BRGSF小鼠：重度免疫缺陷小鼠的发展史和应用领域
BRGSF小鼠：重度免疫缺陷小鼠
免疫缺陷小鼠的发展史
免疫缺陷小鼠是指免疫系统上一种或者多种免疫成分（比如T、B、NK细胞）存在缺陷/缺失的小鼠。这种小鼠被广泛应用于肿瘤学（比如肿瘤生长、转移、抗肿瘤药物筛选）、免疫学（比如免疫细胞发育增殖机制、免疫疾病发生机理）、传染病学（比如病毒/细菌性传染病致病机制）、干细胞生物学（比如人源干细胞移植）等研究领域。
免疫缺陷小鼠的发展史也是一部科学的进化史。从1966年由Foxn1基因突变获得具有T细胞缺陷的裸鼠（nude mice），1995年由PrkdcSCID基因突变获得具有T、B细胞缺陷的NOD/SCID小鼠，再到由PrkdcSCID和Il2rg-/-获得同时具有T、B、NK细胞缺陷的NOG小鼠（2000年由日本CIEA研发）、NSG小鼠（2007年由美国Jackson Lab研发），以及后续的一系列N*G系列小鼠（比如NRG、NDG、NKG）和它们的衍生模型（比如NSG-SGM3、NOG-EXL），更多的免疫缺陷小鼠模型还在被源源不断地研发出来。尽管拥有这么多竞争者，我们的重度免疫缺陷小鼠BRGSF依然不怯场。
BRGSF小鼠名字的意义
介绍小鼠我们先从来源和名字开始。BRGSF小鼠是2017年由法国巴斯德研究所James P. Di Santo团队构建的[1]，全称为BALB/c Rag2-/-Il2rg-/-SirpαNODFlk2-/-小鼠。就像人类的名字一样，小鼠名字里的每个字母也有着独特意义。
“B”显示BRGSF小鼠为BALB/c遗传背景。与NOD背景小鼠不同，BALB/c背景小鼠拥有完整的补体级联反应，体内存在有效的补体依赖的细胞毒性（Complement- dependent cytotoxicity, CDC）机制，可用于研发利用CDC机制清除CAR-T细胞的药物。
“R”表示BRGSF小鼠的Rag2基因被敲除。Rag2 （Recombination activating gene 2）编码RAG2蛋白，而RAG2和RAG1共同组成的RAG蛋白是T、B细胞分化发育过程中VDJ重排必需的重组酶。敲除Rag2导致小鼠缺乏成熟T、B细胞。
“G”表示BRGSF小鼠的Il2rg基因被敲除。IL2受体的gamma链是多种细胞因子（Il-2、Il-4、Il-7、Il-9、Il-15、Il-21）的共同受体亚基，其敲除导致小鼠NK细胞发育严重受损。
“S”显示BRGSF小鼠的Sirpα （Signal-regulatory protein α） 来源于NOD遗传背景。Sirpα表达于巨噬细胞表面，当它与广泛表达于其它细胞表面的CD47结合时，可抑制巨噬细胞的吞噬作用。而CD47在物种间具有不相容性，这意味着鼠源Sirpα不能识别人源CD47，这导致异种移植（CDX或PDX）后人源细胞容易被小鼠巨噬细胞吞噬，移植效果差。但由于NOD背景小鼠的Sirpα与人的Sirpα结构相近，可结合人源CD47，因此SirpαNOD可抑制小鼠巨噬细胞对人源细胞的吞噬作用，提高移植率。
“F”表示小鼠的Flk2基因被敲除 。FLK2（Fetal liver kinase‑2）能促进髓系细胞发育，特别是树突状细胞（Dendritic cell, DC）。DC是专职的抗原呈递细胞（Antigen presenting cells, APC），它能高效摄取、加工处理抗原，并呈递给T、B细胞等免疫细胞，是连接固有免疫和适应性免疫的桥梁。敲除Flk2导致小鼠髓系细胞组分发育受损，数量大幅减少。
图1. BRGSF小鼠是目前市面上免疫缺陷程度最高的小鼠模型之一
BRGSF小鼠免疫缺陷程度高，对各类CDX和PDX高度兼容
BRGSF小鼠是目前市面上免疫缺陷程度最高的小鼠模型之一。Rag2和Il2rg基因的敲除使BRGSF小鼠T、B、NK细胞缺失； SIRPαNOD能抑制小鼠巨噬细胞对人源细胞的吞噬作用；Flk2-/-基因的敲除使小鼠髓系细胞组分大幅减少。这种免疫系统上的高度缺陷使BRGSF小鼠对各类移植物高度兼容，移植效率高。
BRGSF小鼠体内CDC机制完整，可用于CDC机制的相关研究
与NOD背景小鼠不同，BRGSF小鼠为Balb/c背景，其体内拥有完整的补体级联反应，存在有效CDC机制。因此，BRGSF小鼠可用于CDC机制的相关研究，例如：对利用CDC机制清除CAR-T的药物进行有效性和安全性评估。为了提高CAR-T疗法的安全性，Valton等人构建了一种CubiCAR-T细胞，并在BRGSF小鼠的前身--BRGS小鼠上测试了利妥昔单抗利用CDC机制对其进行清除的能力，发现CubiCAR-T能被利妥昔单抗耗尽[2]。
BRGSF小鼠具有较强的辐照耐受力，可用于研究需要放疗的疾病及人源化小鼠的构建
与SCID小鼠不同，BRGSF小鼠T、B细胞的缺失依靠Rag2基因的敲除，而非PrkdcSCID突变。这对小鼠的辐照耐受力有什么影响呢？Prkdc基因编码了Dna依赖性蛋白激酶(DNA-PK)的催化亚单位，而DNA-PK不仅参与了T、B细胞发育的VDJ重排，还参与了DNA双链断裂（Double strand break, DSB）的修复。我们已知辐照会造成DNA的DSB，而含有Prkdc突变的细胞由于无法有效修复其受损DNA，最终导致细胞损伤和死亡。因此，含有PrkdcSCID突变的小鼠（例如NOD/SCID、NSG、NOG、NCG等）显示出对辐照敏感，同时可能会出现自发性肿瘤。而我们的BRGSF小鼠不存在这一问题，因此可用于研究需要放射治疗的疾病，评估体内辐射治疗的效果。此外，目前使用人造血干细胞（Hematopoietic Stem Cell, HSC）构建免疫系统人源化小鼠时，一般需要先对小鼠进行亚致死剂量辐照来破坏小鼠原有的造血系统，再移植入人源HSC。因此，我们的BRGSF小鼠也适用于构建HIS模型 （BRGSF-HIS）。
BRGSF小鼠应用领域
1. 疫苗研发 （如HIV疫苗[4]）
2. 细胞免疫疗法（如CAR-T疗法有效性和安全性的评估）
3. 髓系细胞发育研究 （如DC、单核/巨噬细胞）
4. CDX/PDX（如实体瘤、血液肿瘤）
5. 人源化小鼠模型的构建（如BRGSF-HIS小鼠）
BRGSF-HIS小鼠：人免疫系统重建小鼠
BRGSF-HIS小鼠是BRGSF小鼠经免疫系统人源化（Humanized immune system, HIS）后构建的小鼠模型，也是目前预测临床免疫反应的最佳动物模型之一。
图2. BRGSF-HIS小鼠构建策略
BRGSF-HIS小鼠具有所有主要的人造血干细胞分化亚群，且人源细胞长效存在，实验窗口期长
BRGSF小鼠免疫系统人源化后的小鼠模型（BRGSF-HIS）不仅有人源淋系细胞 （如 T、B、NK细胞），还有人源髓系细胞组分（如传统的树突状细胞（cDC）、浆细胞样树突状细胞（pDC）、单核/巨噬细胞），且人源细胞长效存在（>1年），实验窗口期长。
BRGSF-HIS小鼠经Flt3-L处理可进一步促进人源髓系细胞组分（特别是DC）发育，可用于髓系细胞组分发育相关研究
Flt3-L（Fms-like tyrosine kinase3-L）可与FLK2结合，促进髓系细胞组分（特别是DC）的发育。由于BRGSF小鼠的Flk2已经敲除，FLT3-L只能与人源FLT2结合，促进人源髓系细胞组分发育。
BRGSF-HIS小鼠无贫血现象
此外，与NOG-EXL、NSG-SGM3等小鼠不同，BRGSF小鼠未引入过表达的人相关细胞因子。因此在HIS后，不会刺激加强人源巨噬细胞对鼠源红细胞的吞噬作用，不会出现贫血现象[3]，既减少了对实验结果的干扰，又延长了实验窗口期。
BRGSF-HIS小鼠应用领域
1. 抗体药物研发（如用能体内激活NK和T细胞的双抗来抑制肿瘤生长）
2. CDX/PDX（如实体瘤、血液肿瘤）
3. 传染病（如人类免疫缺陷病毒/HIV、登革热病毒/DFV、埃博拉病毒/EBOV、巨细胞病毒/CMV、呼吸道合胞病毒/RSV、人类嗜T细胞病毒/HTLV、EB病毒/EBV）
4. 疫苗研发（如 HIV疫苗）
5. 自身免疫疾病 （如系统性红斑狼疮/SLE、强直性脊柱炎/AS、类风湿性关节炎/RA、系统性血管炎/SV、自身免疫性溶血性贫血/AIHA）
