常見的免疫系統人源化小鼠模型介紹

2019-03-07 19:35 儒百 嚴國樑
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【筆者進入生物制藥行業以后,經常聽到類似的一個說法:如果單純從體外細胞殺傷實驗效果來看,癌癥早就被攻克了。腫瘤的異質性,個性化以及腫瘤微環境的影響決定了體內真實的腫瘤和體外單個的腫瘤細胞存在有很大的差異,更不用說現在研究用的腫瘤細胞很多都是傳了許多代的細胞系(這還不考慮細胞系污染的問題)】


現在免疫檢查點抑制劑(PD1/PDL1)在腫瘤治療領域取得了重大突破,在多種實體瘤中取得了較好的療效。免疫治療在抗腫瘤治療中的作用備受關注,目前已有多種小鼠模型用于此方面的臨床前研究(表1)。


1 常用的臨床前研究小鼠模型


從上面可以看出,前三種均為小鼠免疫系統而非人源免疫系統,畢竟我們的藥物是給人研發的而不是為小鼠設計的。前兩個均為完全的小鼠系統模型,第三個基因編輯小鼠從制備、繁殖、鑒定評價、到成為藥效驗證的工具需要超過2年的時間,而且不是所有靶點都能有現成的基因編輯人源化小鼠。


因而若能通過重度免疫缺陷小鼠重新構建人的免疫系統,并結合CDX和PDX model,這能夠更好的模擬人類免疫系統及腫瘤免疫微環境,與人體真實情況更加接近。以下為三種常見的人源化免疫系統小鼠模型的構建方法:


2常用的人免疫系統人源化小鼠模型



1、Hu-PBMC:將人的外周血單核細胞(PBMC)直接注射到重度免疫缺陷小鼠里進行免疫重建。其優勢在于PBMC是已經發育成熟的免疫細胞,細胞功能是完善,而且模型制備時間短,該方法可以很快(一般第一周末)就可以獲得人CD3+T細胞,是體內研究人T細胞功能的極好模型。但由于PBMC的T細胞受體非特異識別小鼠的MHC,會導致人T細胞(尤其是CD8+T細胞)在小鼠體內大量增殖,分泌大量的細胞因子,最終引起GVHD(移植物抗宿主反應),5-6周內導致小鼠體重下降和小鼠。


現在也可以通過一些方式來降低GVHD效應。比如使用MHC缺失的免疫缺陷小鼠會更好一些。如果將PBMC注射到MHC缺失的小鼠里,PBMC里的T細胞就不會瘋狂地增殖,從而將GvHD的發生時間很大程度的延遲。如果將PBMC和人的腫瘤接種到MHC缺失的重度免疫缺陷小鼠里,將會給研究者更長的實驗窗口期,更好的模擬人體內的抗腫瘤免疫反應并進行藥效研究。


也可以在移植前將PBMC中CD4+T 細胞清除,這也可有效減少GVHD 的發生,延長小鼠生存期。


2、Hu-HSC:將人臍帶血、骨髓或外周血中細胞集落刺激因子動員的造血干細胞注射到經過輻照或新生的重度免疫缺陷小鼠里。經過3-4個月的體內細胞發育分化,會得到人的免疫細胞。Hu-HSC 模型能建立人的固有免疫系統和淋巴細胞,通常不會發生GVHD,可用于長期研究。


但因為這種小鼠沒有人T細胞發育所必需的人的胸腺,所以得到的免疫細胞免疫功能是有缺陷的,其體液免疫(B細胞免疫)也是有缺陷的。而且此模型構建時間久,構建過程復雜,同時現在常見的臍血CD34模型,由于單一個體CD34數量有限,因而批間差比較大,實驗結果不穩定。針對臍血CD34含量少,批間差大的問題,可以考慮使用C-CSF動員的CD34+細胞進行構建,由于其數量較大,能夠有效避免此問題。


3、Hu-BLT:將人的胚胎肝臟和胸腺共同移植到免疫缺陷鼠的腎被膜下,同時將同一胚胎來源的肝臟造血干細胞注射到小鼠體內而建立的動物模型。此模型當之無愧為人免疫系統最完善的模型,其具有完整的人類免疫系統,人胸腺細胞也能受到自體胸腺上皮的“教育”,在胸腺內可以看到人的胸腺細胞的發育。然而由于眾所周知的來源問題,此模型比較罕見,更多的只是高校醫院科研人員進行研究使用,不適合于藥物研發所要求的大批量、穩定和可重復的要求。


當然由于是在重組免疫缺陷的小鼠體內構建的人免疫系統,不可避免存在很多問題,比如小鼠缺乏人細胞因子因而導致構建的免疫系統不成熟,人免疫系統攻擊小鼠導致的GVHD,貧血等情況,人免疫細胞和移植瘤存在HLA不相容性等等。但瑕不掩瑜,免疫系統人源化小鼠模型對于評估免疫治療藥物、實現精準免疫治療仍然擁有巨大的潛力,而且現階段對于重度免疫缺陷小鼠的改進仍在不斷持續,下次有機會筆者會整理一下這方面的信息。


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