人源化小鼠模型在人类疾病研究中的应用（二）
中国实验动物信息网： 针对目前常用免疫缺陷小鼠模型存在的问题，有哪些改进方法与策略？
俞博士：虽然相对于早期的免疫缺陷小鼠（如SCID,
NOD-SCID等），免疫缺陷IL2rg小鼠已经具有支持人细胞，组织和免疫系统成功移植的能力。然而，为了进一步改善该模型在实际应用中存在的某些不足，在此类模型基础上，全球许多实验室也在为进一步完善免疫缺陷小鼠模型，研发更加有效的人疾病模型持续不断努力着。在这方面的努力主要集中在如何增加有利于人先天免疫系统和体液免疫发育成熟与功能效果等领域。
为了改善骨髓细胞在免疫缺陷IL2rg小鼠中发育成熟与功能，
研究者们在BRG小鼠的基础上，构建了人M-CSF, IL-3, SIRPa, TPO, GM-CSF
基因插入的MISTRG小鼠。该小鼠具有表达功能性的人单核细胞和NK细胞能力，而且，在接受人胎干HSC移植和皮下注射人黑色素瘤细胞系Me290后,
M2巨噬细胞如同在原位肿瘤组织一样，可以侵润肿瘤微环境。与Hu-SRC-SCID
NSG肿瘤移植小鼠模型相比，肿瘤生长在Hu-SRC-SCID/MISTRG小鼠中是增加的，提示巨噬细胞/骨髓细胞具有促进肿瘤生长的作用。
另外，在NOG小鼠背景添加人GM-CSF和IL3构建的NOG-hGM-CSF/hIL3小鼠，或在NSG小鼠背景上添加人GM-CSF，IL3和SF（Steel
factor)构建的SGM3，与NOG/NSG小鼠相比，SGM3小鼠都具有促进来自人的骨髓细胞在小鼠体内发育成熟的作用。
逐步增加的发展趋势表明，这些改进的人源化小鼠模型正在被应用于人生物学反应和疾病许多研究，且将成为临床前药物评价，以及深入探讨人疾病发生机理潜在机制的重要工具。
中国实验动物信息网：目前免疫缺陷小鼠存在的问题与挑战是什么？
俞博士：目前这些免疫缺陷小鼠存在的主要问题，还是因为小鼠自身存在的先天免疫系统及细胞因子，仍然阻扰了人淋巴细胞和骨髓细胞在小鼠体内的发育成熟与功能。为了解决这一问题，已经构建了多种敲除小鼠株（包括破坏小鼠粒细胞和巨噬细胞功能等），达到进一步降低小鼠先天免疫的作用。如在移植人HSC后，由于人和小鼠细胞因子的种系特异性，使得人免疫细胞的分化和成熟不完全。针对此现象，也可以通过转基因或敲入等基因修饰技术与方法，将人细胞因子基因导入免疫缺陷小鼠的基因组DNA中来解决。
应用转基因方法的一个潜在的问题，是可能造成小鼠相应细胞因子基因的干扰，表现为虽然可以发生相应的结合反应，但却无法引起人细胞因子的相应靶信号效应。因此，对于许多表达人分子的转基因小鼠，建议同时将小鼠相应细胞因子基因进行敲除修饰。
另外，针对通过增加人细胞因子的改进型人源化小鼠模型（如MISTRG）小鼠的研究发现，该类小鼠表现有较严重贫血症状现象，这与人巨噬细胞对小鼠红细胞的损伤，以及来自人HSC对小鼠相应HSC的排斥作用可能有关。
而且，人源化小鼠不完整的体液免疫仍然是没有解决的问题，这可能与缺乏系统的继发淋巴细胞结构，包括免疫刺激后，无法形成有效的类转换和亲和力成熟等原因，从而限制了体液免疫反应。为了解决此问题，通过增加淋巴组织刺激细胞发育，但不需要借助IL2-rg受体的信号的研究努力也正在进行。例如，对现有的模型中敲除小鼠MHC类型I和类型II基因的修饰已经构建成功，当作为主要供体人PBMC移植小鼠MHC，可以达到降低GVHD发生。这些努力在总体上，增加了改进型人源化小鼠人免疫细胞移植的成功率及功能性。
中国实验动物信息网：人源化小鼠模型对人感染性疾病方面研究有哪些帮助？
俞博士：人源化小鼠模型为研究那些具有种系特异性致病源，即需要人组织而发挥其感染及复制功能，提供了机会与可能性。通过移植人免疫细胞至免疫缺陷小鼠，可以使许多人特异性致病源发挥感染作用。当然，根据需要研究解决问题的不同，需要结合不同的小鼠品系和移植方法，选择最为优化动物模型。目前，人源化小鼠已经有应用于包括HIV，登革热病毒，EB病毒，流感病毒，伤寒/沙门氏菌，结核杆菌，埃博拉病毒，疟疾，败血症等感染性疾病的研究报道。
人源化小鼠模型已经广泛应用于人免疫缺陷病毒
（HIV）的研究。1988年应用CB17-SCID 小鼠移植人免疫系统的构建以前，黑猩猩是用于HIV研究的唯一动物模型。 由于HIV感染人CD4
T细胞，巨噬细胞和树突状细胞，因而，人源化小鼠模型为体内研究HIV不仅提供了可能性，而且已经用于HIV感染，疾病发展过程，潜伏期，以及病毒学等方面研究。
虽然，一些实验室应用Hu-SRC-SCID模型来研究HIV，但更多的实验室是用BLT模型，因为这种模型可以获得移植效率更高的人粘膜系统，从而利于研究HIV在阴道和肠道的传播机制。这类模型已经应用于各种HIV预防性药物的测试，抑制HIV复制及其清除的细胞治疗的评估。
应用Hu-PBL-SCID小鼠最早在体内揭示了HIV感染，复制和致病性，而HSC-移植和BLT模型则再现了人感染疾病过程。HSC移植的免疫缺陷小鼠可以被CCR5或CXCX4-热带HIV株感染，表现为较长时间（超过一年）的血清病毒血症。BLT模型已成为研究HIV突变导致逃逸CD8
T细胞应答的有用模型。
为了努力重现因移植了CCR5缺失供体的骨髓能达到治愈HIV“柏林病人”现象，有许多研究专注于用抑制CCR5表达的HSC进行小鼠移植实验。如用ZFN技术对HSC中CCR5进行基因打靶修饰，导致CD4
T细胞的损失减少及HIV病毒拷贝数的下降。也有研究者应用慢病毒技术，将特异性作用于CCR5的相应microRNA导入至HSCs,
然后将修饰的HSCs移植NSG小鼠，发现这些小鼠表现为人CD4阳性T细胞的存在和病毒量的降低，表明该小鼠对CCR5热带HIV株感染具有抵抗性。
另外，也有通过构建同时针对CCR5和CXCR4热带病毒的双靶点HIV慢病毒表达载体，达到不仅可以下调CCR5，且有可以抵抗CXCR4热带病毒的作用。应用该双靶点载体转染的人HSCs来建立NSG-BLT人源化小鼠,
结果表明，来自这些小鼠的脾细胞具有在体外抵制CCR5和CXCR4热带病毒感染的作用。
中国实验动物信息网：人源化小鼠在人鼠嵌合肝小鼠模型应用中有什么意义？
俞博士：通过建立了人肝嵌合体小鼠模型，可为了研究人肝脏致病因子（如丙型肝炎，乙型肝炎和丁型肝炎等病毒）提供可能性。应用这类模型的常用策略是首先破坏小鼠的肝细胞，使其为移植人肝细胞提供空间。例如，通常的模型是通过破坏延胡索酰乙酰乙酸水解酶（Fah）。另外的方法是，通过表达可调控的所谓“毒性/自杀”基因，如尿激酶型纤溶酶原激活子（uPA),
白喉毒素受体（DTR），以及单纯疱疹病毒1型胸苷激酶（TK）等基因，发挥其对肝细胞的特异性损伤作用。
丙型肝炎病毒（HCV）是引起慢性感染，进行性肝硬化，以及导致肝细胞癌症的重要诱发因素。目前，SCID/Alb-uPA和Fah
Rag2 IL2rg小鼠已经应用HCV的研究。近年来更多的研究是利用白蛋白（Alb)
启动子控制FKBP-capase8融合蛋白（AFC8）表达的BRG小鼠，通过利用AP20187来去除活性Caspase8的二聚作用，使移植人肝细胞和HSCs成为可能。研究表明，人肝嵌合小鼠可以被HCV感染，引起人病毒特异性T细胞对HCV的应答及肝纤维化。但是，HCV复制在小鼠体内只观察到约50%，提示为了能更有效地研究HCV致病性与免疫性，仍需要建立更加优化改进的小鼠模型。
HCV进入细胞需要通过Claudin-1受体密切接触介导实现，用人肝嵌合uPA-SCID小鼠研究发现，针对该受体的阻断抗体可达到抑制病毒复制，降低感染肝细胞数量的作用。另外，在NRG-Fah小鼠中，借助AAV载体表达针对多个HCV特异性的中和抗体联合应用的疗法，也具有降低HCV复制和病毒感染量的作用。而且，用MUP（Major
urinary protein)启动子表达uPA
建立MUP-uPA/SCID/beige小鼠，应用该模型研究发现，HCV感染可引起约25%的感染小鼠形成原发性肝肿瘤，这为研究肝肿瘤的形成机制提供了独特的机会。
另外，人鼠肝嵌合小鼠模型也可应用于药物代谢的研究。许多药物是通过肝脏进行代谢，小鼠和人肝的代谢机制是明显不同的。因此，简单应用小动物模型研究药物代谢动力学显然是不适合的。目前，许多人鼠嵌合肝模型就是通过破坏小鼠肝细胞的方式，结合脾内注射人肝细胞来开展的。例如，一种新型免疫缺陷小鼠是通过利用白蛋白（Alb)
启动子控制表达白喉毒素受体（DTR），构建Alb-TRECK/SCID小鼠。当注射白喉毒素后，小鼠肝脏很快被破坏，然后用人肝细胞取而代之。这类人鼠肝嵌合小鼠模型具有如同人肝一样的药物代谢特征。由于种系的不同造成的原因，
可用于人的药物如利尿磺胺，对小鼠则是有毒性的。然而，应用人肝嵌合的TK-NOG小鼠则有有助于解决这一问题，并应用于人药物的毒性试验。如研究表明，利尿磺胺药物对TK-NOG小鼠的毒性作用降低，与在人体内观察的副反应相似。
