肿瘤骨转移动物实验研究用户指南

围绕血行骨定植、局灶性骨病、骨微环境互作与细胞系器官嗜性构建的动物模型研究综合解决方案平台

肿瘤骨转移研究的核心，不只是选择哪一种造模方式，还包括选择哪一种细胞系、设定什么研究终点，以及在什么时间开始干预。左心室播散、胫骨或股骨内注射、系统性骨髓瘤模型、同系免疫模型和原位自发转移模型，分别对应不同的研发问题；同一癌种中的不同细胞系，又会表现出不同的骨嗜性、多器官转移倾向、成骨或溶骨表型，以及不同的成模速度。

因此，项目启动前，建议先明确四个问题：研究的是骨转移起始步骤，还是已形成骨病后的治疗；需要人源免疫缺陷模型，还是同系免疫完整模型；更看重骨嗜性稳定成模，还是希望保留更真实的多器官转移谱；核心终点是肿瘤负荷、骨破坏或骨硬化、骨痛，还是生存与骨相关事件。乳腺癌、前列腺癌、肺癌和肾癌项目，通常以左心室播散模型和骨内注射模型为主；多发性骨髓瘤项目，则更适合系统性骨病模型或骨髓腔相关模型。

如您需要针对不同肿瘤类型进行转移模型选择，请前往肿瘤模型产品页，那里会详细根据不同肿瘤类型进行更加详细的介绍。

一、模型选择总原则

左心室播散骨转移模型更适合回答“肿瘤细胞进入体循环后，能否在骨内定植并形成多灶骨转移”这一问题，适用于抗转移药、骨靶向系统给药、抗体偶联药物、放射性核素及系统性骨保护方案。它的优势是更接近“入血—播散—骨定植—扩增”的真实过程，但技术门槛较高，且常伴随肺、脑等非骨器官转移干扰。

胫骨或股骨内注射模型是将肿瘤细胞直接建立在骨髓腔内，更贴近已经形成局灶性骨转移灶的临床场景，适合局部制剂、骨保护药、骨痛研究、骨微环境干预、骨水泥或植入材料评价。它成模快、重复性好、骨病终点清晰，但不包含自然播散和骨定植过程，因此不适合直接用于评价抗转移起始步骤。

系统性骨髓瘤骨病模型更适合多发性骨髓瘤的弥漫骨病研究，可同时观察肿瘤负荷与骨病进展，尤其适用于蛋白酶体抑制剂、免疫调节剂、抗 CD38 药物、BCMA 双抗及细胞治疗项目。与实体瘤骨转移不同，这类模型强调骨髓定植、弥漫性骨髓浸润和全身骨病，不应简单套用局灶性实体瘤骨转移的设计逻辑。

同系免疫骨转移模型用于免疫完整宿主中的骨病研究，更适合免疫治疗、炎症反应、破骨细胞互作及骨免疫学项目。其主要优势是保留完整免疫系统，但转移谱通常更广，骨特异性未必最强，对于严格的人源药物转化也需要配合其他模型验证。

原位加自发转移模型从原发灶形成开始，能够覆盖原发灶生长、入血、播散、骨定植到骨病形成的全链条，最接近临床全流程，但研究周期长、骨转移率波动较大，更适合机制研究或关键项目升级验证，不适合作为多数项目的首轮筛选模型。

二、不同研究目标对应的推荐模型

如果项目重点是抗骨转移起始、抑制骨定植或评估系统性骨靶向治疗，首选左心室播散模型；必要时可增加原位自发转移模型，补足原发灶到骨转移的完整链条。不建议仅使用骨内注射模型来回答这类问题。

如果项目重点是局部骨病、骨痛控制、局部递药或缓释体系评价，首选胫骨或股骨内注射模型；必要时可补充左心室播散模型，用于评估系统性效果。

如果项目围绕骨保护、破骨抑制或骨相关事件降低，可根据药物作用方式选择骨内注射模型或左心室播散模型，必要时采用双模型组合设计。仅观察原发肿瘤模型，通常无法充分解释骨病获益。

如果项目是成骨型或混合型前列腺癌骨转移，应优先考虑左心室播散模型联合骨内成骨模型，并适当延长观察周期；仅使用典型溶骨型细胞系，往往无法反映真实临床骨病特征。

如果项目为多发性骨髓瘤骨病，首选系统性骨髓瘤模型；如需研究局灶骨损害，可增加骨内局灶模型作为补充，但不建议直接套用实体瘤骨转移方案。

如果项目为免疫联合治疗或骨微环境研究，首选同系免疫模型；如需提高向人用药物转化的参考价值，可增加人源模型或专门的转化验证模型。

三、各类模型的应用重点

1. 左心室播散骨转移模型

该模型通过将肿瘤细胞注入左心室，使其进入体循环后在骨内定植并形成多灶病灶，适合乳腺癌、前列腺癌、肺癌和肾癌骨转移研究。它更贴近血行播散后的骨转移形成阶段，尤其适合早期骨定植、多灶骨病和系统性骨靶向治疗评价。

这类模型常用终点包括活体生物发光成像、X 线、微型 CT、骨灶数目与面积、骨小梁参数、肿瘤负荷、生存，以及 TRAP、RANKL/OPG 等骨代谢指标。对于前列腺癌成骨或混合型模型，建议同时纳入碱性磷酸酶、P1NP、CTX-I 等成骨与溶骨指标，而不能只看肿瘤负荷。

阳性对照的设置应区分“抗肿瘤效应”和“抗骨破坏效应”。乳腺癌骨转移项目中，常以唑来膦酸、OPG-Fc 或抗小鼠 RANKL 替代抗体作为骨病对照；如研究 HER2 相关系统治疗，可加入相应 HER2 通路药物作为肿瘤负荷对照。前列腺癌项目可根据机制选用镭-223、唑来膦酸，以及按分子背景补充奥拉帕利或 ^177Lu-PSMA-617。肺癌项目可结合分子背景选用奥希替尼、patritumab deruxtecan 或 dato-DXd 等系统治疗药物，并配合骨病对照。肾癌项目更适合采用卡博替尼、贝组替凡等系统治疗药物，并配合骨保护对照。

该模型通常属于中到中高严重度。严重程度不仅与接种量和动物品系有关，也与细胞系骨嗜性和非骨器官转移谱密切相关。对于局部骨水泥、缓释制剂、纯局部控瘤，或不包含播散步骤的快速骨痛筛选，该模型并不是首选。

2. 胫骨或股骨内注射模型

该模型将肿瘤细胞直接接种至骨髓腔，更像临床上已经形成的局灶性骨转移灶，尤其适用于溶骨型骨病、局灶性骨痛、局部骨保护和骨微环境研究。它的优势是成模快、重复性高、局灶性强，适合骨痛行为学和局部病理终点的重复验证。

常用终点包括微型 CT、X 线、骨髓腔占位、局部肿瘤面积、TRAP、RANKL/OPG、Ki-67、cleaved caspase-3、骨痛行为学、步态分析及局部免疫组织化学。成骨型前列腺癌模型还应增加成骨或骨硬化评分。

阳性对照需围绕项目主终点设置。乳腺癌骨内模型中，骨病终点可采用唑来膦酸、OPG-Fc 或抗小鼠 RANKL 替代抗体等骨保护对照；骨痛研究可加入吗啡或塞来昔布。前列腺癌骨内模型可用唑来膦酸、镭-223，并根据 AR 通路项目加入恩杂鲁胺或阿比特龙。多发性骨髓瘤骨病则应优先采用硼替佐米、来那度胺、达雷妥尤单抗或 BCMA 方向药物作为控瘤对照，再结合骨病终点综合判断。

该模型通常属于中高严重度的局灶性骨病模型。它不适合直接回答自然血行播散、骨定植抑制、多器官转移谱或转移起始链条等问题。

3. 系统性骨髓瘤骨病模型

多发性骨髓瘤的核心病理并非单一骨灶，而是骨髓定植、弥漫性骨髓浸润和全身骨病。因此，系统性模型通常比单纯骨内局灶模型更接近临床。人源研究常用 NSG 或 NOD-SCID 小鼠联合 MM.1S、RPMI-8226、U266 等细胞系；同系免疫研究则常用 C57BL/KaLwRij 小鼠联合 5TGM1 或 5T33，其中 5TGM1 由于潜伏期短、骨病稳定，是经典同系模型。

该模型适合蛋白酶体抑制剂、免疫调节剂、抗 CD38 药物、BCMA 双抗、CAR-T 以及骨髓微环境和破骨细胞互作研究。项目设计上应同时关注控瘤和控骨病两个维度，单看骨破坏或单看肿瘤负荷都不足以完整解释药效。

常用终点包括活体生物发光成像、骨髓浸润率、M 蛋白、微型 CT、TRAP、RANKL/OPG、骨痛行为学、生存，以及脾脏或骨髓负荷和血液学指标。该模型通常属于中高严重度的系统性弥漫骨病模型，接种路径会显著影响病理表现和研究窗口。

4. 同系免疫骨转移模型

同系免疫模型主要用于免疫完整宿主中的骨病研究，适合免疫治疗、联合治疗、炎症反应、骨免疫学及破骨细胞相关机制研究。常用终点包括影像学、病理、肿瘤负荷、免疫细胞浸润、炎症因子、破骨指标；如需深入机制研究，还可增加单细胞测序或空间组学。

这类模型的优势在于可以保留完整免疫系统，适合观察骨微环境中的免疫变化；局限在于骨特异性不一定最强，且若研究对象是严格的人源特异性药物，通常仍需要补充人源模型或专门的转化研究。

5. 原位加自发转移模型

该模型先建立原发灶，再观察其自然播散到骨的过程，适合研究转移起始、原发灶与骨转移联动，以及更完整的肿瘤转移链条。它最接近临床全流程，但周期长、成功率和骨转移率更依赖细胞系特性，因此更适合机制研究和项目后期验证。

四、按药物类型和给药方式匹配模型

小分子药物通常可优先选择左心室播散模型或骨内模型；若涉及免疫相关机制，可增加同系免疫模型。研究重点多为抗转移、骨保护或骨痛改善，设计时应区分抗肿瘤与抗骨病效应。

RNA 药物更适合在左心室播散模型中评估骨定植抑制、骨靶向递送和通路沉默效果，也可用骨内模型补充局灶性验证。此类项目应增加组织暴露和骨灶富集相关检测。

多肽和蛋白药物可根据适应症选择左心室播散模型、系统性骨髓瘤模型或骨内模型，重点关注持续药效、给药间隔和骨靶向能力。

生物药和抗体药更适合用于左心室播散模型或系统性骨髓瘤模型，以评价系统控瘤、骨事件降低和双抗通路验证。不建议仅凭局灶骨内模型就下全流程结论。

细胞治疗项目通常更适合系统性骨髓瘤模型或同系免疫模型，用于观察免疫重塑、骨髓微环境和长期控病效果，一般不建议仅放在简单的骨内短周期模型中判断。

中药复方更适合在骨内模型或同系免疫模型中开展中长期观察，也可加入左心室播散模型补充系统性评价。此类项目通常更适合从多通路抗骨破坏、抗炎、镇痛或骨微环境调节角度综合判断，不宜只看单一肿瘤体积变化。

从给药方式看，系统静脉或皮下给药更适合左心室播散模型和系统性骨髓瘤模型；骨内或局部注射更适合骨内模型；骨靶向纳米递送可在左心室播散模型或骨内模型中同时评价骨富集与病灶抑制；骨水泥、植入物和修复材料更适合骨内模型；双抗和 CAR-T 则更适合系统性骨髓瘤模型。

五、给药时机与研究周期设计

预防性给药更适合回答“能否阻断骨定植或早期扩增”这一问题，尤其在左心室播散模型中，通常建议在接种后 3 至 7 天内启动干预，观察周期多为 3 至 6 周。

治疗性给药更贴近临床已形成骨转移后的治疗场景，应在影像学确认骨灶或骨病表型出现后开始给药，常用周期为 2 至 8 周。骨内注射模型尤其适合此类设计，便于区分局部控瘤、骨保护和骨痛改善。

维持期或恢复期给药更适合骨保护长期用药、放射性核素、长效骨靶向递药、骨修复材料以及细胞治疗或双抗持续给药方案。这类设计不只关注短期骨灶下降，更关注骨相关事件延缓、骨破坏持续抑制和生存延长。

若项目主线为骨痛或局部骨病控制，可在接种后 1 至 3 天，或在行为学表型出现后尽早开始给药，观察 2 至 6 周。若项目为骨髓瘤弥漫骨病控制，通常在肿瘤负荷形成早期开始干预，周期多为 4 至 8 周，并同步观察控瘤与骨病终点。成骨或混合型骨病一般进展较慢，往往需要在影像学可见后开始干预，并将观察周期延长至 4 至 8 周或更久。

六、检测指标建议

左心室播散模型的核心指标包括活体生物发光成像、X 线或微型 CT、骨灶数目和面积；推荐增加 TRAP、RANKL/OPG、肿瘤负荷和生存；如项目需要，还可加入多器官转移谱和骨代谢生化指标。

骨内注射模型的核心指标包括微型 CT、X 线和局部病理；推荐增加 TRAP、Ki-67、cleaved caspase-3、骨痛行为学；如研究局部制剂或递送体系，可增加步态分析、局部药代和骨髓腔占位量化。

前列腺癌成骨或混合型模型不应只看破骨指标，建议同步观察成骨与溶骨评分，并增加碱性磷酸酶、P1NP、CTX-I 等指标，以反映真实骨病表型。

系统性骨髓瘤模型应重点观察活体生物发光成像、骨髓浸润率、M 蛋白和微型 CT，同时结合 TRAP、RANKL/OPG、生存，以及骨髓免疫表型和骨痛行为学。

同系免疫模型除影像、病理和肿瘤负荷外，应重点纳入免疫细胞浸润、炎症因子和破骨指标；如项目深度较高，可增加单细胞测序或空间组学研究。

七、细胞系选择与骨转移表型

同一癌种内，不同细胞系往往决定项目究竟是在研究“骨嗜性稳定成模”，还是“更真实但更复杂的多器官转移谱”。

乳腺癌方面，MDA-MB-231 是经典三阴性人源细胞系，可用于基础播散模型，但转移谱较广；MDA-MB-231BO 和 1833 属于骨嗜性亚株，骨定植更稳定、更快，适合提高骨转移阳性率；MDA-MB-231BR 更偏脑转移，不适合作为骨转移主力细胞。4T1 和 4T1.2 适合同系免疫研究，但肺转移干扰更常见，若经过进一步筛选获得骨嗜性亚株，可提高骨转移成功率。

前列腺癌方面，PC-3 是典型溶骨型细胞系，适合快速骨破坏研究；C4-2B 更接近成骨或混合型骨病，是前列腺癌骨转移研究的重要主线；LNCaP 和 VCaP 更依赖雄激素环境，成模较慢，但对于 AR 轴相关项目更具意义。

多发性骨髓瘤方面，MM.1S 成瘤稳定，适合药效和活体成像研究；RPMI-8226 是经典人源骨髓瘤系；U266 生长较慢，更适合分泌型表型研究；5TGM1 和 5T33 是同系骨髓瘤骨病的重要模型，其中 5TGM1 潜伏期短、骨病稳定。若项目为双抗、CAR-T 或其他人源药物的前期评价，更适合使用人源免疫缺陷模型；若项目聚焦免疫与骨髓微环境，5TGM1 同系模型更合适。

肺癌和肾癌方面，A549 易获得但骨转移效率一般；HARA-B4 是经典骨嗜性肺癌亚株；H1975 和 HCC827 更适合 EGFR 背景精准治疗研究。肾癌中，786-O 适合 VHL/HIF 背景研究，ACHN 成模较稳定，Caki-1 更偏转移性表型。相较乳腺癌和前列腺癌，肺癌和肾癌骨转移模型的标准化程度较低，通常更依赖预实验筛线。

从实际项目出发，若想提高骨转移阳性率，应优先选择骨嗜性亚株，如 MDA-MB-231BO、1833、HARA-B4、C4-2B；若想研究免疫微环境，应优先考虑 4T1、4T1.2、5TGM1、RM1 等同系模型；若想开展精准治疗研究，则应优先选用带明确分子背景的细胞系，如 HER2 相关乳腺癌、EGFR 背景肺癌、PSMA 或 AR 背景前列腺癌，以及 VHL/HIF 背景肾癌。若项目希望减少非骨转移干扰，应尽量避免直接将转移谱过宽的亲本株作为唯一模型。

八、不同癌种的骨病差异

不同癌种进入骨后的病理表型并不相同。乳腺癌骨转移多以溶骨型为主，破骨细胞活跃，骨破坏终点最敏感；前列腺癌骨转移常表现为成骨型或混合型，因此必须同时观察成骨和溶骨指标；多发性骨髓瘤更强调弥漫骨病和骨髓微环境破坏，项目设计中必须同步考虑控瘤和控骨病；肺癌和肾癌骨转移多表现为侵袭性骨破坏，但受细胞系差异影响更大。

九、模型选择常见误区

最常见的错误之一，是将骨内注射模型直接当作“抗骨转移模型”。事实上，骨内模型更接近已形成骨灶后的局部病灶，并不等同于抑制骨定植或抗转移起始模型。

第二个常见问题，是只选择“最容易成模”的细胞系，却忽略器官嗜性和骨病类型，导致非骨器官转移噪声过大，或骨病表型与项目核心问题不匹配。

第三个常见问题，是将所有骨转移都按溶骨型解释。前列腺癌常为成骨或混合型，多发性骨髓瘤则是弥漫骨病，终点设置不能简单照搬乳腺癌思路。

第四个常见问题，是只看肿瘤负荷，不看骨病终点。对于骨转移研究而言，抑瘤和减少骨相关事件并不总是同一个结论，必须分别评价。

十、博恩平台优势

肿瘤骨转移项目最容易出问题的，并不是单一模型做不出来，而是造模路径、细胞系、病理表型和治疗窗口没有统一到同一研发问题上。真正有解释力的项目设计，应该先区分研究主线究竟是播散与骨定植、局灶性骨病、弥漫性骨髓病，还是免疫与骨微环境互作；再根据主线决定采用哪一类模型，并同步考虑细胞系的骨嗜性、转移谱、成骨或溶骨特征，以及合适的给药窗口和终点体系。

对于抗体药、抗体偶联药物、放射性核素和系统靶向药，左心室播散模型通常更能承载骨定植和多灶骨病评价；对于局部制剂、骨水泥、骨痛和骨保护项目，骨内模型在局部骨病和行为学终点上更清晰；对于双抗、CAR-T 和骨髓微环境项目，则更适合将系统性骨髓瘤模型与同系免疫模型分开设计，而不是试图用一套模型回答所有问题。

十一、建议

预算有限时，不建议一开始同时铺开播散模型、骨内模型和多细胞系。更合理的做法，是先围绕主问题选择一条最有信息价值的主线：如果核心问题是抗转移或抗定植，优先左心室播散模型；如果核心问题是局部骨病或骨痛，优先骨内模型；如果是前列腺癌项目，先确认研究目标是溶骨型还是成骨或混合型，不要默认全部使用 PC-3；如果是多发性骨髓瘤项目，不建议直接沿用实体瘤骨转移的设计；如果药物属于免疫治疗或细胞治疗，应尽早规划同系免疫模型或骨髓微环境补充模型。