携带SCID突变且IL2Rγ基因失活的NOD小鼠缺少内源性的T、B、NK细胞和低活性的天然免疫细胞，因此该小鼠有重度免疫系统缺陷的特性，适合在体内移植各种人肿瘤细胞和人源免疫系统在体内的重建。由于人和小鼠免疫系统的差异以及发展各种免疫治疗相关技术（检验点抗体、双特异抗体、CAR-T、mRNA疫苗、溶瘤病毒等）发展的需要，同时生长人免疫系统和人肿瘤组织的双人源化PDX小鼠逐渐成为开发和验证各种肿瘤免疫疗法药物的必不可少的工具。

 

图一   实验小鼠图 （https://pixabay.com/）

 

   移植了人HSC CD34+细胞的重度免疫缺陷小鼠（NOD SCID / IL2Rγ KO）可在体内重建出人免疫系统。由于部分鼠源细胞因子跟人源细胞因子不存在交叉反应，因此在第一代的NOD SCID/ IL2Rγ KO小鼠重建的人免疫系统发育不完全，其中人B细胞（50%-80%）和人T细胞（10%-30%）为主要细胞，但是髓系细胞（2%-5%），NK细胞（<1%）和树突细胞（<1%）比例较少。因此，现有的第一代HSC人源化小鼠难以真实地模拟肿瘤免疫微环境和模拟免疫药物在临床上的反应和治疗效果。

图二  IL2Rg 3D结构图 

 

   通过基因修饰，使得NOD SCID/IL2Rγ KO小鼠过表达人的细胞因子可以提高免疫系统重建效率，增加髓系细胞或NK细胞的比例，但持续非生理性表达细胞因子会过度激活免疫系统或影响小鼠寿命。如第一代HSC人源化小鼠可以存活一年以上，但过高的SCF、GM-CSF、IL-3表达水平（2000-4000 pg/ml）会导致免疫系统重建的58天之后，小鼠出现贫血症和巨噬细胞过度激活引起的死亡。市面上某些小鼠虽可低水平表达人IL-3（35 pg/ml）和GM-CSF（80 pg/ml），也会在移植人HSC细胞20周左右出现死亡。而表达IL-15（150-250 pg/ml）的另一种小鼠也会在移植人HSC细胞后不久出现GvHD疾病引起的死亡。

图三  HSC人源化小鼠重建流程

 

   澳能生物技术有限公司开发了长效的细胞因子递送技术，可以在NV-NSG小鼠长效表达多种人细胞因子，如IL-3、GM-CSF、IL-15等。因此进行HSC重建免疫系统之后，除了人T和B细胞，还同时大幅提高了NK细胞、髓系细胞的比例。由于采用化学清髓和外源表达细胞因子策略，免疫系统人源后的小鼠寿命也不会受到到严重影响。因此，拥有完全免疫系统的HSC-NV-NSG-Plus3小鼠模型非常适合长期体内研究和评估靶向T细胞、髓系细胞和NK细胞的免疫类药物。

 

	NV-NSG Plus3
人细胞因子	IL-3, GM-CSF, IL-15
表 达 水 平	20-500 pg/ml
持 续 时 间	3 个月
髓 系 细 胞	15%（约 3 倍）
N K  细  胞	5-30%

表一  NV-NSG Plus3 小鼠特点

 

验证数据

 

图四  移植HSC细胞后的免疫细胞亚型比例随时间变化

 

图五  移植HSC细胞13周后的免疫细胞亚型比例比较

 

图六  HSC人源化小鼠重建流式圈门分析策略

 

药效实验

 

肿瘤类型	验证细胞系
Breast Cancer	MDA-MB-231
Lung Adenocarcinoma	HCC827
Ewing's Sarcoma	A673
Burkitt's Lymphoma	Raji
B Lymphoblasts	Daudi
Acute Monocytic Leukemia	THP-1

表二  HSC人源化小鼠重建已验证细胞系

 

 

参考文献

[1] Ackerman M .Antibody Fc: Linking Adaptive and Innate Immunity[J]. 2013.

[2] Narvekar A, Pardeshi A, Jain R, Dandekar P. ADCC enhancement: A conundrum or a boon to mAb therapy? Biologicals. 2022 Sep;79:10-18. doi: 10.1016/j.biologicals.2022.08.006. PMID: 36085129.

[3] Goydel, R.S., Rader, C. Antibody-based cancer therapy. Oncogene 40, 3655–3664 (2021). https://doi.org/10.1038/s41388-021-01811-8