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史上第二全!三分钟带你了解免疫缺陷动物发展史

2023-05-10

免疫缺陷动物目前已经成为人类研究肿瘤免疫最为重要的工具。了解发展,知道如何使用是最为基础的知识。

一.常用免疫缺陷小鼠对比

免疫缺陷-01.jpg

二、免疫缺陷动物的发展史

1. Nude小鼠,1966(Flanagan, 1966)

科学家首次发现在C57BL/6品系中的Foxn1基因突变会导致胸腺上皮细胞发育异常,表现出没有毛发,且致使血液中缺乏T细胞,小鼠免疫力显著降低,但NK细胞活性增强,体液免疫能力正常,导致人类造血干细胞无法移植。可用于人类肿瘤及各种免疫缺陷疾病的研究。

2. CB17-scid小鼠,1983(Bosma, Custer, & Bosma, 1983)

1983年科学家发现在CB17小鼠品系中的Prkdc突变首次让人类PBMCs能够在该小鼠品系中的移植得以极低水平的存活,但无法重建人类免疫系统。后续研究发现CB17-Scid缺乏成熟的T细胞和B细胞,但依然存在很高的NK细胞活性和固有免疫力,导致造血人类干细胞无法移植,该品系还是难以成为好的人源化小鼠模型。

3Nod-scid小鼠,1995(Shultz et al., 1995)

偶然的机会Shultz发现将scid突变小鼠和Non-obesediabeticNOD)小鼠杂交后出生的NOD-scid小鼠能够支持更多人类PBMCs或者造血干细胞移植的生长,后续研究发现该杂交品系抑制了NK细胞的活性,并且还伴随有固有免疫系统的缺陷。该品系成为近20年应用最广的重症免疫缺陷型小鼠,并且和众多不同品系杂交产生了更多的亚型小鼠。

4. IL2rg小鼠,1995(Cao et al., 1995; DiSanto, Muller, Guy-Grand, Fischer,& Rajewsky, 1995)

1995年,数个独立的实验室报告了IL-2Rγ-chain基因位点的突变会导致小鼠淋巴系统发育不良。IL-2Rγ-chain是细胞因子IL-24791521受体的至关重要的组成部分,而其突变将导致这些细胞因子的信号传导受阻,使得NK细胞发育严重受阻,且T细胞和B细胞的功能也受到极大的破坏。在后面数年中进一步得到了IL2rg-/-小鼠,在此小鼠中人类造血干细胞和PBMCs的移植变得容易了很多。

5. Rag1-/-Rag2-/-小鼠,2000(Shultz et al., 2000; Traggiai et al., 2004)

科学家发现Rag1基因敲除后,小鼠体内的V(D)J重组丧失,TB淋巴细胞分化、发育被完全阻断,使得小鼠血液中T细胞和B细胞丧失了正常的功能,引起一类严重的联合免疫缺陷,同样的表型在Rag2突变小鼠中也发生了。

三、部分重要免疫缺陷动物及其发展方向

1. 其中最受关注的便是NRG小鼠(Rag2IL2rg双敲小鼠),普遍认为是当今免疫缺陷程度最高的动物模型。将可诱导的uPA系统引入该品系,生产出URG小鼠,据研究人员表示,URG足以媲美FRG小鼠,可以重建最高80%的人类肝脏组织,用来研究HBVHCV感染,以及药物毒性和代谢过程。大鼠具有更加明确的质量标准并可以提供足够的血液便于实验操作。

 

2. NRGFah-/-小鼠杂交获得的FRG小鼠成为了人源化肝脏研究领域最重要的模型,利用这个模型,使得我们研究得以研究肝脏纤维化疾病,肝脏代谢性疾病,药物代谢途径,肝脏肿瘤疾病,人类寄生虫(疟疾)和感染性疾病。

3.NOD-scid小鼠与IL2rg-/-杂交所得的品系NOGNOD/Shi-scid,IL-2Rγnull)小鼠,与NOD/scid小鼠相比,NOG/NSG小鼠的人体细胞和组织移植存活率显著提高,同时能够植入更高比例的正常或癌变人类细胞和组织。另外,NOG小鼠还能满足作为人类免疫系统模型的需求,植入人类造血干细胞后,NOG小鼠的外周淋巴组织可以产生人类T细胞。

四、免疫缺陷型动物应用领域

1. 肿瘤学研究:肿瘤生长、肿瘤转移、肿瘤复发及抗肿瘤药物筛选等研究。其中BALB/cNude小鼠在建立异种移植瘤模型较常见。裸大鼠没有胸腺,缺乏T细胞,裸大鼠可为常规血液学和血清生物化学分析实验提供足够的血样。

2. 免疫系统研究:免疫缺陷动物由于免疫功能缺陷因此可以用于免疫系统中如T细胞、B细胞、NK细胞及免疫相关疾病的研究,并且BALB/cNude还可以制备高效多产的单克隆抗体。

3. 肝脏研究:主要是指肝脏再生功能,药物代谢及肝脏相关疾病研究。

4. 感染性疾病:因为缺陷动物对环境细菌和病毒敏感,是研究病毒、细菌感染的很好的动物模型。

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NSG(NPI)介绍

NPI是由北京艾德摩自主研发的 NOD 遗传背景的 Prkdc 基因 scid 突 变及 Il2rg 基因敲除小鼠。

其基本信息如下:

遗传背景:NOD-Prkdcscid-Il2rgem1IDMO

毛色:白色

NPI小鼠特征:NPITM小鼠是由 Prkdc 基因及 Il2rg 基因的敲除突变导致的免疫缺陷 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、 以及 NK,且不生成免疫球蛋白,树突状细胞(Dendritic cells, DC) 功能异常,非常适合人源细胞或组织移植。NODnon-obese diabetes)遗传背景:自发 型糖尿病,其巨噬 细胞对人源细胞吞噬作用弱,先天免疫系统如补体系统、树突状细胞 功能降低。Prkdc nullDNAPKscid):Prkdc<span style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !i