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PBMC人源化腫瘤模型的初學者指南

2019-02-05

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開發短期免疫療法評估研究所用的外周血單核細胞(PBMC) 人源化腫瘤模型。

人源化模型的需求

免疫腫瘤學仍是癌癥研究的主流,對開發新型和改進型模型以應用于臨床前試驗的需求日益增長。在評估人類特異性藥劑療效時,需要使用具有人類免疫系統的臨床前模型。

外周血單核細胞(PBMC) 人源化腫瘤模型,對短期試驗尤為明顯適用。

何為外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型?

外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型,將人外周血單核細胞(PBMC)系統與細胞系異種移植相結合,產生局部重組人類免疫系統的人源化腫瘤小鼠模型。

外周血單核細胞(PBMC) 人源化腫瘤模型可取代價格昂貴的全造血干細胞(HSC)重組模型,全造血干細胞(HSC)重組模型也可植入人源腫瘤。

如何構建外周血單核細胞(PBMC) 人源化腫瘤模型?

以免疫缺陷小鼠品系為起點,如NOG ?、NOD/SCID或NCG。小鼠品系不一樣,對外周血單核細胞(PBMC)的接受性程度也不一樣,多了解一些這方面的知識有助于我們為構建外周血單核細胞(PBMC) 人源化腫瘤模型選擇合適的動物品系。

外周血單核細胞(PBMC)系指有圓形細胞核的血細胞,包括淋巴細胞、單核細胞和巨噬細胞。理想情況下,用于人源化的新鮮外周血單核細胞(PBMC)多來自醫院,因而可以進行患者相關性的分析。由于人類供體之間存在固有差異性,每次造模/接種至少要采用2個不同的外周血單核細胞(PBMC)供體。

或者,從市場購買外周血單核細胞(PBMC),這樣就降低了差異性,可以仍舊采用同一個外周血單核細胞(PBMC)源進行重復研究。

建立外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型需要進行優化。探索腫瘤細胞和外周血單核細胞(PBMC)濃度的最佳比例,使腫瘤在免疫系統反應開始之前可充分生長。

另外,人源化腫瘤模型優化還包括為每個外周血單核細胞(PBMC)和腫瘤的組合尋找最佳的PBMC和腫瘤接種方法。人外周血單核細胞(PBMC)可與所選異種移植腫瘤細胞混合,亦可順序植入免疫缺陷小鼠體內。外周血單核細胞(PBMC)植入途徑包括i.v.或i.p.,或者在與腫瘤細胞混合接種時使用s.c.。

所有這些都會導致,在逐個模型甚至逐項研究基礎上,最佳腫瘤移植與最佳免疫細胞重組相匹配。最終模型得到充分優化,在局部重組人類免疫功能的動物體內,接種人源化腫瘤,為在體內試驗人類特異性免疫療法做好充分準備。

哪些免疫細胞群被重組?

綜上所述,這些模型提供了局部人源化免疫系統重組,到底是什么樣子的呢?

通過流式細胞術(FACS)分析血液和腫瘤樣品,發現T和NK細胞群重組。雖然B細胞也可重組,但未必能在外周血中檢測到,因為B細胞比T細胞和NK細胞清除得快。

在某些情況下,由于敏化和激發作用,可以看到B細胞抗原反應和抗體形成。

會出現哪些癌癥適應癥?

由于在這類模型存在移植物抗宿主病(GvHD)反應,從而限制了對異種移植物腫瘤模型的選擇(下文將詳細討論)。這意味著需要選用僅需較短時間即可生長的腫瘤模型。因而,傳統細胞系源異種移植得到廣泛應用。

人源腫瘤細胞系現已得到廣泛應用,為多種癌癥類型建立了外周血單核細胞(PBMC)-人源化腫瘤模型,包括乳腺癌、結腸癌、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。

腫瘤接種方法通常還是采用皮下接種,但也有部分原位轉接模型。如果所需的異種移植模型尚未開發,可以根據您研究的需求進行定制。

外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型的優點和用途?

盡管外周血單核細胞(PBMC)人源化模型非常復雜,但與造血干細胞(HSC) 人源化系統相比,仍然更快捷,也更簡單,即利用人外周血單核細胞(huPBMC)腫瘤模型研究更具成本效益。

這些模型對于短期研究或高通量的研究尤為高效。在進入完全人源化研究之前,外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型對初始藥劑篩選、層理或概念驗證性(POC)確認也大有利用價值。

目前已有一系列實體腫瘤和血癌模型,經過優化,這些模型通常以免疫檢查點抑制劑等常見免疫腫瘤學藥劑為基準。

哪種藥劑評估可以應用外周血單核細胞(PBMC)人源化模型?

外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型可用于評估靶向T和NK細胞的藥劑,包括免疫檢查點抑制劑和激動劑,T細胞調節劑及雙特異性T細胞抗體,以及NK調節劑和誘導ADCC的制劑。也可評估靶向B細胞的癌癥疫苗。

何為外周血單核細胞(PBMC)人源化模型的挑戰?

外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型的確具有挑戰性,盡管這些挑戰可被解決和攻克。

如上所述,因為個體外周血單核細胞(PBMC)有個性化反應或缺乏反應,利用新鮮的外周血單核細胞(PBMC)時,差異性可謂是固有問題。每次研究,至少要使用2個外周血單核細胞(PBMC)供體,并用不同供體對重復研究,這一難題即可克服。

如果利用醫用外周血單核細胞(PBMC),重復供應可能是個問題——PBMC供體可能無法為重復或新研究再次提供PBMC。商業采購可為變通方案,這樣可再次使用相同的供體。商用外周血單核細胞(PBMC)通常采取凍存供應的方式,但是模型驗證表明,凍存的外周血單核細胞(PBMC)也可進行免疫細胞重組,且與新鮮外周血單核細胞(PBMC)相當。

利用這類模型還有一個難題:發生移植物抗宿主病(GvHD)反應。這是由人類供體源免疫細胞對小鼠抗原產生反應而引發,約在人外周血單核細胞(PBMC)接種后3周左右的時間內出現。這樣就導致治療時間窗很短——僅允許10天 – 3周來完成一項藥效研究。

在開始利用這類模型研究之前,應該考慮移植物抗宿主病(GvHD)反應,其在這類研究中發揮著一定作用。這意味著對于短期概念驗證性(POC)研究來說,外周血單核細胞(PBMC)人源化腫瘤模型較為理想,但并不適于長期研究,如記憶反應試驗或腫瘤生長緩慢的試驗。

目前正在評估是否能克服移植物抗宿主病(GvHD)反應來改進模型,例如,據報道,主要組織相容性(MHC)I類和II類缺陷小鼠可延緩移植物抗宿主病(GvHD)的反應。因此,這些小鼠用作模型基礎,可擴大治療窗口。

結論

從完全人源化、特異性靶點人源化至局部重組外周血單核細胞(PBMC) 人源化模型,有多種模型可應用于人類特異性藥劑試驗。如果需要尋找供快速概念驗證性(POC)研究和初始試驗研究的模型,那么外周血單核細胞(PBMC) 人源化模型可稱得上是最佳選擇。

Topics: Oncology

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