Humanizowana mysz

Humanizowana mysz to mysz niosąca funkcjonujące ludzkie geny, komórki, tkanki i/lub narządy. Humanizowane myszy są powszechnie wykorzystywane jako małe modele zwierzęce w badaniach biologicznych i medycznych w zakresie terapii u ludzi.

Mysz humanizowana lub model myszy humanizowanej to taka, która została ksenoprzeszczepiona komórkami ludzkimi i/lub zmodyfikowana w celu ekspresji produktów genów ludzkich, tak aby można ją było wykorzystać do uzyskania odpowiednich spostrzeżeń w kontekście in vivo w celu zrozumienia specyficznej dla człowieka fizjologii i patologii . Wiele naszej wiedzy na temat kilku ludzkich procesów biologicznych uzyskaliśmy z badania modeli zwierzęcych, takich jak gryzonie i naczelne inne niż ludzie . W szczególności małe zwierzęta, takie jak myszy, są korzystne w takich badaniach ze względu na ich mały rozmiar, krótki cykl reprodukcyjny, łatwą obsługę oraz ze względu na genomowe i fizjologiczne podobieństwa z ludźmi; ponadto zwierzęta te można łatwo modyfikować genetycznie. Niemniej jednak istnieje kilka niezgodności tych systemów zwierzęcych z systemami ludzkimi, zwłaszcza w odniesieniu do składników układu odpornościowego . Aby przezwyciężyć te ograniczenia i wykorzystać pełny potencjał modeli zwierzęcych, aby umożliwić naukowcom uzyskanie jasnego obrazu natury i patogenezy odpowiedzi immunologicznych skierowanych przeciwko patogenom specyficznym dla człowieka, opracowano humanizowane modele mysie. Takie modele myszy stały się również integralnym aspektem przedklinicznych badań biomedycznych.

Historia

Odkrycie myszy bezgrasicznej, powszechnie znanej jako mysz naga , oraz myszy SCID były głównymi wydarzeniami, które utorowały drogę humanizowanym modelom myszy. Pierwszy taki model myszy uzyskano przez krzyżowanie wsteczne myszy C57BL/Ka i BALB/c , charakteryzujących się mutacją utraty funkcji w genie PRKDC . Produkt PRKDC jest niezbędny do usuwania pęknięć w niciach DNA podczas rozwoju limfocytów T i B. Dysfunkcjonalne PRKDC prowadzi do upośledzenia rozwoju limfocytów T i B, co prowadzi do ciężkiego złożonego niedoboru odporności (SCID). Pomimo wysiłków włożonych w opracowanie tego mysiego modelu, słabe wszczepienie ludzkich hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC) było głównym ograniczeniem, które wymagało dalszych postępów w opracowywaniu humanizowanych modeli mysich. Kolejnym dużym krokiem w rozwoju humanizowanych modeli myszy było przeniesienie mutacji Scid na nieotyłą mysz z cukrzycą. Doprowadziło to do stworzenia myszy NOD- scid , którym brakowało komórek T , komórek B i komórki NK . Ten mysi model pozwolił na nieco wyższy poziom rekonstytucji komórek ludzkich. Niemniej jednak przełom w tej dziedzinie nastąpił wraz z wprowadzeniem zmutowanego receptora IL-2 ( IL2rg ) w modelu NOD- scid . Stanowiło to przyczynę stworzenia modeli myszy NOD- scid -γcnull (NCG, NSG lub NOG), u których stwierdzono wadliwą sygnalizację interleukin IL -2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 i IŁ-21. Naukowcy opracowali ten model NSG , usuwając RAG1 i RAG2 geny ( geny aktywacji rekombinacji ), co doprowadziło do wersji RAG null modelu NSG, która była pozbawiona głównych komórek układu odpornościowego, w tym komórek NK , limfocytów B i limfocytów T , makrofagów i komórek dendrytycznych , powodując największy niedobór odporności u myszy dotychczas modele. Ograniczeniem tego modelu było to, że brakowało mu antygenu ludzkich leukocytów . Zgodnie z tym ograniczeniem, ludzkie limfocyty T po wszczepieniu myszom nie rozpoznawały ludzkich komórek prezentujących antygen , co skutkowało wadliwym przełączaniem klas immunoglobulin i niewłaściwą organizacją wtórnej tkanki limfoidalnej .

Aby obejść to ograniczenie, kolejny rozwój nastąpił wraz z wprowadzeniem transgenów kodujących HLA I i HLA II w modelu zerowym NSG RAG , co umożliwiło zbudowanie repertuaru ludzkich limfocytów T, jak również odpowiednich odpowiedzi immunologicznych. Myszy z takimi ludzkimi genami są technicznie hybrydami ludzko-zwierzęcymi .

typy

Wszczepienie myszom z niedoborem odporności funkcjonalnych komórek ludzkich można osiągnąć przez dożylne wstrzyknięcie myszom ludzkich komórek i tkanek i/lub stworzenie genetycznie zmodyfikowanej myszy z ludzkich genów. W tej sekcji przedstawiono różne humanizowane modele myszy opracowane przy użyciu różnych metod.

Model Hu-PBL- scid

Model ten opracowano przez dożylne wstrzyknięcie ludzkich PBMC myszom z niedoborem odporności. Komórki jednojądrzaste krwi obwodowej , które mają być wszczepione do modelu, uzyskuje się od dorosłych dawców, którzy wyrazili na to zgodę. Korzyści związane z tą metodą polegają na tym, że jest to stosunkowo łatwa technika, ustalenie modelu zajmuje stosunkowo mniej czasu i że model wykazuje funkcjonalne limfocyty T pamięci . Jest szczególnie skuteczny w modelowaniu choroby przeszczep przeciw gospodarzowi . W modelu brakuje wszczepienia limfocytów B i komórek szpiku . Inne ograniczenia związane z tym modelem to to, że nadaje się on do użytku tylko w eksperymentach krótkoterminowych (<3 miesiące) oraz możliwość, że sam model może rozwinąć chorobę przeszczep przeciw gospodarzowi.

Model Hu-SRC- scid

Hu-SRC- scid opracowuje się przez wszczepienie ludzkich hematopoetycznych komórek macierzystych CD34+ myszom z niedoborem odporności. Komórki są uzyskiwane z ludzkiej wątroby płodowej , szpiku kostnego lub z krwi pochodzącej z pępowiny i wszczepiane przez wstrzyknięcie dożylne. Zaletą tego modelu jest to, że oferuje wieloliniowy rozwój komórek hematopoetycznych, generowanie naiwnego układu odpornościowego, a jeśli przeszczep zostanie przeprowadzony przez wstrzyknięcie dowątrobowe nowonarodzonych myszy w ciągu 72 godzin od urodzenia, może to prowadzić do zwiększonej rekonstytucji komórek ludzkich. Niemniej jednak ograniczenia związane z modelem polegają na tym, że trwa on minimum 10 tygodni różnicowania komórek , zawiera niski poziom ludzkich czerwonych krwinek , leukocytów polimorfojądrowych i megakariocytów .

Model BLT (szpik kostny/wątroba/grasica).

Model BLT składa się z ludzkich HSC , szpiku kostnego, wątroby i grasicy . Wszczepienia dokonuje się poprzez wszczepienie wątroby i grasicy pod torebkę nerki oraz przeszczepienie HSC uzyskanych z wątroby płodu. Model BLT ma kompletny i całkowicie funkcjonalny ludzki układ odpornościowy z limfocytami T ograniczonymi do HLA . Model zawiera również układ błony śluzowej, który jest podobny do ludzkiego. Ponadto spośród wszystkich modeli model BLT charakteryzuje się najwyższym stopniem rekonstytucji komórek ludzkich.

Ponieważ jednak wymaga implantacji chirurgicznej, model ten jest najtrudniejszy i najbardziej czasochłonny w opracowaniu. Inne wady związane z modelem to to, że przedstawia on słabą odpowiedź immunologiczną na ksenobiotyki , nieoptymalne przełączanie klas i może rozwinąć się GvHD .

Przeszczepione ludzkie organoidy

Bioinżynierowie i elektrycy wykazali, że ludzkie organoidy mózgowe przeszczepione myszom funkcjonalnie integrują się z ich korą wzrokową. Takie modele mogą powodować podobne problemy etyczne, jak humanizacja innych zwierząt oparta na organoidach .

Hybryda mysz-człowiek

Hybryda mysz-człowiek to genetycznie zmodyfikowana mysz , której genom zawiera zarówno geny mysie, jak i ludzkie, a zatem jest mysią formą hybrydy ludzko-zwierzęcej . Na przykład genetycznie zmodyfikowane myszy mogą rodzić się z antygenów ludzkich leukocytów , aby zapewnić bardziej realistyczne środowisko podczas wprowadzania do nich ludzkich krwinek białych w celu zbadania odpowiedzi układu odpornościowego . Jednym z takich zastosowań jest identyfikacja wirusa zapalenia wątroby typu C (HCV), które wiążą się z HLA i które mogą być rozpoznawane przez ludzki układ odpornościowy, przez co potencjalnie mogą być celem przyszłych szczepionek przeciwko HCV.

Ustalone modele chorób człowieka

Kilka mechanizmów leżących u podstaw ludzkich dolegliwości nie jest w pełni poznanych. Wykorzystanie modeli humanizowanych myszy w tym kontekście pozwala naukowcom określić i rozwikłać ważne czynniki, które powodują rozwój kilku ludzkich chorób i zaburzeń należących do kategorii chorób zakaźnych, raka, autoimmunizacji i GvHD.

Choroba zakaźna

Wśród ludzkich patogenów zakaźnych badanych na modelach humanizowanych myszy, z powodzeniem zbadano ludzki wirus niedoboru odporności . Poza tym w różnych badaniach opisano humanizowane modele do badania wirusa Ebola , zapalenia wątroby typu B , zapalenia wątroby typu C , herpeswirusa związanego z mięsakiem Kaposiego , Leishmania major , malarii i gruźlicy .

Opracowano również modele myszy NOD/ scid dla wirusa dengi i wirusa ospy wietrznej-półpaśca oraz model zerowy Rag2 𝛾c zerowy do badania wirusa grypy .

Raki

Na podstawie typu ludzkich komórek/tkanek, które zastosowano do wszczepienia, humanizowane mysie modele raka można sklasyfikować jako ksenoprzeszczepy pochodzące od pacjenta lub ksenoprzeszczepy pochodzące z linii komórkowej. Uważa się, że modele PDX w większym stopniu zachowują cechy złośliwości rodziców i dlatego są one uważane za potężniejsze narzędzie do oceny wpływu leków przeciwnowotworowych w badaniach przedklinicznych . Zaprojektowano humanizowane modele myszy do badania nowotworów różnych narządów. Mysi model do badania raka piersi został wygenerowany przez wewnątrzwątrobowe wszczepienie komórek SK-BR-3 myszom NSG. Podobnie, myszy NSG, którym wszczepiono dożylnie komórki AML pochodzące od pacjenta , oraz te, którym wszczepiono (poprzez wstrzyknięcia podskórne , dożylne lub dotrzustkowe) guzy raka trzustki pochodzące od pacjenta, również opracowano do badania odpowiednio białaczki i raka trzustki. Zgłoszono również kilka innych humanizowanych modeli gryzoni do badania raka i immunoterapii raka .

Choroby autoimmunologiczne

Problemy związane z różnicami w układzie odpornościowym człowieka i gryzoni zostały przezwyciężone za pomocą kilku strategii, aby umożliwić naukowcom badanie zaburzeń autoimmunologicznych przy użyciu humanizowanych modeli. Myszy NSG, którym wszczepiono PBMC i którym podawano antygeny mieliny w adiuwancie Freunda , oraz autologiczne komórki dendrytyczne z impulsem antygenu zastosowano do badania stwardnienia rozsianego . Podobnie, myszy NSG, którym wszczepiono hematopoetyczne komórki macierzyste i którym podawano pristane , wykorzystano do badania tocznia rumieniowatego . Ponadto myszy NOG, którym wszczepiono PBMC, wykorzystano do badania mechanizmów odrzucania alloprzeszczepów in vivo.

Zobacz też

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Humanized_mouse&oldid=1137412511 ”