Hiirimallit
Humanized mice – mice engrafted with human cells or tells – or transgeeniset hiiret ilmentävät ihmisen geenejä ovat tehokas menetelmä ihmisen solujen tutkimiseen in vivo. Merkittäviä edistysaskeleita humanisoiduissa hiirimalleissa on tapahtunut viimeisten 25 vuoden aikana sen jälkeen, kun C. B-17-hiirikannassa löydettiin 1980-luvulla vakava yhdistetty immunodeficiency (scid) – mutaatio (Bosma et al., 1983). Monet ryhmät pystyivät osoittamaan, että subletaalisesti säteilytetty C.B-17 SCID-hiiret tukevat CD34+ – progenitorisolujen muodostumista ja erilaistumista ihmisen BM: stä ja UCB: stä (Vormoor et al., 1994; Lapidot et al., 1992) useisiin hemopoieettisiin linjoihin. Tämän perusteella CD34 + – kantasolut keksittiin SCID repopulating cells (SRC) – soluiksi, koska ne kykenivät uudelleenpopuloimaan hematopoieettisia linjoja SCID-hiirellä. Tästä huolimatta ihmisen kiinnittyminen, erityisesti T-solulinjaan, oli vielä melko vähäistä tässä kannassa. Toinen läpimurto tehtiin 1990-luvun puolivälissä tuomalla SCID-mutaatio nonobese diabeettinen hiiri (NOD) Tausta (NOD/SCID) (Shultz et al., 1995). Sisäsiittoisesta Nod-hiirikannasta puuttuu monia synnynnäisen immuunitoiminnan piirteitä, erityisesti vähentynyt NK-solujen aktiivisuus, joka on merkittävä este introduktiolle. Koska ihmisen kimeerisyys on lisääntynyt merkittävästi näillä hiirillä, siitä on tullut ”kulta-standardi” ihmisen hematopoieesin ja HSCs: n tutkimuksessa (Larochelle et al., 1996; Greiner ym., 1995). Näiden hiirten kehittymisen jälkeen osoitettiin, että NOD/SCID-eläimillä, joita hoidettiin vasta-ainetta salpaavalla hiirellä IL-2rß, mikä edelleen alentaa NK-toimintaa, havaittiin t-lymfopoieesin paranemista (Kerre et al., 2002).
yksi merkittävä Nod/SCID-hiirten käytön rajoitus oli tymooman suuri esiintyvyys ja säteilyherkkyys, jotka lyhentivät näiden hiirten elinikää ja estivät pitkäaikaisen analyysin (Shultz ym., 1995). Vuonna 2002 kehitettiin uusi hiirisukupolvi, jolla on interleukiini-2− reseptorin (Il2rg−/ -) γ-ketju, joka tunnetaan myös nimellä common sytokine (yc). Il2rg yc on kriittinen alayksikkö IL-2 -, IL-4 -, IL-7 -, IL-9 -, IL-15-ja IL-21-sytokiineille, jolloin nämä sytokiinit eivät toimi kohdesoluissaan. Kaksi nykyisin laajalti käytettyä mallia hematolymfoidikehityksen tutkimiseen ovat BALB/C RAG2−/−yc−/− ja NOD/SCID/ycnull immunodeficient mouse-kannat. RAG2-puutteellisilla hiirillä ei ole kypsiä T – ja B-soluja, mikä johtuu TCR-ja immunoglobuliini (IG) – reseptorien uudelleenjärjestäytymisestä (Shinkai et al., 1992; Mombaerts ym., 1992), jolla on samanlainen fenotyyppi kuin SCID-hiirillä. Lisäksi, koska sytokiini IL-15 on kriittinen NK-solujen kehitykselle, nämä hiiret ovat myös vailla NK-soluja, mikä tekee niistä kolmoisvajauksen T -, B-ja nk-soluille. Traggiai ja kollegat (Traggiai et al., 2004) olivat ensimmäinen ryhmä, joka kuvasi mallin, jossa vastasyntyneet rag2−/−yc−/− siirrettiin ihmisen CD34+ CB-soluilla intrahepaattisella injektiolla. Tätä mallia käytettäessä ihmisen kypsiä T-soluja havaittiin hiiren kateenkorvassa, pernassa ja imusolmukkeissa, ja niitä syntyi huomattavasti enemmän kuin aiempia malleja. Lisäksi näissä hiirissä syntyneet ihmisen T-solut näyttivät toimivan. Samanlaisia tuloksia havaittiin Ishikawa et al. (2005), mukaan lukien analyysi muista ihmisen hematopoieettisista alaryhmistä, joita esiintyy Nod/SCID/yc−/− rekonstruoiduilla hiirillä).
useat tutkimukset, joissa käytettiin aikuisia vastasyntyneiden rag2−/−yc−/− ja Nod/SCID/yc−/− hiirten sijasta, osoittavat, että ihmisen hematolymfoidikehitys tukee voimakkaammin kuin aiemmin saatavilla olleet kannat (Yahata et al., 2002; Shultz et al., 2005; Watanabe et al., 2009). Tärkeää on, että hiirten geneettinen kanta vaikuttaa suurelta osin ennallistamiskykyyn. Kun UCB: n CD34+−soluja ruiskutettiin aikuisiin C57BL/6 RAG2−/− yc−/ – hiiriin, vastaanottajahiirien BM: ssä havaittiin alle 1% ihmisen CD45-soluja, mikä oli dramaattisesti pienempi kuin Nod/SCID-hiirillä (Mazurier et al., 1999). Vaikka tarkka perustelu tälle oli epäselvä, oletettiin, että yksi syy Nod/SCID-hiirien lisääntyneeseen engraftmentiin oli se, että NOD-mutaatio antaa useita synnynnäisen immuniteetin vikoja, jotka eivät johdu pelkästään NK-soluista (Shultz et al., 1995). Itse laaja geneettinen analyysi eri lokusten paljasti perustan kanta-spesifisten erojen ksenograft engraftment johtui polymorfismeja Sirpa geenin koodaavan signaalin regulatory proteiini-α (SIRPa) (Takenaka et al., 2007). Nämä geneettiset polymorfismit saavat hiiren myelooisissa soluissa esiintyvän SIRPa-proteiinin sitoutumaan differentiaalisella kapasiteetilla ihmisen hematopoieettisissa soluissa esiintyvään ligandiin CD47 (Seiffert et al., 2001). Vahvat reseptori-ligandi-vuorovaikutukset johtavat inhibitoriseen signaaliin ja vapautumiseen kuolemasta, koska ihmisen CD47–ilmentyvien solujen hiiren makrofagit estävät fagosytoosia (van den Berg ja van der Schoot, 2008). Näin ollen antaa syyn parantaa ihmisen solujen engraftment in NOD / SCID / ycnull hiiret (Legrand et al., 2006). Itse asiassa, kun optimaalinen vuorovaikutus CD47 / SIRPa on saatu pakotetun ilmentymisen hiiren CD47 ihmisen hematopoieettisten progenitorit, injisoitu HSCs pystyvät paremmin selviytymään RAG2 – / – yc – / – hiirillä, mikä parantaa paljon T-solujen eloonjäämistä kateenkorvassa ja periferiassa (Legrand et al., 2011).
vaikka ksenogeeniset mallit ovat erinomaisia välineitä ihmisen T-solujen kehityksen tutkimisessa, sytokiinien (IL7) ja muiden molekyylien (MHC-luokat I ja II) lajispesifisyys T-solujen eloonjäämiselle voi tehdä ihmisen perifeeristen T-solujen osajoukoista näissä hiirissä vaikeita arvioida. On todennäköistä, että uudemmat humanisoidut hiirisukupolvet helpottavat T-solujen ja muiden sukulinjojen syntymistä ja toimintaa siirtogeenisten sytokiinien avulla. Itse asiassa tämä työ on jo käynnissä IL-3 / GM-CSF-knock-in-hiirenä ihmisen myelooisten solujen kehityksen parantamiseksi näillä hiirillä sekä trombopoietiini-in-hiirenä ihmisen HSC-eloonjäämisen ja laajenemisen parantamiseksi (Rongvaux et al., 2011; Willinger ym., 2011; Brehm et al., 2012) ovat syntyneet. Lisäksi NOD / SCID/ycnull-hiiriä on äskettäin kehitetty ilmaisemaan ihmisen MHC-luokan I antigeenia HLA-A2 (Shultz et al., 2010). Tämä mahdollistaa T-solujen kehittymisen ihmisen MHC-rajoitetuksi, mikä tekee ihmisten infektioiden ja T-solujen immuunivasteen tutkimisesta tarkoituksenmukaisempaa ja siten parannetun mallin translationaalisille lähestymistavoille.