人源化小鼠艾滋病模型
人源化小鼠(humanized mice)是指携带有功能性的人类基因、细胞或组织的嵌合体小鼠。该类小鼠由于嵌合有人类特定基因,克服了常规小鼠不能复制某些人类疾病的弊端,是人类疾病模型研究的良好工具。
【造模机制】免疫缺陷动物移植人造血干细胞、胸腺组织或外周血细胞后可建立人源化小鼠。人外周血淋巴细胞(peripheral blood lymphocyte, PBL)腹腔接种到SCID小鼠后可制备含人PBL的人源化小鼠SCID-hu-PBL,胎儿胸腺及胎肝细胞移植SCID小鼠后可制备出含人CD34+造血干细胞和成熟淋巴细胞的人源化小鼠Scid-hu-Thy/Liv。SCID小鼠与非肥胖症糖尿病小鼠(non-obese diabetic, NOD)交配后形成的NOD/SCID小鼠有典型的胸腺淋巴瘤病样改变,体内T、B细胞功能缺陷,NK细胞功能下调。NOD/SCID小鼠与IL-2受体γ链基因敲除小鼠交配后形成的NOD-Scid-IL2rg -/-小鼠能提高移植物生存率,NOD-Scid-IL2rg -/-小鼠有两种不同的亚型:NOG和NSG小鼠。NOG和NSG小鼠是病毒学研究中良好的模型动物。Rag2 -/- IL2rg -/-是另一种可用于HIV-1感染研究的人源化小鼠,重组激活基因2(recombination-activating gene 2,Rag2)基因缺失后会导致小鼠T和B淋巴细胞功能不全, Rag2 -/-小鼠和IL2rg -/-小鼠杂交后产生的纯合子 Rag2 -/- IL2rg -/-小鼠T细胞、B细胞和NK细胞功能丧失,适宜外来移植物的生存,可用做HIV动物模型研究。
供体组织、细胞异种移植给免疫缺陷动物后,移植物可在免疫缺陷动物体内增殖、扩散,且保持原供体移植物的生物学功能。用于HIV-1模型研究的人源化小鼠,多数嵌合人免疫细胞或器官,如人CD34+造血干细胞、胸腺组织、淋巴细胞或胎肝细胞等,这为HIV-1病毒感染提供了良好的靶器官,有利于HIV-1病毒在人源化小鼠体内增殖。
【造模方法】Scid-hu-Thy/Liv小鼠麻醉后,手术方法暴露肾包膜部位移植物,HIV病毒直接接种到移植物内复制HIV-1感染模型。Scid-hu-PBL小鼠可通过腹腔接种HIV-1的方法建立感染模型。其他人源化小鼠大多采用静脉接种的方法建立 HIV-1病毒感染模型。
【模型特点】HIV-1病毒接种到Scid-hu-Thy/ Liv小鼠机体内人移植物中后导致CD4+T细胞数量下降,移植物中可检测到高病毒载量。该模型可用于研究CD4+T细胞下降机制和评价抗病毒药物对急性期HIV-1感染的作用。腹腔接种HIV-1或将感染HIV-1的人细胞移植给Scid-hu-PBL小鼠后引起小鼠CD4+T细胞数量下降,人PBL中可检测到 HIV-1病毒。该模型可用于验证抗HIV-1 Env糖蛋白单克隆抗体的治疗作用、基于Env疫苗的保护作用及评价致敏树突状细胞对HIV-1感染的治疗作用。但Scid-hu-Thy/Liv和Scid-hu-PBL小鼠模型不能用于HIV-1病毒黏膜途径传播研究。HIV-1或 SHIV接种到NSG、NOG小鼠后。小鼠血浆中可检测到高水平病毒血症及HIV-1特异性抗体,多个脏器中均可检测到HIV-1病毒的存在。NSG及NOG小鼠模型常用来探索基因治疗对HIV-1病毒复制的抑制作用,此外NSG小鼠也是HIV-1诱导的神经致病性良好模型。BLT小鼠腹腔接种HIV-1后,可持续出现高水平病毒血症,CD4T细胞数量下降及产生病毒特异性的体液和细胞免疫应答反应。 Rag2-/-IL2rg-/-小鼠通过腹腔途径感染HIV-1病毒后,病毒血症在该模型小鼠可持续一年以上,CD4T细胞明显下降且多个组织中均可检测到病毒的存在。
【模型来源】美国Jackson实验室提供NSG小鼠(http://jaxmice.jax.org/research/immunology/005557-price-intl.html)和Rag2-/-IL2rg-/-小鼠http:// www.jaxmice.jax.org/strain/014593.html)。日本实验
动物中央研究所提供NOG小鼠(http://www.ciea.or.jp/en/nog_mouse.html)。
【模型评估和应用】人源化小鼠以HIV-1病毒感染后,通过以下几个指标对模型进行评价:流式细胞术检测外周血及其他器官中CD4+、CD8+细胞数量及CD4+/CD8+比值;分离外周血或器官中 HIV-1病毒,测定血浆病毒载量,或通过PCR方法对感染外周血或器官中HIV-1 DNA定量;分离血清,检测抗HIV-1抗体;其他AIDS相关体征,如腹泻、消瘦、机会感染等。