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人源化小鼠(Humanized mice)指通過基因編輯或細胞移植技術,使小鼠攜帶人類基因、細胞、組織或免疫系統的實驗模型。其核心價值在于:
突破物種限制:解決小鼠模型與人類生物學差異(如免疫應答、藥物代謝差異),提高臨床前研究預測性。
倫理替代方案:規避直接人體實驗的倫理約束,實現人類疾病機制深度解析。
精準醫療橋梁:為個體化治療提供“活體測試平臺"(如PDX模型指導腫瘤用藥)。
分類依據 | 模型類型 | 核心特征 | 典型應用場景 |
---|---|---|---|
人源化成分 | 基因人源化 | 人類基因替換小鼠同源基因(如PD-1人源化) | 抗體藥物評價 |
細胞/組織移植型 | 移植人類造血干細胞(HSC)、腫瘤組織等 | 免疫重建、腫瘤微環境研究 | |
免疫系統人源化 | 重建人類免疫系統(如PBMC移植) | 感染性疾病、自身免疫病 | |
基因編輯范圍 | 單基因人源化 | 替換特定基因(如CD73、DLL4) | 靶點機制研究 |
信號網絡人源化 | 人源化多基因通路(如細胞因子網絡) | 免疫細胞功能優化 | |
染色體水平人源化 | 導入人類大片段染色體 | 復雜遺傳病模擬 |
靶點選擇:優先選擇與人類同源性低的關鍵基因(如免疫檢查點PD-1/CTLA-4)。
載體創新:
CRISPR/Cas9介導同源定向修復(HDR) :實現精確基因替換(效率>80%)。
TurboKnockout-Pro技術:支持Mb級大片段插入,構建全人源化模型(如CD3人源化)。
案例:
CD73人源化:優化sgRNA設計,實現外顯子高效替換,用于聯合用藥篩選。
KDR(VEGFR2)人源化:人源序列插入小鼠Kdr基因外顯子4,模擬血管生成藥物反應。
瓶頸 | 解決方案 |
---|---|
大片段插入效率低 | 采用重組酶介導的載體系統(如Cre-loxP) |
隨機整合風險 | 自失活載體(SIN)設計+安全位點靶向(如ROSA26) |
表型不可預測 | 聯合單細胞多組學驗證(如scRNA-seq監測人源基因表達) |
基于的標準化操作:
宿主準備:
免疫缺陷小鼠品系選擇:NOD-scid IL2Rγnull(NOG/NSG)> NOD-scid > SCID。
預處理:亞致死劑量輻照(2-4 Gy)或布斯法尼(Busulfan)處理。
細胞移植:
HSC移植:胎兒肝臟/臍帶血CD34+細胞(≥1×105個)經靜脈/肝內注射。
PBMC移植:成人外周血單核細胞腹腔注射(易引發GVHD,限短期實驗)。
免疫重建驗證:
流式檢測人CD45+細胞占比(>25%為合格)。
功能性驗證:抗原刺激后產生人IgG/IgA(如脾臟Ig+ B細胞)。
細胞因子人源化加持:共移植表達人IL-7/15的基質細胞,提升T/NK細胞分化。
組織工程改造:腎包膜下植入人胎兒胸腺/肝臟組織,形成人淋巴結構。
GVHD控制:使用CRISPR敲除人T細胞中CD3ε基因,延長模型存活期。
人源化腫瘤移植(PDX):
患者腫瘤組織→移植至免疫系統人源化小鼠→保留腫瘤微環境。
基因-細胞雙人源化:
在IL2Rγ-/-小鼠中植入人HSC,并表達人SIRPα增強巨噬細胞功能。
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