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实验研究综合解决方案平台

肿瘤骨转移研究的关键，既包括造模方式的选择，也包括细胞系筛选、研究终点设定以及干预起始时间的规划。左心室播散、胫骨或股骨内注射、系统性骨髓瘤模型、同系免疫模型以及原位自发转移模型，分别对应不同研发问题；同一癌种内的不同细胞系，也会呈现不同的骨嗜性、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，在项目启动前，建议优先明确四个核心问题：其一，研究目标是骨转移起始环节，还是骨病形成后的治疗阶段；其二，需要采用人源免疫缺陷模型，还是同系免疫完整模型；其三，更重视骨嗜性稳定成模，还是希望保留更真实的多器官转移谱；其四，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。

备注：如需针对不同肿瘤类型选择更适配的转移模型，建议结合肿瘤模型产品页进行进一步细化分析。

导读

一、模型选择总原则
二、不同研究目标对应的推荐模型
三、各类模型的应用重点
四、按药物类型和给药方式匹配模型
五、给药时机与研究周期设计
六、检测指标建议
七、细胞系选择与骨转移表型
八、不同癌种的骨病差异
九、模型选择常见误区

一、模型选择总原则

1.1 左心室播散骨转移模型

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，适用于抗转移药物、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。该模型较好地覆盖了“入血—播散—骨定植—扩增”的过程，因此更接近真实病理进程。不过，这一模型对操作技术要求较高，且常伴随肺、脑等非骨器官转移干扰。

1.2 胫骨或股骨内注射模型

胫骨或股骨内注射模型是将肿瘤细胞直接接种至骨髓腔内，更贴近已形成局灶性骨转移灶的临床场景，适合局部制剂、骨保护药物、骨痛研究、骨微环境干预，以及骨水泥或植入材料评价。其优势在于成模快、重复性高、骨病终点清晰，适于局部病灶研究。由于该模型不涵盖自然播散和骨定植过程，因此不宜直接用于评价抗转移起始阶段。

1.3 系统性骨髓瘤骨病模型

系统性骨髓瘤骨病模型更适合多发性骨髓瘤弥漫性骨病研究，能够同步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，此类模型的研究重点在于骨髓定植、弥漫性骨髓浸润和全身骨病，因此设计思路应围绕骨髓瘤特征展开。

1.4 同系免疫骨转移模型

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。该模型能够保留完整免疫系统，便于观察免疫相关变化；但其转移谱通常较广，骨特异性不一定最强，对于严格的人源药物转化研究，通常还需结合其他模型验证。

1.5 原位加自发转移模型

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流程，与临床疾病演进更为接近。该模型适合机制研究或关键项目后期验证，但研究周期较长，骨转移率波动较大，因此通常不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

2.1 抗骨转移起始、抑制骨定植或评估系统性骨靶向治疗

若项目重点在于抑制骨转移起始、阻断骨定植或评估系统性骨靶向治疗，建议优先选择左心室播散模型；必要时可增加原位自发转移模型，以补足从原发灶到骨转移的完整链条。仅依赖骨内注射模型，通常难以完整回答这类问题。

2.2 局部骨病、骨痛控制、局部递药或缓释体系评价

若项目围绕局部骨病、骨痛控制、局部递药或缓释体系评价，建议优先选择胫骨或股骨内注射模型；必要时可补充左心室播散模型，用于评价系统性治疗效果。

2.3 骨保护、破骨抑制或骨相关事件降低

若项目目标是骨保护、抑制破骨或降低骨相关事件，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，并可采用双模型组合设计。单纯观察原发肿瘤模型，通常不足以充分解释骨病获益。

2.4 前列腺癌成骨型或混合型骨转移

前列腺癌成骨型或混合型骨转移项目，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。若仅采用典型溶骨型细胞系，往往难以反映真实临床骨病特征。

2.5 多发性骨髓瘤骨病

多发性骨髓瘤骨病项目建议优先采用系统性骨髓瘤模型；若需研究局灶骨损害，可增加骨内局灶模型作为补充。实体瘤骨转移方案通常不宜直接用于此类项目。

2.6 免疫联合治疗或骨微环境研究

若项目聚焦免疫联合治疗或骨微环境研究，建议优先选择同系免疫模型；若希望提升对人用药物转化的参考价值，可进一步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

3.1 左心室播散骨转移模型

左心室播散骨转移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。该模型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。

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。对于前列腺癌成骨型或混合型模型，建议同步纳入碱性磷酸酶、P1NP、CTX-I 等成骨与溶骨指标，以更准确反映骨病特征。

阳性对照设置宜区分“抗肿瘤效应”和“抗骨破坏效应”。乳腺癌骨转移项目中，可采用唑来膦酸、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，可增加 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，并结合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。肾癌项目则更适合采用卡博替尼、贝组替凡等系统治疗药物，并同步设置骨保护对照。

该模型通常属于中度至中高严重度模型。严重程度与接种量、动物品系、细胞系骨嗜性及非骨器官转移谱均密切相关。对于局部骨水泥、缓释制剂、单纯局部控瘤，或不包含播散步骤的快速骨痛筛选，该模型通常不是优先选择。

3.2 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内，适用于已形成的局灶性骨转移灶研究，尤其适合溶骨型骨病、局灶性骨痛、局部骨保护和骨微环境研究。其优势在于成模快、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。对于成骨型前列腺癌模型，还应增加成骨或骨硬化评分。

阳性对照设置应围绕主终点展开。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采用唑来膦酸、镭-223，并根据 AR 通路研究需要加入恩杂鲁胺或阿比特龙。多发性骨髓瘤骨病研究中，可优先采用硼替佐米、来那度胺、达雷妥尤单抗或 BCMA 方向药物作为控瘤对照，再结合骨病终点进行综合判断。

该模型通常属于中高严重度的局灶性骨病模型。它更适合回答局部骨病与局部干预问题，对于自然血行播散、骨定植抑制、多器官转移谱或转移起始链条等问题，解释力相对有限。

3.3 系统性骨髓瘤骨病模型

多发性骨髓瘤的核心病理特征在于骨髓定植、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情形。人源研究中，常用 NSG 或 NOD-SCID 小鼠联合 MM.1S、RPMI-8226、U266 等细胞系；同系免疫研究中，则常用 C57BL/KaLwRij 小鼠联合 5TGM1 或 5T33，其中 5TGM1 因潜伏期短、骨病稳定而成为经典同系模型。

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 及骨髓微环境和破骨细胞互作研究。项目设计中建议同时关注控瘤和控骨病两个维度，单独观察骨破坏或肿瘤负荷都难以完整说明药效。

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，不同接种路径会显著影响病理表现与研究窗口。

3.4 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、炎症因子和破骨指标；若需深入机制分析，还可增加单细胞测序或空间组学。

该类模型的主要优势在于保留完整免疫系统，便于观察骨微环境中的免疫变化；局限性在于骨特异性未必最强，且若研究对象为严格的人源特异性药物，通常仍需配合人源模型或专门转化研究。

3.5 原位加自发转移模型

该模型先建立原发灶，再观察肿瘤自然播散至骨的过程，适合研究转移起始、原发灶与骨转移联动，以及完整肿瘤转移链条。由于周期较长、成功率和骨转移率高度依赖细胞系特性，该模型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

4.1 按药物类型匹配

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。研究重点多集中于抗转移、骨保护或骨痛改善，设计时应区分抗肿瘤效应与抗骨病效应。

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，也可通过骨内模型补充局灶性验证。此类项目建议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、给药间隔及骨靶向能力。

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，用于评价系统控瘤、骨事件降低和双抗通路验证。若仅基于局灶骨内模型得出全流程判断，通常依据不足。

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；单纯依赖短周期骨内模型，通常难以全面反映疗效。

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等角度综合评估，不宜仅以单一肿瘤体积变化作为依据。

4.2 按给药方式匹配

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步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

5.1 预防性给药

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。

5.2 治疗性给药

治疗性给药更贴近临床中骨转移已形成后的治疗场景，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，有利于区分局部控瘤、骨保护和骨痛改善。

5.3 维持期或恢复期给药

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。这类设计除关注短期骨灶下降外，也重视骨相关事件延缓、骨破坏持续抑制和生存延长。

5.4 不同项目的周期建议

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。若项目聚焦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。成骨型或混合型骨病进展相对较慢，往往需要在影像学可见后再开始干预，并将观察周期延长至 4 至 8 周或更长。

六、检测指标建议

6.1 左心室播散模型

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。

6.2 骨内注射模型

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；若研究局部制剂或递送体系，可进一步增加步态分析、局部药代和骨髓腔占位量化。

6.3 前列腺癌成骨型或混合型模型

前列腺癌成骨型或混合型模型在观察时不宜仅关注破骨指标，建议同步纳入成骨与溶骨评分，并增加碱性磷酸酶、P1NP、CTX-I 等指标，以更真实地反映骨病表型。

6.4 系统性骨髓瘤模型

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。

6.5 同系免疫模型

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；若项目研究深度较高，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

7.1 总体原则

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

7.2 乳腺癌细胞系

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、速度更快，更适合提升骨转移阳性率；MDA-MB-231BR 更偏向脑转移，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；若经进一步筛选获得骨嗜性亚株，可提升骨转移成功率。

7.3 前列腺癌细胞系

PC-3 是典型溶骨型细胞系，适合快速骨破坏研究；C4-2B 更接近成骨型或混合型骨病，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 AR 轴相关项目更具研究意义。

7.4 多发性骨髓瘤细胞系

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，更适合采用人源免疫缺陷模型；若项目聚焦免疫与骨髓微环境，5TGM1 同系模型通常更合适。

7.5 肺癌与肾癌细胞系

肺癌方面，A549 较易获得，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。肾癌方面，786-O 适合 VHL/HIF 背景研究，ACHN 成模较稳定，Caki-1 更偏向转移性表型。与乳腺癌和前列腺癌相比，肺癌和肾癌骨转移模型标准化程度相对较低，通常更依赖预实验筛选细胞系。

7.6 项目导向选择建议

从实际项目出发，若希望提高骨转移阳性率，宜优先选择骨嗜性亚株，如 MDA-MB-231BO、1833、HARA-B4、C4-2B；若项目重点为免疫微环境研究，宜优先考虑 4T1、4T1.2、5TGM1、RM1 等同系模型；若项目侧重精准治疗研究，则宜优先选择具有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。若项目目标是减少非骨转移干扰，建议避免仅使用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一致。乳腺癌骨转移多以溶骨型为主，破骨细胞活跃，骨破坏终点通常最敏感；前列腺癌骨转移常呈成骨型或混合型，因此必须同步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，项目设计中需同时考虑控瘤与控骨病；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

9.1 将骨内注射模型直接等同于抗骨转移模型

骨内模型更接近已形成骨灶后的局部病灶研究，难以直接代表抑制骨定植或转移起始阶段的效果。

9.2 只关注成模容易程度，忽略器官嗜性和骨病类型

若只选择最易成模的细胞系，可能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。

9.3 将所有骨转移统一按溶骨型解释

前列腺癌常见成骨型或混合型骨病，多发性骨髓瘤则以弥漫骨病为主，因此终点设置需结合不同癌种特点进行调整。

9.4 只看肿瘤负荷，忽略骨病终点

在骨转移研究中，抑瘤效应与降低骨相关事件并不一定完全一致，因此需要分别评价肿瘤负荷和骨病终点。