來源:醫(yī)藥速覽

免疫缺陷小鼠在醫(yī)藥研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用價值ji高，是人類在對抗病魔過程中并肩zuo戰(zhàn)的伙伴。免疫缺陷小鼠模型已歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，從裸鼠到SCID、NOD/SCID、NOD/SCID IL2rgnull、BRGSF小鼠模型，免疫缺陷程度逐漸提高。今天讓我們了解一下什么是免疫缺陷小鼠模型以及常用的模型有哪些。

免疫缺陷（Immunodeficiency）：是指由于先天性免疫系統(tǒng)發(fā)育不良或后天損傷因素而引起免疫細胞發(fā)生、增殖分化、調(diào)節(jié)和代謝異常，并導致機體免疫功能呈不同程度降低的現(xiàn)象。

免疫缺陷動物（immunodeficiency animals）：是指由于先天性遺傳突變、或用人工方法造成一種或多種免疫系統(tǒng)組成成分缺陷的動物，小鼠無疑是生物學和醫(yī)學領(lǐng)域zui常yong的實驗動物模型。免疫缺陷小鼠出現(xiàn)后，研究者將人源造血干細胞（HSC）移植至免疫缺陷小鼠體內(nèi)進行人源免疫系統(tǒng)重建。人源化小鼠模型已成為腫瘤、自身免疫、傳染病等多種疾病機制研究及治療效果評估的重要模型工具。

免疫缺陷小鼠的發(fā)展過程主要包括以下四個階段：

不同免疫缺陷小鼠模型特征[1]

01

裸鼠

裸鼠是zui早的免疫缺陷小鼠模型，1966年由Flanaganshou次報道。由于11號染色體的Foxn1基因缺陷導致胸腺發(fā)育異常，小鼠缺乏成熟的T淋巴細胞。這類小鼠體內(nèi)主要的免疫球蛋白是IgM，很少或沒有IgA。因此，它們不會對同種異體組織產(chǎn)生排斥反應(yīng)。常用品系包括BALB/c-nu、Swiss-nu、NC-nu和NIH-nu。裸鼠被廣泛用于免疫疾病或腫瘤的相關(guān)研究，然而，由于裸鼠仍保留了B細胞和NK細胞功能，人源免疫細胞定植受限，因此不能作為理想的人源化小鼠模型。

02

SCID小鼠

攜帶Prkdc基因突變的嚴重聯(lián)合免疫缺陷(SCID)小鼠。1983年，研究人員發(fā)現(xiàn)CB-17近交小鼠在16號染色體上攜帶單個基因的隱性突變，導致編碼小鼠淋巴細胞抗原受體基因V(D)J的序列重組酶活性異常，嚴重影響T、B細胞的分化和成熟。SCID小鼠外周血或淋巴器官缺乏成熟的T細胞和B細胞，免疫球蛋白水平低。但該小鼠模型的NK細胞和巨噬細胞功能正常，對輻照高度敏感且具有免疫“泄露”現(xiàn)象，這些特點使得SCID小鼠在人源細胞或組織的定植上受到一定的限制。

03

NOD/SCID小鼠

1980年，研究人員通過近親繁殖和選擇性繁殖獲得了非肥胖型糖尿病(NOD)小鼠，其病理特征與人類糖尿病類似。NOD小鼠先天免疫系統(tǒng)有缺陷，NK細胞和巨噬細胞活性低，補體成分有缺陷。研究人員在1995年將SCID突變引入NOD小鼠成功獲得NOD/SCID小鼠模型。NOD/SCID小鼠具有以下特點：(1) NK細胞水平低，殺傷功能明顯降低；(2) 補體C5缺乏，導致補體活化受到抑制；(3) 脂多糖誘導的巨噬細胞IL-1分泌缺陷。這些特征使得NOD/SCID小鼠體內(nèi)的人源腫瘤和免疫細胞具有更好的存活狀態(tài)。然而，該模型仍存在輻照敏感，壽命較短，老齡小鼠出現(xiàn)免疫“泄露”現(xiàn)象，限制了其作為人源化動物模型的應(yīng)用。

04

NOD/SCID IL2rg null小鼠

IL-2受體γ鏈，也被稱為常見的細胞因子受體γ鏈，是IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21等高親和力細胞因子受體的關(guān)鍵組成部分。IL-2受體γ鏈的缺失阻礙了T淋巴細胞、B淋巴細胞以及NK細胞的發(fā)育，嚴重削弱了小鼠的先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。當IL-2rgnull與SCID、Rag1null或Rag2null突變聯(lián)合，所得到的NOD/Shi-SCID IL-2rgnull (NOG)、NOD/LtSz-SCID IL-2rgnull (NSG)和NOD-Rag1null IL-2rgnull (NRG)小鼠缺乏T淋巴細胞、B淋巴細胞以及NK細胞。這是構(gòu)建人源化小鼠模型對免疫缺陷小鼠的主要要求。與SCID或NOD/SCID小鼠相比，該類模型表現(xiàn)出更高的人源細胞移植率，無“泄露”或自發(fā)性胸腺瘤情況，是免疫缺陷小鼠模型中較為經(jīng)典的品系。

NOG，NSG小鼠模型在人源細胞或組織的定植上具有一定優(yōu)勢，但是，由于Prkdc突變導致該類品系對輻照較為敏感，在一些以DNA損傷為機制的藥物療效測試中具有一定的限制。BRGS小鼠的出現(xiàn)解決了這一瓶頸問題，因其不攜帶Prkdc突變。巴斯德研究所將BRGS與BRGF品系回交，產(chǎn)生的BRGSF (BALB/c-Rag2tm1FwaIl2rgtm1CgnSirpαNODFlk2tm1lrl) 是一種高度免疫缺陷小鼠模型，該品系主要特征如下：

BALB/c背景→ 補體系統(tǒng)功能完整，是研究補體依賴的細胞毒性（CDC）的重要工具；

Rag2tm1Fwa→ T、B細胞缺陷，非PrkdcSCID基因突變，小鼠具有較高的輻照耐受性；

Il2rgtm1Cgn→ IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21通路缺失，NK細胞缺陷；

SirpαNOD→ NOD背景來源的Sirpα基因（SirpαNOD）替代了BALB/c背景的Sirpα基因，對各種來源的CDX和PDX高度兼容；

Flk2tm1lrl→ 髓系細胞發(fā)育受阻礙，巨噬細胞吞噬功能受限；

BRGSF小鼠應(yīng)用場景：

? CDX和PDX建模；

? ADC療法評估；

? 小分子藥效評估；

? 核藥及放射性療法評估；

? 細胞治療有效性評估；

? 構(gòu)建人免疫系統(tǒng)重建小鼠模型，如人造血干細胞(HSC)移植。

各免疫缺陷小鼠品系特征匯總：

時至今日，免疫缺陷小鼠經(jīng)歷了從裸鼠到SCID、NOD/SCID、NOD/SCID IL2rgnull、BRGSF小鼠的發(fā)展過程，其免疫缺陷程度也逐漸提高。BRGSF小鼠主要特征為成熟的鼠源T、B、NK細胞缺失，髓系細胞發(fā)育受阻礙，巨噬細胞吞噬功能受限，是一種高度免疫缺陷小鼠模型。目前，在BRGSF小鼠模型上已進行多種CDX，PDX模型構(gòu)建，歡迎大家垂詢！

本文主要參考文獻：

[1] Chen J, Liao S, Xiao Z, et al. The development and improvement of immunodeficient mice and humanized immune system mouse models[J]. Frontiers in Immunology, 2022, 13: 1007579.