如何使用B-NDG hIL15小鼠在體內重建NK細胞平衡

背景介紹
 

利用重度免疫缺陷小鼠通過植入人造血干細HSC（hematopoietic stem cells）來構建免疫系統(tǒng)人源化小鼠，已為研究人員對人類免疫系統(tǒng)和相關靈長類動物的外來病毒研究和細胞免疫治療臨床前評價提供了強有力的工具。我們已成功的利用人造血干細胞（CD34+）獲得人免疫系統(tǒng)重建的小鼠，但人類免疫細胞和小鼠微環(huán)境之間的物種屏障限制了這種免疫系統(tǒng)人源化小鼠的部分免疫功能，包括獲得性免疫以及天然免疫方面。例如NK 細胞的重建比例未達到生理水平。
 

NK細胞分化的示意圖^[1]
 

CD34細胞在SCF、Flt3-L、IL-7、IL-15 (+ o-IL-21)存在下培養(yǎng)，通過受體/標記和功能特性的順序獲取向NK細胞分化。我們可以確定三個主要的亞群:NK細胞前體、未成熟的NK細胞和成熟的NK細胞。

IL15（interleukin-15）是1994年由Grabstein在檢測猴腎內皮細胞株CV-1/EBDN的培養(yǎng)上清中發(fā)現(xiàn)并命名的重要可溶性細胞因子^[2]。IL15主要由樹突細胞和巨噬細胞產生，是重要的促炎因子，具有多種生物學功能。IL15是NK細胞發(fā)育的必須細胞因子^[2] ，Lodolce等研究發(fā)現(xiàn)IL15α缺陷的小鼠多表現(xiàn)為先天免疫缺陷，包括脾臟中NK細胞數(shù)量減少和細胞毒活性降低；而IL15-/-的小鼠T細胞在向外周淋巴結歸巢的過程中有缺陷，其胸腺和外周中CD8⁺ T細胞數(shù)量不足，外源供給IL15時小鼠情況好轉，IL15是CD8⁺ T細胞擴增和生存的關鍵^[3，4] 。
 

NK細胞的重建比例未達到生理水平的這一缺陷限制了NOD-sicd IL2rg-/-免疫缺陷小鼠在臨床和藥物篩選上更廣泛的應用。為了解決這一問題，獲得免疫缺陷程度高且同時具有促進人T細胞和NK細胞正常發(fā)育的動物模型。百奧賽圖在重度免疫缺陷B-NDG小鼠基礎上開發(fā)了B-NDG hIL15 小鼠，使小鼠表達人 IL15 細胞因子。該小鼠結合了B-NDG 小鼠背景，表達人 IL15 細胞因子，將成為研究人NK 細胞發(fā)育和功能的有效的動物模型。
 

基本信息
 

驗證數(shù)據

 B-NDG hIL15 是建立人免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型的有力工具
 

將人CD34⁺細胞(0.15M)通過尾靜脈植入純合B-NDG hIL15小鼠體內(雌性，6周齡，n=15)。所有小鼠均接受2gry照射。小鼠移植人CD34⁺細胞后在不同時間點取血進行流式分析。
 

結果表明，我們成功的在B-NDG hIL15小鼠進行了免疫系統(tǒng)的人源化，此小鼠能夠表達人CD45⁺ 細胞以及多譜系的免疫細胞，其中包括CD3⁺ T細胞、CD19⁺ B細胞等，并且數(shù)據顯示重建得到的NK細胞比例明顯升高。

 利用B-NDG hIL15 小鼠進行HSC免疫重建NK細胞的功能分析

將人CD34⁺ 細胞通過尾靜脈植入純合B-NDG hIL15小鼠體內(6周齡，n=15)。所有小鼠均接受照射。小鼠移植人CD34⁺ 細胞后在不同時間點取血進行流式分析。
 

結果表明，我們成功的在B-NDG hIL15小鼠進行了免疫系統(tǒng)的人源化，并且對免疫重建后NK細胞功能分析顯示，重建后B-NDG hIL15 小鼠中人NK細胞能夠表達穿孔素、顆粒酶等功能性蛋白。（A）小鼠重建第6周（B）小鼠重建第8周。
 

參考資料
 

[1] Montaldo E , Zotto G D , Chiesa M D , et al. Human NK cell receptors/markers: A tool to analyze NK cell development, subsets and function[J]. Cytometry Part A, 2013, 83A(8):702-713.

[2] Ali, A. K., Nandagopal, N. & Lee, S. H. IL-15-PI3K-AKT-mTOR: A Critical Pathway in the Life Journey of Natural Killer Cells. Frontiersinimmunology6, 355, doi:10.3389/fimmu.2015.00355 (2015).

[3] Fehniger, T. A. et al. Fatal leukemia in interleukin 15 transgenic mice follows early expansions in natural killer and memory phenotype CD8+ T cells. The Journal of experimentalmedicine193,219-231, doi:10.1084/jem.193.2.219 (2001).

[4] Kennedy, M. K. et al. Reversible defects in natural killer and memory CD8 T cell lineages in interleukin 15-deficient mice. The Journal of experimental medicine 191, 771-780, doi:10.1084/jem.191.5.771 (2000).

[5] Matsuda, M. et al. Human NK cell development in hIL-7 and hIL-15  knockin  NOD/SCID/IL2rgKO mice. Life science alliance 2, doi:10.26508/lsa.201800195 (2019).

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