肝细胞癌动物实验研究用户指南

导读
一、指南总览
二、肝细胞癌细胞系库与疾病分层特征
三、皮下异种移植模型（CDX）
四、肝原位模型
五、肝内播散与转移模型
六、原发性诱导与慢病背景模型
七、同种免疫完整模型
八、人源化免疫模型
九、复发与微小残留病灶模型
十、项目升级路径建议
十一、检测指标与阳性药体系
十二、各类模型的优势与局限

一、指南总览

肝细胞癌动物模型的选择，不能仅按皮下、原位、转移等技术类型进行划分，还应围绕研发问题、肝内微环境、血供特征、免疫背景及疾病阶段进行分层设计。对于肝细胞癌项目，皮下异种移植模型更适用于早期药效评价、剂量探索和药代/药效关系研究；肝原位模型更适用于研究肝内微环境、局部侵袭、肿瘤血供以及介入治疗或局部递药问题；门静脉或脾内注射模型更适用于研究肝内播散与肝内定植；肺转移模型更适用于评估晚期外播散；同种免疫完整模型则是抗血管生成、免疫检查点以及免疫联合研究中的高优先级平台。对于肝细胞癌而言，决定模型转化价值的关键，通常在于候选方案能否在肝脏器官环境和免疫背景下保持有效，而不仅是是否表现出缩瘤效应。

从系统治疗的临床映射看，当前肝细胞癌一线高优先级参考方案主要包括 atezolizumab + bevacizumab、tremelimumab + durvalumab，以及 2025 年获 FDA 批准进入一线治疗的 nivolumab + ipilimumab。靶向药方向仍可将 sorafenib 和 lenvatinib 作为基础参照，后线则可结合 regorafenib、cabozantinib、ramucirumab 等临床场景理解。因此，肝细胞癌模型体系更适合采用“皮下早筛—肝原位验证—肝内播散或肺转移深化—免疫确认”的递进式研究路径，单一皮下模型通常难以充分支撑项目决策。

二、肝细胞癌细胞系库与疾病分层特征

2.1 高成瘤性与通用药效代表性细胞系

肝细胞癌项目中，常用的人源细胞系包括 HepG2、Huh7、Hep3B、PLC/PRF/5、MHCC97L、MHCC97H、HCCLM3 和 SK-HEP-1。其中，HepG2 和 Huh7 更适合用于早期药效研究、代谢相关研究以及基础靶向研究；Hep3B 常用于 p53 缺失和 HBV 相关背景；PLC/PRF/5 更适合 AFP、HBV 相关及分泌型指标研究。若项目目标是优先建立稳定、可重复的基础药效平台，HepG2、Huh7 和 Hep3B 通常可作为首选。

2.2 高侵袭性与高转移性代表性细胞系

若项目聚焦侵袭、肝内播散、肺转移或晚期高恶性表型，应优先考虑 MHCC97L、MHCC97H、HCCLM3 和 SK-HEP-1。其中，MHCC97H 和 HCCLM3 是肝细胞癌研究中最典型的高转移模型之一，适合用于原位侵袭、肝内转移和肺转移研究；MHCC97L 介于中等侵袭与高侵袭之间，可作为梯度比较平台；SK-HEP-1 更偏向高迁移和间充质样表型，适用于侵袭和耐药方向研究。若项目需要判断药物能否覆盖恶性程度更高或转移倾向更强的人群，仅使用 HepG2 或 Huh7 通常不足，建议同步配置 MHCC97H 或 HCCLM3。

2.3 肝癌干性、血管生成与局部治疗相关选型逻辑

肝细胞癌模型选择与其他实体瘤相比，更依赖血供、缺氧、肝窦微环境和纤维化背景。若项目聚焦抗血管生成、TACE 联合、局部消融联合、放射性核素、肝动脉灌注或局部纳米制剂，应优先采用肝原位模型。若项目强调肿瘤干性、上皮—间质转化、复发或介入后残余病灶，建议选择带有 luc 标记的高侵袭性细胞株，并配置原位模型，以便动态观察肝内病灶变化。

2.4 同种与免疫完整模型代表株

在免疫完整平台中，Hepa1-6、H22 和 RIL-175 是较常见的基础模型。Hepa1-6 适合在 C57BL/6 背景下开展免疫检查点、抗血管生成和原位肝癌研究；H22 常用于 BALB/c 或 ICR 背景下的快速药效评价及腹水或肝内生长研究；RIL-175 更适合炎症和 NASH 相关背景研究。对于肝细胞癌而言，同种原位模型的研究价值通常高于同种皮下模型，因为肝脏免疫微环境、Kupffer 细胞、肝窦内皮以及髓系细胞对研究结果影响显著。

三、皮下异种移植模型（CDX）

皮下 CDX 是肝细胞癌中较为稳健的早期药效平台，适合用于药效概念验证、剂量探索、药代/药效关系研究以及不同分子或载体体系的横向排序。该模型具有操作标准化程度高、重复性较好、成本相对较低等特点，因此适合快速比较小分子、抗体、ADC、核酸药物和局部递药系统的基础抗肿瘤活性。其局限在于无法真实呈现肝脏血供、肝窦结构、缺氧环境、药物首过分布和肝内免疫背景，因此不宜单独作为抗血管生成、免疫治疗或局部治疗项目的关键成败依据。

3.1 通用皮下 CDX

常用组合包括 HepG2、Huh7、Hep3B、PLC/PRF/5 搭配 BALB/c nude 或 NSG 小鼠。该类模型适合早期药效筛选、剂量探索、药代/药效研究，以及基础靶向药和细胞毒性药物研究。一般采用常规皮下接种方式，待肿瘤生长至约 80–150 mm³ 后随机分组。治疗周期通常为 2–4 周；若研究缓释制剂、持续给药或撤药后再挑战，可延长至 4–8 周。检测指标通常包括肿瘤生长抑制率、相对肿瘤体积、终点瘤重和体重变化。机制终点可进一步纳入 Ki67、cleaved caspase-3、CD31、VEGF、HIF-1α 和 AFP。阳性药可优先考虑 sorafenib 和 lenvatinib；若项目属于细胞毒性或联合方案，也可加入 doxorubicin、5-FU 或酪氨酸激酶抑制剂联合方案作为参考。

3.2 高侵袭性或高转移性皮下 CDX

该类模型多采用 MHCC97L、MHCC97H、HCCLM3 或 SK-HEP-1，搭配 BALB/c nude、NOD-SCID 或 NSG 小鼠。其主要用于高侵袭、晚期耐药、抗转移策略以及高恶性程度项目的前期筛选。其中，MHCC97H 和 HCCLM3 更适合后续升级到原位或肺转移平台；SK-HEP-1 更适合迁移侵袭、上皮—间质转化、局部递药和高侵袭筛选研究。阳性药可继续使用 sorafenib 和 lenvatinib 作为基础参照；若项目偏向免疫联合，则更适合在后续同种模型中引入 PD-1 或 PD-L1 相关参考方案。

四、肝原位模型

肝原位模型是肝细胞癌研究中最关键的高价值平台之一。与皮下模型相比，原位模型更能真实呈现肝脏器官环境、肝动脉和门静脉供血、缺氧梯度、纤维化背景、局部药物分布以及肝内扩展过程。对于抗血管生成、局部消融、介入治疗、放疗、肝动脉灌注、肿瘤渗透和复发研究，原位模型通常具有更高优先级。其局限主要在于建模技术要求较高、批间差异更明显，且通常需要 luc 标记并结合活体成像系统、超声或 MRI 进行动态监测。

4.1 人源原位模型

常用模型包括 HepG2-luc、Huh7-luc、MHCC97H-luc、HCCLM3-luc，常配合 NSG 或 NOD-SCID 小鼠使用。该类模型适合研究肝内微环境、局部侵袭、抗血管生成、局部递药和术后复发。建模时通常将带 luc 标记的细胞或小肿瘤块接种于肝叶，术后通过活体成像系统、超声或 MRI 进行动态监测。HepG2-luc 和 Huh7-luc 更适合通用原位药效研究；MHCC97H-luc 和 HCCLM3-luc 更适合侵袭、肝内播散和肺转移观察。检测指标可包括原位肿瘤负荷、肝内播散、肝重、血清 AFP、CD31、Ki67、缺氧相关标志物及生存期。

4.2 同种原位模型

常用模型包括 Hepa1-6、Hepa1-6-luc 和 H22，分别配合 C57BL/6 或 BALB/c 小鼠。该类模型适合免疫治疗、抗血管生成联合免疫、局部治疗、肿瘤微环境重塑和复发研究。Hepa1-6 原位模型在肝细胞癌免疫研究中具有较高优先级；H22 则可用于快速原位肝癌和腹水相关场景。若项目聚焦 PD-1/PD-L1、CTLA-4、VEGF 联合、STING、细胞因子或局部免疫激活，建议优先选择同种原位模型。

五、肝内播散与转移模型

在肝细胞癌转移模型中，肝内播散和肺转移具有较高实际研究价值。肝内播散模型更适合回答药物能否抑制肝内多灶扩展，肺转移模型更适合评价药物对晚期外播散和肺定植的抑制能力。实验性转移模型主要回答定植与器官嗜性问题，原位自发转移模型则更接近自然病程。

5.1 肝内播散模型

常用模型包括 MHCC97H-luc、HCCLM3-luc 和 Hepa1-6-luc。该类模型用于评估肝内多灶形成、肝内播散、局部治疗后残余病灶扩展以及肝内复发。建模可通过原位模型后续观察肝内卫星灶形成，或通过门静脉相关途径增强肝内定植。此类模型对局部治疗、介入联合和抗复发策略研究尤为重要。常用检测指标包括肝内结节数、主灶与卫星灶比例、活体成像信号、肝重、病理学评价和生存期。

5.2 实验性肺转移模型

常用细胞包括 MHCC97H、HCCLM3、SK-HEP-1 和 Hepa1-6。该模型适合研究肺定植、外播散及晚期转移抑制策略。建模通常采用尾静脉注射；若研究目标更接近自然病程，则更适合从原位肝癌自发肺转移切入。尾静脉模型具有重复性较好、周期较短的特点，但其主要反映循环后肺定植阶段，不能完整覆盖全部转移过程。检测指标通常包括肺结节计数、肺重、活体成像、病理学分析和生存期。

5.3 自发肺转移模型

该类模型通常以 MHCC97H-luc 或 HCCLM3-luc 原位肝癌模型为基础，适合研究原发灶到外播散的全流程、术后复发以及长期维持治疗。该模型更接近临床自然病程，但研究周期更长、个体差异更明显。若项目目标为抗转移、抗定植或围手术期治疗设计，建议在尾静脉肺转移模型之外，加入原位自发转移设计。

六、原发性诱导与慢病背景模型

肝细胞癌与慢性肝病、脂肪肝、纤维化和肝炎背景密切相关，因此诱导模型在肝细胞癌研究中具有特殊意义。与移植瘤相比，该类模型更适合研究肿瘤发生、炎症—纤维化—癌变连续谱、NASH-HCC、化学预防和长期干预。其局限在于周期较长、通量较低、批间差异较大，因此通常不适用于多个候选物的快速比较。

6.1 DEN 诱导模型

DEN 诱导模型适合研究肝癌发生机制、长期预防以及炎症与纤维化背景。建模时常采用 DEN 单药或联合促进因素建立小鼠肝癌。该模型研究周期通常较长，更适合观察自然进展过程。检测指标主要包括发病率、结节数、肿瘤负荷、肝纤维化程度、炎症水平以及相关分子通路变化。

6.2 NASH 或代谢相关 HCC 模型

该类模型适合研究代谢相关肝癌、免疫微环境、抗纤维化联合抗肿瘤以及长期干预。其优势在于更接近近年来临床肝细胞癌中代谢相关背景增加的趋势。若项目聚焦 NASH-HCC、代谢与免疫交互或慢病共病问题，建议将此类模型与原位移植模型并行设计，而不宜仅使用清洁背景下的 CDX 模型。

七、同种免疫完整模型

同种免疫完整模型的核心价值在于保留完整免疫系统，因此在免疫检查点、VEGF 联合免疫、STING、细胞因子、溶瘤病毒、放疗联合和局部治疗研究中具有不可替代性。肝细胞癌是一类对免疫和血管生成高度敏感的瘤种，仅使用异种皮下模型，往往会低估肝脏免疫微环境对结果的影响。当前一线系统治疗中，atezolizumab + bevacizumab、tremelimumab + durvalumab 和 nivolumab + ipilimumab 均已体现免疫与血管生成联合的重要性，这也进一步说明了同种原位平台的必要性。

7.1 同种皮下模型

常用模型为 Hepa1-6 或 H22，分别搭配 C57BL/6 或 BALB/c 小鼠。该类模型适合用于免疫检查点、STING、细胞因子、联合治疗以及早期药代/药效研究。一般采用同品系鼠源细胞皮下接种，待肿瘤达到 50–100 mm³ 后随机分组，治疗周期通常为 10–21 天。检测指标包括肿瘤体积、生存期、体重、流式免疫分型、细胞因子和免疫组化。该模型适合免疫方向的早期筛选；若项目重点涉及肝脏微环境、局部治疗或免疫联合，则应进一步升级至原位模型。

7.2 同种原位模型

常用模型为 Hepa1-6-luc 或 H22-luc，分别搭配 C57BL/6 或 BALB/c 小鼠。该类模型适用于免疫治疗、抗血管生成联合免疫、局部治疗、肿瘤微环境重塑和术后复发研究。由于兼具器官微环境和完整免疫系统，该模型是肝细胞癌免疫治疗项目中的高优先级平台。检测指标包括原位肿瘤负荷、流式分析、单细胞分析、CD8/Treg 比例、髓系细胞谱、细胞因子及生存期。阳性药可考虑抗 PD-1/PD-L1、抗 CTLA-4、抗 VEGF 及其组合。

八、人源化免疫模型

人源化模型主要用于回答普通 CDX 和同种模型难以充分回答的问题，尤其适合双抗、TCE、CAR-T/NK、人源细胞因子及依赖人免疫系统效应的抗体或 ADC 项目。对于肝细胞癌而言，该类模型通常不用于高通量早期筛选，而更适合作为关键节点验证和机制确认平台。

8.1 huPBMC 与人源肝细胞癌模型

该模型适合短周期免疫治疗、双抗及细胞治疗验证。推荐细胞包括 HepG2、Huh7、Hep3B、MHCC97H 和 HCCLM3。其特点是建模速度较快，适用于短程药效、免疫激活和细胞因子释放读数观察。局限在于异种移植物抗宿主病风险较高，治疗窗口较短，更适合控制在 2–4 周内完成实验。

8.2 huHSC 与人源肝细胞癌模型

该模型适合长周期人免疫重建、复杂联合方案和微环境机制研究。其优势在于免疫重建更完整，更适合观察持续性免疫反应、耐药演化和复杂联合治疗；局限在于研究周期长、成本高、供者差异明显。整体上，该模型更适合候选药物确认阶段，不宜作为第一轮筛选平台。

九、复发与微小残留病灶模型

若肝细胞癌项目涉及局部治疗后复发、围手术期治疗、微小残留病灶或介入后复发，单纯皮下模型通常难以满足研究需求。更合理的方案是采用原位肝癌模型，在原发灶形成后实施部分切除、消融模拟或局部治疗干预，再持续追踪肝内复发和肺转移。推荐模型包括 Huh7-luc、MHCC97H-luc、HCCLM3-luc 和 Hepa1-6-luc。该类模型尤其适合研究围手术期治疗、术后维持治疗、局部治疗联合全身治疗以及微小残留病灶清除策略。

十、项目升级路径建议

10.1 小分子、抗体和 ADC 项目

对于小分子、抗体和 ADC 项目，建议采用“皮下 CDX 早筛—肝原位模型验证器官相关性—必要时加入肝内播散或肺转移模型”的路径。若项目重点在于 payload、ADC 或小分子优化，皮下模型通常可完成第一轮排序；若项目强调肝内暴露、局部药效或转移抑制，则应升级至更高层级模型。

10.2 抗血管生成与免疫联合项目

该类项目建议采用“同种皮下早筛—同种原位模型验证—必要时加入复发或肝内播散模型”的路径。临床映射上，可优先参考 atezolizumab + bevacizumab、tremelimumab + durvalumab 和 nivolumab + ipilimumab。

10.3 局部治疗、介入与放射治疗项目

该类项目建议优先采用人源或同种原位肝癌模型，并在必要时叠加肝内播散或复发模型。对于局部递药、TACE、消融联合和放疗联合研究，皮下模型提供的信息较为有限，原位模型通常更适合作为主要决策平台。

10.4 NASH 或慢病背景项目

若项目重点为代谢相关肝癌、抗纤维化联合抗肿瘤或慢病共病，建议将诱导模型或慢病背景模型与清洁背景下的原位模型并行设置。仅采用清洁背景 CDX 模型通常难以覆盖相关科学问题。

十一、检测指标与阳性药体系

11.1 通用检测指标

皮下模型的核心终点包括肿瘤生长抑制率、相对肿瘤体积、终末瘤重和体重。原位模型的核心终点包括原位肿瘤负荷、肝内播散、超声、活体成像系统或 MRI 监测结果，以及生存期。转移模型的核心终点包括肝内结节数、肺结节数、肝重、肺重和生存期。免疫模型的机制终点主要包括 CD8、Treg、髓系细胞谱、细胞因子、单细胞分析和空间免疫分析。其他常用机制终点还包括 AFP、Ki67、cleaved caspase-3、CD31、VEGF、HIF-1α、上皮—间质转化标志物以及药物在组织中的分布情况。

11.2 阳性药推荐

通用靶向药可优先选择 sorafenib 和 lenvatinib。一线免疫联合方案可参考 atezolizumab + bevacizumab、tremelimumab + durvalumab 和 nivolumab + ipilimumab。后线方案可参考 regorafenib、cabozantinib 和 ramucirumab。对于局部或机制研究，也可结合 doxorubicin、5-FU、局部介入用药或抗 VEGF 相关组合。其中，nivolumab + ipilimumab 已于 2025 年获 FDA 批准用于不可切除或转移性肝细胞癌一线治疗，可作为当前肝细胞癌免疫联合项目的重要临床映射对照。

十二、各类模型的优势与局限

皮下 CDX 模型的优势在于标准化程度高，适合高通量早筛和药代/药效研究；其局限在于对肝内微环境、血供及肝脏免疫背景的外推能力有限。肝原位模型的优势在于更接近真实器官环境，适合局部治疗、抗血管生成、复发和肝内播散研究；其局限在于建模技术要求高、通量较低、个体差异更明显。肝内播散与肺转移模型的优势在于可较为精准地回答肝内扩展和外播散问题；其局限在于实验性模型仍无法完全替代自然病程。同种免疫完整模型的优势在于能够评估完整免疫系统和肝脏免疫微环境下的药效与机制；其局限在于鼠源肿瘤与人源肿瘤之间仍存在生物学差异。人源化模型的优势在于适合验证依赖人免疫系统的作用机制，尤其适用于双抗、TCE 和细胞治疗；其局限在于成本高、供者差异大，且异种移植物抗宿主病风险明显。

总体而言，肝细胞癌动物模型研究的关键在于模型是否能够准确回答当前研发问题，而不在于模型数量本身。对于早期小分子和抗体项目，皮下模型通常足以支持第一轮排序；对于抗血管生成、免疫联合和局部治疗项目，宜尽快升级至肝原位和免疫完整平台；对于复发、肝内播散和肺转移项目，则宜进一步进入自发转移或复发模型。整体上，采用“皮下早筛—肝原位验证—播散或转移深化—免疫确认”的递进式路径，更有利于提高模型结果对肝细胞癌临床开发的支持价值。