原理與方法
- cre-loxP 技術的發展與兩種黑色素細胞特異性可誘導 cre-recombinase 轉基因等位基因 (Tyr::creEr) 的出現，使得可在黑色素細胞中進行條件性、可誘導的基因重組。
- 可對含 loxP 的條件性等位基因進行空間與時間上受控的重組，能以局部塗抹 4-hydroxytamoxifen 誘發黑色素細胞特異性 cre 活性。
應用與模式建構
- 這些等位基因被用於建立多種基因工程小鼠黑色素瘤模式，基於人類黑色素瘤中最常見的基因改變，包括 BRAFV600E、NRASQ61K，以及 PTEN、CDKN2A、TP53 和/或 NF1 的缺失。
- BRAF 絲胺酸/蘇胺酸激酶的活化突變是黑色素瘤中最常見的突變。單獨活化 Braf 而無其他基因改變時，會誘發真皮黑色素細胞短暫增生後生長停滯，模擬人類黑色素細胞痣 (melanocytic nevi) 的生長模式（其中多數具 Braf 活化且無其他基因改變）。
- 加上 Pten、Cdkn2a 或 Trp53 抑癌基因缺失，會造成完全外顯、潛伏期與多發性不一的黑色素瘤形成。
- Braf 持續活化併 Pten 缺失，為有史以來最具侵襲性的小鼠癌症模式之一：部分發生這些基因改變的黑色素細胞於 48 小時內開始分裂並進展為黑色素瘤；於所有黑色素細胞誘發這些改變，可在 3–4 週內產生覆蓋小鼠皮膚的無數黑色素瘤（> 20 000 個）。
- 另一版本將 cre 誘發劑 (4-hydroxytamoxifen) 塗於小鼠皮膚，足以在塗抹區局部誘發皮膚黑色素細胞重組，通常產生 40–100 個各自獨立、融合生長成一皮膚腫塊的黑色素瘤。此模式廣泛用於評估治療劑及修飾性基因改變的效果。
- Braf 活化併 Cdkn2a 缺失特別值得注意：CDKN2A 是家族性黑色素瘤最常見的基因改變位點，約占家族性黑色素瘤病例的 40%。全身性 Braf 活化併 Cdkn2a 缺失產生完全外顯的黑色素瘤，但每隻小鼠僅見 2–4 個黑色素瘤，顯示除 Braf 活化與 Cdkn2a 缺失外，尚需額外的隨機性 (stochastic) 改變。
- Braf 活化併 Trp53 缺失所產生黑色素瘤的潛伏期、外顯率與多發性與 Braf/Cdkn2a 模式相似，亦提示需隨機性改變才能完全進展。
組織學特徵與意義
- 組織學上 Braf/Pten 小鼠黑色素瘤常呈重度色素化，具不尋常形態特徵，某種程度上類似水腫性惡性周邊神經鞘瘤；然其確為黑色素瘤，因所有初始腫瘤形成/增生皆發生於黑色素細胞。
- Braf/Pten 模式闡明 MAPK 與 PI3K 途徑在誘發黑色素瘤形成上先前被懷疑但未經證實的協同作用。
- 整體而言，運用 cre-loxP 技術的基因工程小鼠黑色素瘤模式，有助於驗證人類候選黑色素瘤相關基因改變，並闡明個別基因改變的具體貢獻。
圖 36-11：Braf/Pten 基因工程小鼠模式的黑色素瘤組織學；圍產期 4-hydroxytamoxifen 誘發後耳部的色素化交界性黑色素瘤。
圖 36-12：Braf/Pten 基因工程小鼠模式的黑色素瘤組織學；局部誘發成年小鼠中的紡錘與上皮樣細胞黑色素瘤，伴腫瘤內水腫與局部 melanin 色素沉積。