<<——【·前言·】——>>

动物模型在研究癌症的病理生物学、识别相关通路以及开发新型治疗工具方面发挥着重要作用。

尽管在了解疾病机制和药物发现技术方面取得了迅猛进展，但在第三阶段试验中负面结果是最常见的事件。

皮肤癌是一种潜在的危及生命的人类疾病，当肿瘤转移时可能会无法医治。这解释了在其他恶性肿瘤中，黑色素瘤治疗的成功率较低。

在过去几十年中，一些鱼类皮肤癌模型展示出与人类疾病平行发展的特点，为皮肤癌的基础生物学和未来治疗方法提供了重要见解。

鉴于鱼类生物学领域提供的多样性和广泛性先进分子遗传工具，鱼类皮肤癌模型将继续得到完善和拓展，以跟上皮肤癌研究的迅猛发展。

本综述以皮肤癌的分子特征简要介绍开始，然后概述了过去几十年在黑色素瘤研究中使用的硬骨鱼模型。

接下来，我们将详细介绍斑马鱼动物模型以及其他新兴的鱼类模型，包括斑尾鮰和青鳉，在未来皮肤恶性肿瘤研究中的重要性。

本综述的最后部分提供了斑马鱼皮肤癌模型的最新发展和基因组编辑应用，以及小分子筛选方面的进展。

一、鱼类模型中黑色素瘤的研究

皮肤癌，包括鳞状细胞癌和黑色素瘤，是全球最常见的皮肤恶性肿瘤类型，发病率持续上升。黑色素瘤由于其高发病率和高死亡率，成为全球重大健康问题。

根据美国癌症协会的估计，美国约有91,270人被诊断患有黑色素瘤，其中9320人可能会死于黑色素瘤皮肤癌。最近的研究表明，在过去三十年里，黑色素瘤的发病率稳步增长。

在经典模型中，被紫外线光诱导的黑色素瘤可能最终导致黑色素细胞的增殖。在增殖后，黑色素细胞的首要反应是发展成为由致癌基因诱导的细胞老化，进一步形成良性痣。

通常，UV光会导致角质细胞和黑色素细胞的DNA损伤。极端的UV暴露会导致大量角质细胞的死亡，但黑色素细胞能够幸存，这是因为它们具有高效的DNA损伤修复反应。

最近的黑色素瘤外显子测序研究发现，高度异质性的黑色素瘤中存在大量的经常性体细胞变异。

这些变异主要位于B-Raf原癌基因丝氨酸/苏氨酸激酶和神经母细胞瘤RAS病毒致癌基因同源基因内。然而，近乎100%的复发是由于迅速出现的多药耐药性。

在人类黑色素瘤表达研究中尚未发现新的基因，也缺乏已知和新的候选药物靶点，供在恶性黑色素瘤动物模型中进一步验证。

迫切需要深入了解动物模型中的癌变过程，以改善癌症治疗中的药物抵抗，现有的黑色素瘤动物模型包括斑马鱼、青鳉、斑尾鮰、小鼠、叙利亚仓鼠、负鼠和蒙古沙鼠。

它们各自在药物筛选和黑色素瘤分子描绘方面都有优势和劣势，将在下文中详细讨论。近年来，在人类疾病模型中，特别是在黑色素瘤研究中，鱼类作为模型的应用逐渐增多。

众所周知，在分子水平上，人类和鱼类之间几乎没有太多的差异。例如，人类的V-Ha-RasHarveyRatSarcoma基因是癌症中最常突变的基因之一。

HRAS与青鳉中对应的基因相似性超过95%。在生物医学研究中，与其他动物模型相比，鱼类具有重要的优势，如容易繁殖，而且可以以相对较低的成本大规模饲养。

然而，某些方面可能会有差异，比如人类染色体17的演化与斑马鱼的连锁群3、5、12和15相对应，这表明存在一个祖先的重排。

鱼类的另一个关键特点是将发育生物学与遗传学的力量结合起来，通过转基因系列可以产生富有洞察力的结果。

此外，在鱼类模型中进行高通量方法也是可行的，例如整个基因组突变和化学库药物筛选。

在过去的几十年里，已经建立了几种鱼类模型，并且转基因系列已经证明了鱼类物种在癌症研究中具有价值。例如，突变筛选通常能够识别出在人类疾病模型中表现严重的表型。

揭示出的突变强烈影响了基因的功能并引起了严重的表型。通过分析性实验难以澄清的这些人类疾病，以及远未被理解的疾病，可能通过进化突变模型更好地理解。

大多数鱼类物种在与人类疾病对应的基因中具有自然变异，它们以与人类类似的方式创造了基因多样性。

二、黑色素瘤致癌途径概述

在人类中，BRAFV600E和突变的p53在黑色素细胞中的表达不一定总会导致黑色素瘤。然而，BRAFV600E蛋白的突变导致其激酶活性比野生型BRAF增加了700倍。

建议与BRAF和p53突变合作的蛋白激酶A的基因型特异性放大参与了黑色素合成。在黑色素瘤中，BRAF和NRAS的突变是互斥的。

这表明单一基因位点的突变足以过度激活下游的细胞外信号调节激酶通路。MITF在某些人类黑色素瘤中被放大，与致癌性BRAFV600E共同作用，使正常黑色素细胞转化。

Mitf依赖的转录对于黑色素细胞的发育和色素沉积至关重要。在黑色素细胞或黑色素瘤中破坏Mitf会引发深刻的细胞凋亡，并容易通过B细胞淋巴瘤2过表达来挽救。

临床上，初级人类黑色素瘤表达微阵列揭示了MITF和BCL2之间的紧密联系。Mitf是一个Cyclin-dependentkinase抑制因子基因，作为抗增殖转录因子在细胞周期中诱导G1期停滞。

此外，Mitf与视网膜母细胞瘤蛋白Retinoblastoma1的合作增强了Mitf的转录活性，导致细胞周期的失调并在人类中引发黑色素瘤。

大约60%的黑色素瘤是由BRAF基因突变引起的，并导致BRAF蛋白表达的改变，从而激活了MAP激酶通路中的下游信号传导。

此外，在90%的病例中，激活突变包括在BRAF蛋白的氨基酸位置600处将谷氨酸替换为缬氨酸。2011年，Long及其同事发现，BRAF突变与高发的黑色素瘤有关。

包括早发病龄、缩短的生存期和缺乏慢性皮肤损伤，这暗示了在197名患者中抑制突变的BRAF的重要性。多达25%的黑色素瘤与p53突变有关，基于斑马鱼模型的研究。

研究人员证实，ADP核糖化因子缺陷导致p53活性受到负面影响，从而在鱼类和人类中引发黑色素瘤。已经证明，端粒酶逆转录酶突变导致了动物体内的皮肤癌。

BRAFV600E/p53转基因黑色素瘤模型中的端粒酶突变明确阐明了在人类和斑马鱼中与增殖相关疾病中端粒长度延长机制的重要性。

BRAF和NRAS蛋白在一个称为ERK或有丝分裂原活化蛋白激酶的通路中起着重要作用。这些蛋白是一个机制的一部分，将每个蛋白“关闭”和“打开”，以保持细胞增殖受控制。

Vemurafenib是第一个针对BRAF突变的靶向抑制剂，已经开发并获得批准用于治疗BRAF突变的转移性黑色素瘤。

后来，除了vemurafenib外，还开发了几种选择性抑制剂，针对BRAF和MAPK通路，具有有望的临床疗效。Dabrafenib和Encorafenib是用于阻断BRAF突变的两种抑制剂。

说明了由生长因子结合触发的信号通路如何导致RAS/MAPK通路的激活，从而导致细胞的生长和增殖。

在过去的几年里，随着morpholinos的出现和验证以及转基因技术效率的提高，斑马鱼模型系统的使用已经成为研究数十甚至数百个基因对特定表型影响的可能。

通过整合表达谱数据或在较低生物体中的基因筛选获得的特定网络可以有效验证。此外，还可以高效地探索同源脊椎动物表型中网络结构的新假设。

斑马鱼提供了一个坚实的建模平台，可以研究复杂的脊椎动物生物学，并可以在不同组织或器官中进行功能基因组学研究。

它也具有必要进行严格的基因-基因和基因-环境分析所需的可扩展性，从而便于同时探索与所关注特征相关的所有位点。

在最近的研究中，利用具有人类BRAF和NRAS基因下游组织特异性致癌等位基因的转基因斑马鱼，这些基因受到了黑色素细胞特异性启动子的调控。

以研究在没有紫外线的情况下斑马鱼黑色素瘤中的突变谱，以及在转基因斑马鱼中BRAF、NRAS和p53在黑色素瘤中的作用。

结果显示，组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶SETDB1存在于斑马鱼中。SETDB1能够甲基化组蛋白H3的赖氨酸位，显著加速斑马鱼黑色素瘤的形成。

SETDB1在黑色素瘤中是一个癌基因，强调了染色质因子在肿瘤发生中的作用。

另外两种组蛋白甲基转移酶，SETDB1和组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶SUV39H1，也与BRAFV600E合作，加速了斑马鱼中黑色素瘤发展的发生率和严重程度。

研究表明，在斑马鱼异种移植模型中，C-X-C模体趋化因子配体趋化因子在人黑色素瘤细胞肿瘤进展期间的B细胞淋巴瘤-额外大蛋白过表达中起到了重要作用。

瞬时受体电位梅拉斯塔丁是一种非选择性阳离子通道，参与了黑色素细胞的生长、扩散和存活调控。

TRPM1和TRPM7在人黑色素瘤细胞系中表达，并且它们也在斑马鱼中发现。斑马鱼的转基因和基因敲除技术已得到很好的建立，可以快速分析与人类癌症研究相关的大量数据。

世界各地的各种实验室都证明了鱼类模型在癌症中研究功能基因组学的潜力。与其他模型相比，斑马鱼在生物学和形态上更像人类肿瘤。

三、总结

鳞状细胞癌的复杂性已经在梭鱼模型中得到了很好的展示，这些模型现在为皮肤癌的组织病理学和病理生物学提供了更深入的见解。

关于黑色素瘤的起始、发展和分布，当前研究表明，鱼类是皮肤癌，特别是黑色素瘤的最佳基因和药物筛选模型。近年来，斑马鱼已成为广泛使用的多功能人类疾病模型。

已经证明，斑马鱼可以作为一个平台，扩展我们对分子和细胞机制的理解，以及开发新的诊断和治疗工具。

事实上，70%的斑马鱼基因在人类中保守，使斑马鱼成为研究人类基因在癌症、心血管疾病和复杂脑部疾病中功能的理想模型。

目前，药物筛选依赖于基于细胞的实验或动物模型来确认生物效应。哺乳动物系统被认为在进行高通量药物筛选方面过于耗时、昂贵和复杂。

在体细胞模型和哺乳动物体内模型之间存在差距。斑马鱼是一个理想的模型，可以将临床前毒性筛选与药物开发流程联系起来。

利用高度保守的基因组、迅速的发育、大量的后代、低成本和易于操作的优势，斑马鱼是一种用于基于疾病的药物筛选的优秀动物模型。

目前研究的重要进展需要进行全面的探索和分析，以展示这些模型在组织学和病理学方面与人类有多接近。

我们可以利用斑马鱼来理解化合物的作用方式。例如，通过分析结构和功能关系，我们可以将这些信息应用于人类细胞中。