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hPBMC和hCD34人源化小鼠模型之间的主要差异

2019-05-30

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了解有关PBMC和HSC人源化小鼠模型中不同的人类免疫细胞群的更多信息,以帮助您选择适合的模型来研究。

用于免疫肿瘤学研究的人源化小鼠模型

免疫活性小鼠模型在免疫肿瘤学方面应用广泛,但在特定的人类免疫机制方面具有局限性。使用人源化小鼠可以部分克服这些限制。

建造人源化模型有两种常用方法:将人外周血单核细胞(PBMC)或者人造血干细胞(HSC)植入免疫缺陷小鼠体内。

为了有效地使用人源化小鼠,并确保您使用正确的模型来解决您的实际问题,这就需要充分了解每种人源化模型中不同人类免疫细胞群的存在和功能。

通过人PBMCs建造人源化小鼠

通过将PBMC植入到免疫缺陷小鼠(例如NSG™/NOG® 和 BRG小鼠)内来开发人源化小鼠。PBMC的植入可以在免疫缺陷小鼠体内创建短暂的,部分重建的人的免疫系统,适用于短期研究。

T细胞

具体而言,人PBMCs人源化小鼠体内存在着功能性的T细胞,这种免疫的转移使得免疫缺陷小鼠体内保留着来自于供体(人类)的免疫记忆和抗原特异性。

观察到均匀的T细胞活化,取决于人PBMC与外源宿主主要组织相容性(MHC)I类和II类的异种反应活性。这导致GvHD在几周内迅速发生,很大程度上限制了研究的时间。为了延迟GvHD的发生以使研究周期变得更长,MHC I类(MHC-KbDb -/-)和/或MHC II类(H2-Ab1-/-)敲除小鼠已被成功应用。

其他造血系

人PBMCs小鼠模型不支持其他重要造血系的移植。这是因为T细胞的快速扩增,以及重要细胞因子(例如IL-3,IL-15和巨噬细胞集落刺激因子M-CSF)对髓细胞或淋巴细胞分化、成熟或活化缺乏交叉反应性。由于这个原因,该人源化模型中不存在大部分骨髓来源的细胞(比如巨噬细胞和树突状细胞),并且NK细胞也很低。

此外,尽管转移了人的PBMCs,但PBMC人源化小鼠的B细胞水平较低,没有新生免疫反应。这种低B细胞水平是由于随着时间的推移,B细胞的比例下降,反映了T细胞的强烈扩增。然而,随着时间的推移,B细胞的绝对数量略有增加,并观察到一些抗体的产生。

总之,PBMC人源化模型可以以T细胞功能 (如双特异性抗体、免疫检查点抑制剂/激动剂、CAR-T细胞治疗等) 为目标,为研究人类肿瘤免疫学和治疗效果提供重要的视角。

通过造血干细胞移植建造人源化小鼠

另外,使用人类CD34+造血干细胞(HSCs)提供了一种长期并且稳定的人类免疫系统移植模型。通过将人类造血干细胞(来自脐带血干细胞)接种到免疫缺陷小鼠(如NOG、NSG)中来建造人源化小鼠。对于针对骨髓系免疫细胞的免疫治疗,表达GM-CSF和IL-3的转基因免疫缺陷小鼠是更合适的模型。

HSC人源化小鼠不能提供强大的适应性免疫反应。由于B细胞成熟不完全,IgM水平较低,且向IgG的转换受限,B细胞的反应较差。为了克服这一限制,人类IL-6敲入小鼠已被成功应用。这些模型使T细胞的移植和血清IgG的产生得到提高,IgG转换的记忆B细胞显示出多样的抗体库和对免疫抗原的高特异性。

人类GM-CSF和IL-4在人源化人鼠体内的表达也克服了这一限制。这改善了类转换,在免疫后产生显著水平的抗原特异性IgG。

HLA分子

CD34+模型中常规使用的免疫缺陷小鼠在胸腺上皮细胞上不表达HLA分子。由于这种限制,T细胞在小鼠MHC (H2抗原)上被培养和选择。这导致T细胞不能以HLA受限的方式识别抗原。为了克服这一问题,我们将HLA I类(HLA-A2.1tg或HLA-A2/HHD)和II类(HLA-DR1tg或HLA-DR4tg)转基因加入NSG小鼠中,使人类T细胞的储备和反应得以发展。

另外,BLT(骨髓、肝脏和胸腺)小鼠也可以克服这一限制。hBLT模型通过在小鼠肾囊下移植人胎肝和胸腺组织以及静脉注射CD34+人造血干细胞形成。该模型显示HLA限制性T细胞在造血系中具有良好的移植效果,是唯一能诱导人粘膜免疫系统产生的模型。然而,由于需要外科手术,这种模型很难建立,而且开发起来也很耗时。

NK细胞和髓室

由于种间细胞因子的交叉反应性较差,在HSC人源化小鼠中NK细胞基本上不存在,并且功能受损。IL-15在小鼠和人之间仅有65%的同源性,hIL-15的补充对于人NK细胞的发育和功能是至关重要的。转基因的hIL-15免疫缺陷小鼠已被建立,与NSG小鼠相比,NSG-hIL-15小鼠中具有更高水平的人NK细胞。此外,与NSG小鼠中的NK细胞相比,NSG-hIL-15小鼠中人NK细胞表达颗粒酶A、B和穿孔素的比例都更高。

髓室在NSG人源化小鼠中也很难重建。在这些模型中,由于缺乏包括CSF-1、GM-CSF、IL-3和促红细胞生成素在内的非造血细胞源性生长因子的物种交叉反应性,人类骨髓细胞的生成并不有效。

超免疫缺陷小鼠,如NSG-SGM3和NOG-EXL,与NSG和NOG相比,更利于人髓细胞重建。与huNSG模型相比,huNSG-SGM3表达人SCF、GM-CSF、IL-3,并且具有更高的单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞(DC)的植入。huNOG-EXL小鼠表达人GM-CSF和IL-3,与huNOG相比,人造血干细胞(HSC)植入后骨髓细胞分化水平更高。

关于树突状细胞(DC),已有研究表明,FLT3配体处理的人源化小鼠具有更高的DC功能。

综上所述,当您需要评估需要多重免疫的药物时,hCD34+模型会使用的更多。随着人类免疫系统的更完全重建,这些模型也可用于研究围绕刺激或抑制免疫反应的更具体的机制问题。hCD34+小鼠具有较长的治疗窗,对长期研究(如评估记忆反应和长期抗肿瘤效果)也很有帮助。

总结

本文简单介绍了两种常用的人源化模型,阐述了PBMC和HSC人源化模型的优点和局限性。您可以根据需要的免疫细胞为您的研究选择合适的模型。

Topics: Oncology

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