利用中美冠科數據庫,快速查找所需模型
OncoExpress|HuBase|XenoBase|MuBase

博客

兩種人源化小鼠模型hPBMC 和hCD34+的對比

2018-01-30

  •  
  •  
  •  

通常認為,未來的癌癥治療主要使用聯合療法(雙免疫療法或免疫腫瘤+靶向療法),這驅使著臨床前研究開發能夠評估人體特異性藥物以及聯合用藥的模型。

之前簡單介紹了穩定的人源化小鼠模型和短暫的人源化小鼠模型,以及人源化基因工程小鼠模型,這些模型都可以起到檢測人類起源因子的作用。現在,這篇文章回到人源化小鼠模型,更加關注hPBMC 小鼠和hCD34+ 小鼠之間的比較,包括他們不同的發展、如何影響模型的特點和局限性,以及如何將這些與模型選擇問題結合起來。這些內容可以幫助你選擇正確的模型,用于特定的人源免疫腫瘤學研究。

不同種類的移植細胞會導致兩種不同的人源化小鼠

hPBMC(瞬時的人源化小鼠模型)和hCD34+(穩定的人源化小鼠模型)以非常相似的方式產生。兩者的主要區別是:用于創建模型的細胞種類不同。

  • hPBL模型:通過向小鼠注射成熟淋巴細胞,包括外周血單核細胞(PBMC)、淋巴結細胞和脾細胞形成。PMBC模型是免疫腫瘤學研究中最常用的源于PBL的模型。
  • hCD34+模型:將人源Scid注入細胞,通過注射從骨髓(BM)、臍帶血(UBC)、胎肝(FL)或G-CSF的外周血中提取的人源CD34+造血干細胞(HSC)而發展得到。

通過靜脈注射或者皮下注射將人源細胞注入免疫缺陷小鼠體內(對于hPBMC模型來說,白細胞可以跟腫瘤細胞一起通過皮下注入),然后在適當的時候用流式細胞儀驗證hCD45+細胞水平(在人源化hPBMC小鼠模型中通常為20%-30%;在人源化hCD34+小鼠模型中>25%)。兩個模型的移植成功率相似,但hCD34+小鼠的成功率略低,為85%-95%;hPBMC的移植成功率為95%。

基于這些成熟的人源細胞,每一個人源化小鼠模型在使用時都有不同的特點和局限性。

hPBMC小鼠模型可以更快速的移植,hCD34+有更長的移植等待期

hPBMC小鼠模型可以快速的使用,在細胞移植后兩周,免疫細胞就會快速重建。

hCD34+模型的開發更加復雜,基于各種原因可以使用很久。首先,免疫缺陷小鼠在移植前需要通過輻射來進行骨髓細胞清除。這將有利于移植干細胞的生長及增殖。這些小鼠在種瘤前需要恢復時間。其次,因為HSC細胞需要成熟并分化成不同的淋系及髓系細胞,因此免疫細胞重建需要更長的時間(大約移植后的12-16周,可用FACS進行驗證),這意味著研究時間將持續到移植后的15-20周。

hPBMC小鼠模型的給藥期比較短,hCD34+小鼠模型能夠提供更長的研究時間

雖然hPBMC小鼠在移植后可以快速使用,但他們只有很短的有效時間。這類模型會在移植后2-3周內出現移植物抗宿主病(GvHD),并在第四周完全出現。

這意味著可能只有15-20天的時間用于藥效實驗,并且需要確保免疫細胞的重建和腫瘤生長狀態良好,這樣才能獲得合適的腫瘤體積,并在表現出嚴重的GvHD 之前完成所有研究。

hCD34+小鼠模型通常不顯示GvHD癥狀,或許只是輕微的或無癥狀的,對腫瘤的移植沒有影響,這意味著他們沒有治療期的限制。因此該種小鼠可以提供了一個更長期的研究時間——在常用的免疫缺陷小鼠中植入高效HSC,直至32周后人類免疫細胞發育成熟。

hCD34+小鼠模型發展出多個人源免疫細胞系,hPBMC小鼠模型有較多局限性

這兩種模型的一個非常重要的區別是植入免疫細胞的類型。hPBMC小鼠是比較簡單的模型,可以實現T細胞和NK細胞系的重建,但B細胞的重建情況較差。

hCD34+小鼠模型的B,T和NK細胞(以及新一代人源化小鼠的髓系細胞系)可以進行穩定的重建。然而,由于B細胞成熟通路發育受阻,將會產生不完全成熟的B細胞進而B細胞無法進行足夠的抗體反應。同時還會觀察到一個較差的IgG應答:從IgM到IgG的同型轉換都未出現在該模型中。還應注意到,人源T細胞在小鼠胸腺上發育并且受到小鼠主要組織相容性復合體MHC的限制。因此,T細胞無法針對某些腫瘤特異性抗原進行反應。

基于以上特征選擇正確的模型進行免疫腫瘤學研究

hPBMC模型和hCD3+模型都是非常有用的,模型選擇通常基于上述免疫學特性和局限性。

如果需要一個短期研究模型,或者在做短時間工作,同時該藥劑在人源T細胞或NK細胞有一個特定靶點,那么hPBMC小鼠是個理想模型。這可能是最初的藥劑測試篩選,然后轉向更復雜的完全人源化的研究。藥效評估的種類包括檢查點抑制劑和類BiTE抗體(作用于T細胞)或ADCC單克隆抗體和NK細胞調節劑(NK細胞功能)。

當需要評估的藥物作用于多種免疫細胞時,hCD34+小鼠模型是個更好的選擇。隨著人源免疫系統的全面重建,這些模型也有助于研究關于刺激和抑制免疫反應各種機制的問題。因為有廣泛的治療期,hCD34+小鼠模型對長期研究很有幫助,例如可以評估治療的記憶效應和長期抗腫瘤作用。

兩種模型的共同問題-供體差異性:可通過仔細的實驗設計來克服

對于這兩種模型來說,有一個尚未討論但很重要的一點——供體差異性,這可以通過仔細的實驗設計來克服。在hPBMC模型中,不同供體的小鼠的療效不盡相同,但可以在每項研究中使用至少兩種不同供體的PBMC來克服這一點。

在hCD34+小鼠研究中也觀察到供體的差異性,如果一項研究需要重復實驗,原始的供體就無法恢復性狀。在這種情況下,通過評估一系列捐贈者來評估各種各樣的模型就可以克服差異性。這是出現在我們之前的博客中的棋盤設計。

免疫腫瘤學模型對人體特異性免疫治療的評估起了很大的作用

綜上所述,hPBMC人源化小鼠和hCD34+人源化小鼠表現出許多不同的特點和局限性,我們對這些問題進行了研究對比,并對需要進行研究的問題進行了回顧總結,從而得出了一個簡便的的模型選擇和優化的免疫腫瘤學研究。

Topics: Oncology

關注微信公眾號

尤尼克斯羽毛球