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设计HSC人性化模型功效研究

2019-02-14

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综述:为使临床前肿瘤学研究的顺利进行,在人源化模型研究设计中主要需要考虑的因素。

用于评估免疫治疗的人源化模型

在免疫治疗药物的研发过程中,人脐带血CD34+造血干细胞(HSC)人源化模型的实用价值很高。在临床前试验阶段,能在一定程度上重现人类免疫反应,从而使人脐带血CD34+造血干细胞(HSC)人源化模型可对免疫治疗药物进行相对较长期的药效评估。

在此之前,我们曾对模型的使用情况及常见的错误做过报道。本文重点关注为使huCD34+造血干细胞(HSC)人源化模型临床前I/O药效试验研究圆满完成主要所需考虑的一些因素。

哪些免疫调节的组分是候选药物机制发挥所必须的?

huCD34+造血干细胞(HSC)人源化小鼠现有多个品种,去年我们曾对此做过详细综述。不同模型的免疫细胞重组能力以及表型各异,因此我们需要了解候选药物的作用机制。

通过髓系细胞发挥作用

例如,是否候选药物需要通过髓系免疫细胞在小鼠体内的有效重组才能发挥药效?如果是的话,那么常用的huNSG™huNOG®模型即不适用,而应该关注更新一代的人源化小鼠模型。

与NSG 和 NOG相比,具有NSG-SGM3NOG-EXL背景的超免疫缺陷小鼠能更好地支持人类骨髓细胞重组。HuNSG-SGM3表达人类SCF、GM-CSF、IL-3等细胞因子,与huNSG模型相比,其单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞移植率更高。

huNOG-EXL小鼠表达人类GM-CSF 和IL-3,与huNOG相比,人类造血干细胞(HSC)移植后,人类的骨髓细胞在小鼠体内的分化能力更强。

通过抑制促进肿瘤增长的免疫细胞发挥作用

靶向促进肿瘤增长的免疫细胞(如M2巨噬细胞和MDSC)需要重现免疫抑制肿瘤微环境,使这类抑制性免疫细胞在肿瘤中增殖。CD34+huNOG-IL6模型即可满足这一实验目的。人类IL-6细胞因子可在该品系小鼠中表达,IL-16可以促进免疫抑制肿瘤微环境的生成。

选择一个高表达IL-6的肿瘤模型,并且接种到支持髓系细胞分化的人源化小鼠模型中(如huNOG-EXL或huNSG-SGM3)是另一种建立免疫抑制肿瘤微环境模型的方法

通过T细胞活化发挥作用

最后,如果要测试过继性T细胞治疗的药效(如嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞),近期证据表明,NOG-IL-2模型是候选最佳模型。这类模型实际不能划入CD34+人源化模型中由于其移植物抗宿主病导致的小鼠较差的身体状态。

扩展开来,NOG-IL-2模型也可以测试过继性NK疗法或T细胞治疗相关的疗法的药效(如包含T细胞参与的双特异性抗体以及肿瘤疫苗),这些疗法均可在过继性T细胞疗法的背景下进行研究。

总而言之,正确选择人源化小鼠是成功设计人源化实验研究的关键之所在。这可以根据具体情况制定,根据客户特有的候选药物的机理来创造拥有最佳的免疫细胞与细胞因子环境的小鼠模型。

你是否确定某种肿瘤模型能在人源化小鼠中生长?

在实际情况中,即使是最常见的异种移植模型(CDX),其在人源化小鼠体内是否能生长的公开发表的文献都少之又少。

如此一来,就非常有必要先对任何感兴趣的常规的CDX或PDX肿瘤模型在人源化小鼠体内做一个建模的预实验,并且这项初步研究至少要用2个供血者的CD34+造血干细胞(HSC)。

即使大多数人类细胞系源常规异种移植和人源异种移植(PDX)可以在免疫缺陷小鼠模型中生长,但这些肿瘤细胞的免疫原性也可能在人源化小鼠体内表现出来。在同种异体环境中,这种现象更加明显,即使在没有治疗的情况下,也会导致肿瘤模型出现被人源化小鼠排斥或者肿瘤在人源化小鼠体内不长。

至少考虑包括5个造血干细胞(HSC)供体

一些免疫治疗可能仅对部分造血干细胞(HSC)供体有效。因此,药效试验要想成功,建议每项研究都使用多个供体。我们建议至少使用5个供体,这样客户就能在小鼠人源化实验中看到潜在疗效,并取得显著性的统计结果。

此外,这样做使我们可以在重组人的免疫系统的小鼠试验中测试多种HLA表型,因为毕竟多数的人源化实验仅能满足HLA的部分匹配。

最后,人源化小鼠是在CD34+细胞移植后第12周进行选择的,选出那些外周血液中至少含人类CD45+细胞不低于50%及人类CD3+细胞不低于15%的小鼠。

考虑T细胞疗效评估模型的选择参数

在人源化小鼠体内测试T细胞疗效时,有几点要在模型选择过程中确定。

首先,需要评估肿瘤细胞表面I类MHC水平表现。I类MHC要求呈阳性表现,才能完全诱发T细胞反应。肿瘤可不断发育,通过多种机理下调其I类MHC表现,从而避免宿主T细胞反应。

根据肿瘤发育的免疫环境,I类MHC表达可谓用途广泛(如利用T细胞上调I类MHC表达进行干扰素-γ分泌)。因此,进行疗效研究之前,应将I类MHC表现分析纳入建模阶段。

其次,如果存在肿瘤突变负荷,是另一个需要考虑的参数。肿瘤突变负荷能够预测免疫治疗的药效(如PD-1抗体)。高突变负荷会提高肿瘤的抗原性。换言之,高突变负荷可提高在肿瘤细胞表面形成新抗原的可能性,这样CD8+细胞毒性T淋巴(CTL)细胞结合I类MHC后即可检测到新抗原。

根据客户希望靶向的癌症类型,选择I类MHC高表达并且具有高突变负荷的模型,即可初步评估T细胞的疗效。

结论

HuCD34+造血干细胞(HSC)植入的人源化模型可提供大量免疫治疗疗效相关的数据,积极推进了肿瘤免疫疗法的研发。在开始研究疗效之前进行全面规划并对主要因素做评估,即可能最大化的令临床前研究成功。

Topics: Oncology

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