Гуманизированная мышь - Humanized mouse

Гуманизированные мыши являются мышью проведения функционирующих генов человека, клетки, ткани и / или органов. Гуманизированные мыши обычно используются в качестве моделей мелких животных в биологических и медицинских исследованиях для лечения людей.

Гуманизированная мышь или гуманизированная модель мыши - это модель, которая была ксенотрансплантирована с человеческими клетками и / или сконструирована для экспрессии продуктов генов человека, чтобы ее можно было использовать для получения релевантной информации в контексте in vivo для понимания физиологии и патологий человека. . Многие наши знания о некоторых биологических процессах человека были получены в результате изучения моделей на животных, таких как грызуны и нечеловеческие приматы . В частности, мелкие животные, такие как мыши, имеют преимущество в таких исследованиях благодаря их небольшому размеру, короткому репродуктивному циклу, простоте обращения и из-за геномного и физиологического сходства с людьми; более того, этих животных также можно легко генетически модифицировать. Тем не менее, существует несколько несоответствий этих животных систем системам человека, особенно в отношении компонентов иммунной системы . Чтобы преодолеть эти ограничения и реализовать весь потенциал животных моделей, чтобы позволить исследователям получить четкое представление о природе и патогенезе иммунных ответов, установленных против специфичных для человека патогенов, были разработаны гуманизированные мышиные модели. Такие мышиные модели также стали неотъемлемым аспектом доклинических биомедицинских исследований.  

История

Открытие бестимусной мыши, широко известной как « голая мышь» , и мыши SCID стало важным событием, проложившим путь для создания гуманизированных моделей мышей. Первая такая модель мыши была получена бэккросс C57BL / Ka и BALB / C мышей, показывая потерю функции мутации в PRKDC ген е. PRKDC продукт гена необходим для разрешения разрывов в цепи ДНК в процессе развития Т - клеток и В - клеток . Дисфункциональный ген PRKDC приводит к нарушению развития Т- и В-лимфоцитов, что приводит к тяжелому комбинированному иммунодефициту (SCID). Несмотря на усилия по разработке этой модели мышей, плохое приживление гемопоэтических стволовых клеток человека (HSC) было основным ограничением, которое потребовало дальнейшего развития гуманизированных моделей мышей. Следующим большим шагом в разработке моделей гуманизированных мышей стала передача мутации scid мышам с диабетом, не страдающим ожирением. Это привело к созданию мышей NODscid, у которых отсутствовали Т-клетки , В-клетки и NK-клетки . Эта мышиная модель позволила получить немного более высокий уровень восстановления клеток человека. Тем не менее, главный прорыв в этой области произошел с введением мутантного гена рецептора интерлейкина 2 α ( IL2rα ) в модель NODscid . Это объясняет создание моделей мышей NODscid -γcnull (NCG, NSG или NOG), которые, как было показано, имеют дефектные интерлейкины IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 и IL-15. Исследователи эволюционировали эту модель NSG путем выбивания в RAG1 и RAG2 генов ( активация рекомбинации гены), в результате чего в КГРАХ нулевой версию модели NSG , которая была лишена основными клетки системы иммунитета , включая естественные клетки - киллеров , В - лимфоциты и Т - лимфоциты , макрофаги и дендритные клетки , вызывающие наибольший иммунодефицит на моделях мышей до сих пор. Ограничением этой модели было отсутствие лейкоцитарного антигена человека . В соответствии с этим ограничением человеческие Т-клетки при приживлении мышам не могли распознавать человеческие антиген-презентирующие клетки , что приводило к дефектному переключению классов иммуноглобулинов и неправильной организации  вторичной лимфоидной ткани.

Чтобы обойти это ограничение, следующая разработка была связана с введением трансгенов, кодирующих HLA I и HLA II, в нулевую модель NSG RAG, которая позволила создать репертуар человеческих Т-лимфоцитов, а также соответствующие иммунные ответы.

Типы

Приживление иммунодефицитной мыши функциональными человеческими клетками может быть достигнуто путем внутривенных инъекций человеческих клеток и тканей мыши. В этом разделе освещаются различные модели гуманизированных мышей, разработанные с использованием различных методов.

Hu- PBL- модель scid

Эта модель разработана путем внутривенной инъекции человеческих РВМС иммунодефицитным мышам. В мононуклеарные клетки периферической крови , чтобы быть привиты в модель получают из согласие взрослых доноров. Преимущества, связанные с этим методом, заключаются в том, что это сравнительно простой метод, создание модели занимает относительно меньше времени и что модель демонстрирует функциональные Т-клетки памяти . Это особенно эффективно для моделирования болезни трансплантат против хозяина . В модели отсутствует приживление В-лимфоцитов и миелоидных клеток . Другие ограничения этой модели состоят в том, что она подходит для использования только в краткосрочных экспериментах (<3 месяцев), и в возможности того, что сама модель может развить болезнь трансплантат против хозяина.

Hu-SRC- модель scid

Мыши Hu- SRC - scid получают путем приживления CD34 + человеческих гемопоэтических стволовых клеток иммунодефицитным мышам. Клетки получают из печени плода , костного мозга человека или из крови, полученной из пуповины , и прививают путем внутривенной инъекции. Преимущества этой модели заключаются в том, что она предлагает многолинейное развитие гемопоэтических клеток, создание наивной иммунной системы, и если приживление проводится путем внутрипеченочной инъекции новорожденным мышам в течение 72 часов после рождения, это может привести к усиленному восстановлению клеток человека. Тем не менее, ограничения, связанные с этой моделью, заключаются в том, что для возникновения дифференцировки клеток требуется минимум 10 недель , она содержит низкие уровни эритроцитов человека , полиморфно-ядерных лейкоцитов и мегакариоцитов .

BLT (костный мозг / печень / тимус) модель

Модель BLT состоит из HSC человека , костного мозга, печени и тимуса . Приживление осуществляется путем имплантации печени и тимуса под капсулу почки и трансплантации ГСК, полученных из печени плода. Модель BLT имеет полную и полностью функциональную иммунную систему человека с HLA-ограниченными Т-лимфоцитами. Модель также включает систему слизистой оболочки, аналогичную системе человека. Более того, среди всех моделей модель BLT имеет самый высокий уровень восстановления клеток человека.

Однако, поскольку требуется хирургическая имплантация, разработка этой модели является наиболее сложной и требует много времени. Другие недостатки, связанные с этой моделью, заключаются в том, что она отображает слабые иммунные ответы на ксенобиотики , субоптимальную смену класса и может развить РТПХ .

Установленные модели болезней человека

Некоторые механизмы, лежащие в основе болезней человека, до конца не изучены. Использование моделей гуманизированных мышей в этом контексте позволяет исследователям определять и раскрывать важные факторы, которые вызывают развитие ряда заболеваний и расстройств человека, подпадающих под категории инфекционных заболеваний, рака, аутоиммунитета и РТПХ.

Инфекционные заболевания

Среди специфических для человека инфекционных патогенов, изученных на моделях гуманизированных мышей, успешно изучен вирус иммунодефицита человека . Помимо этого, в различных исследованиях сообщалось о гуманизированных моделях для изучения вируса Эбола , гепатита B , гепатита C , герпесвируса, связанного с саркомой Капоши , большого лейшмании , малярии и туберкулеза .

NOD / SCID мышей модель денге вируса и вирус ветряной оспы , и RAG2 нулевого Гс нулевой модели для изучения вируса гриппа также были разработана.

Рак

На основе типа человеческих клеток / тканей, которые использовались для приживления, гуманизированные мышиные модели рака можно классифицировать как ксенотрансплантаты, полученные от пациента, или ксенотрансплантаты, полученные из клеточной линии . Считается, что модели PDX в большей степени сохраняют характеристики исходной злокачественности, и, следовательно, они рассматриваются как более мощный инструмент для оценки действия противоопухолевых препаратов в доклинических исследованиях . Созданы гуманизированные мышиные модели для изучения рака различных органов. Модель на мышах для изучения рака груди была создана путем внутрипеченочного приживления клеток SK-BR-3 у мышей NSG. Аналогичным образом, мыши NSG, которым внутривенно прививаются клетки AML, полученные от пациента , и мыши, которым прививаются (посредством подкожных , внутривенных или внутрижелудочных инъекций) опухоли рака поджелудочной железы, полученные от пациента, также были разработаны для изучения лейкемии и рака поджелудочной железы соответственно. Сообщалось также о нескольких других гуманизированных моделях грызунов для исследования рака и иммунотерапии рака .

Аутоиммунные заболевания

Проблемы, связанные с различиями в иммунной системе человека и грызунов, были преодолены с помощью нескольких стратегий, что позволило исследователям изучать аутоиммунные расстройства с использованием гуманизированных моделей. Мышей NSG, которым прививали PBMC и которым вводили миелиновые антигены в адъюванте Фрейнда , а также аутологичные дендритные клетки с импульсным воздействием антигена использовали для изучения рассеянного склероза . Точно так же мышей NSG, которым прививали гемопоэтические стволовые клетки и вводили пристан , использовали для изучения красной волчанки . Кроме того, мышей NOG с привитыми PBMC использовали для изучения механизмов отторжения аллотрансплантатов in vivo.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение