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揭秘 | 鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)模型为何应用广泛?

2022.03.28

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鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)是一种高度血管化、无神经支配的胚胎外膜,同时CAM也是一种天然的免疫去缺陷宿主。CAM 作为体内实验平台已有非常悠久的历史。CAM建模的首次使用日期为 1911 年,Rous 和 Murphy 展示了移植到 CAM 上的鸡肉瘤肿瘤的生长。1930 年,CAM 首次被用于培养病毒和细菌。20世纪70年代Folkman首先提出抗血管生成(anti-angiogenesis)理论至今,人们对血管生成机制等方面的研究已取得较大进展,在过去的几十年里,从事生物工程、开发、形态学、生物化学、移植生物学、癌症研究和药物开发的专家们都对 CAM 作为研究血管的强大实验平台感兴趣,除了血管生成筛选,CAM 还被用于探索血流动力学、免疫细胞运输、移植和对治疗的反应

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CAM模型有诸多优势:CAM表层几近透明,几乎可以使用电磁光谱可见部分的任何波长进行成像,如显微镜、磁共振、正电子发射断层扫描成像、激光散斑血流成像(LSCI)等不同的成像方式。对于与移植相关的应用,CAM的独特优势在于,免疫系统的缓慢发育进程不会受到免疫反应限制,从而能促进异种组织例如人类肿瘤的移植。同时CAM可耐受一定的温度变化,有利于检测一些对于温度敏感的肿瘤细胞的生物学行为。但更为重要的一点是,鸡胚的价格远比普通品系小鼠的价格低的多,使得实验成本大幅降低。下表做了详细的对比 

鸡胚绒毛尿囊膜 (CAM) 模型和小鼠模型的优缺点对比👇

体内模型CAM小鼠
优点实验周期短(数天)更长的观察期(数周至数月)
低成本遗传背景明确
高通量、高重复性生物学和生理学信息完善,(但较复杂)
封闭系统--允许评估少量治疗剂可进行体内成像
天然免疫缺陷
每个单独的CAM 可进行多次测试
支持大规模筛选
生物学和生理学信息完善
可进行体内成像
动物无需束缚
可用于人类原代细胞系
缺点观察期较短(数天)实验时间长(数月至数年)
无法检查癌症-免疫细胞的相互作用高成本
形态变化速度较快成熟的免疫系统
用于表征的抗体种类少可重复(高成本)

大量动物样本动物
动物需要束缚

CAM应用领域👇

现今CAM应用较为广泛,主要分为以下三大类:

CAM作为筛选平台CAM作为研究血管发育的工具CAM中的物理力
血管发育和血管生成生理血管生成血流动力学力
淋巴管生成缺氧和高氧
评估血管通透性肠套叠血管生成
肿瘤生长和转移血管生成拟态(VM)
光动力疗法PDT
光动力诊断PDD
光血管溶解
放射治疗
血管破坏剂(VDA)
药物输送系统(DDS)
促血管生成药物
抗血管生成药物
生物分布
气体/离子传输
过敏性和毒性
器官移植和组织工程

其中血管新生在许多治疗和病理学中起着至关重要的作用,激光散斑血流成像系统对于CAM微血管的高清、非侵入性的成像能力,已被包括生物学、医学和生物工程在内的多个学科有效地运用于探索各类细分的研究场景中。

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图片由祥宝激光散斑血流成像系统采集)

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【参考文献】

[1] Ep A ,  Ca A ,  Alf A , et al. Laser speckle contrast analysis (LASCA) technology for the semiquantitative measurement of angiogenesis in in-ovo-tumor-model - ScienceDirect[J]. Microvascular Research, 2020, 133.

[2]李晶洁. 鸡胚绒毛尿囊膜应用于血管生成模型的研究现状[J]. 医药前沿, 2015, 5(23):5.

[3]Nowak-Sliwinska P, Segura T, Iruela-Arispe ML. The chicken chorioallantoic membrane model in biology, medicine and bioengineering. Angiogenesis. 2014;17(4):779-804. doi:10.1007/s10456-014-9440-7


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