【小鼠大学问】你选对免疫缺陷小鼠了吗?


免疫缺陷小鼠是指一种或多种免疫系统组成成分缺陷的小鼠。 随着基因编辑技术的不断发展,越来越多的免疫缺陷小鼠品系被研发出来,在免疫学,传染病学,肿瘤学,干细胞生物学等研究领域中发挥着越来越重要的作用。

品系繁多的免疫缺陷小鼠,应该如何选择

免疫缺陷小鼠根据造成免疫缺陷的方式不同,可以分为遗传性免疫缺陷和非遗传性免疫缺陷小鼠。

遗传性免疫缺陷小鼠主要是指先天遗传突变导致的免疫缺陷,包括 T 淋巴细胞功能缺陷、B 淋巴细胞功能缺陷、NK细胞功能缺陷和联合免疫缺陷。
非遗传性免疫缺陷小鼠是指由于某些外界因素 (比如营养不良、恶性肿瘤、药物、病毒等) 造成小鼠免疫方面有缺陷,例如AIDS模型。

主要介绍的是遗传性免疫缺陷小鼠的选择。

选择小鼠品系时,我们可以从以下这些方面来考量:

遗传背景

小鼠的遗传背景不同会导致不同的免疫反应与表型,比如:

不同背景的小鼠H2单体型不同:

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不同遗传背景的Prkdcscid突变小鼠,功能淋巴细胞的泄漏程度也不同:在 C57BL/6J 和 BALB/c 背景上泄漏率高;在C3H背景上较低;在NOD背景上极低。

再例如,Nude裸小鼠就有3种不同的背景:BALB/c Nude、nu/nu、CD-1 Nude。其中BALB/c Nude为近交系,个体差异小,最常用于异种移植瘤模型的建立,成瘤所需肿瘤细胞接种量以及成瘤速度较后两者也都具有一定的优势;Nu/Nu和CD-1 Nude为封闭群,个体差异较大。

免疫系统组成成分

到底是需要哪种淋巴细胞缺陷的小鼠,还是多种免疫细胞缺失的?

T 淋巴细胞功能缺陷,例如:Nude裸小鼠

B 淋巴细胞功能缺陷,例如:CBA/N小鼠

NK细胞功能缺陷,例如:Beige小鼠

联合免疫缺陷,例如:Scid小鼠、M-NSG小鼠等

突变基因

在研究过程中,考虑某个或某几个基因的突变对免疫反应的影响(如NK细胞、巨噬细胞和补体活性等),以及与遗传背景可能的相互作用。 例如,β2微球蛋白(B2m)和穿孔素(Prf1)突变会降低NK细胞活性;白介素2受体γ链(Il2rg)突变则使NK细胞完全失活;Prkdcscid突变在NOD小鼠中抵抗糖尿病的发生。

免疫缺陷相关靶基因及其功能:

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免疫细胞的泄漏

有的免疫缺陷小鼠品系会随着年龄的增长,会产生一定程度的功能T、B细胞。

例如上文提到的不同背景的Prkdcscid突变小鼠。

寿命

有的免疫缺陷小鼠会自发淋巴瘤,导致小鼠寿命大幅缩短,因此不利于长期的跟踪实验。比如:Nod-scid小鼠的寿命大约只有8-9个月。

辐照敏感度

对辐照特别敏感的免疫缺陷小鼠品系不适合在移植前进行辐照处理,比如:Prkdcscid突变小鼠。

繁殖能力

例如:雌性裸鼠的繁殖能力很差,只有2.5月龄到4月龄的雌鼠才有生育能力。所以裸鼠的繁育是通过雄性纯合子与雌性杂合子来完成的。

研究类型

具体使用哪种类型的模型,是同种异体移植还是异种移植?接种的肿瘤细胞的生长特性如何?是免疫学研究还是肿瘤学研究?下面的表格也许可以给你一些参考。

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M-NSG小鼠(NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgem1/Smoc)

  • 南模生物自主研发
  • 缺乏成熟的 T、B 和 NK 细胞
  • 对人源细胞和组织免疫排斥反应低
  • 肿瘤细胞成瘤性好,少量细胞即可成瘤
  • 人体细胞和组织移植存活率显著提高
  • 适用于人类造血干细胞移植,制备人源化小鼠模型
  • 适合用做异源细胞和组织移植的载体小鼠

M-NSG小鼠T、B、NK细胞FACS检测

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图1. M-NSG小鼠脾脏中T 、B和NK细胞完全缺失。取C57BL/6、NOD-scid和M-NSG小鼠的脾脏细胞,并通过FACS对其中T 、B和NK细胞的组成进行分析。
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图2. M-NSG小鼠血液中T 、B和NK细胞完全缺失。取C57BL/6、NOD-scid和M-NSG小鼠的外周血,并通过FACS对其中T 、B和NK细胞的组成进行分析。


M-NSG 小鼠CDX肿瘤模型

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图3. A549肺肿瘤细胞在M-NSG小鼠上能更有效地建立肿瘤模型。分别将3x106 A549细胞皮下接种到C57BL/6、Balb/c Nude 、NOD-scid和 M-NSG小鼠中,在不同的时间点测量肿瘤体积。


M-NSG小鼠已成功建立CDX模型:

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