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兩大小鼠模型在免疫治療領(lǐng)域作為先行軍的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：2372　發(fā)布日期：2020-12-3　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

免疫療法代表了癌癥治療方法的重大飛躍，但是仍有部分患者因藥物有效率低無(wú)法得到有效的治療。合適的臨床前藥效研究模型，可以加速免疫藥物研發(fā)和開(kāi)發(fā)新型治療組合，最大程度減少臨床試驗(yàn)失敗。基因人源化小鼠和免疫系統(tǒng)人源化小鼠可謂嚙齒動(dòng)物界的“兩大神獸”，深受藥物研究者的青睞。為了更大限度的模擬人體疾病與免疫系統(tǒng)的相互作用，研究者在免疫缺陷小鼠體內(nèi)移植入人造血干細(xì)胞或功能性的淋巴細(xì)胞,使其具有人的免疫功能，稱(chēng)為免疫系統(tǒng)人源化小鼠/免疫系統(tǒng)重建小鼠。它在腫瘤免疫治療藥物的研發(fā)與臨床前評(píng)估方面也頗有前景。

免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型分類(lèi)

依據(jù)人免疫系統(tǒng)重建的方法，將免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型分為三類(lèi)：Hu-PBL(human peripheral blood lymphocyte)/Hu-PBMC(human peripheral blood mononuclear cell）、Hu-CD34+HSC( human hematopoietic stem cell )和Hu-BLT(human bone marrow, liver and thymus )小鼠模型，表1^[1]展示不同小鼠模型構(gòu)建方法及特點(diǎn)。

表1 不同免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型的特點(diǎn)

注：Hu-PBL：人外周血淋巴細(xì)胞；Hu-PBL/PBMC：人外周血單核細(xì)胞；Hu-Hu-CD34+HSC：人造血干細(xì)胞；Hu-BLT：人骨髓、肝臟、胸腺；GVHD：移植物抗宿主病

圖1.不同免疫重建模型構(gòu)建方法示意圖^[2]

免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用

免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型在免疫治療和免疫研究中，特別是在腫瘤治療上有重要作用，能夠研究人免疫細(xì)胞介導(dǎo)的人體組織免疫排斥，評(píng)估藥物的治療潛力，也可以針對(duì)患者腫瘤提供治療方案預(yù)測(cè)。多種新型療法如細(xì)胞治療、免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療以及與其他免疫療法組合等，都可以此作為臨床前評(píng)價(jià)模型。

應(yīng)用于細(xì)胞治療藥物的藥效和早期毒性評(píng)估

1）CAR-T治療中的應(yīng)用

CAR-T療法是應(yīng)用患者自身的T淋巴細(xì)胞，經(jīng)嵌合抗原受體修飾，體外擴(kuò)增后再次回輸入患者體內(nèi)，從而識(shí)別并攻擊自身的腫瘤細(xì)胞。2017年美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)了首項(xiàng)針對(duì)B細(xì)胞急性淋巴母細(xì)胞性白血病的CAR-T治療，但是CAR-T在實(shí)體腫瘤的治療中應(yīng)用較少。目前免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型已應(yīng)用于各種CAR設(shè)計(jì)的抗腫瘤藥效評(píng)估。

圖2. CAR-T細(xì)胞治療在免疫系統(tǒng)人源化腫瘤小鼠模型的臨床前評(píng)估^[3]

Daniel Abate-Daga等利用Hu-PBL模型評(píng)估 PSCA CAR-T細(xì)胞藥效（圖3），表明對(duì)胰腺癌患者有治療潛力。2020年 Precigen公司在AACR年會(huì)上公布了PRGN-3005 UltraCAR-T^TM的臨床前結(jié)果，其對(duì)SK-OV-3卵巢癌模型有明顯的特異性抗腫瘤作用。

圖3. PSCA CARs 有效治療建立的腫瘤模型^[4]

除此之外，免疫系統(tǒng)人源化小鼠還能對(duì)CAR-T細(xì)胞的部分毒性提供提示。Richman等試圖引入抗GD2 scFv單點(diǎn)突變，以增加抗GD2 CAR-T細(xì)胞的效力。其在免疫系統(tǒng)人源化小鼠中顯示出對(duì)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤的抗腫瘤活性增強(qiáng)，但腫瘤縮小更多的小鼠出現(xiàn)了重度腦毒性，在大腦中發(fā)現(xiàn)了CAR-T細(xì)胞強(qiáng)烈浸潤(rùn)出現(xiàn)，提示這一突變可能會(huì)引起安全問(wèn)題^[5]。

2）NK細(xì)胞治療中的應(yīng)用

NK細(xì)胞治療以非特異性方式殺傷靶細(xì)胞，不具有誘導(dǎo)GVHD的風(fēng)險(xiǎn)，CAR-NK細(xì)胞可以提高其功能，誘導(dǎo)細(xì)胞因子風(fēng)暴的風(fēng)險(xiǎn)較低，也在腫瘤治療中顯示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)^[3]。
Neuroblastoma Model.Liu等分離臍帶血來(lái)源的NK細(xì)胞，經(jīng)CAR轉(zhuǎn)導(dǎo)（編碼抗CD19、IL-15（NK細(xì)胞持久性的關(guān)鍵細(xì)胞因子）和iC9自殺基因），利用免疫系統(tǒng)人源化小鼠評(píng)估發(fā)現(xiàn)其對(duì)Raji淋巴瘤具有較強(qiáng)的抗腫瘤效果；且在CAR-NK細(xì)胞具有毒性的情況下，能夠通過(guò)激活自殺基因快速消除體內(nèi)的CAR-NK細(xì)胞。該藥物正在進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)（NCT03690310）^[6]。

腫瘤免疫抗體藥物研究中的應(yīng)用

免疫檢查點(diǎn)抗體藥物能夠通過(guò)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)進(jìn)行腫瘤治療，免疫系統(tǒng)人源化小鼠能夠提供人體免疫細(xì)胞，通過(guò)腫瘤移植可以驗(yàn)證和評(píng)價(jià)單克隆抗體、雙特異性抗體及聯(lián)合用藥的藥效。PF-05082566（Utomilumab, Pfizer）是一種全人源IgG2，可與人4-1BB的胞外域結(jié)合，具有高親和力和特異性。在臨床前研究中，該激動(dòng)劑抗體證明了其在人PBMC異種移植腫瘤模型中激活NF-jB并誘導(dǎo)下游細(xì)胞因子產(chǎn)生、促進(jìn)白細(xì)胞增殖和抑制腫瘤生長(zhǎng)的能力^[7]。

圖4. PF-05082566在體內(nèi)抑制PC3前列腺腫瘤生長(zhǎng)

在血液瘤的臨床領(lǐng)域，T細(xì)胞淋巴瘤的預(yù)后較差，研究者開(kāi)發(fā)了新一代嵌合CCR4抗體（KM2760），改造后具有增強(qiáng)的ADCC活性。并且利用人PBMC重建小鼠模型研究了CCR4抗體針對(duì)霍奇淋巴瘤（HL）及腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的強(qiáng)效ADCC作用，也在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)其具有良好的抗皮膚T細(xì)胞淋巴瘤(CTCL)藥效效果。

圖5.KM2760在Hu-PBMC CTCL模型體內(nèi)有良好抗腫瘤活性^[8]

此外，免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型還可對(duì)雙特異性抗體進(jìn)行評(píng)價(jià)。再生元開(kāi)發(fā)了全人源雙特異性抗體REGN1979，能夠靶向B細(xì)胞標(biāo)記物CD20和T細(xì)胞受體的CD3成分，從而觸發(fā)B細(xì)胞的重定向殺傷。研究者建立了Hu-PBMC Raji B細(xì)胞淋巴瘤模型，使用REGN1979治療，結(jié)果表明在體內(nèi)有強(qiáng)效抗腫瘤活性。

圖6.REGN1979抑制小鼠體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)^[9]

雖然免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型在部分免疫治療的研究中取的成功,但由于所用免疫細(xì)胞之間的供體差異^[10]，人源化小鼠針對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的反應(yīng)不盡相同,這與臨床上患者對(duì)抗PD-1治療的不同反應(yīng)率是一致的。因此，人源化小鼠模型在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用仍然需要進(jìn)一步的探索和改進(jìn)。

免疫聯(lián)合治療中的應(yīng)用

免疫檢查點(diǎn)腫瘤免疫療法的成功，讓人們對(duì)癌癥治療充滿(mǎn)信心，但由于藥物有效率的問(wèn)題，科學(xué)家們繼續(xù)開(kāi)啟了聯(lián)合用藥的研究之路。2019年3月美國(guó)FDA批準(zhǔn)了PD-L1抑制劑 Atezolizumab 聯(lián)合依托泊苷、卡鉑用于廣泛期小細(xì)胞肺癌患者的一線(xiàn)治療,這標(biāo)志著免疫治療進(jìn)入聯(lián)合治療為主的2.0時(shí)代。
Suarez等^[11]在轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌（ccRCC）的人源化小鼠模型中使用CAR-T細(xì)胞和免疫檢查點(diǎn)抑制劑進(jìn)行聯(lián)合治療。這些靶向人抗碳酸酐酶IX（CAIX）的CAR-T細(xì)胞經(jīng)改造后可分泌人抗PD-L1抗體,阻斷PD-1和PD-L1相互作用。與僅使用CAR-T細(xì)胞處理組相比,聯(lián)合免疫檢查點(diǎn)阻斷方法可有效增強(qiáng)抗腫瘤效力，可觀(guān)察到PD-1、TIM-3和LAG-3表達(dá)降低。Wege等^[12]的研究表明，曲妥珠單抗和IL-15聯(lián)合使用可誘導(dǎo)HER2陽(yáng)性乳腺腫瘤的消除，但也會(huì)導(dǎo)致與T細(xì)胞過(guò)度活化相關(guān)的致命副作用。免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型是免疫聯(lián)合治療的優(yōu)質(zhì)評(píng)價(jià)模型，展現(xiàn)出更多治療結(jié)果以及副作用預(yù)示，為免疫聯(lián)合治療方法開(kāi)發(fā)提供更有效的依據(jù)。

圖7. 分泌PD-L1抗體的CAR-T細(xì)胞在人原位ccRCC模型中的抗腫瘤作用

圖8.基于人HSC重建的HER2陽(yáng)性乳腺癌小鼠模型研究IL-15和曲妥珠單抗聯(lián)合治療

免疫治療已經(jīng)成為目前癌癥研究的熱門(mén)方向,免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型是評(píng)估新療法、研究聯(lián)合治療方法以及指導(dǎo)個(gè)性化免疫治療的有效工具。展示了更多癌癥免疫治療的基本機(jī)制，并且為臨床前藥效研究提供數(shù)據(jù)。雖然目前免疫系統(tǒng)人源化小鼠無(wú)法全面展示人免疫系統(tǒng)的反應(yīng)機(jī)制，但隨著模型的不斷優(yōu)化升級(jí)，將成為腫瘤免疫治療領(lǐng)域不可或缺的重要工具。

參考文獻(xiàn)

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