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选择“最佳”免疫缺陷小鼠模型的三个要诀
作者:Xingtong Liu 博士, 2020年5月25日
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对于免疫学、传染病、肿瘤学、造血、再生医学等领域的研究,免疫缺陷小鼠是非常宝贵的研究工具。这些小鼠不仅可以用作小鼠肿瘤细胞、人肿瘤细胞株和人源性异体移植肿瘤的移植宿主,还能用于人体免疫系统研究的诸多方面。不过,现有免疫缺陷小鼠品系繁多,特点各异,为在研究中选择“最佳”模型增加了难度。以下三个要诀将助您挑选到合适的免疫缺陷小鼠模型。
小鼠遗传背景至关重要
小鼠品系的遗传背景对小鼠模型的表型和潜在应用的影响极大。比如NSGTM小鼠模型变体包括一系列具有重度免疫缺陷的小鼠,在生物医学研究中应用广泛。这些品系的一个关键特征是具有NOD遗传背景,可导致多种先天免疫缺陷,例如自然杀伤 (natural killer, NK) 细胞活性降低、补体缺乏、巨噬细胞和抗原呈递细胞缺陷。
再比如大家最为熟知的裸鼠。杰克森实验室推出的裸鼠包括NU/J (002019) 近交小鼠、B6(000819) 同系繁殖裸鼠和 J:NU (007850) 远交裸鼠。那么,这些品系之间有何区别?简单来说,他们的遗传背景各不相同。NU/J和B6裸鼠分别属于近交系和同源品系,但它们具有遗传同质性。因此,其个体间的肿瘤生长情况往往会更趋于一致。相反,远交系J: NU裸鼠个体间则表现出更多的肿瘤生长变化,因为其具有遗传异质性。另一方面,远交系裸鼠更活跃,可能可以适应更长期的实验研究。
再比如大家最为熟知的裸鼠。杰克森实验室推出的裸鼠包括NU/J (002019) 近交小鼠、B6(000819) 同系繁殖裸鼠和 J:NU (007850) 远交裸鼠。那么,这些品系之间有何区别?简单来说,他们的遗传背景各不相同。NU/J和B6裸鼠分别属于近交系和同源品系,但它们具有遗传同质性。因此,其个体间的肿瘤生长情况往往会更趋于一致。相反,远交系J: NU裸鼠个体间则表现出更多的肿瘤生长变化,因为其具有遗传异质性。另一方面,远交系裸鼠更活跃,可能可以适应更长期的实验研究。
了解小鼠模型的预期表现
如果您有兴趣剖析一些直接靶向于肿瘤细胞的化疗方法的作用机制,那么近交系 NU/J (002019) 或远交系J: NU (007850) 可能是人肿瘤细胞株移植和生长的最佳宿主。而如果要验证新型免疫疗法,您也许就需要选择NSGTM (005557)、NSG-SGM3TM (013062)、NSG™ -IL15 (030890) 或 NSG™ MHC I/II DKO (025216) 作为共同移植人源性肿瘤 (PDX) 和人CD34+造血干细胞 (hHSC)的宿主。
当为特定项目选择合适模型时,应明确该模型的预期表现。下文列出了在选择小鼠模型时应考虑的一些因素:
当为特定项目选择合适模型时,应明确该模型的预期表现。下文列出了在选择小鼠模型时应考虑的一些因素:
• 小鼠免疫系统成分。不同免疫缺陷品系,剩余的免疫功能有所不同。因此,在选择免疫缺陷模型前,确定模型的免疫系统成分的状态以明确其是否能满足研究需求尤为重要。我们整理出了不同免疫缺陷小鼠比较的表格,以供您快速了解不同品系的免疫系统成分。如果有需要,可以通过技术邮箱或者热线联系JAX技术支持。
• 研究类型。选择一种最适用于您研究目标的免疫缺陷模型。例如,如果您要探索针对人特定免疫细胞类型的潜在免疫疗法,又或是要研究需要采用人免疫细胞治疗的传染病,那么可选择hHSC人源化NSGTM、NSG-SGM3TM 或 NSG™ MHC I/II DKO 等实验平台。不过,如果您的目标是检测特定疗法的直接杀伤作用,则可采用近交系裸鼠 NU/J或 BALB/c-scid (001803)来追踪皮下或原位植入肿瘤的反应。
了解模型的局限性
毫无疑问,上述模型也存在一些其他方面的局限性。
• 异常表达。研究发现,在一些品系中scid突变可能会出现渗漏表达,其发生率因遗传背景而异。比如某些 3~9 个月龄的scid小鼠(例如,B6-scid [001913])可能产生少量的功能性T细胞和B细胞。如果您正在寻找几乎没有渗漏表达的scid突变品系,可以考虑NOD-scid (001303) 小鼠,而如果您在寻找完全没有渗漏表达的scid突变品系,则可以考虑NSG小鼠 (005557)。
• 放射敏感性。当研究放疗时,具有放射耐受性的宿主小鼠可能是最佳选择。scid小鼠因突变发生在参与DNA修复的一种蛋白中,因此具有高度的放射敏感性。相比之下,Rag1或Rag2 KO 小鼠可耐受较高的辐射剂量,因而可能适用于某些放疗研究。此外,Rag KO小鼠对引起DNA损伤的化疗药物也较为不敏感。
• 寿命。对生长周期可能长达数月的原发性肿瘤进行的长期植入研究,宜避免采用寿命相对较短的模型。例如,由于高发胸腺淋巴瘤,NOD-scid小鼠仅可存活 5~9 个月。研究表明,Rag1 KO 小鼠 (002216) 和 NSGTM 小鼠的寿命均比 NOD-scid 小鼠的寿命长。在足够洁净的环境中,NSG™ 小鼠可以存活一年半以上,其中位生存期超过 89 周。有关模型寿命的信息可参阅各类经同行评审的出版物,也可联系JAX技术支持获取。
• 繁育。与免疫功能正常品系相比,免疫缺陷品系往往需要特殊的管理和饲养。我们也为大家整理了相关的信息,以助您更好地管理免疫缺陷小鼠管理:
一千个人眼中有一千个哈姆雷特,尽管没有通用于所有研究的“最佳”免疫缺陷模型,但综合考虑以上三个要诀也许能够帮助您找到与自己的研究最契合的模型!
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