利用中美冠科數據庫,快速查找所需模型
OncoExpress|HuBase|XenoBase|MuBase

博客

hPBMC和hCD34人源化小鼠模型之間的主要差異

2019-05-30

  •  
  •  
  •  

了解有關PBMC和HSC人源化小鼠模型中不同的人類免疫細胞群的更多信息,以幫助您選擇適合的模型來研究。

用于免疫腫瘤學研究的人源化小鼠模型

免疫活性小鼠模型在免疫腫瘤學方面應用廣泛,但在特定的人類免疫機制方面具有局限性。使用人源化小鼠可以部分克服這些限制。

建造人源化模型有兩種常用方法:將人外周血單核細胞(PBMC)或者人造血干細胞(HSC)植入免疫缺陷小鼠體內。

為了有效地使用人源化小鼠,并確保您使用正確的模型來解決您的實際問題,這就需要充分了解每種人源化模型中不同人類免疫細胞群的存在和功能。

通過人PBMCs建造人源化小鼠

通過將PBMC植入到免疫缺陷小鼠(例如NSG?/NOG? 和 BRG小鼠)內來開發人源化小鼠。PBMC的植入可以在免疫缺陷小鼠體內創建短暫的,部分重建的人的免疫系統,適用于短期研究。

T細胞

具體而言,人PBMCs人源化小鼠體內存在著功能性的T細胞,這種免疫的轉移使得免疫缺陷小鼠體內保留著來自于供體(人類)的免疫記憶和抗原特異性。

觀察到均勻的T細胞活化,取決于人PBMC與外源宿主主要組織相容性(MHC)I類和II類的異種反應活性。這導致GvHD在幾周內迅速發生,很大程度上限制了研究的時間。為了延遲GvHD的發生以使研究周期變得更長,MHC I類(MHC-KbDb -/-)和/或MHC II類(H2-Ab1-/-)敲除小鼠已被成功應用。

其他造血系

人PBMCs小鼠模型不支持其他重要造血系的移植。這是因為T細胞的快速擴增,以及重要細胞因子(例如IL-3,IL-15和巨噬細胞集落刺激因子M-CSF)對髓細胞或淋巴細胞分化、成熟或活化缺乏交叉反應性。由于這個原因,該人源化模型中不存在大部分骨髓來源的細胞(比如巨噬細胞和樹突狀細胞),并且NK細胞也很低。

此外,盡管轉移了人的PBMCs,但PBMC人源化小鼠的B細胞水平較低,沒有新生免疫反應。這種低B細胞水平是由于隨著時間的推移,B細胞的比例下降,反映了T細胞的強烈擴增。然而,隨著時間的推移,B細胞的絕對數量略有增加,并觀察到一些抗體的產生。

總之,PBMC人源化模型可以以T細胞功能 (如雙特異性抗體、免疫檢查點抑制劑/激動劑、CAR-T細胞治療等) 為目標,為研究人類腫瘤免疫學和治療效果提供重要的視角。

通過造血干細胞移植建造人源化小鼠

另外,使用人類CD34+造血干細胞(HSCs)提供了一種長期并且穩定的人類免疫系統移植模型。通過將人類造血干細胞(來自臍帶血干細胞)接種到免疫缺陷小鼠(如NOG、NSG)中來建造人源化小鼠。對于針對骨髓系免疫細胞的免疫治療,表達GM-CSF和IL-3的轉基因免疫缺陷小鼠是更合適的模型。

HSC人源化小鼠不能提供強大的適應性免疫反應。由于B細胞成熟不完全,IgM水平較低,且向IgG的轉換受限,B細胞的反應較差。為了克服這一限制,人類IL-6敲入小鼠已被成功應用。這些模型使T細胞的移植和血清IgG的產生得到提高,IgG轉換的記憶B細胞顯示出多樣的抗體庫和對免疫抗原的高特異性。

人類GM-CSF和IL-4在人源化人鼠體內的表達也克服了這一限制。這改善了類轉換,在免疫后產生顯著水平的抗原特異性IgG。

HLA分子

CD34+模型中常規使用的免疫缺陷小鼠在胸腺上皮細胞上不表達HLA分子。由于這種限制,T細胞在小鼠MHC (H2抗原)上被培養和選擇。這導致T細胞不能以HLA受限的方式識別抗原。為了克服這一問題,我們將HLA I類(HLA-A2.1tg或HLA-A2/HHD)和II類(HLA-DR1tg或HLA-DR4tg)轉基因加入NSG小鼠中,使人類T細胞的儲備和反應得以發展。

另外,BLT(骨髓、肝臟和胸腺)小鼠也可以克服這一限制。hBLT模型通過在小鼠腎囊下移植人胎肝和胸腺組織以及靜脈注射CD34+人造血干細胞形成。該模型顯示HLA限制性T細胞在造血系中具有良好的移植效果,是唯一能誘導人粘膜免疫系統產生的模型。然而,由于需要外科手術,這種模型很難建立,而且開發起來也很耗時。

NK細胞和髓室

由于種間細胞因子的交叉反應性較差,在HSC人源化小鼠中NK細胞基本上不存在,并且功能受損。IL-15在小鼠和人之間僅有65%的同源性,hIL-15的補充對于人NK細胞的發育和功能是至關重要的。轉基因的hIL-15免疫缺陷小鼠已被建立,與NSG小鼠相比,NSG-hIL-15小鼠中具有更高水平的人NK細胞。此外,與NSG小鼠中的NK細胞相比,NSG-hIL-15小鼠中人NK細胞表達顆粒酶A、B和穿孔素的比例都更高。

髓室在NSG人源化小鼠中也很難重建。在這些模型中,由于缺乏包括CSF-1、GM-CSF、IL-3和促紅細胞生成素在內的非造血細胞源性生長因子的物種交叉反應性,人類骨髓細胞的生成并不有效。

超免疫缺陷小鼠,如NSG-SGM3和NOG-EXL,與NSG和NOG相比,更利于人髓細胞重建。與huNSG模型相比,huNSG-SGM3表達人SCF、GM-CSF、IL-3,并且具有更高的單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞(DC)的植入。huNOG-EXL小鼠表達人GM-CSF和IL-3,與huNOG相比,人造血干細胞(HSC)植入后骨髓細胞分化水平更高。

關于樹突狀細胞(DC),已有研究表明,FLT3配體處理的人源化小鼠具有更高的DC功能。

綜上所述,當您需要評估需要多重免疫的藥物時,hCD34+模型會使用的更多。隨著人類免疫系統的更完全重建,這些模型也可用于研究圍繞刺激或抑制免疫反應的更具體的機制問題。hCD34+小鼠具有較長的治療窗,對長期研究(如評估記憶反應和長期抗腫瘤效果)也很有幫助。

總結

本文簡單介紹了兩種常用的人源化模型,闡述了PBMC和HSC人源化模型的優點和局限性。您可以根據需要的免疫細胞為您的研究選擇合適的模型。

Topics: Oncology

關注微信公眾號

群星闪耀APP下载