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博客

用免疫细胞系特异性DTR模型评估免疫疗法的作用机制

2020-10-16

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探索如何使用转基因白喉毒素受体(DTR)临床前模型更好地了解免疫疗法的作用机制和反应。

使用免疫细胞耗竭和白喉毒素受体(DTR)小鼠模型进行免疫疗法研究

为了充分理解(并改善)对免疫疗法的反应以及新药物的损耗率,需要采取双管齐下的方法。首先,需要更具预测性和稳健性的临床前模型和方法,以最大程度地减少免疫肿瘤学中的临床前转译失效率。其次,还需要更深入地了解免疫的作用机制和生物标志物策略,以最大程度地减少免疫疗法的临床治疗失败率。

为了确定免疫系统不同细胞成分的功能性贡献,已经建立了可以耗尽不同免疫细胞的临床前模型。白喉毒素受体(DTR)小鼠模型是一种选择性消耗细胞种群的重要模型。

什么是免疫细胞耗竭?

免疫细胞耗竭是确定不同免疫系统成分功能性贡献的有力方法。该技术对研究癌症免疫疗法的潜在机制特别有用,因为它们通常通过不同免疫细胞亚群介导的多种机制起作用。

已经建立了许多临床前模型,例如抗体介导的方法和转基因DTR动物,以耗尽不同的免疫细胞。细胞毒性抗体用于免疫耗竭被认为可导致70-90%的缺失效率(取决于抗体、细胞类型等),并且已经描述了这种方法的各种局限性

转基因DTR菌株在需要有针对性地耗尽特定免疫细胞群的研究中已发挥着越来越重要的作用。这些模型对于耗尽缺乏单克隆抗体靶向的细胞表面标记物的谱系特别有用。

DTR小鼠品系用于免疫细胞耗竭研究

特定的免疫细胞谱系可以使用条件转基因DTR小鼠模型来耗竭,这些模型代表实现免疫细胞谱系消融的简单而敏感的方法。通常,将这些模型设计为在特定细胞谱系启动子的下游表达DTR。然后,在暴露于DT(生长和非生长细胞中蛋白质合成的强抑制剂)后,诱导表达DTR的靶细胞的细胞死亡

Cre可诱导的DTR转基因小鼠(iDTR),其中STOP盒的Cre介导切除使细胞对DT敏感,并显示可在DT暴露后有效消除免疫细胞谱系。

一些现有的DTR小鼠品系用于耗尽最常见的免疫细胞谱系,包括:

FoxP3

FoxP3对小鼠和人类的T调节(Treg)细胞谱系规范和功能很重要。Foxp3-DTR小鼠从Foxp3基因座表达敲入的人类DTR和EGFP,而不会破坏内源性Foxp3基因表达。在给予DT后,将这些小鼠用于耗尽Treg细胞

Liu等人(2016)使用该菌株产生了具有长期Treg耗竭的荷瘤小鼠。该模型用于评估瞬时Treg耗竭与靶向免疫调节受体PD-1、TIM-3或CD137的单克隆抗体联合使用的机制、安全性和疗效。该模型有效地再现了各种抗肿瘤反应以及已知在大量联合免疫疗法治疗的患者中发生的3/4级免疫相关不良事件(irAE)。

CD4

将CD4-Cre小鼠品系与Cre可诱导的DTR小鼠杂交,以在DT给药后有效地产生耗尽T细胞的动物

CD19

将CD19-Cre小鼠品系与Cre可诱导的DTR小鼠杂交,以在DT给药后有效地产生耗尽B胞的动物

CD8

Cd8α是细胞毒性T细胞的细胞谱系标记物。Cd8α-DTR 小鼠从Cd8α基因座表达敲入的人类DTR和EGFP,而不会破坏内源性Cd8α基因表达。这些小鼠可用于消融和可视化CD8+ T细胞。

树突状细胞(DC):

已经产生了几种基于DTR的小鼠品系,以消除DC和DC亚群。例如,CD11c-DTR小鼠使用CD11c启动子将DTR表达引导至DC群,当暴露于DT时,DC群被耗尽。其他品系包括Itgax-DOC小鼠和Zbtb46-DTR小鼠,其他模型也可用于耗尽DC亚群。

对于CD11c-DTR小鼠,已经注意到了一些局限性,包括在这些动物中重复DT给药的毒性和非DC(例如边缘区巨噬细胞、肺泡巨噬细胞、活化的CD8 T细胞)的CD11c表达以及在DT给药后这些细胞的耗竭。这些其他细胞类型的消融可能会使该品系的分析复杂化。

自然杀伤(NK)细胞

NKp46由多种物种(人类、小鼠、非人类灵长类动物)的所有NK细胞(CD49b+和CD49b−)选择性表达。为了实现NK细胞的选择性耗竭,NKp46启动子用于产生具有DTR的NK细胞特异性基因表达的转基因小鼠,其中每次DT注射都会耗尽NK细胞至少七天。该模型对于希望评估NK细胞作用的临床前研究有效。

巨噬细胞

CD11b-DTR小鼠在人类CD11b启动子的控制下表达人类DTR。相对较低剂量的DT导致巨噬细胞消融,对其他小鼠细胞的损害最小,因为人类DTR对DT的敏感性比小鼠DTR高得多。尽管CD11b在几种髓系谱系细胞群(例如巨噬细胞、单核细胞和嗜中性粒细胞)上表达,但DT的给药不会耗尽嗜中性粒细胞。

另外,其他小鼠品系,例如CD169-DTR和CD206-DTR品系,提供了特定巨噬细胞亚群的消融,并且与CD11b-DTR小鼠相比,这些品系还可能差异性地耗尽其他髓系。这些模型对于希望评估特定巨噬细胞群作用的临床前研究有效。

结论

基于白喉毒素受体的转基因模型代表了一种非常有效且功能强大的免疫细胞耗竭选项,用于更好地理解和改善对免疫疗法的反应。在为免疫细胞谱系耗竭研究选择DTR模型之前,您应考虑研究的目标以及此处讨论的各种DTR转基因品系的相对优缺点。

Topics: Blog, Oncology

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