疫苗研究的小鼠模型

来源:《常见和新发传染病动物模型》 发布时间:2023年09月06日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

1989年,Le A-XT等人建立了HLA-A2.1纯合子转基因小鼠,在该小鼠肾、骨髓和胸腺细胞中表达HLA-A2.1。该小鼠用于阐明针对丙型肝炎病毒的HLA-A2.1所提呈的抗原表位。但是发现在此类小鼠中,小鼠的T细胞的TCR与小鼠抗原提呈细胞表达的人类HLA匹配并不好,随后这类转基因小鼠被改进,产生了B6.Cg-Tg(HLA-A/H2-D)2Enge/J小鼠品系,该小鼠也通过转基因的方式表达人类HLA抗原,但是表达的不是纯粹的HLA基因,而是HLA的α-1和α-2结构域与小鼠H-2Dd基因的α-3结构域以及胞内部分的嵌合基因,这样的目的是为了使小鼠TCR与MHC交联时可以更好的匹配。实验证明,该转基因小鼠表达嵌合基因的水平与小鼠体内H-2基因表达水平相当,而且未修饰的HLA-A2.1转基因小鼠相比,嵌合基因可以有效的对小鼠T细胞进行阳性选择而使T细胞识别HLA-A2.1提呈多肽的能力更强。

2002年Eve Cheuk,等人对HLA转基因小鼠进行了提呈抗原的测试。首先,为了评价转基因表达HLA对于外周T淋巴细胞水平的影响,他们构建了HLA/人类β2微球蛋白双转基因小鼠和HLA/H-2嵌合MHC基因小鼠,让两种小鼠和H2-Kb/H2-Db双敲除小鼠杂交,产生只表达转基因而不表达H-2基因的HLA/DKO遗传工程小鼠,实验证明,该小鼠外周 CD8+T淋巴细胞的水平与表达H2-Kb/H2-Db单基因小鼠水平一致。这证明转基因表达HLA基因,无论是HLA人类β2微球蛋白双转基因还是嵌合基因小鼠都可以有效的产生可以识别HLA的T淋巴细胞。其次,为了评价该小鼠提呈抗原的能力,使用甲型流感病毒感染HLA/DKO遗传工程小鼠中表达HLA-B27的HLA-B27hyb/DKO小鼠,该小鼠产生强烈的针对NP383-39表位的CD8+T细胞反应,与甲型流感病毒感染表达HLA-B27的人类所观察到的表位一致。这就证明转HLA基因小鼠可以替代人类阐明新的抗原表位。

不仅HLA转基因小鼠可以替代人类发现新的人类MHC提呈抗原表位,而且还可以用于改进和提高疫苗设计。例如,2003年,Takahiro Okazaki小组在设计针对HIV反转录酶的疫苗时为了提高表位的免疫原性,对该表位进行了提高HLA-A2亲和力的修饰,一种表位为RT-2L9V,而另外一种表位为RT-1Y2L9V,后者通过进一步修饰而更为提高了抗原对HLA的亲和力,在评价哪种表位在TER识别与HLA亲合能够取得平衡而更具有免疫优势时,研究小组使用了HLA/DKO遗传工程小鼠进行评估。结果发现尽管RT-1 Y2L9V对HLA亲和力更强,但是由于过分的修饰导致T细胞识别能力的下降,综合的免疫保护能力反而不如RT-2L9V,后者在HLA的提呈和T细胞的识别能力上达到了良好的平衡。

以上所举的例子都是MHC-Ⅰ类分子转基因小鼠应用于疫苗开发的例子,实际上MHC-Ⅱ类分子转基因小鼠用于疫苗开发也有非常成功的例子。因为CD4+T细胞对于特定抗原的反应受到HLA-Ⅱ型分子制约,HLA-Ⅱ分子转基因小鼠为疫苗开发提供了良好的单纯遗传背景动物模型,克服了灵长类动物遗传背景不清晰的缺陷。例如,人类透明带3分子是避孕疫苗的优选表位,但是对灵长类动物免疫以透明带3分子之后,出现了副作用。可见必须对之进行改造才可能使其发挥免疫原作用而消除副作用。科学家利用转基因表达人类HLA-DR3,DQ6和DQ8的转基因小鼠对新的嵌合有透明带3分子B细胞表位和Th细胞表位的新疫苗进行了测试,在不进行人体实验的情况下证实了其有效性。而新型的结核疫苗也正在使用HLA-Ⅱ转基因小鼠进行开发。

可见,HLA转基因小鼠积极推动了疫苗研究的进步,而针对小鼠进行遗传修饰,使之服务于疫苗科学发展的脚步不会停滞,未来在疫苗开发领域,遗传工程小鼠有更为广阔的应用前景。

C57BL/6-Tg(HLA-A2.1)1Enge/J纯合子在脾、骨髓及胸腺细胞表达大量的人类Ⅰ型 MHCAg HLA-A2.1,对于研究HLA限制的CTL决定簇及生产抗HCV疫苗非常重要。

B6.Cg-Tg(HLA-A/H2-D)  2 Enge/J的纯合子模拟了人类T细胞对HLA-A2呈递抗原的免疫反应,并能用来鉴定这些抗原。它是重要的设计和测试CD8+细胞溶解T细胞刺激感染疾病疫苗的临床前优秀模型。


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