動物實驗中的幾種設(shè)置對照方法介紹
動物對照給藥
對照實驗 (Control experiments) 是在實驗中設(shè)置比較對象的一種科學(xué)方法，對照組的設(shè)置可評估實驗條件改變對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響。動物實驗中的對照實驗一般可分為空白對照、陽性對照和陰性對照。
圖 1. 常見對照類型
空白對照
在Fasting-mimicking diet and hormone therapy induce breast cancer regression 中，研究者們使用低血清，低葡萄糖培養(yǎng)條件，模擬禁食或 FMD (短期饑餓，STS)，F(xiàn)MD 增加了 Tamoxifen (TAM; 他莫昔芬) 和 Fulvestrant (FULV; 氟維司汀)在 HR+/HER2- 乳腺癌 (BC) 細(xì)胞系中的抗腫瘤活性。在這些細(xì)胞系的小鼠異種移植瘤模型中，得到了與體外實驗相似結(jié)果：如圖 2A 所示：與空白對照 (隨意飲食) 以及單獨他莫昔芬和氟維司群組相比，F(xiàn)MD 與他莫昔芬/氟維司汀組合更能誘導(dǎo)乳腺癌消退。
圖 2. MCF7 異種移植物在 BALB/c 裸鼠中的生長，隨意飲食 (CTR)，每周 48 h 模擬禁食 (FMD)，TAM、FULV 或組合給藥[1]
陽性對照
陽性對照是按照當(dāng)前實驗方案一定能得到陽性結(jié)果的對照實驗。陽性對照可以排除假陰性的結(jié)果。如圖 3 所示，研究者先建立了子宮內(nèi)膜瘤的類器官模型，通過高通量篩選的篩出有特異性反應(yīng)的治療藥物，并將得分最高的幾種藥物通過異種移植 (PDX) 模型進行體內(nèi)驗證。攜帶子宮內(nèi)膜癌小鼠分別接受實驗組藥物 (奧拉帕尼，伏立諾他，布帕尼西，布帕尼西+奧拉帕尼，布帕尼西+伏立諾他) 以及陽性對照 (卡鉑+紫杉醇) 治療。與陽性對照組相比，布帕尼西，布帕尼西+奧拉帕尼，布帕尼西+伏立諾他組更顯著抑制腫瘤生長。
圖 3. 單一或組合治療對小鼠子宮內(nèi)膜腫瘤生長的影響[2]
A. 不同藥物治療對腫瘤體積和質(zhì)量的影響。B. H&E染色切片和增殖標(biāo)志物 Ki67 的 IHC
A. 不同藥物治療對腫瘤體積和質(zhì)量的影響。B. H&E染色切片和增殖標(biāo)志物 Ki67 的 IHC
陰性對照
陰性對照和陽性對照相反，按照當(dāng)前的實驗方案一定不會得到陽性結(jié)果。■ 溶劑對照 (Solvent Control)
最常見的陰性對照。有些化合物由于水溶性差，在進行藥物溶解時，可能需要使用有機溶劑 (如 DMSO) 以及助溶劑輔助溶解。為排除溶劑本身對動物的影響，往往會設(shè)置一個溶劑對照組。
如下圖 4 所示，文獻旨在研究抗生素-化學(xué)引誘劑 (fPeps-萬古霉素偶聯(lián)物) 對 S. aureus 肺炎小鼠模型的影響。在該研究中MRSA 小鼠接受 fPeps-萬古霉素偶聯(lián)物，萬古霉素以及溶劑對照 (5% DMSO+95% PBS) 鼻內(nèi)給藥。fPeps-萬古霉素偶聯(lián)物較單獨使用萬古霉素組顯著減輕少 S. aureus 肺炎小鼠模型的炎癥和細(xì)菌負(fù)荷。
圖 4. fPep-萬古霉素偶聯(lián)物減少小鼠肺炎模型中的細(xì)菌負(fù)荷和炎癥[3]
A-C. 不同處理對小鼠肺組織中的細(xì)菌負(fù)荷，肺泡空間百分比以及細(xì)胞核數(shù)的影響。D.外肺葉的HE 染色
A-C. 不同處理對小鼠肺組織中的細(xì)菌負(fù)荷，肺泡空間百分比以及細(xì)胞核數(shù)的影響。D.外肺葉的HE 染色
■ 假手術(shù)處理對照 (Sham Control)
除此之外，在給動物造模的過程中，也會涉及到假手術(shù)處理對照 (Sham Control)。例如，在 Longitudinal functional imaging of VIP interneurons reveals sup-population specific effects of stroke that are rescued with chemogenetic therapy 一文中，實驗組小鼠通過手術(shù)誘導(dǎo)中風(fēng)，給對照組小鼠進行假手術(shù)。對比假手術(shù)小鼠，中風(fēng)小鼠的長效皮質(zhì)興奮性和反應(yīng)能力明顯衰減。注射氯氮平N-氧化物 (CNO) 后，顯著增強了表達hM3Dq 的小鼠的誘發(fā)皮層場電位幅度 (5C)。
圖 5. 血管活性腸肽中間神經(jīng)元的化學(xué)生成刺激增強了皮質(zhì)對前爪觸摸的反應(yīng)[4]
A. 手術(shù)時間表 B. 中風(fēng)后皮層中表達 DREADD hM3Dq 的神經(jīng)元的分布 C-D. CNO 對前肢誘發(fā)電位的振幅的影響
A. 手術(shù)時間表 B. 中風(fēng)后皮層中表達 DREADD hM3Dq 的神經(jīng)元的分布 C-D. CNO 對前肢誘發(fā)電位的振幅的影響
■ 同型對照 (Isotype control)
除了上述陰性對照，使用抗體治療的組別還需要設(shè)置同型抗體作為對照（Isotype control)。例如在研究壓力相關(guān)激素和神經(jīng)遞質(zhì)對抗癌療法影響的實驗中，攜帶 MCA205 腫瘤的社交失敗 (SD) 小鼠和對照 (Ctrl) 小鼠分別用抗 PD-1 mAb（clone RMP1-14）以及同種型Ab（clone 2A3）治療。結(jié)果表明，抗 PD-1 mAb顯著抑制了腫瘤生長；且米非司酮 (MIFE) 改善了抗 PD-1 mAb 在 SD 小鼠中的抗腫瘤作用。
圖 6. 同型對照的設(shè)置[5]
A. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對對照小鼠 B. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對社交失敗小鼠腫瘤生長的影響
A. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對對照小鼠 B. 抗PD-1 mAb 或同種型 Ab 對社交失敗小鼠腫瘤生長的影響
以上就是動物實驗中常出現(xiàn)的對照實驗舉例。其實動物實驗的對照組和細(xì)胞實驗的對照組設(shè)計思路是相同的，都是為了佐證實驗結(jié)果的可靠性，同時在實驗失敗時幫助我們排查導(dǎo)致失敗的原因。
| 相關(guān)產(chǎn)品 |
| Tamoxifen 口服有效的雌激素受體調(diào)節(jié)劑，用于晚期乳腺癌和卵巢癌的研究，在體內(nèi)誘導(dǎo) CreER(T2) 轉(zhuǎn)基因小鼠的基因敲除。 |
| Fulvestrant 雌激素受體拮抗劑，常用于研究雌激素受體陽性的轉(zhuǎn)移性乳腺癌。 |
| Paclitaxel 抗腫瘤劑，用于研究多種癌癥的研究。 |
| Carboplatin DNA 合成抑制劑，可作為多種癌癥的化療化合物，包括卵巢癌、肺癌，神經(jīng)母細(xì)胞瘤等。 |
參考文獻
1. Caffa I, Longo VD, Nencioni A, et, al. Fasting-mimicking diet and hormone therapy induce breast cancer regression. Nature. 2020 Jul;583(7817):620-624.
2. Pauli C, Rubin MA, et, al. Personalized In Vitro and In Vivo Cancer Models to Guide Precision Medicine. Cancer Discov. 2017 May;7(5):462-477.
3. Payne JAE, Cryle MJ, et, al. Antibiotic-chemoattractants enhance neutrophil clearance of Staphylococcus aureus. Nat Commun. 2021 Oct 25;12(1):6157.
4. Motaharinia M, Gerrow K, Brown CE, et, al. Longitudinal functional imaging of VIP interneurons reveals sup-population specific effects of stroke that are rescued with chemogenetic therapy. Nat Commun. 2021 Oct 20;12(1):6112.
5. Yang H, Xia L, Ma Y, et, al. Stress-glucocorticoid-TSC22D3 axis compromises therapy-induced antitumor immunity. Nat Med. 2019 Sep;25(9):1428-1441
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