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PBMC人源化肿瘤模型的初学者指南

2019-02-05

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开发短期免疫疗法评估研究所用的外周血单核细胞(PBMC) 人源化肿瘤模型。

人源化模型的需求

免疫肿瘤学仍是癌症研究的主流,对开发新型和改进型模型以应用于临床前试验的需求日益增长。在评估人类特异性药剂疗效时,需要使用具有人类免疫系统的临床前模型。

外周血单核细胞(PBMC) 人源化肿瘤模型,对短期试验尤为明显适用。

何为外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型?

外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型,将人外周血单核细胞(PBMC)系统与细胞系异种移植相结合,产生局部重组人类免疫系统的人源化肿瘤小鼠模型。

外周血单核细胞(PBMC) 人源化肿瘤模型可取代价格昂贵的全造血干细胞(HSC)重组模型,全造血干细胞(HSC)重组模型也可植入人源肿瘤。

如何构建外周血单核细胞(PBMC) 人源化肿瘤模型?

以免疫缺陷小鼠品系为起点,如NOG ®、NOD/SCID或NCG。小鼠品系不一样,对外周血单核细胞(PBMC)的接受性程度也不一样,多了解一些这方面的知识有助于我们为构建外周血单核细胞(PBMC) 人源化肿瘤模型选择合适的动物品系。

外周血单核细胞(PBMC)系指有圆形细胞核的血细胞,包括淋巴细胞、单核细胞和巨噬细胞。理想情况下,用于人源化的新鲜外周血单核细胞(PBMC)多来自医院,因而可以进行患者相关性的分析。由于人类供体之间存在固有差异性,每次造模/接种至少要采用2个不同的外周血单核细胞(PBMC)供体。

或者,从市场购买外周血单核细胞(PBMC),这样就降低了差异性,可以仍旧采用同一个外周血单核细胞(PBMC)源进行重复研究。

建立外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型需要进行优化。探索肿瘤细胞和外周血单核细胞(PBMC)浓度的最佳比例,使肿瘤在免疫系统反应开始之前可充分生长。

另外,人源化肿瘤模型优化还包括为每个外周血单核细胞(PBMC)和肿瘤的组合寻找最佳的PBMC和肿瘤接种方法。人外周血单核细胞(PBMC)可与所选异种移植肿瘤细胞混合,亦可顺序植入免疫缺陷小鼠体内。外周血单核细胞(PBMC)植入途径包括i.v.或i.p.,或者在与肿瘤细胞混合接种时使用s.c.。

所有这些都会导致,在逐个模型甚至逐项研究基础上,最佳肿瘤移植与最佳免疫细胞重组相匹配。最终模型得到充分优化,在局部重组人类免疫功能的动物体内,接种人源化肿瘤,为在体内试验人类特异性免疫疗法做好充分准备。

哪些免疫细胞群被重组?

综上所述,这些模型提供了局部人源化免疫系统重组,到底是什么样子的呢?

通过流式细胞术(FACS)分析血液和肿瘤样品,发现T和NK细胞群重组。虽然B细胞也可重组,但未必能在外周血中检测到,因为B细胞比T细胞和NK细胞清除得快。

在某些情况下,由于敏化和激发作用,可以看到B细胞抗原反应和抗体形成。

会出现哪些癌症适应症?

由于在这类模型存在移植物抗宿主病(GvHD)反应,从而限制了对异种移植物肿瘤模型的选择(下文将详细讨论)。这意味着需要选用仅需较短时间即可生长的肿瘤模型。因而,传统细胞系源异种移植得到广泛应用。

人源肿瘤细胞系现已得到广泛应用,为多种癌症类型建立了外周血单核细胞(PBMC)-人源化肿瘤模型,包括乳腺癌、结肠癌、食道癌、肝癌、肺癌、卵巢癌、前列腺癌和舌癌、白血病、淋巴瘤和黑色素瘤。

肿瘤接种方法通常还是采用皮下接种,但也有部分原位转接模型。如果所需的异种移植模型尚未开发,可以根据您研究的需求进行定制。

外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型的优点和用途?

尽管外周血单核细胞(PBMC)人源化模型非常复杂,但与造血干细胞(HSC) 人源化系统相比,仍然更快捷,也更简单,即利用人外周血单核细胞(huPBMC)肿瘤模型研究更具成本效益。

这些模型对于短期研究或高通量的研究尤为高效。在进入完全人源化研究之前,外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型对初始药剂筛选、层理或概念验证性(POC)确认也大有利用价值。

目前已有一系列实体肿瘤和血癌模型,经过优化,这些模型通常以免疫检查点抑制剂等常见免疫肿瘤学药剂为基准。

哪种药剂评估可以应用外周血单核细胞(PBMC)人源化模型?

外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型可用于评估靶向T和NK细胞的药剂,包括免疫检查点抑制剂和激动剂,T细胞调节剂及双特异性T细胞抗体,以及NK调节剂和诱导ADCC的制剂。也可评估靶向B细胞的癌症疫苗。

何为外周血单核细胞(PBMC)人源化模型的挑战?

外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型的确具有挑战性,尽管这些挑战可被解决和攻克。

如上所述,因为个体外周血单核细胞(PBMC)有个性化反应或缺乏反应,利用新鲜的外周血单核细胞(PBMC)时,差异性可谓是固有问题。每次研究,至少要使用2个外周血单核细胞(PBMC)供体,并用不同供体对重复研究,这一难题即可克服。

如果利用医用外周血单核细胞(PBMC),重复供应可能是个问题——PBMC供体可能无法为重复或新研究再次提供PBMC。商业采购可为变通方案,这样可再次使用相同的供体。商用外周血单核细胞(PBMC)通常采取冻存供应的方式,但是模型验证表明,冻存的外周血单核细胞(PBMC)也可进行免疫细胞重组,且与新鲜外周血单核细胞(PBMC)相当。

利用这类模型还有一个难题:发生移植物抗宿主病(GvHD)反应。这是由人类供体源免疫细胞对小鼠抗原产生反应而引发,约在人外周血单核细胞(PBMC)接种后3周左右的时间内出现。这样就导致治疗时间窗很短——仅允许10天 – 3周来完成一项药效研究。

在开始利用这类模型研究之前,应该考虑移植物抗宿主病(GvHD)反应,其在这类研究中发挥着一定作用。这意味着对于短期概念验证性(POC)研究来说,外周血单核细胞(PBMC)人源化肿瘤模型较为理想,但并不适于长期研究,如记忆反应试验或肿瘤生长缓慢的试验。

目前正在评估是否能克服移植物抗宿主病(GvHD)反应来改进模型,例如,据报道,主要组织相容性(MHC)I类和II类缺陷小鼠可延缓移植物抗宿主病(GvHD)的反应。因此,这些小鼠用作模型基础,可扩大治疗窗口。

结论

从完全人源化、特异性靶点人源化至局部重组外周血单核细胞(PBMC) 人源化模型,有多种模型可应用于人类特异性药剂试验。如果需要寻找供快速概念验证性(POC)研究和初始试验研究的模型,那么外周血单核细胞(PBMC) 人源化模型可称得上是最佳选择。

Topics: Oncology

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