人间四月天
又是一年莺飞草长时节
然而各地爆发的疫情
却让今年的初春显得格外特殊
愿山河早日无“疫”
也愿大家尽赏春色 

时至今日，这场持续了两年多的疫情，仍然在困扰着许多人的生活。
新冠病毒的药效研究离不开小鼠模型，而其他疾病的研究，同样离不开动物模型。
众所周知，虽然许多哺乳动物的免疫系统与人类有重要的共同特征，但某些免疫细胞类型和表型却是人类独有的。
因此，很难设计和开展实证研究来帮助研究人员准确预测对治疗药物、传染病和癌症以及其他可以触发免疫反应的临床反应。
特别是系统性免疫功能紊乱（如细胞因子释放综合征 -cytokine release syndrome, CRS）和下游移植物抗宿主病 (graft vs. host disease, GvHD)的预防和治疗研究，仍然具有极大的挑战性。
体外研究无法捕捉反应免疫系统对各种组织产生的级联效应，而在动物（如啮齿动物和非人灵长类动物）体内研究历史上也未能成功预测与人类独特免疫细胞相关的毒性反应 (Eastwood et al.2010)。 

为了解决这些问题，杰克森实验室 (JAX) 开发了一套多功能的小鼠模型工具，可支持人免疫系统大量功能性成分。 

• 这些小鼠为产生敏感可重复性的结果，用以筛选炎症反应的候选药物提供了一个临床前研究平台。

• 该平台同时也为深入了解免疫疾病进展以及治疗这些疾病的药物潜在疗效提供了可能。 

将小鼠人源化用于免疫学研究 
为研究基于T细胞的免疫反应建立人源化小鼠平台，我们在免疫缺陷小鼠（NOD-scid IL2rgnull或NSG）体内植入来自人类供体的外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)。PBMC包括多种免疫细胞，但这种移植物主要免疫细胞为T细胞，可使我们能够在小鼠中重现人T细胞介导的免疫反应。 
在验证研究中
我们发现在这些人源化小鼠模型中，使用临床已知的可引起CRS的化合物，可以可靠地诱导剂量依赖性的CRS反应，而且临床已知安全的免疫疗法不会产生CRS反应。
结果还捕捉到单个人PBMC供体中观测到细胞因子释放的差异性，同时与用来自相同供体的细胞进行的体外检测体系相比，结果更敏感且可重复性更高 (Ye et al.2020)。 
研究CRS如何影响器官 
当免疫系统对药物或疾病等刺激反应过度时，CRS就会发生。被激活的白细胞会使体内充满过量的细胞因子信号蛋白，这些细胞因子会激活更多的白细胞，并产生危险的“滚雪球”效应，进而可能导致发烧、器官衰竭，甚至死亡。 
借助我们的人源化小鼠模型，我们不仅能够测量给药后释放到血液中的各种人细胞因子的水平，还能观测到这些细胞因子随时间推移对全身的下游效应。 
我们观测了体重的变化，并采集血清分析了肾脏和肝脏相关酶水平。我们也收集了肝和肺组织样本，使用苏木精和伊红 (H&E) 染色、Caspase 3染色和肝细胞单细胞坏死检测进行组织病理学研究。 

图 1.肺组织 H&E 染色的组织病理学结果。用抗CD28单克隆抗体和TGN1412类似药物处理植入人PBMC的NSG小鼠，结果显示这两种药物均可诱导细胞因子释放。实验组织样本的紫色染色表明高细胞死亡率。  
正如预期的那样
根据细胞因子的释放水平，用已知可导致CRS的化合物处理的人源化小鼠出现体重降低，同时有会造成功能减退的严重器官损伤。我们可以继续完善这些研究，以便更好地理解剂量变化等因素如何影响CRS引起的下游器官效应。 
模拟GvHD进展 
我们也创造了人源化小鼠来模拟GvHD。GvHD会影响整个器官系统，并可能由长期未治疗的CRS发展而来。 
我们通过对NSG小鼠进行辐照处理，然后植入人PBMC来建立上述模型---这一过程与我们的其他研究类似。不过，重要的是，这项特定研究的PBMC供体已针对其GvHD反应进行了提前表征分析。 
我们观察到
在人源化小鼠模型中，GvHD的进展和严重程度与PBMC供体特异性相关，并与在人移植受体中观测到的GvHD反应的多样性和严重程度的范围密切相关。 
这表明，与CRS一样，该平台将来可用于帮助个性化地预测患者免疫系统对治疗的反应。
我们进行了一项初步研究
以此证明该平台对于评估新药在治疗GvHD等免疫移植并发症临床前试验方面的实用性。我们采用了该模型来比较Abatacept（一种已知可以减缓GvHD进展的免疫调节类药物）和可达成同样目的的高/低剂量双特异性抗体。 

图 2.GvHD进展过程中细胞因子的检测。用Abatacept或低剂量/高剂量双特异性抗体处理植入人PBMC的NSG小鼠模拟GvHD。在研究第28和45天，用高浓度双特异性抗体处理的小鼠比用Abatacept治疗的小鼠释放更少的细胞因子。 

在GvHD患者中，Abatacept可以减少T细胞扩增和细胞因子释放，并提高生存率。与对照组相比，Abatacept和双特异性抗体剂量均证明了这三种效应。高剂量的双特异性抗体在研究最后几周的表现优于Abatacept。 
这一结果表明
该人源化小鼠平台可为了解任何治疗GvHD的新药疗效及作用方式提供精准信息。
访问CRS评价研究页面，了解更多关于杰克森实验室用于研究免疫反应（从实验室研究到各种药物研发管线）的前沿人源化小鼠平台信息。

• Eastwood D, Findlay L, Poole S, Bird C, Wadhwa M, Moore M, Burns C, Thorpe R, Stebbings R. Monoclonal antibody TGN1412 trial failure explained by species differences in CD28 expression on CD4+ effector memory T-cells.Br J Pharmacol.2010 Oct;161(3):512-26. doi: 10.1111/j.1476-5381.2010.00922.x.PMID: 20880392

• Ye C, Yang H, Cheng M, Shultz L, Greiner D, Brehm M, Keck J. A rapid, sensitive, and reproducible in vivo PBMC humanized murine model for determining therapeutic-related cytokine release syndrome.FASEB J. 2020 August 09;34:12963-12975. doi: 10.1096/fj.202001203R