полости рта. [54].

Курица: Куриные эмбрионы являются полезной заменой животным моделям in vivo, поскольку они подвержены естественному иммунодефициту, и легко воспринимают первичные опухолевые клетки. Используется метод in ovo для изучения иммунного ответа на опухолевое микроокружение путем двойного введения иммунных и раковых клеток. В обширном обзоре, подготовленном Lea Miebach et al. (2022), модель in ovo рассматривается как перспективная модель рака для доклинических исследований, скрининга иммуно-онкологических препаратов и фундаментальных иммунологических исследований [55].

Собака: У собак, как и у кошек, в естественных условиях развиваются онкологические заболевания, сходные с человеческими по по своим признакам и симптомам, биологическому поведению, гистологической картине, гетерогенности и генетическому фону [56-58]. Другими причинами в пользу использования животных-компаньонов в исследованиях рака являются высокая распространенность рака среди собачьих и кошачьих популяций, что делает его одной из основных причин смерти и среди домашних животных, а также повышенное сходство генома собак с геномом человека [60]. Хотя миндалины и десна первоначально считались наиболее частыми местами возникновения ОСК у собак, исследования также показывают возникновение ОСК в менее распространенных местах, таких как нёбо, язык и десна и слизистая оболочка щек [62]. EG MacEwen (1990) отметил, что у собак спонтанный рак развивается в два раза чаще, чем у людей, что делает их благоприятной моделью для исследования рака [63].

Коза: Козы считаются хорошими моделями рака, поскольку их легче выращивать и они менее затратны в обращении [64]. Недавно был обновлен состав генома козы, в который были включены половые хромосомы (X и Y) и аутосомы в высоком разрешении, что может найти широкое применение в биомедицинских исследованиях [64,65].

Нечеловеко-образные приматы: Нечеловеческие приматы, такие как обезьяны и павианы, использовались в качестве моделей для изучения различных аспектов рака ротовой полости человека. Одно из самых старых исследований было проведено Cohen и Smith (1967), в котором хирургически изолированные щечные мешочки обезьян Macaca irus подвергались воздействию бетель-квида/табака в течение 30 дней, что приводило к вздутию эпителиальных клеток аналогично тому, что наблюдается у человека [66]. В другой попытке изучить влияние бетель-квида и табака на канцерогенез, Хамнер и Рид вводили эти вещества в хирургически модифицированный буккальный мешок павианов Papio cynocephalus. Результаты, полученные после воздействия в течение нескольких месяцев, показали наличие различной степени клеточной атипии и образование карциномы in situ в нескольких случаях это свидетельствует о том, что эти вещества могут вызывать злокачественную трансформацию эпителиальных клеток при длительном применении. [68]. Эти модели были использованы для изучения генетического профиля канцерогенеза и для тестирования противораковых препаратов. Секвенирование всего генома шимпанзе и, двумя годами позже, макаки-резуса являются многообещающими шагами для лучшего понимания и использования моделей NHP в моделировании рака [70]. Основными недостатками этих животных являются низкая частота спонтанных опухолей, медленное размножение, высокая стоимость и этические проблемы [71].

Свинья: Геном свиньи был полностью секвенирован и показал значительное совпадение различных первичных последовательностей с геномом человека, что может быть полезно для генетической модификации генома для лечения различных заболеваний или иммуно скомпрометированных состояний [72, 73]. M. M. Swindle et al. (2012) в своем обзоре подчеркнули полезность свиней и минисвинок в качестве замены в других доклинических токсикологических испытаниях лекарственных препаратов благодаря сходству анатомических и физиологических систем свиней с человеком [74]. Хотя использование свиньи в качестве модели рака ротовой полости ограниченное, модель рака Oncopig (OCM) была принята в качестве удобной модели для изучения канцерогенеза благодаря своей индуцибельной природе, которая может воспроизводить различные виды рака человека на генотипическом и фенотипическом уровнях [75].

Кролик: Среди кроликов модель опухоли VX2 широко используется в онкологических исследованиях с момента ее открытия Kid и Rous в 1930-х годах [76]. Она была получена с помощью вируса папилломы кролика, который участвует в канцерогенезе сквамозного эпителия [77]. Основными преимуществами этой модели являются быстрый рост, врожденная гиперваскулярность и способность индуцировать опухоли у иммунокомпетентных реципиентов. Больший размер кролика по сравнению с грызунами, позволяет использовать медицинское оборудование и диагностические инструменты, аналогичные человеческим [79]. Эти преимущества обусловили его использование в качестве модели для изучения различных видов рака человека, таких как рак легких, мочевого пузыря, шеи, молочной железы, печени и почки [80-85]. Единственным недостатком этой модели для использования в исследованиях рака полости рта является то, что она была получена из кожных покровов и поэтому не может точно отображать характеристики слизистой оболочки полости рта. Эта проблема также была решена, когда Sheng-jiao Li et al. (2010) удалось получить кроличью клеточную линию сквамозной карциномы кролика путем химического индуцирования SCC языка, создав чистую клеточную линию кролика SCC для изучения канцерогенеза в полости рта [86].

Овцы: Овцы, сходные с человеком по размеру мозга, массе тела и другим анатомическим структурам, были показаны для использования в исследованиях по изучению перорального рака [87]. Их использование в исследованиях в качестве животных-компаньонов со спонтанно возникающими заболеваниями часто считается более эффективным, чем использование экспериментальных моделей, с индуцированными болезнями. Литература, свидетельствующая об использовании овец в качестве модели рака ротовой полости.

Рыбки данио: Использование рыбок данио (Danio rerio), позвоночных низшего порядка, в качестве модели рака в последние годы приобретает все большую популярность в качестве модели рака благодаря простоте содержания, низкой стоимости, меньшим этическим проблемам и, что особенно важно, его геном, который был признан гомологичным человеческому [88]. Мартина Хасон и Петр Бартунек (2019) в обширном обзоре, посвященном использованию рыбок данио в качестве модели рака, обсудили достоинства рыбок данио. Они обсуждают достоинства рыбок данио как превосходной модели не млекопитающих для изучения и визуализации процесса развития канцерогенных заболеваний. Модель также может помочь в тестировании лекарственных препаратов и в разработке персонализированной противораковой терапии [89]. Несмотря на то, что в литературе высказываются предположения об использовании модели рыбок данио в онкологических исследованиях, количество опубликованных статей с использованием рыбок данио для моделирования рака ротовой полости и противораковой терапии относительно невелико. Chung-I Yu et al (2018) в экспериментальном исследовании ввели клеточные линии HSC-3 в желточный мешок личинок рыбок данио для создания ксенотрансплантационной модели рыбок данио для проверки противоракового действия и цитотоксичности санденсолида на клетках OSCC [90]. Ahmed Al-Samadi et al. (2019) использовали личинкирыбок данио для получения модели карциномы языка, полученной от пациента и проверили эффективность 8 препаратов (одного химиотерапевтического средства и семи средств таргетной терапии) с помощью быстрого анализа на основе ПЦР. Этот ксенотрансплантат, полученный из рыбок данио, оказался полезным для тестирования лекарств, специфичных для конкретного пациента, и для стимулирования реальных реакций пациентов [91]. Несмотря на многочисленные преимущества модели ксенотрансплантации личинокрыбок данио, которая позволяет изучать пролиферацию раковых клеток, их метастазирование, опухолевый ангиогенез и тестирования лекарственных препаратов, в литературе имеется лишь несколько работ, в которых эта модель использовалась для эффективного тестирования противораковых препаратов [92,93].

Модели грызунов. Грызуны составляют более 90% животных, используемых в биомедицинских исследованиях. Хомяки были одной из первых моделей, использованных для изучения канцерогенеза в полости рта. Такие недостатки, как отсутствие лимфатического дренажа в защечной сумке хомяка, позволили использовать крыс и мышей в качестве идеальных моделей для изучения канцерогенеза в полости рта. Несмотря на то, что первоначальные испытания по индуцированию канцерогенеза в слизистой оболочке полости рта у разных видов грызунов оказались сложными, однако такие популярные исследования, как модель канцерогенеза в защечном мешке хомяка, проведенная Сэлом (Salal), оказались очень эффективными. Salley (1954) [28], модель канцерогенеза крысиного нёба, созданная Wallenius & Lekholm (1973) [94] и экспериментальное получение карциномы языка у мышей Леви (1958) [95] доказали превосходство видов грызунов в качестве экспериментальных моделей.

Хомяк: Vairaktaris E et al. (2007) разработали модель хомяка для изучения последовательного орального канцерогенеза с использованием хомяка. канцерогенеза с использованием канцерогена диметилбенз(а)антрацена (ДМБА). Поскольку молекулярное поведение канцерогенеза у хомяка оказалось сходным с таковым у человека, модель анализировалась на каждом этапе для понимания роли различных онкогенов, генов-супрессоров опухоли, апоптоза и маркеров клеточной пролиферации [96]. Monti-Hughes et al. (2015) использовали модель защечного мешка хомяка в обширном исследовании, в котором продемонстрировали использование гистохимических маркеров, метод окрашивания коллоидным серебром, анализ плоидности, изучение факторов роста фибробластов, показателей эпителиального и ангиогенеза, а также использовали радиобиологическую бор-нейтронозахватную терапию для дальнейшего повышения эффективности лечения [97]. Siddavaram Nagini et al. (2009) в своем исследовании на модели защечного мешка хомяка проанализировали различные маркеры пролиферации клеток, маркеры выживаемости клеток, маркеры апоптоза, маркеры ангиогенеза и инвазии. ангиогенеза и инвазии, а также цитокератины. Они показали, что у всех животных, окрашенных ДМБА, развивались хорошо дифференцированные плоскоклеточные карциномы со значительным увеличением экспрессии CYP1A1, CYP1B, 8-OHdG, PCNA, GST-P, NF-jB, Bcl-2, цитокератинов AE1/AE3, MMP-2, MMP-9, uPA, HIF-1a и VEGF и снижение экспрессии p21waf-1, p53, IjB, Fas, Bax, Apaf-1, цитохрома С, каспаз-2L, -3, -6, -8 и -9 в опухолевых тканях относительно соответствующих контрольных тканей как у человека, так и у хомяков [98].

Мышь: В литературе представлено множество моделей мышей, которые могут быть использованы для изучения рака полости рта, например химически индуцированные мышиные модели, генно-инженерные мышиные модели, гуманизированные мыши, аутохтонные модели и ортотопические модели [99]. В работе Kazuhisa Ishida et al. (2017) [100] приводится исчерпывающий обзор различных моделей мышей, использовавшихся в прошлом для моделирования рака полости рта. Первоначально использовались модели, индуцированные химическими канцерогенами, чаще всего модель мышей на основе 4-нитрохинолин-1-оксида (4NQO) [101-105] и модель мышей на основе полициклических углеводородов 9,10-диметил-1,2 бензантрацена (ДМБА) [106-108].

Химически индуцированные мышиные модели рака полости рта с 4NQO (4-нитрохинон-оксид) и DMBA (Dimethyl-1,2, benzanthracene) являются одними из наиболее часто используемых индуцированных моделей рака. В табл. 2 приведены распространенные мышиные модели, используемые для моделирования рака. Трансплантационные модели рака головы и шеи стали популярны с 1980-х годов [109]. Они включает в себя приживление опухолевых клеток, полученных из клеточных линий или от реальных пациентов, в эктопические или ортотопические участки мышей с иммунодефицитом. Первые ксенотрансплантаты в исследованиях рака головы и шеи были опубликованы в 1980-х годах [110]. Ксенотрансплантация относится к трансплантации живых клеток, тканей или органов от одного вида к другому [99]. Dinesman et al. (1990) представили новую модель "голой мыши", в которой они вводили клеточные линии карциномы гортани в дно ротовой полости мышей и следили за ростом опухоли. Было обнаружено, что у мышей развился OSCC, а также наблюдались сходные клинические и гистологические признаки, характерные для рака головы и шеи человека, такие как легочные метастазы, инвазия в кости, ангиоинвазия и инвазия мягких тканей [111]. Более ранние ксенотрансплантационные модели были в основном подкожными моделями, которые были проще в производстве и управлении. Недостатком таких моделей было то, что эктопический участок не совсем точно имитировал микроокружение первичного опухолевого очага, и поэтому многие из них были неполноценными. Поэтому многие лекарственные препараты не имели успеха в клинических испытаниях. Хотя в доклинических моделях они имели многообещающие результаты. Ортотопическая модель позволила преодолеть этот недостаток за счет того, что она позволяет в точности воспроизвести микроокружение опухоли и молекулярные пути, связанные с первичным опухолевым очагом [112,113]. В последнее время во многих исследованиях успешно используются мышиные ксенотрансплантаты для визуализации in vivo и изучения свойств рака полости рта, таких как метастазы [114-119].

Последними в ряду мышиных моделей для исследования рака полости рта являются генетически модифицированные мышиные модели (ГММ)). модели (GEMM), которые создаются либо путем активации онкогенов, либо путем инактивации генов-супрессоров опухоли. Они позволяют получить идеальные примеры образования рака de novo, его инициации, прогрессии и метастазирования с близкими характеристиками, что очень похоже на пути канцерогенеза у человека. Они также идеально подходят для тестирования взаимодействия лекарственных препаратов с микроокружением опухоли, проверки эффективности лекарственных препаратов, устойчивости к ним, а также для идентификации раковых генов и их роли на различных этапах формирования рака [120]. Термин "трансгенные мыши" часто используется для обозначения мышей, которые были подвергнуты генетическим манипуляциям с целью введения в их геном чужеродного или "транс" гена. Последовательности человеческих генов встраиваются в геном мыши для получения так называемых "гуманизированных мышей" для изучения заболеваний человека в модельной биологической системе. В литературе описано использование многих таких GEMM, например, мыши LSL-KrasG12D, L2D1+/p53+/- и L2D1+/p53-/- , Tgfbr1/Pten 2cKO (Tgfbr1flox/flox; Ptenflox/flox; K14-CreERtam) мышей, p53R172H; K5.CrePR1 и мышb p53flox/flox; K5 CrePR1 [121-126].

Было установлено, что клиническая значимость и точность молекулярного воспроизведения пути канцерогенеза оказались более идеальными в гуманизированных моделях, что открывает путь для проведения расширенных исследований, включающих изучение предиктивных биомаркеров рака и специфических терапевтических подходов [100].

Крыса: Rikako Suzuki et al. (2006) в эксперименте индуцировали рак языка у Tg (трансгенных) крыс, используя канцероген 4-NQO и проанализировали экспрессию пяти биомаркеров (циклин D1, GSTP, COX-2, iNOS и β-катенин). Было установлено, что их экспрессия увеличивается по мере прогрессирования заболевания [127]. Deepak Kanojia et al (2012) индуцировали карциномы языка у 40 крыс с использованием 4NQO для изучения изменений, связанных с различными кератинами, являющимися мощным биомаркером рака полости рта. Было обнаружено, что по мере прогрессирования рака повышается уровень кератина 5/6a, эктопическая экспрессия кератина 8, повышается супрабазальная экспрессия integrin β повышен уровень десмоплакина [128]. Доказано, что крысы способны выращивать опухоли больших размеров, что облегчает проведение хирургических манипуляций. Это, а также более близкая физиология к человеку, делает их более выгодными по сравнению с мышиными моделями [129].

Таблица 2: Краткое описание распространенных моделей мышей [130-132].

Развитие рака у мышей с помощью генетических манипуляций, вызывающих изменения, делеции и мутации, приводящие к избыточной экспрессии онкогена или потере функции опухолевого супрессора

Гуманизация мышиных моделей

Мышиные модели стали наиболее востребованными животными моделями для исследования рака по многим причинам, таким как меньший размер, продолжительность жизни около трех лет и полностью секвенированный геном мыши, который показал высокий уровень сохранения генов? сходных с генами человека [100]. Предполагается, что человек и мышь произошли от общего предка 90 млн лет назад [133]. Регионы геномов человека и мыши имеют 90% сопоставимой синтении, а многие сложные локусы имеют перекрывающуюся транскрипцию на обеих нитях ДНК [134]. Энциклопедия элементов ДНК (ENCODE) - это общественный исследовательский консорциум, созданный в 2003 г. для анализа генома человека и расширенный за счет включения генома мыши. Основные выводы согласно опубликованным результатам Feng Yue et al (2014) [135], приведены ниже в табл. 3:

Таблица 3. Различия между геномом человека и геномом мыши

А. Несмотря на значительную консервацию, профили экспрессии многих генов мыши, участвующих в различных путях, демонстрируют значительные различия. вовлеченных в различные биологические пути, демонстрируют значительные расхождения с их человеческих ортологов.

B. Значительная часть цис-регуляторного ландшафта разошлась между мышью и человеком, хотя величина дивергенции регуляторных ДНК сильно варьирует между различными классами элементов, активных в разных тканевых контекстах.

C. Сети транскрипционных факторов мыши и человека значительно более консервативны, чем цис-регуляторная ДНК.

D. Видоспецифические последовательности-кандидаты в регуляторы значительно обогащены определенными классами повторяющихся элементов ДНК.

E. Ландшафт состояния хроматина в клеточной линии относительно стабилен как у человека, так и у мыши.

F. Домены хроматина, изученные с помощью геномного анализа времени репликации ДНК, являются стабильными и устойчивыми в процессе развития и эволюционно консервативными.

В связи с возрастающей значимостью мышей в разработке моделей рака были проведены обширные исследования по уточнению моделей рака полости рта для усовершенствования существующей мышиной модели, что привело к процессу гуманизации, при которой модель максимально приближается к биологии человека. Гуманизированные мыши или мыши с иммунной системой человека (Human Immune System, HIS) создаются путем приживления человеческих клеток или тканей мышам с ослабленным иммунитетом или путем инженерной обработки генетического материала. Создав таким образом животное, содержащее естественную среду обитания, сходную с человеческой и содержащую клетки иммунной системы человека [136]. Различные процессы гуманизации мыши показаны на рис. 2.

Процесс гуманизации условно может быть двух типов: a) Использование мононуклеарных клеток периферической крови (МНК) - модель hu-PBL-SCID b) С использованием гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) - модель hu- CD34+ /HSC.