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人源化小鼠模型的3個重要用途

2018-03-02

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最近,我們一直關注人源化小鼠模型,從免疫缺陷小鼠的演化到衍生型hPBMC和hCD34 + HSC人源化小鼠的發展,我們均有所探討。這篇文章將介紹如何將人源化小鼠與人類腫瘤相結合,從而在人類特異性免疫治療藥效研究中發揮3個重要用途。

1. 使用優化的hPBMC模型進行有效的藥效實驗

研究結果表明,荷瘤的人源化小鼠是人類特異性免疫治療藥效研究的關鍵。 我們要做的重點是優化模型以進行更高效的研究。

如果想要使用人源化模型和人類腫瘤組合直接進行簡單的藥效實驗,最好的方案是使用hPBMC模型——可以從市場上獲得免疫細胞,然后建立PBMC模型,有很多T細胞和NK細胞靶點可以進行測試(包括檢查點抑制劑),而且相比hCD34 + HSC模型,hPBMC模型的成本更低且操作更簡單。

但有兩個缺點需要克服,其一是需要進行有效的研究 ,由于供體之間的差異性以及移植物抗宿主疾病(GvHD)的發生,因此需要優化模型。

使用兩種不同的供體來克服差異性

在仔細設計研究實驗的情況下,hPBMC模型可以克服部分供體之間的差異。 由于來自不同捐獻者的人源化小鼠模型的藥效均不同,因此在每項研究中通過使用來自至少兩個不同捐獻者的PBMC,可以解決供體差異問題。

在研究開始之前,優化每一個腫瘤模型和細胞供體聯合接種方案

優化實驗方案可以克服GvHD的發生。 hPBMC模型在免疫細胞移植后2-3周開始發作GvHD,第4周左右開始嚴重發作,這意味著需要在很短的治療窗口期內進行藥效實驗。

首先,異種移植模型首選細胞系接種(CDX),因為它們生長快速。 接下來,對于每種腫瘤模型和細胞供體組合,需要調整接種方案。 此時,需要達到一個良好的免疫細胞重建水平,以便通過測量腫瘤大小來判斷最佳腫瘤抑制,同時需要注意的是,需在植入后15-20天內進行腫瘤模型和細胞供體的結合。

各個腫瘤模型和各個細胞供體間的不同組合可以建立一系列人源化腫瘤模型,以用于體內藥理學研究。例如在更復雜的人源化研究之前初步篩選藥劑、在短期內得到有效數據,或進行高通量研究。

2. 研究免疫療法的長期藥效和記憶反應

為了達到免疫腫瘤學中理想的長期抗腫瘤效果,還需用小鼠模型進行臨床前試驗。 此外,在免疫療法治療后患者的長期無病生存率與記憶反應之間的關系也需要通過進行實驗來解釋。

長期模型需要免疫系統多譜系分化

由于這些研究需要長期運行,因此排除了有GvHD反應的hPBMC模型,即必須使用hCD34 +人源化小鼠模型。 hCD34 +人源化小鼠對于長期研究很有用,這些模型的人類免疫細胞成熟后可進行長達32周的長期藥效實驗,并且免疫系統的多譜系分化可以支持更復雜的研究,還可以解釋更具體的反應機制問題。

PDX和傳統的異種移植均可用于這些研究,由于細胞系的異種移植通常能夠更快的生長且沒有滯后時間,因此常被用于長期藥效研究,當需要二次實驗時也更多的選擇CDX。

先確認模型響應,然后用腫瘤再次攻擊以評估免疫系統記憶水平

在評估記憶反應之前,需要預設一些基準結果,例如異源移植腫瘤在人源化小鼠中是否生長良好(即與免疫缺陷的親代小鼠相比是否受人源化的影響),具有抑制腫瘤生長的測試藥劑對該模型是否有反應,并且這種反應是否依賴于免疫系統(即人源化小鼠模型有反應,而非人源化的則沒有)。

一旦確定基準結果,并且已準備好人源化荷瘤模型,則可以用該模型進行藥效評估實驗。 將原始治療組用另一批來自相同原始細胞系的細胞重新接種。 需注意的是,應與相同細胞系接種年齡的、相同細胞系批次的人源化小鼠匹配,以確定惡性細胞系。

在觀察記憶反應過程中,我們期望能夠觀察到與年齡匹配的對照組的腫瘤生長未受抑制,而原始組在沒有進一步治療的情況下,能夠抑制之前的一些腫瘤生長,這表明發生了記憶性T細胞應答。

綜上所述,這項研究證實了hCD34 +模型是檢測免疫療法長期抗腫瘤作用的優秀模型,隨著免疫療法的不斷發展,這將是非常有用的。

3. 使用人源化PDX模型預測臨床反應

人源化腫瘤模型的第三個關鍵用途是預測臨床反應,這需要考慮供體差異性。 我們在之前的文章中詳細討論了這一點。

群體研究將測試多個干細胞供體及多種腫瘤模型。 每個模型+供體都是一個獨特的組合,因此僅針對一個供體測試多種模型,便可得到大量結果。這能夠反映出小規模的臨床試驗。

通過群體研究克服藥效反應和免疫供體的差異性

這些實驗對于研究和克服反應中的差異性很重要,差異性在臨床上廣泛存在,并且受到每個受試者的免疫狀態的影響。 使用這種特殊設定的研究方案(考慮動物和免疫細胞供體的數量),特別是使用了人源化PDX模型(能更精確地概括患者腫瘤并反映出患者群體中的響應變化),能夠克服使用單個供體測試免疫療法引起的限制 ,并預測臨床藥效(以及統計學上的有效結果)。

根據產生的結果可以分為反應組和非反應組,以及找出有響應的生物標志物。不同患者分別制定不同的方案,這有望改善供體篩選并最終在臨床取得成功。

免疫腫瘤學中人源化小鼠模型的多種用途

目前仍有許多尚待解決的免疫治療問題,臨床前模型還需要繼續開發、改進和完善以解決這些問題。 hPBMC人源化小鼠和hCD34 +人源化小鼠為解決臨床前免疫療法藥效評估等一系列問題提供了十分有效的研究平臺。

Topics: Oncology

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