人免疫系统重建小鼠——有效重现人类免疫-肿瘤相互作用的临床前模型
人免疫系统重建小鼠(Humanized Immune System Mice, HIS mice)是通过将人类免疫系统移植到小鼠体内,使其成为一种部分或完全具备人类免疫系统功能的动物模型。其构建方式包括人类造血干细胞移植(HSC)、人类外周血单个核细胞(PBMC)移植、人类胸腺组织移植、人类脾脏或淋巴结移植等。
在无法直接于人体内进行实验的情况下,HIS小鼠的优势在于能够模拟人类免疫系统的复杂性和多样性,使研究人员能够在体内环境中研究人类免疫反应。这对于理解免疫系统在健康和疾病中的作用、开发新的免疫疗法,以及评估药物的免疫毒性和疗效具有重要意义。
HIS小鼠在药物研发中的应用 免疫检查点抑制剂(ICI)疗法的功能验证 研究显示,虽然Nivolumab(纳武单抗)对移植骨肉瘤肿瘤的PBMC人源化小鼠中的肿瘤生长没有明显响应,但它通过增加CD4+和CD8+T细胞以及CD8+T细胞毒性作用部分抑制肺转移瘤的形成,为转移性骨肉瘤患者的anti-PD1治疗打开了大门。 研究显示,移植到HIS小鼠中并用Pembrolizumab(派姆单抗)治疗后,TNBC CDX以及TNBC和NSCLC PDX的肿瘤生长显著延迟,这与临床观察到的情况类似。派姆单抗的作用是CD8+T细胞介导的,肿瘤对于派姆单抗的响应程度取决于HSC供体,这与临床观察中患者对anti-PD1抗体响应不同的现象一致。 双特异性抗体 在移植了人B细胞淋巴瘤的HIS小鼠中,观察到双特异性抗体CD20-TCB (T cell bispecific)的抗肿瘤作用,该作用通过T细胞-肿瘤细胞突触的快速形成介导,从而诱导肿瘤细胞毒性和细胞因子合成。TCB治疗在类似的人源化B细胞淋巴瘤、胃癌和胰腺癌小鼠模型中,均显示出减少肿瘤生长并增加肿瘤内T细胞浸润的效果。TCB能够上调T细胞上的PD1表达,以及癌细胞、T细胞上的PD-L1表达,且相比单一治疗,与抗PD-L1联合使用时会具有更强的抗肿瘤效果。 治疗性肿瘤疫苗 人乳头瘤病毒(HPV)致癌与HPV蛋白E6、E7在肿瘤中的持续表达相关,许多临床试验已探究了针对E6、E7的治疗性疫苗的有效性,但迄今为止尚未有任何一种获得临床使用的批准。一种新型的治疗性大猩猩腺病毒HPV疫苗PRGN-2009在携带人类HPV16+宫颈肿瘤的HIS小鼠中显示出应用前景,因为它减少了肿瘤生长并增加了肿瘤微环境中CD8+和CD4+ T细胞的水平,支持其在临床试验中的应用。 赛业生物在自研的全免疫系统人源化小鼠huHSC-C-NKG-ProF中接种了黑色素瘤细胞A375,用治疗性肿瘤疫苗给予3次治疗,21d后肿瘤抑制率达38%,p<0.01,在体外实验中显示,该小鼠可以产生抗原特异性T细胞(IFN-r和tetramer检出量增加)。 图1 mRNA肿瘤疫苗治疗黑色素瘤A375 huHSC-C-NKG-ProF小鼠 产品编号:C001543 产品名称:huHSC-C-NKG-ProF 模型亮点:全免疫系统重建 免疫重建情况:重建淋巴系的T、B、NK细胞以及髓系的树突细胞(DC)、单核细胞、巨噬细胞和粒细胞等 重建时间:8周人源化比例达40-60% 联合疗法 HIS小鼠可用来评价溶瘤病毒治疗靶向癌细胞并引发免疫原性细胞死亡的功能效果。研究显示,IL-21是免疫调节剂的极佳候选者,无论是单独使用还是与嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞疗法或恒定自然杀伤T(iNKT)细胞疗法结合,Torque Teno溶瘤病毒(TTV)均在人免疫系统重建小鼠的肺癌肿瘤治疗中显示出疗效。此项研究不仅表明两种组合疗法之间具有显著的协同作用,更为我们预示了其他免疫疗法与携带IL-21的TTV结合使用时的潜在协同效应。
人免疫系统重建模型推荐 人们越来越清楚地认识到,简单的免疫健全小鼠并非最佳的临床前模型,特别是在免疫疗法和联合疗法研发过程中。因此,构建一个能重现人类免疫-肿瘤相互作用的动物模型极具研究价值。 赛业生物在自研的重度免疫缺陷小鼠C-NKG上分别移植了人外周血单个核细胞和造血干细胞,以构建免疫系统重建小鼠;并对huHSC-C-NKG小鼠进行了一系列迭代升级,采用先进的新生鼠工艺,能够发育出多种人类免疫细胞,尤其是全免疫系统人源化小鼠huHSC-C-NKG-ProF,可重建淋巴系的T、B、NK细胞以及髓系的树突细胞(DC)、单核细胞、巨噬细胞和粒细胞等。 [1] Zheng, Bingxin., Zheng, Bingxin., Ren, Tingting., Ren, Tingting., and Huang, Yi.. "PD-1 axis expression in musculoskeletal tumors and antitumor effect of nivolumab in osteosarcoma model of humanized mouse." Journal of hematology & oncology 11.1(2018):16. [2] Wang, Minan., Yao, Li-Chin., Cheng, Mingshan., Cai, Danying., and Martinek, Jan.. "Humanized mice in studying efficacy and mechanisms of PD-1-targeted cancer immunotherapy." FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology 32.3(2018):1537-1549. [3] Sam, Johannes., Colombetti, Sara., Fauti, Tanja., Roller, Andreas., and Biehl, Marlene.. "Combination of T-Cell Bispecific Antibodies With PD-L1 Checkpoint Inhibition Elicits Superior Anti-Tumor Activity." Frontiers in oncology 10:575737. [4] Smalley Rumfield, Claire., Roller, Nicholas., Pellom, Samuel Troy., Schlom, Jeffrey., and Jochems, Caroline.. "Therapeutic Vaccines for HPV-Associated Malignancies." ImmunoTargets and therapy 9.
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