PBMC人源化小鼠模型:免疫治疗的得力助手

文摘   2024-10-28 07:31   上海  

 

免疫治疗在抗肿瘤治疗中的作用备受关注,基于免疫治疗的新药开发和标志物探索,成为了当前肿瘤研究的热点,这也对临床前研究中动物模型的建立和使用提出了更高的要求。


由于人与小鼠的物种差异和免疫排斥特性,在野生型小鼠中使用人类生物制剂可能引发抗药物抗体,最终导致该生物制剂快速清除,进而消除药效。为了规避小鼠的抗药物反应,经常创建鼠源药物替代品,但其功能和机制可能与原始人类药物有差异。为了克服这些限制,利用人类肿瘤和免疫系统的人源化小鼠模型已经实现应用。


免疫系统人源化小鼠模型允许在小鼠体内利用人类药物调节人类免疫反应来杀灭人源肿瘤,弥补啮齿类动物模型与临床之间的差异[1]


免疫系统人源化小鼠模型建造主要有3种方法,区别在于移植物的不同,包括:

骨髓、肝脏、胸腺(BLT)


CD34+/造血干细胞(hsc)


人外周血单核细胞(PBMCs)

相比另外2种方法,PBMC构建法简单、经济、快速,缺点在于接种后容易产生GvHD反应导致小鼠死亡,实验窗口期短。

图1 三种免疫重建小鼠方法[2]

01
PBMC免疫系统人源化
小鼠模型建造



Hu-PBMC模型


通过移植PBMC来构建免疫系统人源化小鼠模型方法及数据。Hu-PBMC模型是将人PBMC接种到重度免疫缺陷小鼠体内,一般通过静脉注射,接种量5×106cells/200μL/只。受体动物接种前通常不需要辐照,防止产生过重的GvHD反应。


GvHD评分


图2:PBMC接种后小鼠体重、GvHD评分、生存率统计

移植不同Donor的PBMC,每周2次小鼠体重测量和GvHD评分,由上图可见,在接种后第3-4周,部分Donor的小鼠开始出现GvHD反应,随着时间推移,GvHD反应愈加严重,最后导致小鼠死亡。同时也有部分Donor的小鼠GvHD反应出现的时间较晚,随着时间推移,GvHD反应有所上升,但总体不是很严重,这部分Donor小鼠给药窗口期长,可作为后续药效实验的候选Donor。
 

重建水平检测


图3:PBMC接种后重建水平检测

接种PBMC后,在D7、D14、D21、D28、D42、D56采集小鼠抗凝血,流式检测hCD45/hCD3/hCD4/hCD8水平。由上图可知,接种PBMC后1周,能检测到较少的hCD45+cells,2周时,hCD45+cells比例显著上升;hCD3+cells几乎占据hCD45+cells的全部,也就是说PBMC重建的几乎都是T细胞;hCD4+cells随时间推移占比降低,而hCD8+cells占比有所上升。


药效验证


图4:Anti-PD1在hu-PBMC模型上的药效评价

Hu-PBMC小鼠模型皮下接种MDA-MB-231人乳腺癌细胞构建肿瘤异种移植模型,待肿瘤生长至100mm3左右时开始注射PD1抗体,静脉注射,每周2次,共给药6次。由上图可见,PD1抗体可以显著抑制肿瘤生长,并且由于该Donor的GvHD反应不强,小鼠体重并未出现大幅下降。



小结


免疫缺陷鼠静脉注射不同Donor的人PBMC,通过GvHD评分可获得GvHD反应不强的候选Donor;同时通过流式检测免疫细胞的增值情况,评估不同Donor的重建水平;最后使用T细胞为靶细胞的anti-PD1为阳性药进行药效评价,结果显示该模型能显著体现出该药物对于异种移植瘤的抗肿瘤效果。

02
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参考文献

[1] Morillon, Y. Maurice, et al. "The Development of Next-generation PBMC Humanized Mice for Preclinical Investigation of Cancer Immunotherapeutic Agents." Anticancer Research 40.10(2020):5329-5341.

[2] Rochere P.D.L., Guil-Luna S., Decaudin D., et al. Humanized Mice for the Study of Immuno-Oncology. Trends Immunol. 39(9):748-763 (2018).

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