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在癌症研究中，常用的 Cre 重组酶诱导系统存在动物使用量多和对实验设施安全级别要求高的问题。研究人员对比 TAT-CRE（生物安全级别 S1）和腺病毒 Cre 重组酶（AD-CRE，生物安全级别 S2）诱导肺癌的差异。结果显示二者有相似肿瘤诱导和生长特征，TAT-CRE 是有价值的替代方案。
在生命科学的癌症研究领域，肺癌一直是备受关注的难题。目前常用的 Cre 重组酶诱导系统在研究中存在诸多挑战。一方面，通过基因工程生物杂交来操纵特定组织基因表达并诱导肿瘤生长的方法，虽然能实现特定组织中 Cre 重组酶的表达，但为了满足实验需求，需要大量繁殖动物，这不仅成本高昂，还不符合动物实验的 3Rs 原则（减少、优化、替代）。另一方面，直接应用病毒 Cre 重组酶载体的方法，虽然能控制 Cre 重组酶激活时间，但对实验设施的生物安全级别要求较高（GE - 生物安全级别 S2），这使得很多实验室因场地和资源限制无法使用该系统。为了突破这些困境，来自德国多所高校和研究机构（如科隆大学、埃尔朗根 - 纽伦堡大学等）的研究人员开展了一项关于肺癌诱导的研究，相关成果发表在《Communications Biology》杂志上。
研究人员旨在建立一种能在 GE - 生物安全级别 S1 条件下进行体内癌症研究的 Cre 重组酶系统，该系统无需进行 Cre 菌株杂交，还能用于研究不同癌症实体。为此，他们选择了 B6.129-Krastm4TyTrp53tm1Brn/J 小鼠模型，通过吸入 Cre 重组酶蛋白（TAT-CRE）来诱导肺癌发生，同时与腺病毒表达的 Cre 重组酶（AD-CRE）进行对比研究。
在研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。体内实验方面，使用特定的小鼠模型，通过鼻腔吸入 TAT-CRE 和 AD-CRE，利用微型计算机断层扫描（μCT）监测肿瘤的诱导、生长和非靶病变。组织分析层面，进行免疫组化（IHC）染色，检测相关蛋白表达；通过流式细胞术分析免疫细胞相关标记物。基因层面，采用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）对肿瘤组织进行分析，还进行了基因分型 PCR 和巢式 PCR 等实验。
研究结果如下：
- 肿瘤生长特征相似：研究人员对比 TAT-CRE 和 AD-CRE 诱导的肺癌，发现二者在生存概率、宏观肺肿瘤外观、最终肺重量、总体重、肿瘤起始时间和靶病变直径总和等方面相当。通过 μCT 检测肿瘤体积和非靶病变数量，未发现显著差异。免疫组化结果显示，两种诱导方式下的肺腺癌在肿瘤区域、微观病变数量和侵袭细支气管空间能力上相似，肿瘤细胞增殖和凋亡率也相近123。
- 肿瘤血管和细胞组成有差异：在肿瘤血管方面，TAT-CRE 诱导的肺肿瘤微血管密度显著高于 AD-CRE 诱导的肿瘤。单细胞 RNA 测序分析肿瘤微环境发现，TAT-CRE 诱导的肿瘤中内皮细胞和 fibroblasts 比例更高，Club 细胞与 ATII 细胞的比例也高于 AD-CRE 诱导的肿瘤45。
- 肿瘤相关巨噬细胞存在差异：TAT-CRE 诱导的肺腺癌中促肿瘤巨噬细胞更为丰富，其巨噬细胞和肺泡巨噬细胞呈现出促血管生成的表达谱，且肿瘤相关巨噬细胞更频繁表达促血管生成标记物 VEGFR267。
研究结论和讨论部分指出，TAT-CRE 可在 GE - 生物安全级别 S1 下成功诱导肺癌，与 AD-CRE 诱导的肿瘤有相似生长特征，这降低了研究对 S2 资源和设施的依赖，有利于减少动物使用数量，推动癌症研究发展。虽然 TAT-CRE 和 AD-CRE 在诱导肿瘤时，对巨噬细胞存在脱靶效应，但似乎未显著影响肺腺癌的诱导和进展。不过，未来还需进一步研究这种脱靶效应是否会影响临床前癌症模型的治疗反应，以及 TAT-CRE 诱导的促血管生成肿瘤微环境对抗血管生成药物反应的影响。总之，TAT-CRE 为癌症研究提供了一种有价值的替代方案，有望推动更多实验室开展先进研究，助力攻克癌症难题。
