1、如何选取合适的免疫缺陷鼠作为实验模型?选择合适动物做实验主要考虑的问题? 免疫缺陷小鼠是免疫学、传染病、肿瘤学、造血和再生医学研究的宝贵工具。它们可以作为受体小鼠,接受小鼠肿瘤细胞、人类癌细胞系、患者来源的异种移植肿瘤以及人类免疫系统等的移植。然而,可用的免疫缺陷小鼠种类繁多,免疫缺陷程度不尽相同,并且这些模型有其各自适用的研究领域,增加了我们选择“最佳”模型的难度。 ![]()
在选择合适的免疫缺陷小鼠模型时,需要综合考虑小鼠的遗传背景、免疫细胞组成、研究目的以及每个小鼠模型的局限性(泄漏、辐射敏感性、寿命、繁育情况)等,这里有一些提示可以帮助您Top Tips on Selecting the “Best” Immunodeficient Mouse Model for Your Research (jax.org)(请复制到浏览器打开:https://resources.jax.org/therapeutic-area-immunology/top-tips-on-selecting-the-best-immunodeficient-mouse-model-for-your-research),Choosing an immunodeficient mouse model (jax.org)(请复制到浏览器打开:https://www.jax.org/news-and-insights/2006/March/choosing-an-immunodeficient-mouse-model)。
2、人源化小鼠模型的制备技术? 免疫系统人源化小鼠根据移植物的类型可以分为PBMC人源化、HSC人源化和BLT人源化模型。BLT模型因为涉及到手术操作、供体组织来源、GvHD反应等问题,并不是很常用。目前在基础研究和临床前研究中最常用的还是PBMC/HSC模型,JAX的人源化模型也是特指这两种。有文献报道雌鼠的移植效率高于雄鼠【1】,JAX的常规构建都是使用雌性小鼠。 对于PBMC人源化模型的构建,相对比较简单、成功率也比较高,有很多实验室会自行构建。通常是将人的PBMC计数后,通过尾静脉或腹腔注射到6-8周龄的免疫缺陷小鼠体内,一般移植一周内就能检测到比较高比例的人免疫细胞。移植前也可以对小鼠进行辐照,但会加快发生GvHD的发生。 而CD34人源化小鼠的构建,因为HSC(脐带血、骨髓、外周血动员或胎肝来源)需要迁移到骨髓腔中发育,所以在移植前需要先进行辐照清髓,如果是首次尝试构建的话,需要对辐照的剂量进行摸索。目前JAX是对3-4周龄的雌性小鼠进行尾静脉注射,也有文献是对出生后3日龄之内的小鼠心内注射,一般经过12周免疫重建后,可以检测到多种免疫细胞,并且重建完成后的小鼠生存期可达一年。 关于这两种人源化小鼠的构建,更详细的操作流程,可以参考文献:Creation of "humanized" mice to study human immunity - PubMed (nih.gov)【2】 常见的PBMC、HSC人源化小鼠以及BLT人源化小鼠在移植后人免疫细胞的发育,以及随时间的变化情况,可以参考综述文章【3】。
![]() 4、免疫系统人源化的小鼠,窗口期多久,哪些指标是重建成功的标准。重建成功后体重是否有变化。 人源化小鼠的窗口期,与人源化类型、受体小鼠品系有关。比如PBMC人源化NSG小鼠,由于较早发生GvHD,通常实验窗口期只有4-6周,而NSG-DKO小鼠由于敲除了小鼠内源的1/II MHC分子,延缓GvHD的发生,窗口期能达到4个月以上,不过这也与具体的donor、移植的细胞数有关。PBMC人源化小鼠在发生GvHD后会出现体重的降低,通常在体重降低达到15%时,需要将小鼠安死。 CD34人源化NSG或NSG-IL15小鼠在移植后可以存活1年以上,有报道发现NSG-SGM3小鼠在移植后可能发生巨噬细胞活化综合征MAS,导致小鼠贫血,窗口期会缩短,重建成功后应尽早实验。JAX的CD34人源化小鼠,是以外周血中人CD45+细胞大于25%为重建成功的标准,但是看以往的构建数据,通常都远大于这个比例。CD34人源化小鼠的体重会比相同周龄的非人源化小鼠要低一点,但是在HSC移植之后,小鼠的体重呈现持续增长。 ![]() ![]() 5、人源化小鼠经常会发生GVHD,是否有哪些技术手段可以减缓GVHD的发生? PBMC模型是将成熟的人外周血单核细胞(hPBMC)注入免疫缺陷小鼠体内而构建起来的,重建的免疫细胞以人源T细胞为主,由于MHC mismatch,成熟的人T细胞会对小鼠的细胞发生免疫反应,引起移植物抗宿主病(GVHD)的发生。有文献探究了GvHD发生的影响因素,发现与移植的细胞数目、移植前是否辐照以及供体有关【4】,因此可以从这些角度优化构建过程,以减缓GVHD的发生。 另外,将鼠源I/II类MHC敲除,从根源上避免了人源T细胞的TCR与小鼠MHC的错配问题,可以有效降低GVHD反应、提高生存率、延长实验窗口期【5】。
6、实验研究中免疫系统人源化小鼠的不足之处如何去规避? 尽管免疫系统人源化小鼠大大增加了我们对癌症生物学的了解、也有助于促进各种靶向免疫疗法的开发,但我们需要意识到的是,这些小鼠仍然不能完全模拟人体内的免疫细胞组成和功能,或者概括TME的各个方面。比如肿瘤与重建的免疫系统的HLA不匹配、缺乏HLA限制性T细胞免疫应答,B细胞的抗原特异性抗体反应缺陷,缺乏成熟的人中性粒细胞(在癌症中发挥重要作用)等等。但随着研究的深入,这些局限性也逐渐被打破,比如说HLA转基因小鼠可以促进HLA限制性 T cell 发育,人IL6的表达促进抗原特异性B细胞的应答,hCSF3转基因提高人中性粒细胞的发育成熟等等。 可能在现阶段,还是要重点关注需要研究的细胞类型,或者说是药物的作用机制。如果是靶点在T细胞、NK细胞的免疫调节药物,人源化小鼠的应用还算是比较成熟的,很多已上市的药物也在这些模型上得到过验证【6】。对于这些研究而言,上述的不足可能不会对实验造成太大的影响。 7、不同CD34人源化小鼠的构建方法及重建细胞类型有何区别? CD34人源化小鼠的构建,可以在HSC来源、是否辐照、受体鼠的周龄、品系等方面存在不同。HSC可以来源于人脐带血、骨髓、胎肝或者G-CSF动员的成人外周血,脐带血和胎肝是最常用的CD34+HSC来源,较成年人HSC的移植效率更高,后期CD3+T细胞比例更高,但总体来说,不同来源的HSC移植后,都能实现多个谱系的细胞分化,包括T细胞、B细胞、单核细胞、NK细胞等【7】。 在辐照方面,因为HSC需要迁移到骨髓腔中发育,所以在移植前需要先进行辐照清髓。含有scid突变的小鼠(如NSG及其衍生品系)的辐射耐受度低,Rag敲除小鼠(如NRG,BRG等)可以耐受更高剂量的辐照。而携带了KitW-41J 突变的NSG或BRG小鼠,在不辐照的情况下,也能实现高免疫重建效率【8-9】。 最常见的移植时小鼠周龄为3-4周龄,也有使用出生后3天内的小鼠或6-8周龄的小鼠。采用不同的NSG品系作为受体鼠,构建起的CD34人源化小鼠,在分化的细胞类型上存在差异,比如常见的二代品系中NSG-SGM3可以提高HSC移植后髓系细胞和Treg细胞的重建比例;NSG-IL15可以提高NK细胞的分化。 绝大部分PDX是可以在重度免疫缺陷NSG小鼠身上成瘤的,有几个特殊的情况,比如说前列腺癌,可能需要使用雄鼠作为受体;AML可能在NSG-SGM3小鼠上会更容易成瘤、成长的更快。在人源化小鼠上移植PDX,JAX的经验是90%的PDX是可以生长的,并且生长曲线与在NSG小鼠相似,但也有大约10%的PDX无法在人源化小鼠上生长。所以大家在实验之前,可以先通过查看文献,来确定这个PDX有没有过在人源化小鼠上生长的资料;如果是首次尝试,建议先进行少量的预实验。 另外,在人源化小鼠上进行PDX移植,还要考虑PDX的生长速度,和人源化小鼠的实验窗口期问题。如果在PBMC人源化小鼠上移植PDX,可以选择先移植PDX后进行免疫重建。
JAX的人源化小鼠构建、购买相关问题 1. 人源化小鼠的移植成功率有多少?一般人源化程度达到多少可以被认定为人源化小鼠? PBMC或CD34人源化小鼠的移植效率与受体鼠种类、年龄、性别、移植的细胞数目、操作、辐照强度、检测时间等多种因素有关,因此很难一概而论。JAX使用6周龄雌性NSG或NSG-DKO小鼠进行PBMC人源化的构建,移植前不进行辐照,移植2-3后即可发货,一般不进行重建效率的检测。由于PBMC人源化小鼠会较早发生GvHD,因此JAX暂时不向国内销售该模型。 JAX的标准CD34人源化小鼠的构建,分别是使用3周龄的雌性NSG (#005557)、NSG-IL15 (#030890)小鼠和4周龄的雌性NSG-SGM3 (#013062)小鼠,移植脐带血来源的CD34+HSC,经过8-12周的发育分化后,检测外周血中hCD45+细胞比例大于25%即认为重建成功。同时我们也会检测hCD19+, hCD3+, hCD33+细胞占hCD45+细胞的比例。 JAX也可以提供一些定制的人源化小鼠构建服务。比如有些研究必须使用雄性小鼠、或者需要特定类型的HLA供体,验证更多的免疫细胞marker等等,这些都是可以和JAX团队进行沟通的。 JAX的PBMC人源化小鼠在移植后2-3即可发货,一般不进行重建效率的检测。但由于PBMC人源化小鼠会较早发生GvHD,JAX暂时不向国内销售该模型。 不同donor构建的小鼠h CD45+细胞比例存在差异,但在移植后5、10天都有较高程度的T细胞重建,B细胞的重建比例较低,髓系细胞更低。NK细胞在d5天时较高,而d10急剧下降。 ![]() 4. JAX的小鼠能对公司出售吗? JAX是一家非营利性的机构,小鼠模型绝大部分是来自于科研人员的捐赠,有些小鼠品系受捐赠方的License限制,只能提供给非营利性的机构,或者盈利性机构需要获取授权后才能购买,这个需要具体品系具体来看。 重度免疫缺陷NSG及其衍生品系NSG-SGM3、NSG-IL15等,以及由此构建的免疫系统人源化小鼠,绝大部分是可以对公司出售的。如果大家对特定模型感兴趣的话,可以联系技术支持来帮忙查询销售状态。
|