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用於免疫療法研究的人源化小鼠模型

2018-10-16

hCD34+ HSC humanized mouse model immuno-oncology study design flowchart

hCD34+ HSC humanized mouse model immuno-oncology study design flowchart 人源化小鼠模型可以模擬患者反應,評估免疫治療藥物。這需要更多可譯的臨床前腫瘤免疫研究,以便深入瞭解藥物在臨床試驗中的性能。

在這篇文章中,我們將講述hCD34 +造血幹細胞(HSC) -移植人源化模型的應用,包括模型選擇、研究設計、時間進度表和對常見誤解點評的建議。

人源化:hCD34+ vs PBMC

通常可分別通過以下兩種方式生成人源化小鼠模型:

  • 穩定移植臍血hCD34 +造血幹細胞,刺激各種祖細胞發育。
  • 將人外周血單核細胞(PBMC)暫態植入免疫缺陷動物中。

以上兩種方法有各自明顯的優劣勢; 但本文重點分析更複雜的hCD34 + HSC人源化模型的產生和使用。

小鼠模型選擇

對於臨床前研究,目前還沒有一個完美的人源化模型。由於人體免疫系統的複雜性和變異性,您必需根據研究目標選擇恰當的模型。

根據所關注的免疫群體和測試藥品的作用機制,您可選擇具有恰當免疫細胞特性的不同模型。例如,人源化NSG TM小鼠(<43/>)或人源化NOG®小鼠(<66 />)鑒於其優勢淋巴譜系,他們是研究T細胞反應的常見轉基因模型。

HuNSG-SGM3和HuNOG-EXL的優勢譜系相似,但其也呈現更豐富的功能性骨髓譜系

現在,有更先進的腫瘤免疫學研究模型。Taconic hIL-6 NOG小鼠的巨噬細胞和單核細胞數量比huNOG-EXL小鼠多,而hIL-15 NOG和hIL-2 NOG小鼠則適用于NK細胞重建。然而,與上述模型相比,這些模型相對較新且表徵較少,因此使用前需要進一步驗證和優化。

根據淋巴和骨髓重建選擇模型

對於huNSG和huNOG,每個移植體所需供體和動物數量影響獲得理想型動物的前置時間。前置時間從兩周(即每個移植體需3個供體和15只小鼠)到數月(即每個移植體需超過5個供體,和 25只小鼠)不等。如需特定的HLA類型,也可延長時間。

在移植後6和12周便可檢測到B和T細胞移植水準,但huNSG和huNOG通常在移植後15至17周左右檢查。此外,研究通常評估數量百分比而非絕對細胞計數。

對於huNSG / huNOG,hCD45變化範圍很大,在20~80%之間浮動,且hCD3 +亞群在10~50%之間浮動。而對於huNSG-SGM3 / huNOG-EXL,在植入後15~17周hCD33%在2至25%之間浮動。

選擇更接近單個供體中值的含人類T或骨髓細胞群的小鼠進行研究。建議在單一研究中保持所有供體的平均hCD45%和hCD3%相似。雖然這是一項嘗試減少變異性的研究,但到目前為止還沒有資料表明hCD45%和hCD3%的變異性影響腫瘤生長或藥物反應。

通常在移植後約18周將腫瘤植入小鼠體內。在這些模型中,植入水準通常可持續到移植後35周。

傳統異種移植與患者源異種移植?

從本質上講,傳統細胞系源異種移植模型變化較小,且比患者源異種移植(PDX)更具表徵史。然而,大量充分表徵的臨床相關PDX模型揭示了疾病適應症,這在傳統異種移植模型中可能無法獲得。

PDX資料庫對模型資料進行核實整理,如進行RNA測序,以便提供基因庫的轉錄水準。 這些功能強大的模型可識別特定的靶抗原,篩選候選藥物,並支持快速簡便地選擇所需模型。

但是請記住一點,可能沒有對集合中所有的PDX模型進行增長驗證。在這種情況下,專家建議人源化研究前進行快速模型驗證,但該舉措可能會延長藥物開發計畫的總時間。

人源化模型的常見誤解

誤解:可以像任何免疫缺陷動物一樣安置和處理人源化小鼠。

與沒有任何移植的免疫缺陷小鼠相比,人源化小鼠非常脆弱且需要特殊護理。通常人源化小鼠有皺褶粗糙的毛,有時可能蜷著。

具體來講,huNSG-SGM3和huNOG-EXL比huNSG或huNOG脆弱得多; 因此,建議隨機化前對更多小鼠進行移植(即,超限植入)。通常,建議每個移植體超限15%。

誤解:腫瘤不會在人源化小鼠中自行消退。

可能由於移植物抗腫瘤效應(GvT)(供體T細胞攻擊移植的PDX細胞),在人源化模型中偶爾也會發生腫瘤自行消退現象。該效應具有腫瘤依賴性,植入相同供體的小鼠在消退時可能會有所不同。

此外,該效應可能不是為了HLA匹配,因為沒有證據表明供體與PDX HLA的不匹配會影響PDX生長或攝取率。這就是需要足夠超限量的原因,特別是如您在之前關注的同一模型中看到過GvT。

誤解:人抗PD1或抗PD-L1作為陽性對照。

臨床上的主要免疫療法製劑,抗PD-1藥物如派姆單抗(pembrolizumab)(Keytruda®,Merck)或納武單抗(nivolumab),(Opidvo®,Brisol-Myer Squibbs)和抗PD-L1 阿特珠單抗(atezolizumab)(Tecentriq®Roche/ Genentech)均為聯合療法中與測試藥物組合的理想藥物。

但不應期望將抗PD-1 /抗PD-L1作為陽性對照。

這些藥物的療效在很大程度上取決於供體與供體的可變性。那些PD-L1陽性的腫瘤不能確保對抗PD-1治療有反應。

最近一項研究在4,000多名患有5種晚期或轉移性實體瘤的患者中進行了8項隨機對照臨床試驗。結果表明與常規療法相比,抗PD-1或抗PD-L1單一療法使PD-1陽性(34%)和PD-L1陰性(20%)患者的生存率提高

還有研究表明, PD-L1低或無表達的患者對抗PD-1治療有反應。這充分說明抗PD-1 /抗PD-L1不具有100%的反應率,雖然PD-L1陽性腫瘤患者為較好的響應人群,但僅此一點並不是選擇抗PD1 / PD-L1治療的適當生物標誌物。

最新研究表明較高的腫瘤突變負荷與抗PD-1 / PD-L1治療的較大反應相關,且可能是選擇模型的良好起點。

誤解:腫瘤生長抑制是評估測試藥品功效的唯一指標。

除功效外,通過腫瘤生長抑制(TGI)測量的腫瘤微環境和腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)為重要基準。為更全面地評估測試藥品的藥效學特性,我們有必要預測多個讀數。

可通過流式細胞術、免疫組化技術以及經流動、ELISA或ELISPOT的細胞因數產生檢查免疫細胞群和分佈,以便更穩健地評估藥物性質。通常我們使用14色TIL板提供攜PDX腫瘤的huNSG基線免疫表型。

總結

hCD34 + HSC人源化模型是免疫治療藥物研發的有用工具。他們通過細緻的模型選擇和研究設計,提供大量關於人類新藥物功效和PD效應的資料,進而推動腫瘤免疫研究進展。

Topics: Oncology