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免疫系统大阅兵,你要的模型我都有!


最近气温骤降,北方已经开始飘雪,南方也是秋雨连绵,有的小伙伴把自己包裹的严严实实,仍然难以抵抗秋季流感大军;看着别人精神抖擞,穿个短袖到处溜达,我等凡夫俗子只能感叹自己免疫系统的战斗力太渣。实际上在人漫长的一生中,免疫系统都在尽职尽责的守护着大家的健康,大多数疾病都是由于免疫系统故障所引起的,如果没有免疫系统的保护,即使是一粒尘埃都足以致命......

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巨噬细胞消灭病原体(引自工作细胞)

今天小编就为大家详细介绍一下免疫系统,全文较长,大家可根据目录浏览自己感兴趣的部分。


目录

01 免疫系统概述  免疫系统的分类、免疫器官的分类、免疫细胞的起源和分类、免疫活性物质

02 免疫细胞的功能  DC细胞、巨噬细胞、单核细胞、NK细胞、粒细胞、T细胞、B细胞、常用研究模型

03 免疫研究热点及常用模型  细胞治疗、免疫检查点、常用研究模型


01 免疫系统概述

免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质组成,具有免疫监视、防御、调控的作用,是机体执行免疫应答及免疫功能的重要系统。免疫系统具有识别和排除抗原性异物、与机体其他系统相互协调,共同维持机体内环境稳定和生理平衡的功能[1],但其功能的亢进也会对自身器官或组织产生伤害。


免疫系统的分类 

免疫系统可分为先天性免疫(又称非特异性免疫)和适应性免疫(又称特异性免疫),其中适应性免疫又分为体液免疫和细胞免疫,他们构筑了三道防线守护着我们的健康。第一道防线是由皮肤和黏膜构成的,它们不仅能够阻挡病原体侵入人体,而且它们的分泌物(如乳酸、脂肪酸、胃酸和酶等)还有杀菌的作用;第二道防线是体液中的杀菌物质和吞噬细胞;第三道防线主要由免疫器官(胸腺、淋巴结和脾脏等)和免疫细胞(淋巴细胞)组成。

图1.jpg

免疫系统分类

前两道防线是人类在进化过程中逐渐建立起来的天然防御功能,特点是人人生来就有,不针对某一种特定的病原体,对多种病原体都有防御作用,因此属于非特异性免疫。第三道防线是人体在出生以后逐渐建立起来的后天防御功能,只针对某一特定的病原体或异物起作用,因而属于特异性免疫。接种疫苗、感染病原体、体外输入抗体等方法均可让我们获得针对相应病原体的特异性免疫力。


免疫器官的分类 

免疫器官根据分化的早晚和功能不同,可分为中枢免疫器官和外周免疫器官。中枢免疫器官包括骨髓和胸腺,是免疫细胞发生、分化、成熟的场所。其中,骨髓富含多能造血干细胞(HSC),是各种血细胞的重要发源地。胸腺是T细胞分化、成熟的场所,对外周免疫器官和免疫细胞具有重要的调节作用,但成年后,胸腺会随着年龄增长逐渐萎缩,到老年时基本被脂肪组织所取代,这也导致人的免疫力随之下降[1]。

图2.jpg

人体免疫器官

外周免疫器官包括脾脏、淋巴结、扁桃体、小肠集合淋巴结、盲肠等,是T、B淋巴细胞定居、增殖的场所及发生免疫应答的主要部位[2]。脾脏承担着过滤血液的职能,它可以清除死亡的血细胞,吞噬血液中的病毒和细菌;淋巴结拥有数十亿个白细胞,是免疫应答的重要场所,肩负着过滤淋巴液的工作;盲肠和扁桃体内含有大量的淋巴结,割除扁桃体后人患上链球菌咽喉炎等疾病的几率明显升高......


免疫细胞的起源和分类 

大部分免疫细胞来源于骨髓,骨髓里的HSC可分化为不同的造血祖细胞,进而分化为形态和功能不同的髓系祖细胞(CMP)和淋巴系祖细胞(CLP)。CLP可进一步分化成T细胞、B细胞等;CMP则可以进一步分化为粒细胞、巨噬细胞、红细胞、血小板等;CLP和CMP皆参与树突状细胞(DC)的形成[3]。

图3.png

HSC的分化路径[8]

免疫细胞的种类繁多,大致也可分为2类。先天免疫系统的组成细胞:DC细胞、NK细胞、巨噬细胞、树突状细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞等;适应性免疫应答细胞:T细胞、B细胞等。


免疫活性物质 

免疫活性物质指由免疫细胞或其它细胞产生的发挥免疫作用的物质,免疫活性物质的种类非常多,包括抗体、溶菌酶、补体、免疫球蛋白、干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等[7]。通过免疫学检测技术,可以对这些免疫活性物质进行定性定量分析,从而对人体自身免疫情况、营养情况、感染情况及自身免疫性疾病进行诊断。


免疫细胞的功能

免疫细胞是人体执行免疫功能的“一线干警”,向来是免疫研究的重点,也是我们要重点介绍的部分。

DC细胞

树突状细胞(dendritic cell, DC),存在于血液和暴露于环境的组织中,如皮肤和鼻子、肺、胃和小肠的上皮组织。它是一种专业的抗原提呈细胞,通过对T、B淋巴细胞的抗原加工和提呈,将先天免疫和适应性免疫联系起来[11,12]。树突状细胞的常规标记物包括CD11c、BDCA-1/2以及CD123[13],树突状细胞主要分为三类:

  • 浆细胞样树突状细胞(pDC),专精于识别病毒和肿瘤细胞

  • I型经典树突状细胞(cDC1),能够识别细胞内病原体并触发CD8 T 细胞和Th1 CD4 T细胞应答

  • II型经典树突状细胞(cDC2),在与细胞内病原体、寄生虫、变应原、真菌和细胞外细菌接触时,会触发CD4 T细胞反应

图4.png

小鼠树突细胞发育谱系图


巨噬细胞

巨噬细胞(Macrophages)是一种分布广泛且功能多样的白细胞,作为“清道夫”,巨噬细胞可通过吞噬细胞残片、细胞代谢物,消化病原体,清除有害物质;作为“哨兵”,巨噬细胞可通过细胞因子等信号弹提醒其它免疫细胞“有敌入侵,准备战斗”;此外,巨噬细胞还可以感受微环境的变化,响应器官需求,维持代谢平衡[14]。

图5.png

巨噬细胞的来源[16]

巨噬细胞存在于人体的多种组织中,如骨巨噬细胞(破骨细胞)、中枢神经系统(小胶质细胞)、肝脏(库普弗细胞),肺泡(噬尘细胞)等,不同组织的巨噬细胞具有不同的形态和功能。这些驻留在组织中的巨噬细胞可以从骨髓中的造血干细胞发育而来,它们表达F4/80,并在成熟阶段发育为Ly6C+单核细胞;也可以是胚胎发育期的胎肝、卵黄囊或背主动脉产生,这些巨噬细胞在胎儿出生前就迁移到特定的组织中,并具有自我更新的能力[15],如小胶质细胞和库普弗细胞能够在白细胞介素34 (IL-34)存在的情况下实现自我更新;此外,髓外造血也能产生一些巨噬细胞,例如脾脏。

图6.png

巨噬细胞极化[18]

根据巨噬细胞在炎症反应中的功能和活化程度可分为两个亚型:抗炎的M1巨噬细胞和促炎的M2巨噬细胞。M1型巨噬细胞通常由病原体、LPS、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和1型辅助性T (Th1)细胞因子、干扰素γ(IFN-γ)等活化,它可以促进氧化状态、产生活性氧(ROS),并分泌炎症细胞因子和趋化因子,如IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、CXCL9等[17]。M2型巨噬细胞被认为具有免疫抑制作用,可由寄生虫或真菌感染、免疫复合物、凋亡细胞、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、IL-13、TGF-b和2型辅助性T细胞因子 (Th2)IL-4、IL-33和IL-25通过Th2细胞替代活化,它可以分泌IL-10和TGF-β等抗炎因子,M2型巨噬细胞又可分为M2a、M2b、M2c及M2d四个亚型。


单核细胞

单核细胞(monocytes)是体积最大的白细胞,来源于骨髓中的造血干细胞,在维持机体稳态、病原体识别和清除以及炎症中发挥关键作用。单核细胞在稳态下不增殖,一旦机体受到病原体攻击,单核细胞就会迅速迁移到外周组织,分化为树突状细胞或巨噬细胞。单核细胞的特征是可塑性和异质性,因为它可以快速调整其功能表型以响应变化的机体环境[22]。

图7.png

单核细胞的发育谱系[21]

(CDP,树突状细胞共同前体;CMoP,单核细胞共同祖细胞)

根据CD14、CD16 (Fcγ RIII)、CD64 (Fcγ RI)和趋化因子受体CD192和CX3CR1的表达水平可将人外周血单核细胞群定义为三个不同的亚群:经典型、中间型和非经典型;根据HLA-DR、CD195、TNFR1(CD120a)和TNFR2(CD120b)的表达水平可以对这些亚群进一步细分。TNFR1在中间型单核细胞中表达最高,而TNFR2在非经典型单核细胞中表达最高[23]。

亚群
标志物
功能
经典型

CD14Hi、CD64、CD62L

、TNFR1、TNFR2Low

占比87-88%,有吞噬活性的主要群体,较弱促炎细胞因子生成
中间型
CD16、CD14Hi、CD64、HLA-DRHi、TNFR1Hi、TNFR2 占比约2-3%,促炎,生成TNF-α、IL1b和IL-6
非经典型

CD14Low、CD16Hi、

TNFR1Low、TNFR2Hi

占比约10%,抗炎,组成型生成IL-1RA

(Low:低表达水平,Hi:高表达水平)


NK细胞

自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)来源于骨髓CD34+共淋巴祖细胞,是先天免疫系统的一部分,对于免疫监视和随后的宿主防御病毒感染和癌细胞至关重要。在人体中,NK细胞占循环淋巴细胞的8-20%;在实验室的近交系小鼠中,NK细胞占脾脏和骨髓淋巴细胞的2-5%[5]。与其他淋巴细胞不同,NK细胞无需事先活化,就可以非特异性直接杀伤肿瘤细胞和病原体,这种天然杀伤活性既不需要抗原致敏,也不需要抗体参与,且无MHC限制。也因此,NK细胞不会生成免疫记忆或产生长期保护性免疫[9]。

图8.jpg

NK细胞亚群

在人体内NK细胞主要特征为CD3-CD56+淋巴细胞群,NK细胞根据CD56的表达水平被进一步区分:dim和bright。CD56dim是一种完全成熟的NK细胞,占外周血NK细胞的90%,主要起介导细胞毒性的作用,具有更强的杀伤活性[10];CD56bright可产生大量细胞因子,主要起免疫调节作用,高表达IL-2R。除上述2种常见的NK细胞外,还有组织驻留NK细胞(trNK),它们存在于许多组织中,包括淋巴结、胸腺、肝脏、肺、子宫和小肠,我们对trNK的了解仍处于早期阶段;另外一种不太常见的亚群,称为适应性NK细胞,它们具有免疫记忆,是特化的记忆样细胞。


粒细胞

粒细胞(granulocytes)是富含细胞质颗粒的细胞,一旦被活化,就会释放免疫刺激分子来抵抗病毒和寄生虫感染。粒细胞依靠炎症信号将其募集到损伤、感染或过敏反应的部位,除了能对病毒和寄生虫感染反应之外,粒细胞还与多种疾病相关,包括慢性炎症、哮喘、过敏、免疫调节、自身免疫和癌症等[24]。

图9.png

粒细胞分类

粒细胞包括嗜中性粒细胞(neutrophils)、嗜酸性粒细胞(eosinophils)、嗜碱性粒细胞(basophils)及肥大细胞(mast cells),其标志物和功能简介如下:

亚群
标志物
功能
中性粒细胞 CD10、CD15、CD17、CD24、CD35、CD43、CD66、CD89、CD282 (TLR2)、CD284 (TLR4)、CD286 (TLR6)、钙卫蛋白(S100A8/A9)等 占人体循环白细胞的60%,中性粒细胞的主要功能是吞噬病原体,消灭微生物
嗜酸性粒细 CD9、CD15、CD24、CD35、CD125、CD170(SiglecF)、CD193 (CCR3)等 约占循环白细胞的1-3%,主要参与人体对寄生虫感染和过敏性疾病的反应
嗜碱性粒细胞 CD9、CD11a、CD13、CD16、CD25、CD88、CD154、CD123、FceR1、CD192 (CCR2)等 在循环白细胞中占比不到1%,是唯一含有组胺并分泌包括IL-4在内的某些细胞因子的循环白细胞,主要作用是防御寄生虫感染
肥大细胞 CD117 (c-kit)、FceR1、CD9、CD15、CD24、CD35、CD43、CD64等 广泛分布在皮肤及内脏粘膜下的微血管周围,分泌多种细胞因子,参与免疫调节(TB细胞,APC细胞活化


T细胞

T细胞(T lymphocyte)起源于骨髓,然后转移到胸腺中发育成熟,成熟的T细胞经淋巴管、外周血和组织液等在体内进行循环,T细胞的循环有利于广泛接触抗原物质,加强免疫应答,形成并长期保持免疫记忆。在过去的十年中,T细胞一直是研究热点,例如研究T细胞受体的免疫检查点抑制剂(PD-1、CTLA-4等)。目前已经有方法可以解除肿瘤微环境对T细胞增殖和激活的抑制,这一成果已经成功应用于黑色素瘤以及其他肿瘤的治疗。

图10.png

T细胞分化

T细胞是相当复杂的不均一体、又不断在体内更新、在同一时间可以存在不同发育阶段或功能的亚群。T细胞的特征标记物包括CD3和T细胞受体(TCR)。根据表达类型,它们可以分为CD4+ T细胞和CD8+ T细胞,其中CD4+ T细胞主要为辅助T细胞(helper T cell),它可以增生扩散来激活其它直接参与免疫反应的免疫细胞;CD8+ T细胞主要为细胞毒T细胞(cytotoxic T cell),它就像一个“杀手”,可以对产生特殊抗原反应的目标细胞进行直接杀灭;还有一种调节性T细胞(T-reg),它能有效抑制免疫应答,通常起着维持自身耐受和避免免疫反应过度损伤机体的重要作用,目前研究最多的是CD4+CD25+ Treg细胞(nTreg),此外还有CD+8 Treg、aTreg、iTreg等;此外还有记忆T细胞、NKT细胞等。CD4+ T细胞和CD8+ T细胞根据表面标志物又可以进一步分为更多亚群:

图11.png

CD4+和CD8+T细胞亚群

亚群
标志物 功能
辅助性T细胞1(Th1) CD3、CD4、IFN-g、CCR5、CXCR3等 Th1细胞在识别和清除细胞内病原体如病毒和细菌,包括结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌和利什曼原虫方面起着重要作用。

辅助性T细胞2(Th2)

CD3、CD4、CCR3、CCR4、CXCR4、IL-4、IL-10等 Th2细胞介导针对细胞外寄生虫、细菌、过敏原和毒素的体液或抗体介导的免疫反应的活化和维持。Th2细胞通过生成各种细胞因子如IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-13和IL-17E (IL-25)来介导这些功能。
辅助性T 胞17(Th17) CD3、CD4、CCR4、CCR6、TGFbRII、IL-17、CCL20等 一种新发现的能够分泌白介素17(IL-17)的T细胞亚群,在自身免疫性疾病和机体防御反应中具有重要的意义。
调节性T细胞(T-reg) CD3、CD4、FoxP3、CD25、CTLA4、OX40/CD134、TGFb、IL-10、IL-35等 Treg对维持自身耐受性和免疫细胞稳态至关重要,Treg在调节自身免疫性疾病的免疫反应中发挥了重要作用,包括1型糖尿病、类风湿性关节炎、多发性硬化等。

滤泡辅助T细胞(Tfh)

CD3、CD4、CD8、CD185 (CXCR5)、CD183 (CXCR3)、CD278 (ICOS)、CD279 (PD1)等 Tfh细胞是增强免疫应答的关键,作用是触发B细胞分化成分泌抗体的浆细胞和记忆性B细胞,了解它们的功能有助于对疫苗的开发。
NaiveT细胞 CD3、CD8、CD27、CD45RA、CD62L、CD127、CCR7等 表现静息表型,通过TCR-自身肽、MHC配体和IL-7信号传导维持
效应T细胞 CD3、CD8、CD25、CD69、KLRG1、CD30、OX40、ICOS、TIM3等 对转化细胞和病毒感染细胞具有细胞毒性,通过Fas/FasL和分泌IFNγ、颗粒酶A和穿孔素介导细胞死亡
效应记忆性T细胞(Tem) CD3、CD8、CD44、CD45RO、CD127等 存在于淋巴组织和外周组织中;细胞毒性强和储备好的效应分子,在遇到抗原时迅速分化为Teff
中枢记忆性T细胞(Tcm) CD3、CD8、CD45RO、CD127、CD27、CD28等 存在于淋巴结、脾脏、骨髓和血液;相比于naive CD8+T细胞,对抗原刺激更为敏感,但无即时效应反应


B细胞

B细胞(B lymphocyte)在骨髓中开始发育成熟,是体内产生抗体(免疫球蛋白Ig)的细胞,主要执行体液免疫,也具有抗原提呈功能。与其他淋巴细胞一样,B细胞的标记物也在成熟和分化过程中发生进化,包括CD19、CD27、BCM和CXCR4等。B细胞的典型特征在于B细胞受体(BCR),BCR是一种锚定在B细胞膜上的抗体,可通过细胞内信号传导刺激B细胞的活化。每个成熟B细胞只生成一种具有单一特异性的BCR,因此只生成具有单一特异性的抗体。

图12.png

B细胞分化

从骨髓来的干细胞或前B细胞,在迁入法氏囊或类囊器官后,逐步分化为有免疫潜能的B细胞。成熟的B细胞经外周血迁出,进入脾脏、淋巴结,主要分布于脾小结、脾索及淋巴小结、淋巴索及消化道粘膜下的淋巴小结中,受抗原刺激后,一部分分化增殖为浆细胞,合成抗体,发挥体液免疫的功能;另一部分B细胞经过抗原激活后并不成为浆细胞,而是成为记忆B细胞,当再次遇到相同抗原时,记忆B细胞能迅速作出反应,大量分化增殖。


常用研究模型

以上只是简单介绍了免疫细胞的分类,随着研究的深入,科学家们发现了更多的Marker,分出了更多的亚群。目前免疫学的研究炙手可热,各种颠覆性的成果不断产生,工欲善其事必先利其器,想要在免疫学研究中抢占先机,合适的动物模型是必不可少的。

图13.png

(图片来自网络)

南模生物根据免疫细胞发育分化的标志性marker,自主构建了多种Cre工具鼠、搭配特定基因条件性敲除小鼠、荧光工具鼠等使用,可用于研究该基因在免疫细胞亚群中的功能、或研究免疫细胞的发育分谱系;此外还有多种DTR工具鼠,可以在小鼠体内剔除特定类型的免疫细胞,如Lyz2-DTR,可以剔除小鼠体内的巨噬细胞,Tmem119-DTR,可以剔除小鼠体内的小胶质细胞等。详细模型信息见下表:

图14.png

T、B、NK细胞Cre工具鼠

图15.png

造血干细胞、巨噬细胞、单核细胞等Cre工具鼠

图16.png

粒细胞、DC细胞等Cre工具鼠

图17.png

各类免疫细胞剔除(DTR)工具鼠


03 免疫研究热点和常用模型

免疫系统是人类健康忠诚的卫士,90%以上的疾病都和免疫系统失调有关,如各类肿瘤、病毒感染(流感、HIV、登革热等)、细菌感染(结核分枝杆菌、金黄色葡萄球菌等)、自身免疫性疾病(类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等)等。这其中最火热的无疑是免疫在肿瘤治疗领域的研究了,我们就以肿瘤治疗为例,介绍下当下的免疫研究热点和常用动物模型。


细胞治疗

细胞治疗是指将同种或异种活细胞在体外经过加工或处理后,再输注回人体,以达到修复病变细胞或重建正常细胞和组织的治疗方法。细胞治疗在心脑血管疾病、恶性肿瘤、遗传病、自身免疫性疾病、损伤再生医学等领域,都有非常广阔的前景。目前,细胞治疗主要还处于基础研究阶段,只有少数产品已经走上了临床,如CAR-T等。

图18.png

CAR-T疗法原理图

CAR-T即嵌合抗原受体T细胞免疫疗法,原理包含四部分:

  • 从患者身上分离T细胞

  • 通过基因工程技术改造T细胞,使T细胞表达能识别肿瘤细胞的人工受体(CAR),改造后的T细胞带有CAR受体(即CAR-T细胞),可以识别并攻击癌细胞

  • 体外培养扩增CAR-T细胞,一般需要几十亿-几百亿有效的CAR-T细胞

  • 将扩增好的CAR-T细胞回输到病人体内,高效灭杀癌细胞


细胞治疗是一个非常前沿的领域,2017年8月,首个CAR-T免疫疗法在美国上市,今年6月,复星凯特CAR-T细胞治疗产品正式获批,我国才有了自己的CAR-T产品。截至目前,全球也已有7款CAR-T产品上市,CAR-NK等则还完全停留在研究阶段。

图19.png

已上市CAR-T产品(至2021.9月)

当然,细胞治疗自身也有着明显的缺点:

  • 价格太贵是细胞疗法推广的最大障碍,细胞治疗需要取材于患者自身,无法像传统药物一样大规模商业化生产。作为拥有首个获批CAR-T疗法的企业,诺华的CAR-T细胞疗法每疗程定价47.5万美元,令人望而却步。

  • 细胞一般来自于肿瘤患者自身,只能个性化制备,这就为细胞的质控带来了极大困难,有的患者因为病情原因,身上可取的T细胞并不足量或者质量较差。

  • 肿瘤细胞一般和正常细胞表达相同的抗原,唯一区别在于某些抗原在肿瘤细胞表面高表达而在正常细胞表面低表达。根据竞争原则,CAR-T细胞会优先杀伤肿瘤细胞,但也会误伤正常细胞。因此,发掘肿瘤细胞专属抗原是免疫细胞治疗中的一项重要工作。

每一项技术的兴起和完善都是一个漫长的过程,目前细胞治疗不仅本身有诸多缺陷,还面临着来自传统药物、新兴的免疫检查点抑制剂等的跨界竞争,但不可否认的是,细胞治疗的前景是光明的,这种让人耳目一新的治疗方法必将在未来的医药格局中占有重要地位。


免疫检查点

PD-1/PD-L1的巨大成功,让全球进入免疫检查点抑制剂开发的大时代,每个人都不愿意被时代抛下。免疫检查点(immune checkpoint)指的是在免疫细胞上表达,能调节免疫激活程度的一系列分子。人的免疫系统在受到激发时会活化,消灭病原体,但不会攻击自身正常细胞,这就是因为免疫检查点起到了刹车作用,它可以将免疫系统的活化程度控制在正常范围内。但是免疫检查点也会被一些“不法分子”利用,例如肿瘤细胞,它们可以释放一些物质来激活免疫检查点,抑制免疫系统活化,使自己逃脱免疫监视,逍遥法外。

图20.png

部分常见免疫检查点[25]

因此开发免疫检查点抑制剂,激活免疫细胞重新工作从而消灭肿瘤细胞等“不法分子”,成为了当下炙手可热的研究方向。免疫检查点分子据功能区同源性可以分为几大家族:B7-CD28超家族,免疫球蛋白(Ig)超家族和肿瘤坏死因子(TNF)超家族等,跟据其对细胞的调节作用又可分为共刺激分子与共抑制分子两大类。部分常见免疫检查点简介见下表:

免疫检查点 简介
PD-1(CD279) PD-1在CD4和CD8胸腺细胞以及活化的T和B淋巴细胞和骨髓细胞上短暂表达。PD-1在结合B7家族的两个配体PD-L1和PD-L2之一后发出信号。在配体结合后,PD-1信号传导抑制T细胞活化,导致增殖减少,细胞因子产生和T细胞死亡。

PD-L1(B7-H1)

PD-L1在T淋巴细胞,B淋巴细胞,NK细胞,树突细胞以及IFNγ刺激的单核细胞,上皮细胞和内皮细胞上表达。PD-L1与其受体PD-1结合,在CD4和CD8胸腺细胞以及活化的T和B淋巴细胞和骨髓细胞上发现。PD-L1与PD-1的结合导致TCR介导的T细胞增殖和细胞因子产生的抑制

LAG-3

选择性表达在活化的T淋巴细胞、NK细胞和树突状细胞上。LAG-3主要的配体是MHC II类分子,对T细胞具有负调节功能

TIM-3

表达于Th1、Th17、CD8+T细胞上,是T细胞抑制受体。Gal-9可以与TIM-3结合并引起钙流入Th1细胞的细胞内区域,诱导T细胞凋亡

4-1BB

主要表达于活化的T细胞。与4-1BBL结合时,可刺激T 细胞( 和B 细胞) 活化和增殖。其介导的信号传导可保护T细胞,特别是CD8+ T细胞免于激活诱导的细胞死亡。

OX-40

OX40是活化的细胞毒性T细胞和调节性T细胞(Treg细胞)表面表达的共刺激分子。OX40与配体OX40L(CD252, TNFSF4)结合传递共刺激信号。在肿瘤微环境中,免疫激活可导致OX40表达。可增强效应T细胞的活化和增殖,并抑制Tregs,从而导致复杂的抗肿瘤免疫反应。
TIGHT

TIGIT 在活化和记忆性 T 细胞、调节性 T 细胞、滤泡辅助性 T(Tfh)细胞和自然杀伤性(NK)细胞上表达。与 PD-1 相似,在慢性感染和肿瘤中,高表达于耗竭的 T 细胞和自然杀伤(NK)细胞。

CTLA-4(CD152)

CTLA-4在活化的T和B淋巴细胞上表达。CTLA-4在结构上类似于CD28,并且两种分子都与B7家族成员B7-1(CD80)和B7-2(CD86)结合。在配体结合后,CTLA-4抑制细胞介导的免疫应答。CTLA-4在诱导和/或维持免疫耐受、胸腺细胞发育和保护性免疫调节中起作用

CD28

在几乎所有人CD4+ T细胞和约一半的所有CD8 T细胞上组成型表达。CD28与两种配体CD80和CD86结合,在树突细胞上表达,结合导致T细胞扩增

TNFR2(CD120b) TNFR2,是肿瘤坏死因子(TNF)受体超家族成员,TNFR2表达于抑制调节性T细胞,髓系抑制性细胞(MDSCs),内皮细胞和生长过程中的选择神经元。TNFR2是TNF的受体之一,仅可被mTNF完全激活并触发有效的信号转导,行使细胞存活和免疫抑制相关功能。
NKG2A
NKG2A是NKG2家族中的抑制性成员,主要表达于NK细胞和NKT细胞。HLA-E是其天然配体。NKG2A与CD94结合形成异源二聚体,与其配体结合后,激活细胞内的抑制性信号通路,抑制NK细胞活性,从而使肿瘤避免被NK细胞杀伤。

CD86(B7-2)

CD86由活化的T细胞和B细胞,巨噬细胞和树突细胞表达。该配体与CD28结合,提供T细胞活化和存活以及细胞因子产生所必需的共刺激信号。另外,CD86与抑制T细胞的CTLA-4结合。

CD80(B7-1)

CD80由活化的B细胞和单核细胞和树突细胞表达。该配体与CD28结合,提供T细胞活化和存活以及细胞因子产生所必需的共刺激信号。另外,CD80与抑制T细胞的CTLA-4结合。

ICOS(CD278)

诱导型T细胞共刺激分子,也称为CD278,在活化的T细胞上表达。其配体为ICOSL,主要在B细胞和树突状细胞上表达。

CD40

在抗原呈递细胞(APC),如B细胞,树突状细胞(DC),和单核细胞以及许多非免疫细胞和各种类型的癌细胞中表达。其配体CD40L 在CD4+ T细胞表面表达。CD40-CD40L在免疫反应中对CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTL)功能起着至关重要的作用,是适应性免疫应答所必需的。

GITR

在静止的CD4+和CD8+ T细胞上,GITR的表达水平是非常低的,一旦接受了刺激,GITR的表达则会被提升。GITR的配体GITRL在活化抗原提呈细胞(APC)、内皮细胞和活化T细胞中均有较高水平的表达。T细胞上GITR与APC上GITRL的相互作用是双向的: 两种细胞都受到相互作用的影响,最终导致T细胞增殖。


常用研究模型

免疫治疗无疑是当下肿瘤治疗领域最热门的的方向,而无论研究免疫检查点还是评估细胞治疗的效果,寻找合适的可以模拟人体免疫系统的小鼠模型都是关键。免疫治疗靶点基因人源化小鼠模型、免疫缺陷小鼠模型、免疫系统人源化小鼠模型等都是我们研究中必不可少的工具。

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免疫研究用小鼠分类

免疫治疗靶点人源化小鼠模型,指通过基因修饰的手段将免疫治疗靶点替换为相应的人源基因,使小鼠表达人源的药物靶点(包括免疫检查点在内),使用合适的该类人源化小鼠模型可以大幅降低研究成本,节省研究时间,同时高效地获得可靠的实验数据。南模生物目前拥有300多种人源化小鼠品系(包括双靶标、三靶标、四靶标人源化小鼠),模型资源库涵盖目前最新最热的免疫治疗靶点,成品人源化小鼠目录如下:


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免疫缺陷模型是指一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物模型,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。

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主要免疫缺陷小鼠的发展历程

免疫缺陷模型的详细介绍可以浏览我们的往期推文:免疫缺陷小鼠之前世今生

具体选择哪种免疫缺陷模型,取决于自己的研究内容,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:

品系 简介 特点
Nude (nu) Foxn1基因纯合突变,无毛、无胸腺,T细胞缺失;B细胞正常、NK细胞应答代偿性的更功能强 裸鼠是快速生长的肿瘤细胞系是理想的宿主,不适合作为血源性癌症如白血病或淋巴瘤的宿主。
Scid (scid) Prkdcscid纯合突变,T、B细胞功能缺失 适合同种和异种肿瘤移植,特别是移植生长缓慢、原代细胞、血源性癌症细胞。Scid小鼠随着年龄增长,可能会产生低水平的血清免疫球蛋白Ig;scid突变对辐射敏感,不太合适需要辐照后再进行移植的实验;人PBMC和胎儿造血细胞(HSC)的移植效率较低
NOD-scid NOD背景下Prkdcscid纯合突变,T、B细胞功能缺失,NK细胞活性低,没有溶血补体活性,骨髓发育缺陷 血清免疫球蛋白Ig泄漏率非常低,非常适合同种和异种肿瘤移植。自发胸腺淋巴瘤,寿命短,约为8-9个月,不适合长期的移植实验
M-NSG NOD背景下携带Prkdcscid和IL2受体γ链(IL2rgnull)双基因纯合突变,T、B、NK细胞功能均缺失 可高效地植入人CD34+造血干细胞(HSC),外周血单核细胞(PBMC),病人来源异种移植物(PDX)或成体干细胞和组织,基本上可以植入人体免疫系统,是研究人体免疫功能,传染病,糖尿病,肿瘤学和干细胞生物学的重要免疫缺陷小鼠,是目前国际公认的免疫缺陷程度最高、最适合人源细胞或组织移植的工具小鼠。
CBA/N Btk基因突变,B细胞功能缺陷,T细胞功能正常 可以进行骨髓移植修复,用于研究B淋巴细胞的产生、功能和异质性,较少用于肿瘤学研究
Beige(bg) Beige突变,严重缺乏NK细胞,欠缺巨噬细胞的抗肿瘤活性、杀伤细胞活性等 应用于免疫学领域。对各种致病因子较敏感,表型与人类罕见病Chediak-Higashi综合征非常相似。


南模生物自主研发了M-NSG小鼠,该品系是通过基因编辑技术获得的NOD背景下携带Prkdc和IL2受体γ链双基因纯合突变的小鼠,与NSG或NOG小鼠一样,缺乏成熟的T、B细胞和NK细胞,是目前免疫缺陷程度最高的小鼠之一。M-NSG小鼠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;适合用做异源细胞和组织移植的载体小鼠。点击查看M-NSG验证数据


免疫系统人源化小鼠则是选择合适的免疫缺陷小鼠(如M-NSG),把人的造血细胞、淋巴细胞、某些组织等植入免疫缺陷小鼠体内,在小鼠身上模拟出人的免疫系统。免疫系统人源化模型主要分为Hu-PBMC、Hu-HSC、Hu-BLT等类型,其详细介绍、在人类疾病中的应用、如何选择合适的人源化模型,点击下文即可查看。

一文看懂什么是免疫系统人源化小鼠


南模生物深耕基因编辑领域,提供全方位模式生物服务,包括基因修饰成品模型供应、个性化模型定制、饲养繁育、表型分析、药效评价等,满足不同实验室需求。


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