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同系腫瘤小鼠模型是最早的腫瘤動(dòng)物模型之一，至今已經(jīng)有至少五十年的歷史了。這類模型是將小鼠來(lái)源的腫瘤細(xì)胞或組織移植到遺傳背景相同且具有免疫能力的宿主小鼠中。

在同系腫瘤模型中形成的同種異體移植物（即腫瘤）由于組織供體和移植受者具有一致的遺傳背景，因此免受排斥反應(yīng)。同時(shí)，同系腫瘤小鼠模型免去了在免疫缺陷小鼠中進(jìn)行免疫重建的復(fù)雜過(guò)程，這種保持小鼠完整免疫系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)使得同系腫瘤小鼠模型成為研究腫瘤微環(huán)境、腫瘤轉(zhuǎn)移、特別是評(píng)估免疫調(diào)節(jié)療法的有力工具。

Fig.1 同系腫瘤小鼠模型示意圖

• 同系腫瘤細(xì)胞系移植小鼠模型（Cell-derived allograft）

• GEM來(lái)源同種異體移植模型（GEM-derived allograft）

• 免疫檢查點(diǎn)人源化同系移植小鼠模型

• B細(xì)胞缺陷同系移植小鼠模型

同系腫瘤細(xì)胞系移植小鼠模型是將組織相容性的腫瘤細(xì)胞系，即同種背景來(lái)源的腫瘤細(xì)胞系接種至免疫健全的近交系小鼠體內(nèi)。相較于CDX模型，鼠源腫瘤細(xì)胞系移植小鼠模型保留了小鼠完整免疫系統(tǒng)，可用于研究功能性免疫系統(tǒng)存在下癌癥免疫療法的表現(xiàn)。

傳統(tǒng)同系移植模型最常用的宿主小鼠有Balb/c和C57BL/6小鼠。Balb/c和C57BL/6在免疫學(xué)上存在一些差異，比如：Balb/c與C57BL/6小鼠相比具有更強(qiáng)的體液反應(yīng)；在C57BL/6小鼠中，Th1免疫應(yīng)答和IFNγ產(chǎn)生占主導(dǎo)地位，而B(niǎo)alb/c很容易引發(fā)Th2免疫應(yīng)答，等等。目前已開(kāi)發(fā)出多種小鼠腫瘤細(xì)胞系，主要在C57BL/6和Balb/c背景下。例如，MC38結(jié)腸癌細(xì)胞系來(lái)源于C57BL/6近交系小鼠，MC38細(xì)胞就可以很容易地移植到C57BL/6小鼠體內(nèi)。

這類鼠源細(xì)胞系移植小鼠模型主要具有操作簡(jiǎn)單、高效經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，可用于大規(guī)模篩選新型免疫療法或抗腫瘤藥物，如免疫檢查點(diǎn)抑制劑、聯(lián)合治療等。

同系腫瘤細(xì)胞系移植小鼠模型可通過(guò)皮下注射（異位）移植或原位移植構(gòu)建。皮下注射腫瘤細(xì)胞獲得的異位模型具有簡(jiǎn)便性和精確性的優(yōu)點(diǎn)，便于腫瘤介入治療以及腫瘤生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)。然而，異位模型不能如實(shí)地反映腫瘤微環(huán)境，因?yàn)槠鞴傧到y(tǒng)之間的固有免疫細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞都是不同的。此時(shí)，原位模型可以更準(zhǔn)確地反映進(jìn)行腫瘤發(fā)生的器官的天然腫瘤微環(huán)境。

利用基因工程手段，對(duì)原癌基因或抑癌基因進(jìn)行改造可以建立自發(fā)腫瘤的基因修飾（genetically engineered mice，GEM）小鼠模型，如H11-Myc轉(zhuǎn)基因小鼠、Kras轉(zhuǎn)基因小鼠等。將來(lái)自于這些小鼠的腫瘤移植到遺傳背景一致的受體小鼠中，就可以得到自發(fā)腫瘤小鼠來(lái)源腫瘤組織移植小鼠模型，即GEM來(lái)源同種異體移植模型。使用自發(fā)腫瘤小鼠作為移植供體可以在一定程度上彌補(bǔ)鼠源腫瘤細(xì)胞系短缺的問(wèn)題。

與PDX模型的制備相類似，可通過(guò)將原位GEM腫瘤的組織小塊通過(guò)原位或皮下移植到具有免疫功能的同源宿主中。GEM來(lái)源的腫瘤組織可以儲(chǔ)存起來(lái)用于大批量制備，獲得高通量的同源腫瘤小鼠模型。如下圖所示，（I）基因工程修飾小鼠體內(nèi)形成腫瘤，將增殖中的腫瘤組織在皮下或原位直接移植到完全免疫功能的同系小鼠中。成功移植后，GDA荷瘤小鼠可以用于評(píng)估單獨(dú)或聯(lián)合用藥（*）治療，研究藥物對(duì) “原發(fā)性”腫瘤的治療效果（II）。也可以使用生存手術(shù)切除移植的GDA腫瘤組織，并將治療重點(diǎn)放在轉(zhuǎn)移性疾病上，模擬原發(fā)腫瘤切除后人類患者的一線治療。GDA荷瘤小鼠用于在發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性疾病后進(jìn)行干預(yù)性治療（III），或在手術(shù)切除后立即開(kāi)始預(yù)防性輔助治療（IV）。

因此，GEM自發(fā)腫瘤小鼠來(lái)源腫瘤組織移植（GDA）小鼠模型非常適合用于腫瘤表型分化、微環(huán)境豐富度、腫瘤干細(xì)胞驅(qū)動(dòng)研究，以及研究靶向性小分子和/或免疫療法對(duì)原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性腫瘤的干預(yù)或預(yù)防性治療。與PDX一樣，連續(xù)傳代會(huì)增加腫瘤性質(zhì)偏離親本樣品的可能性。南模生物目前可提供肝癌、胰腺癌、肺癌等在內(nèi)的GEM小鼠模型。

由于同系腫瘤移植模型中腫瘤細(xì)胞和受體免疫系統(tǒng)都是鼠源的，其表達(dá)的免疫檢查點(diǎn)分子和人類同源蛋白相比有一定的差異，因此在藥效評(píng)估中可能存在一定的偏差。如果能通過(guò)將人源基因替換對(duì)應(yīng)小鼠基因，實(shí)現(xiàn)小鼠體內(nèi)表達(dá)人源免疫檢查點(diǎn)蛋白，就可以針對(duì)特定靶向藥物實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，特別是在免疫檢查點(diǎn)抑制劑或聯(lián)合療法的應(yīng)用中至關(guān)重要。

目前已有多種免疫檢查點(diǎn)人源化腫瘤細(xì)胞系與免疫檢查點(diǎn)人源化受體小鼠可以配套使用。免疫檢查點(diǎn)人源化同系移植模型實(shí)現(xiàn)了核心靶點(diǎn)基因的人源化，同時(shí)小鼠擁有健全的免疫系統(tǒng)，使得藥物在識(shí)別人類靶點(diǎn)的同時(shí)，也可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)作出響應(yīng)。在腫瘤免疫藥物研發(fā)過(guò)程中具有明顯優(yōu)勢(shì)，提高了藥物評(píng)價(jià)的精準(zhǔn)性。

在藥物研發(fā)階段，免疫原性也是干擾藥效實(shí)驗(yàn)的主要因素之一。由于單克隆抗體和其他蛋白藥物在野生型近交系小鼠中誘導(dǎo)抗藥物抗體（ADAs）的表達(dá)。ADAs會(huì)中和藥物的活性，影響藥物的清除、血漿半衰期和組織分布，改變藥效或藥動(dòng)學(xué)，使在非臨床研究中觀察到的效應(yīng)可能并非藥物真正的藥理和（或）毒性反應(yīng)[3-4]，導(dǎo)致藥物有效性的評(píng)價(jià)更加復(fù)雜。因此，消除動(dòng)物模型中的免疫原性可以幫助更加高效地篩選潛在藥物。

根據(jù)上述原理，成熟B細(xì)胞缺陷小鼠由于其B細(xì)胞發(fā)育中斷，無(wú)適應(yīng)性抗體反應(yīng)，就能成為很好的受體小鼠。我們可以通過(guò)靶向破壞Ig重鏈基因，構(gòu)建Igh基因修飾小鼠，使這些小鼠B細(xì)胞受體重排、剪切等關(guān)鍵階段被抑制，B細(xì)胞發(fā)育停止在前B細(xì)胞階段，進(jìn)而導(dǎo)致不能產(chǎn)生抗體。

因此，基于Igh基因修飾小鼠的B細(xì)胞缺陷同系腫瘤移植模型可以作為腫瘤免疫藥物的有效篩選模型，它既保留了對(duì)免疫治療評(píng)估重要的免疫細(xì)胞類型，又不會(huì)產(chǎn)生ADAs過(guò)敏反應(yīng)，有效地減低甚至避免了免疫原性的產(chǎn)生，為潛在有效藥物的篩選提供了更多的可能。