人源化小鼠模型构建

一、人源化小鼠模型的定义与核心价值

1. 基本概念

人源化小鼠（Humanized mice）指通过基因编辑或细胞移植技术，使小鼠携带人类基因、细胞、组织或免疫系统的实验模型。其核心价值在于：

• 突破物种限制：解决小鼠模型与人类生物学差异（如免疫应答、药物代谢差异），提高临床前研究预测性。
• 伦理替代方案：规避直接人体实验的伦理约束，实现人类疾病机制深度解析。
• 精准医疗桥梁：为个体化治疗提供“活体测试平台”（如PDX模型指导肿瘤用药）。

2. 模型分类体系

分类依据	模型类型	核心特征	典型应用场景
人源化成分	基因人源化	人类基因替换小鼠同源基因（如PD-1人源化）	抗体药物评价
	细胞/组织移植型	移植人类造血干细胞（HSC）、肿瘤组织等	免疫重建、肿瘤微环境研究
	免疫系统人源化	重建人类免疫系统（如PBMC移植）	感染性疾病、自身免疫病
基因编辑范围	单基因人源化	替换特定基因（如CD73、DLL4）	靶点机制研究
	信号网络人源化	人源化多基因通路（如细胞因子网络）	免疫细胞功能优化
	染色体水平人源化	导入人类大片段染色体	复杂遗传病模拟

 

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二、构建方法的技术路线与创新突破

1. 基因编辑人源化模型

(1) 核心步骤

• 靶点选择：优先选择与人类同源性低的关键基因（如免疫检查点PD-1/CTLA-4）。
• 载体创新：
  • CRISPR/Cas9介导同源定向修复（HDR） ：实现精确基因替换（效率＞80%）。
  • TurboKnockout-Pro技术：支持Mb级大片段插入，构建全人源化模型（如CD3人源化）。
• 案例：
  • CD73人源化：优化sgRNA设计，实现外显子高效替换，用于联合用药筛选。
  • KDR（VEGFR2）人源化：人源序列插入小鼠Kdr基因外显子4，模拟血管生成药物反应。

(2) 技术瓶颈与解决方案

瓶颈	解决方案
大片段插入效率低	采用重组酶介导的载体系统（如Cre-loxP）
随机整合风险	自失活载体（SIN）设计+安全位点靶向（如ROSA26）
表型不可预测	联合单细胞多组学验证（如scRNA-seq监测人源基因表达）

2. 细胞/组织移植模型

(1) 免疫系统人源化流程

基于的标准化操作：

1. 宿主准备：
   • 免疫缺陷小鼠品系选择：NOD-scid IL2Rγ^null（NOG/NSG）＞ NOD-scid ＞ SCID。
   • 预处理：亚致死剂量辐照（2-4 Gy）或布斯法尼（Busulfan）处理。
2. 细胞移植：
   • HSC移植：胎儿肝脏/脐带血CD34⁺细胞（≥1×10⁵个）经静脉/肝内注射。
   • PBMC移植：成人外周血单核细胞腹腔注射（易引发GVHD，限短期实验）。
3. 免疫重建验证：
   • 流式检测人CD45⁺细胞占比（＞25%为合格）。
   • 功能性验证：抗原刺激后产生人IgG/IgA（如脾脏Ig⁺ B细胞）。

(2) 前沿优化策略

• 细胞因子人源化加持：共移植表达人IL-7/15的基质细胞，提升T/NK细胞分化。
• 组织工程改造：肾包膜下植入人胎儿胸腺/肝脏组织，形成人淋巴结构。
• GVHD控制：使用CRISPR敲除人T细胞中CD3ε基因，延长模型存活期。

3. 杂交模型（Hybrid Approaches）

• 人源化肿瘤移植（PDX）：
  患者肿瘤组织→移植至免疫系统人源化小鼠→保留肿瘤微环境。
• 基因-细胞双人源化：
  在IL2Rγ^-/-小鼠中植入人HSC，并表达人SIRPα增强巨噬细胞功能。