史上第二全！三分鐘帶你了解免疫缺陷動物發(fā)展史
2023-05-10
免疫缺陷動物目前已經(jīng)成為人類研究腫瘤免疫最為重要的工具。了解發(fā)展，知道如何使用是最為基礎(chǔ)的知識。
一.常用免疫缺陷小鼠對比
二、免疫缺陷動物的發(fā)展史
1. Nude小鼠，1966年(Flanagan, 1966)
科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)在C57BL/6品系中的Foxn1基因突變會導(dǎo)致胸腺上皮細(xì)胞發(fā)育異常，表現(xiàn)出沒有毛發(fā)，且致使血液中缺乏T細(xì)胞，小鼠免疫力顯著降低，但NK細(xì)胞活性增強(qiáng)，體液免疫能力正常，導(dǎo)致人類造血干細(xì)胞無法移植?？捎糜谌祟惸[瘤及各種免疫缺陷疾病的研究。
2. CB17-scid小鼠，1983年(Bosma, Custer, & Bosma, 1983)
1983年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在CB17小鼠品系中的Prkdc突變首次讓人類PBMCs能夠在該小鼠品系中的移植得以極低水平的存活，但無法重建人類免疫系統(tǒng)。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)CB17-Scid缺乏成熟的T細(xì)胞和B細(xì)胞，但依然存在很高的NK細(xì)胞活性和固有免疫力，導(dǎo)致造血人類干細(xì)胞無法移植，該品系還是難以成為好的人源化小鼠模型。
3．Nod-scid小鼠，1995年(Shultz et al., 1995)
偶然的機(jī)會Shultz發(fā)現(xiàn)將scid突變小鼠和Non-obesediabetic（NOD）小鼠雜交后出生的NOD-scid小鼠能夠支持更多人類PBMCs或者造血干細(xì)胞移植的生長，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)該雜交品系抑制了NK細(xì)胞的活性，并且還伴隨有固有免疫系統(tǒng)的缺陷。該品系成為近20年應(yīng)用最廣的重癥免疫缺陷型小鼠，并且和眾多不同品系雜交產(chǎn)生了更多的亞型小鼠。
4. IL2rg小鼠，1995年(Cao et al., 1995; DiSanto, Muller, Guy-Grand, Fischer,& Rajewsky, 1995)
1995年，數(shù)個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室報(bào)告了IL-2Rγ-chain基因位點(diǎn)的突變會導(dǎo)致小鼠淋巴系統(tǒng)發(fā)育不良。IL-2Rγ-chain是細(xì)胞因子IL-2，4，7，9，15和21受體的至關(guān)重要的組成部分，而其突變將導(dǎo)致這些細(xì)胞因子的信號傳導(dǎo)受阻，使得NK細(xì)胞發(fā)育嚴(yán)重受阻，且T細(xì)胞和B細(xì)胞的功能也受到極大的破壞。在后面數(shù)年中進(jìn)一步得到了IL2rg-/-小鼠，在此小鼠中人類造血干細(xì)胞和PBMCs的移植變得容易了很多。
5. Rag1-/-和Rag2-/-小鼠，2000年(Shultz et al., 2000; Traggiai et al., 2004)
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Rag1基因敲除后，小鼠體內(nèi)的V(D)J重組喪失，T和B淋巴細(xì)胞分化、發(fā)育被完全阻斷，使得小鼠血液中T細(xì)胞和B細(xì)胞喪失了正常的功能，引起一類嚴(yán)重的聯(lián)合免疫缺陷，同樣的表型在Rag2突變小鼠中也發(fā)生了。
三、部分重要免疫缺陷動物及其發(fā)展方向
1. 其中最受關(guān)注的便是NRG小鼠（Rag2，IL2rg雙敲小鼠），普遍認(rèn)為是當(dāng)今免疫缺陷程度最高的動物模型。將可誘導(dǎo)的uPA系統(tǒng)引入該品系，生產(chǎn)出URG小鼠，據(jù)研究人員表示，URG足以媲美FRG小鼠，可以重建最高80%的人類肝臟組織，用來研究HBV和HCV感染，以及藥物毒性和代謝過程。大鼠具有更加明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并可以提供足夠的血液便于實(shí)驗(yàn)操作。
2. NRG與Fah-/-小鼠雜交獲得的FRG小鼠成為了人源化肝臟研究領(lǐng)域最重要的模型，利用這個(gè)模型，使得我們研究得以研究肝臟纖維化疾病，肝臟代謝性疾病，藥物代謝途徑，肝臟腫瘤疾病，人類寄生蟲（瘧疾）和感染性疾病。
3.NOD-scid小鼠與IL2rg-/-雜交所得的品系NOG（NOD/Shi-scid,IL-2Rγnull）小鼠，與NOD/scid小鼠相比，NOG/NSG小鼠的人體細(xì)胞和組織移植存活率顯著提高，同時(shí)能夠植入更高比例的正常或癌變?nèi)祟惣?xì)胞和組織。另外，NOG小鼠還能滿足作為人類免疫系統(tǒng)模型的需求，植入人類造血干細(xì)胞后，NOG小鼠的外周淋巴組織可以產(chǎn)生人類T細(xì)胞。
四、免疫缺陷型動物應(yīng)用領(lǐng)域
1. 腫瘤學(xué)研究：腫瘤生長、腫瘤轉(zhuǎn)移、腫瘤復(fù)發(fā)及抗腫瘤藥物篩選等研究。其中BALB/cNude小鼠在建立異種移植瘤模型較常見。裸大鼠沒有胸腺，缺乏T細(xì)胞，裸大鼠可為常規(guī)血液學(xué)和血清生物化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)提供足夠的血樣。
2. 免疫系統(tǒng)研究：免疫缺陷動物由于免疫功能缺陷因此可以用于免疫系統(tǒng)中如T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞及免疫相關(guān)疾病的研究，并且BALB/cNude還可以制備高效多產(chǎn)的單克隆抗體。
3. 肝臟研究：主要是指肝臟再生功能，藥物代謝及肝臟相關(guān)疾病研究。
4. 感染性疾?。阂?yàn)槿毕輨游飳Νh(huán)境細(xì)菌和病毒敏感，是研究病毒、細(xì)菌感染的很好的動物模型。
NSG(NPI)介紹
NPI是由北京艾德摩自主研發(fā)的 NOD 遺傳背景的 Prkdc 基因 scid 突 變及 Il2rg 基因敲除小鼠。
其基本信息如下：
遺傳背景：NOD-Prkdcscid-Il2rgem1IDMO
毛色：白色
NPI小鼠特征：NPITM小鼠是由 Prkdc 基因及 Il2rg 基因的敲除突變導(dǎo)致的免疫缺陷 型小鼠，是目前免疫缺陷程度最高的工具小鼠。其小鼠缺乏成熟的 T、 B 以及 NK，且不生成免疫球蛋白，樹突狀細(xì)胞（Dendritic cells, DC） 功能異常，非常適合人源細(xì)胞或組織移植。NOD（non-obese diabetes）遺傳背景：自發(fā) I 型糖尿病，其巨噬 細(xì)胞對人源細(xì)胞吞噬作用弱，先天免疫系統(tǒng)如補(bǔ)體系統(tǒng)、樹突狀細(xì)胞 功能降低。Prkdc null（DNAPK，scid）：Prkdc（<span style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !i