前立腺癌研究における現在の代替モデルの概要

An Overview of Current Alternative Models for Use in the Context of Prostate Cancer Research.

• Elisabete Nascimento-Gonçalves
• Rita Ferreira
• Paula A Oliveira
• Bruno Jorge Antunes Colaço

抄録

前立腺がんは、世界的に最も一般的に診断されているがんの一つであり、特に高齢者人口の増加に伴い増加していると考えられています。高齢者人口の増加に伴う前立腺がん関連の罹患率および死亡率の増加を緩和するためには、より安全で効果的な治療法が求められている。そのためには、がんの発生・発生のメカニズム、転移過程、新規治療法の発見に焦点を当てた研究が数多く行われています。前立腺がんの研究には動物モデル（主にラットやマウス）が用いられているが、この特殊な分野の研究に用いられる動物の数に代わる、あるいは少なくとも数を減らすために、代替モデルや方法がますます検討されるようになってきている。このレビューでは、数学的モデル、2次元および3次元細胞培養、マイクロ流体デバイス、鶏卵絨毛膜ベースのモデル、ゼブラフィッシュ胚ベースのモデルなど、現在前立腺癌の研究で使用可能な代替モデルのいくつかを取り上げている。主な利点と限界だけでなく、アプリケーションのいくつかの例は、各モデルのタイプについて与えられています。我々の分析によると、前立腺癌研究の分野では、不死化細胞株がいまだに最も一般的に使用されているモデルである。しかし、実験動物の数を減らすという社会的圧力が高まっていることもあって、前立腺癌研究に代替モデルを用いることは、今後数年のうちにより一般的になっていくであろう。このような状況下では、動物を用いない効果的な代替モデルの開発と普及が特に重要であり、その成功の鍵となると考えられます。これらの観点を考慮すると、技術の進歩により、前立腺癌研究において動物を用いたモデルに代わる、より効果的な細胞培養システム、すなわち3次元培養やオルガンオンチップ装置が開発されると考えられる。

Prostate cancer is one of the most commonly diagnosed cancers worldwide, particularly in elderly populations. To mitigate the expected increase in prostate cancer-related morbidity and mortality as a result of an expanding aged population, safer and more effective therapeutics are required. To this end, plenty of research is focusing on the mechanisms underlying cancer initiation and development, the metastatic process and on the discovery of new therapies. While animal models are used (mainly rats and mice) for the study of prostate cancer, alternative models and methods are increasingly being considered to replace, or at least reduce, the number of animals used in this particular field of research. In this review, we cover some of the alternative models that are currently available for use in the study of prostate cancer, including: mathematical models; 2-D and 3-D cell cultures; microfluidic devices; the chicken egg chorioallantoic membrane-based model; and zebrafish embryo-based models. The main advantages and limitations, as well as some examples of applications, are given for each type of model. According to our analysis, immortalised cell lines are still the most commonly used models in the field of prostate cancer research. However, the use of alternative models for prostate cancer research will likely become more prevalent in the coming years partly because of the increasing societal pressure to reduce the numbers of laboratory animals. In this context, the development and dissemination of effective non-animal alternative models assumes particular relevance and will be instrumental in leveraging their success. Taking these perspectives into account, we believe that technological advances will lead to more effective cell culture systems, namely 3-D cultures or organ-on-a-chip devices, which can be used to replace animal-based models in prostate cancer research.