免疫疗法通过调动体内的免疫细胞来提高人体免疫系统对肿瘤细胞的识别、杀伤和清除能力，考虑到小鼠和人类免疫系统存在差异，这类疗法通常在免疫系统“人源化”小鼠（HIS）模型上进行临床前评估[1-2]。经典的人源化方式是将人类造血干细胞（HSC）移植到重度免疫缺陷小鼠体内，例如C-NKG小鼠。早期的免疫疗法（如CAR-T和TIL）主要通过T细胞来发挥作用，近年来，依赖于自然杀伤细胞（NK）的免疫疗法（如CAR-NK和ADCC）逐渐受到关注，NK细胞相关靶点在免疫检查点疗法的开发中也备受青睐。这些疗法需要人类NK细胞的参与，但常用的免疫系统“人源化”模型中人源NK细胞比例较低，不利于疗法的评估[2-3]。因此，高效重建人类NK细胞的模型成为该类研究的重点之一。
图1 不同免疫系统“人源化”小鼠的构建方式和细胞的重建类型[3]
NK细胞高效重建需要人源化的IL-15
NK细胞能够迅速识别并启动免疫防御机制，从而迅速清除病变和癌变细胞。与其他免疫细胞相比，NK细胞对于肿瘤和病毒感染细胞的杀伤作用更强且更有效。然而，小鼠体内缺乏支持人类NK细胞发育所需的相关因子，导致在常规重度免疫缺陷小鼠体内进行的人源免疫系统重建中NK细胞比例较低。白细胞介素-15（IL-15）是一种调节T细胞和NK细胞活化、增殖的细胞因子，研究表明，IL-15在NK细胞分化、功能和存活中起着不可或缺的作用。提供足够人源IL-15可以使人类NK细胞在小鼠体内稳定维持功能[4-5]。因此，对重度免疫缺陷小鼠进行IL15基因的人源化修饰，有助于重建过程中HSC向NK细胞谱系分化，并进一步促进T细胞的增殖[6]。
图2 白细胞介素-15（IL-15）是调节造血干/祖细胞向NK细胞分化的重要细胞因子[4]
C-NKG-hIL15小鼠（产品编号：C001513）是赛业生物基于C-NKG小鼠敲入人源IL15基因而构建的二代重度免疫缺陷模型。相较于C-NKG小鼠，在C-NKG-hIL15小鼠的基础上移植人类造血干细胞（CD34+ HSC）而构建的huHSC-C-NKG-hIL15免疫系统人源化模型（产品编号：C001526）能够重建多种免疫细胞，寿命更长，并显著提高人源NK细胞的重建比例。因此，该模型可用于开发靶向NK细胞的免疫疗法并进行药物评价。以下是该模型的详细表型信息。
人源IL15蛋白表达检测
与C-NKG小鼠相比，C-NKG-hIL15小鼠体内存在显著的人源IL15蛋白表达。
图3 5周龄雌性纯合C-NKG-hIL15小鼠和C-NKG小鼠体内人源IL15蛋白的ELISA检测
huHSC-C-NKG-hIL15小鼠维持正常生长和生存率
以C-NKG-hIL15小鼠为基础，通过移植人源CD34+ HSC细胞（huHSC）构建huHSC-C-NKG-hIL15免疫重建模型。huHSC-C-NKG-hIL15小鼠能维持正常的生长、体重呈现逐渐上升趋势且在移植后的第225天还可维持约78%的存活率。
图4 4周龄雌性纯合C-NKG-hIL15小鼠在移植huCD34+ HSC后的生存情况
huHSC-C-NKG-hIL15小鼠高效重建各类免疫细胞
huHSC-C-NKG-hIL15小鼠外周血中人源白细胞在第3周得到快速重建，人源T细胞在第11周开始重建且其比例逐渐上升，第27周时人源T细胞比例维持在25%左右；人源B细胞比例从第三周开始波动上升，在第17周后逐渐趋于稳定。重要的是，人源NK细胞在第3-5周得到快速重建，在第17周后逐渐趋于稳定，第27周仍可保持约20%的NK细胞重建比例。
图5 huHSC-C-NKG-hIL15小鼠外周血各类免疫细胞的重建情况
huHSC-C-NKG-hIL15小鼠实现不同发育阶段NK细胞的重建
在重建过程中，huHSC-C-NKG-hIL15小鼠外周血均存在不同发育时期NK细胞，包括NKG2D+ NK细胞（NKG2D在NK细胞早期发育阶段中表达，在成熟NK细胞中保持活跃）和KIR3DL+ NK细胞（KIR3DL在NK细胞中晚期发育阶段表达），并成功实现成熟NK细胞（CD57+）的重建（CD57在NK细胞的最终成熟阶段表达）。
图6 huHSC-C-NKG-hIL15小鼠体内不同发育阶段的NK细胞重建情况
总 结
C-NKG-hIL15小鼠（产品编号：C001513）是一种基于C-NKG小鼠敲入人源IL15基因构建的二代重度免疫缺陷模型。该模型成功地高表达人类IL15蛋白。通过在该模型中移植人类造血干细胞（HSC），可以构建huHSC-C-NKG-hIL15免疫系统人源化小鼠模型（产品编号：C001526）。这些小鼠在维持正常的生长和生存的情况下，能够重建多种免疫细胞，尤其是显著提高人源NK细胞的重建比例。因此，C-NKG-hIL15和huHSC-C-NKG-hIL15小鼠可以作为靶向NK细胞的免疫疗法研究和药物评价的有力工具。
此外，赛业生物还可提供多种其他类型的免疫缺陷模型和免疫重建模型，并可提供多种肿瘤细胞系及相关移植模型的构建，以满足研发人员在不同肿瘤疗法研究领域的实验需求。
赛业生物免疫缺陷模型推荐
赛业生物免疫重建模型推荐
参考文献：
[1]Chuprin J, Buettner H, Seedhom MO, Greiner DL, Keck JG, Ishikawa F, Shultz LD, Brehm MA. Humanized mouse models for immuno-oncology research. Nat Rev Clin Oncol. 2023 Mar;20(3):192-206.
[2]Walsh NC, Kenney LL, Jangalwe S, Aryee KE, Greiner DL, Brehm MA, Shultz LD. Humanized Mouse Models of Clinical Disease. Annu Rev Pathol. 2017 Jan 24;12:187-215.
[3]Genomab Biotech. “Human immune system (HIS) mice.”, Retrieved May 23, 2024, from https://www.genomab.com/the-mouse-with-human-immune-system
[4]Liquitaya-Montiel AJ, Mendoza L. Dynamical Analysis of the Regulatory Network Controlling Natural Killer Cells Differentiation. Front Physiol. 2018 Aug 2;9:1029.
[5]Huntington ND, Legrand N, Alves NL, Jaron B, Weijer K, Plet A, Corcuff E, Mortier E, Jacques Y, Spits H, Di Santo JP. IL-15 trans-presentation promotes human NK cell development and differentiation in vivo. J Exp Med. 2009 Jan 16;206(1):25-34.
[6]Katano I, Nishime C, Ito R, Kamisako T, Mizusawa T, Ka Y, Ogura T, Suemizu H, Kawakami Y, Ito M, Takahashi T. Long-term maintenance of peripheral blood derived human NK cells in a novel human IL-15- transgenic NOG mouse. Sci Rep. 2017 Dec 8;7(1):17230.
