4NQO/索拉非尼诱导的多阶段食管鳞癌小鼠模型：为临床前研究与计算病理学提供高效平台

推荐：为解决食管鳞癌(ESCC)动物模型构建周期长、毒性高、突变负荷过大等问题，中国医学科学院团队开发了4-硝基喹啉-1-氧化物(4NQO)联合索拉非尼(SOR)诱导的高效小鼠多阶段致癌模型(CIMCM)。该模型通过激活Raf-MEK-ERK通路促进肿瘤进展，显著缩短造模时间至13周，并降低肿瘤突变负荷至人类ESCC水平，同时保留关键驱动突变和转录组特征，为ESCC早期诊断和精准治疗研究提供新工具。

　　

食管鳞状细胞癌(ESCC)是全球范围内致死率最高的消化道恶性肿瘤之一，尤其在亚洲地区高发。由于早期症状隐匿且缺乏有效诊断手段，多数患者确诊时已进展至晚期。传统化学致癌物诱导的多阶段致癌模型(CIMCM)虽能模拟ESCC发生发展全过程，但存在实验周期长（通常需16周以上）、致癌剂毒性大、诱导的肿瘤突变负荷(TMB)远超人类肿瘤等瓶颈问题。此外，现有模型难以实现肿瘤的定位诱导，也缺乏适用于人工智能分析的标准化病理样本库。

中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院病因及癌变研究室、分子肿瘤学国家重点实验室的研究团队创新性地将水溶性致癌剂4-硝基喹啉-1-氧化物(4NQO)与多激酶抑制剂索拉非尼(SOR)联用，成功构建了高效的小鼠ESCC多阶段致癌模型。研究发现SOR通过促进B-Raf/Raf-1异源二聚体形成，特异性激活食管复层鳞状上皮(SSE)细胞的Raf-MEK-ERK信号通路，从而加速肿瘤进展。该模型仅需5周4NQO处理联合8周SOR给药，即可完成从癌前病变到浸润癌的全过程，且诱导的肿瘤TMB（1-2/Mbp）与临床ESCC样本高度接近。

研究采用磷酸化蛋白芯片筛选关键信号通路，通过免疫共沉淀验证蛋白互作；建立机械刷损伤联合4NQO/SOR的定位诱导方案；开发基于混合Transformer架构的上皮多阶段分割网络(EMSS-Net)，利用模型提供的全切片图像(WSI)实现病理分期自动标注。

SOR促进正常食管角质形成细胞增殖

研究发现SOR剂量依赖性地激活食管SSE细胞增殖，50mg/kg为最佳剂量。磷酸化蛋白芯片显示SOR特异性激活RAF-MEK-ERK通路而非其他RTK通路。免疫沉淀证实SOR促进B-Raf/Raf-1二聚化，MEK抑制剂Trametinib可逆转该效应。

4NQO/SOR小鼠CIMCM的建立

比较不同处理方案发现：5周4NQO+8周SOR(N5-S组)与16周4NQO方案肿瘤发生率相当，但死亡率从30%降至10%。模型成功保留NOR→HYP→DYS→CAR的典型病理进程，且CAR阶段p53蛋白异常积累率达22%。

分子特征分析

全外显子测序显示模型TMB仅为1-2/Mbp，显著低于传统模型(50-100/Mbp)。转录组分析揭示炎症反应相关基因(S100a8/9)在HYP阶段显著上调，与临床ESCC特征一致。机械刷损伤实验证实局部炎症可特异性增加刷拭部位肿瘤发生率(78.6%)。

计算病理学应用

开发的EMSS-Net对上皮区域分割准确率达99.69%，对癌变四阶段(NOR/HYP/DYS/CAR)的识别准确率分别为76.7%、69.7%、93.2%和96.1%。可解释性分析显示模型主要依据细胞核密度和组织结构特征进行分期判断。

该研究不仅为ESCC研究提供了更接近临床的动物模型，其建立的定位诱导策略和人工智能病理分析平台，为肿瘤微环境研究、早期诊断标志物筛选及靶向药物开发提供了全新工具。特别是模型成功将动物肿瘤的突变负荷控制在人类水平，解决了长期以来临床前研究与临床样本脱节的关键问题。发表于《Neoplasia》的这项成果，标志着食管癌转化研究迈入精准化、智能化新阶段。