不同種屬、品系和類型的實驗動物其腫瘤學方面的性狀各不相同，腫瘤學研究工作應當熟悉實驗動物科學的開發研究成果，對有關的資料有比較全面的了解，才能為自己的課題選到合適的實驗動物腫瘤模型。
實驗動物的腫瘤模型可以概括地區分為下面四類：
（一）自發性腫瘤模型
實驗動物種群中不經有意識的人工實驗處置而自然發生的一類腫瘤稱之為自發性腫瘤。自發性腫瘤發生的類型和發病率可隨實驗動物的種屬、品系及類型的不同而各有差異。腫瘤實驗研究中，一般應當選用高發病率的實驗動物腫瘤模型作為研究對象，否則就無法進行研究。當然，低發病率的腫瘤模型也有一定用處，可以用它作為對照。
腫瘤實驗研究中選用自發性腫瘤型為對象進行研究有一定優點：首先是自發性腫瘤通常比用實驗方法誘發的腫瘤與人類所患的腫瘤更為相似，有利于將動物實驗結果推用到人：其次是這一類腫瘤發生的條件比較自然，有可能通過細致觀察和統計分析而發現原來沒有發現的環境的或其它的致癌因素，可以著重觀察遺傳因素在腫瘤發生上的作用。但應用自發性腫瘤模型也存在一些缺點：腫瘤的發生情況可能參差不齊，不可能在短時間內獲得大量腫瘤學材料，觀察時間可能較長，實驗耗費較大。
某個近交品系動物在一定年齡內，可以發生一定比率的某種自發性腫瘤。目前已培育了許多種小鼠自發腫瘤，從腫瘤發生學上看，這些自發瘤與人體腫瘤相似，進行腫瘤發病學和藥物篩選等實驗應屬理想。但由于不易同時獲得大批病程相似的自發瘤動物，又因這種腫瘤生長較慢，實驗周期相對較長，所以一般很少用于篩藥。近年有人應用AKR自發白血病小鼠進行化研究，該小鼠出生后一年半內有高于90%的發病率，曾作為研究人體白血病和淋巴瘤的模型，它對藥物的治療反應類似兒童急性淋巴性白血病。由于病程較長，已用于綜合化療研究藥物誘導緩解和維持緩解的最適治療方案。此腫瘤可用強的松和長春新堿誘導緩解，也可以環磷酰胺和甲基-CCNU誘導緩解，再用阿糖胞苷維持緩解，后者療效最好。自發腫瘤多數為病毒性，如C3H小鼠出生后有高的乳腺癌發生率，A系小鼠出生扣18個月內有90%的肺癌發生率，AK和C57小鼠有高的白血病發生率等等，這些腫瘤多發生于體表部位或易為目前體檢新發現的部位。AKR白血病的生長規律研究提示，該鼠出生時即帶有致癌的RNA病毒，于鼠齡6～13月內，每月小鼠自發瘤的死亡率為15～20%，而伴有增殖能力的瘤細胞常于診斷前一個月在小鼠胸腺中出現，診斷后中等生存期為16天，以上規律的闡明為化療提供了基礎知識。當前新藥研究中自發瘤模型應用最多的小鼠自發乳癌，常用高自發率的C3H小鼠或BALB/C雌鼠與DBA/2雄鼠雜交的第一代CD2F１小鼠（自發乳癌），它們于生后10個半月可摸到腫瘤，而后生存20～35天死亡，大量繁殖此類小鼠，自發瘤可高達70%。一般于摸到腫瘤塊后分組給藥，觀察其平均生存時間的延長率來評價藥物的療效。
（二）誘發性腫瘤模型
用化學致癌物、射線或病毒均可在各類動物中誘發不同類型的腫瘤。強化學致癌物二甲基苯蒽（DMBA）和甲基膽蒽可誘發乳癌，二苯芐芘誘發纖維肉瘤均已列為美國NCI第二篩瘤株。現舉DMBA誘發大鼠乳腺癌試驗為例，取鼠齡2月的Sprague-Dawley雄鼠，單次灌喂麻油溶解DMBA20mg，腫瘤自60天開始生長，至120天癌發生率達63～100%。此時開始分組給藥,并每周測瘤大小及記錄死亡時間作為療效指標。還可用DMBA誘發乳頭狀瘤，實驗用丙酮溶解DMBA150ug/小鼠，隔14天二側背部皮膚各涂一處，第3周用巴豆油0.5mg，在同一部位每周涂2次共3～4月。當瘤>4mm開始治療，每天腹注或口服一次，共5次，每周一次共2～6周，用測量瘤大小辦法來觀察抑制率。用二乙基硝胺（DEN）0.005%摻入飲水中口服8個月誘發大鼠肝癌。此外15PPb黃曲霉素AFB，或0.06%奶油黃連續口服4個月均可誘發大鼠肝癌。于誘發期腫瘤形成之前觀察藥物的抗致癌作用。用于化療研究的還有α-萘腰等誘發田鼠和狗的胱膀癌，N-甲基-N-硝基-N-亞硝基胍（MNNG）誘發大鼠胃癌，此外用1轓皮下注射，每天50mg/Kg，連續3周再觀察半年內小鼠肺癌發生率也可達94%。食管癌和鼻咽癌等也用致癌物誘發成功，部分也已用于藥物作用的研究。但致癌的誘癌過程需時較長，成功率多數達不到100%，腫瘤發生的潛伏期個體變異較大，不易同時獲得病程或癌塊大小較均一的動物供實驗治療之用，再加之腫瘤細胞的形態學特征常是多種多樣，且致癌多瘤病毒常誘發多部位腫瘤，故不常用于藥物篩選，但從病因學角度分析，它與人體腫瘤較為近似，故此模型常用于特定的深入研究。由于該類型腫瘤生長較慢，瘤細胞增殖比率低，倍增時間長，更類似于人腫瘤細胞動力學特征，常用于綜合化療或腫瘤預防方面的研究。
在使用化學致癌致癌時，要注意各類化學致癌劑對動物致癌的特點，如芳香胺及偶氮染料類致癌物的特點是①通常需要長期、大量給藥才能致癌；②腫瘤多發生于遠隔作用部位的器官如膀胱、肝等；③有明顯的種屬差異（見表）；④其本身不是直接致癌物，致癌是由于其某種代謝產物的作用；⑤其致癌作用往往受營養或激素的影響，例如，奶黃僅在以缺少蛋白質和核黃素的飼料喂飼大鼠時才引起肝癌，而且雄性大鼠較敏感，鄰位氨基偶氮甲苯則易起雌性大鼠的肝癌。
表 不同種類動物對口服芳香胺類致癌物的敏感性比較
動 物
2-萘胺
4-氨基聯苯
聯 苯 胺
人
膀 胱
膀 胱
膀 胱
狗
膀 胱
膀 胱
膀 胱
猴
膀 胱
-
-
地 鼠
膀 胱
-
肝
小 鼠
膀 胱
肝
肝
大 鼠
無
乳腺、腸
外耳道、腸
家 兔
無
膀 胱
膀 胱
亞硝胺類的致癌特點是：①致癌性強，小劑量一次給藥即可致癌；②對多種動物（包括猴、豚鼠等不易誘發腫瘤的動物）的許多器官（包括食管、腦、鼻竇等不易引起癌的器官）能致癌，甚至可以通過胎盤致癌，如給懷孕大鼠以二乙基亞硝胺（Diethy lnitrosamine,DEN）可比較快地引起仔鼠的神經膠質細胞瘤；③具有不同結構的亞硝胺有明顯的器官親和性，例如二甲基亞硝胺等對稱的衍生物常引起肝癌，不對稱的亞硝胺如甲基芐基亞硝胺常誘發食管癌；在大鼠，二丁基亞硝胺能引起膀胱癌，二戊基亞硝胺能誘發肺癌，而N-甲基-N-硝基-N１-亞硝基胍則能引起胃腸癌。
黃曲霉毒素的毒性很強，很小劑量（1mg/kg體重）即可使狗、幼齡大鼠、火雞或小鴨致死；其致癌性也極強，最小致癌劑量比亞硝胺還要小數十倍，是已知化學致癌物中作用最強者。它能誘發多種動物（從魚到猴）的肝癌，也可引起腎、胃及結腸的腺癌，滴入氣管內可引起肺鱗狀細胞癌；注入皮下可引起局部的肉瘤，還有報告認為，它可引起淚腺、乳腺、卵巢等其它部位的腫瘤。
在動物實驗中早已確定：乙硫氨酸可誘發大鼠肝癌；烏拉坦（氨基甲酸乙酯，C２H５O－CONH２）、氨乙胺可引起小鼠的肺癌；一些鹵代烴如四氯化碳、氯仿等可引起大鼠或小鼠的肝癌。
（三）移植性腫瘤模型
目前腫瘤化療所應用的大多數藥物，都經動物移植性腫瘤試驗而被發現，因此它是篩選抗腫瘤新藥中最常用的模型。其優點是接種一定量瘤細胞或無細胞濾液（病毒性腫瘤）后，可以使一群動物帶有同樣的腫瘤，生長速率較一致，個體差異較小，接種存活率近100%。地宿主的影響也類似，易于客觀判斷療效，且可在同種或同品系動物中連續移植，長期保留供試驗之用，試驗周期一般均較短，因此當前抗癌藥篩選中絕大多數用移植瘤試驗，如各種體型實腫瘤，腹水瘤和白血病等均被廣泛使用。但是這類腫瘤生長速度快，增殖比率高，體積倍增時間短，這些都是與人體腫瘤的顯著不同點，特別是與人的實體瘤差別更大。許多國家篩選抗癌藥物中選用移植瘤株經常改變，主要原因可能也與此有關。現在世界上保有近500種的動物移植瘤，但常用于篩藥的不到40種，多數為小鼠腫瘤，其次是大鼠和倉鼠移植瘤，包括小鼠L1210淋巴白血病，艾氏腹水瘤，Friehd病毒白血病，肉瘤180，Lewis肺癌，腺癌755，白血病615，白血病P388，Walker-256，吉田肉瘤，肉瘤45，Liol淋巴瘤，Dunning 白血病，白血病L5170Y，P1534淋巴白血病，P1798淋巴肉瘤，LPC-1漿細胞瘤，淋巴瘤8，Gardner淋巴肉瘤，B16或Cloadman黑色素瘤，Ridaway骨肉瘤，肉瘤37，P315白血病，Ｗagner癌肉瘤，Mur hy-sturm淋巴肉瘤，Jensen肉瘤，Geurin氏癌，倉鼠十二指腸腺癌和人體肉瘤HSL第1代雜交鼠移植。它們對抗癌藥作用的敏感性大致可分為敏感，中度敏感，低敏感和不敏感瘤株四類，敏感瘤株多數生長迅速，瘤細胞增殖比率高，倍增時間短，如L1210、P388、W256，吉田肉瘤，Wagner瘤和肉瘤45。中度敏感的有艾氏腹水瘤和實體瘤，肉瘤180，肉瘤37，格氏癌。低敏感瘤有大鼠肉瘤M1和AkR自發白血病。不敏感腫瘤多生長緩慢，瘤細胞增殖比率低，如小鼠皮膚癌，CH3自發乳腺癌和誘發癌。同樣敏感株對抗癌藥的療效水平也不相同。
（四）人體腫瘤的異種移植性腫瘤模型
將人體腫瘤移植于免疫缺陷動物，因能保持其生物學性，用于研究人體腫瘤對藥物的敏感性有較大的幫助，當前日益受到多方面的重視。早期工作是將人體腫瘤移植于動物缺乏免疫防御機能的特殊部位，如雞胚，動物的眼前房，地鼠頰囊內，雖有一定比例的存活率，但因腫瘤生長緩慢又受植入部位包膜的限制，往往腫塊生長較小，難以傳代，更不能適應需要較多瘤源的實驗治療工重，近些年來將人體腫瘤移植于免疫缺陷動物或無毛無胸腺小鼠（裸鼠），取得了較大的進展，故美國國立癌癥研究所（NCI）于1977年已提出包括人體腫瘤移植于裸鼠的二篩實驗模型。人工制造免疫缺陷動物用于異種移植的研究，是先將動物胸腺切除，后給900拉德大劑量照射，照后2小時輸注骨髓或再給抗淋巴細胞血清，進行異種移植才能生長。由于異種移植需要附加因子，不同于它們生長在人體的自然條件下，對藥物的反應性可能也不同。但由于具有病情類似人體的優點，近年來實驗報導日益增多。
1966年以來發現和培育了一種無毛裸小鼠突變株，可能直接作為人體腫瘤異種移植的接受體，不需進行附加因子的處理，可使人體腫瘤移植后生長良好。腫瘤細胞形態、染色體含量和同功酶水平與人體腫瘤一樣，說明未發生細胞選擇和細胞雜交現象，細胞動力學和生物化學特征也未變，故這種小鼠的異種移植人體腫瘤已成為免疫學和腫瘤學研究中較為理想的模型，用于實驗治療方面的研究報導也明顯增加。隨著對裸鼠生殖生理及生長特點知識積累，目前對如何提高供應量已制訂出一套飼養、繁殖和管理辦法。目前已成功把將結腸癌、乳癌、肺癌、卵巢癌、黑色素癌、胃癌、淋巴瘤和白血病、腎病、宮頸癌、軟組織肉瘤和骨肉瘤等移植于裸鼠，獲得一定百分比（37.5%）的良好生長腫瘤部分并可傳代。若用已建株的人體腫瘤組織培養細胞作移植材料，接種后成活率更高（41%）。這些成活的腫瘤對化療藥物的敏感性與臨床所見十分相近。黑色素瘤以DTIC和CCNU的抑瘤作用較強，而5-Fu則無效，與其臨床客觀療效三藥分別為20%，12%及2.5%的結果相似。人Burkitt淋巴瘤的祼鼠移植后對環磷酰胺有較高的敏感性，也與臨床結果相符，其他腫瘤如乳腺癌和結腸癌裸鼠移植，對前者阿霉素（5-mg/kg）、5-Fu（50～80mg/kg）和苯丙氨酸氮界（7mg/kg）均有一定的抑瘤效能，對后者甲基－CCNU和絲裂霉素也有明顯療效。有趣的是對P388無效的六甲密腰，而對人體肺癌異種移植有效，應用其耐受劑量60～90mg/kg都有消瘤作用，對人體乳癌MX-1和結腸CX-1也有效。此藥重新臨床試用，證明對人支氣管肺癌和淋巴瘤確有治療作用。最近對過去因毒性較大而中斷研究的偶氮氧代正亮氨酸，重新用人腫瘤裸鼠模型評價，證明對MX-1和肺癌XL-1有明顯療效，又重新進入臨床研究。近有人用胸腺嘧啶核苷444～888mg/kg給腫瘤裸鼠連續灌注90～140小時，發現它能明顯抑制人體黑色素瘤及畸胎瘤的生長，并導致腫瘤消退而對宿主無明顯毒性，這些新結果已引起臨床重視。
近來將人癌組織移植入裸鼠腎囊膜內，觀察腫瘤生長大小，在雙目顯微鏡下測量腫瘤直徑OMU，比較給藥組和對照組的差異，在11天左右可以得到藥物療效的結果。此方法比皮下接種快速，新近用正常小鼠代替裸鼠進行類似試驗，在6天或更短的時間內也可獲得有價值的資料，因為6天內免疫機能還不可能發揮作用。這樣可以節省繁育裸鼠的工作量，有較大的實際意義。