Modelos de ratón
Ratones humanizados-ratones injertados con células o tejidos humanos-o ratones transgénicos que expresan genes humanos representan un método poderoso para el estudio de células humanas in vivo. Se han producido avances significativos en modelos de ratones humanizados en los últimos 25 años tras el descubrimiento de la mutación de inmunodeficiencia combinada grave (IDCG) en la cepa de ratón C. B-17 en la década de 1980 (Bosma et al., 1983). Muchos grupos pudieron demostrar que el C irradiado subletalmente.Los ratones SCID B-17 apoyan el injerto y la diferenciación de células progenitoras CD34+ a partir de células BM y UCB humanas (Vormoor et al., 1994; Lapidot et al., 1992) en múltiples linajes hemopoyéticos. A la luz de esto, las células madre CD34+ se acuñaron como células repobladoras de SCID (SRC), ya que eran capaces de repoblar linajes hematopoyéticos en un ratón SCID. Sin embargo, el injerto humano, en particular el del linaje de células T, todavía era bastante bajo en esta cepa. Un segundo avance se hizo a mediados de la década de 1990 a través de la introducción de la mutación SCID en el fondo de ratón diabético no obeso (NOD/SCID) (Shultz et al., 1995). La cepa innata de ratón NOD carece de muchos aspectos de la función inmune innata, en particular, la reducción de la actividad de las células NK, que representa una barrera importante para el injerto. Debido al aumento significativo del quimerismo humano observado en estos ratones, se ha convertido en el «estándar de oro» para el estudio de la hematopoyesis humana y las células madre hematopoyéticas (Larochelle et al., 1996; Greiner et al., 1995). Tras el desarrollo de estos ratones, se demostró que los animales con NOD/SCID tratados con un anticuerpo que bloqueaba la IL-2Rß de ratón, reduciendo así aún más la función NK, mostraron una mejora en la linfopoyesis T (Kerre et al., 2002).
Una limitación importante del uso de ratones con NOD/SCID fue la alta incidencia de timoma y la sensibilidad a la radiación, que acortaron la vida útil de estos ratones y excluyeron el análisis a largo plazo (Shultz et al., 1995). En 2002, se desarrolló una nueva generación de ratones con una deleción dirigida de la cadena γ del receptor de interleucina-2 (Il2rg−/−), también conocida como citocina común (yc). La Il2rg yc es una subunidad crítica para las citocinas IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 e IL-21, haciendo que estas citocinas no funcionen en sus células diana. Dos modelos ampliamente utilizados para el estudio del desarrollo de hematolinfoides son las cepas de ratón inmunodeficientes BALB/C RAG2−/−yc−/− y NOD/SCID/ycnull. Los ratones con deficiencia de RAG2 carecen de células T y B maduras, debido a la ausencia de reordenamiento del receptor de inmunoglobulina (Ig) y TCR (Shinkai et al., 1992; Mombaerts et al., 1992), exhibiendo así un fenotipo similar al de los ratones SCID. Además, como la citocina IL-15 es crítica para el desarrollo de células NK, estos ratones también carecen de células NK, lo que los hace triple deficientes para las células T, B y NK. Traggiai y sus colegas (Traggiai et al., 2004) fueron el primer grupo en describir el modelo en el que RAG2−/−yc – / – recién nacidos fueron trasplantados con células CB CD34 + humanas mediante inyección intrahepática. Utilizando este modelo, se detectaron células T humanas maduras en el timo, el bazo y los ganglios linfáticos de ratón y se generaron a niveles notablemente más altos que los modelos anteriores. Además, las células T humanas generadas en estos ratones parecían ser funcionales. Resultados similares fueron observados por Ishikawa et al. (2005), incluyendo el análisis de otros subconjuntos hematopoyéticos humanos presentes en ratones NOD/SCID/yc−/− reconstituidos).
Varios estudios que utilizan ratones adultos en lugar de ratones neonatales RAG2−/−yc−/− y NOD/SCID/yc−/− demuestran un mayor apoyo al desarrollo de hematolinfoides humanos en comparación con cepas previamente disponibles (Yahata et al., 2002; Shultz et al., 2005; Watanabe et al., 2009). Es importante destacar que la cepa genética de los ratones influye en gran medida en la capacidad de reconstitución. Cuando se inyectaron células CD34+ de UCB en ratones adultos C57BL/6 RAG2−/−yc−/−, se detectaron menos del 1% de células CD45 humanas en el MB de los ratones receptores, lo que fue dramáticamente menor que el observado para ratones con NOD/SCID (Mazurier et al., 1999). Aunque el razonamiento exacto para esto no estaba claro, se planteó la hipótesis de que una de las razones para mejorar el injerto en ratones con NOD/SCID era que la mutación con NOD imparte múltiples defectos en la inmunidad innata que no se atribuyen únicamente a las células NK (Shultz et al., 1995). De hecho, un extenso análisis genético de varios loci reveló que la base de las diferencias específicas de la cepa en el injerto de xenoinjerto se debía a polimorfismos en la proteína reguladora de señales de codificación del gen Sirpa (SIRPa) (Takenaka et al., 2007). Estos polimorfismos genéticos hacen que la proteína SIRPa presente en las células mieloides de ratón se una con capacidad diferencial al ligando CD47 que se encuentra en las células hematopoyéticas humanas (Seiffert et al., 2001). Las interacciones fuertes entre el receptor y el ligando producen una señal inhibitoria y escapan de la muerte debido a la inhibición de la fagocitosis por parte de macrófagos de ratón de células humanas que expresan CD47 (van den Berg y van der Schoot, 2008). Por lo tanto, proporciona una razón para mejorar el injerto de células humanas en ratones NOD/SCID/ycnull (Legrand et al., 2006). De hecho, cuando se obtiene una interacción óptima de CD47/SIRPa a través de la expresión forzada de CD47 de ratón en progenitores hematopoyéticos humanos, las HSC inyectadas son más capaces de sobrevivir en ratones RAG2/yc/, lo que resulta en una supervivencia mucho mejor de las células T en el timo y la periferia (Legrand et al., 2011).
Aunque los modelos xenogénicos son excelentes herramientas para estudiar el desarrollo de células T humanas, la especificidad de especie de las citocinas (IL7) y otras moléculas (MHC clase I y II) importantes para la supervivencia de las células T puede dificultar la evaluación de subconjuntos de células T periféricas humanas en estos ratones. Es probable que las nuevas generaciones de ratones humanizados faciliten la generación y la función de las células T y otros linajes a través de citocinas transgénicas. De hecho, este trabajo ya está en marcha como un ratón de inserción de IL-3/GM-CSF para mejorar el desarrollo de células mieloides humanas en estos ratones, así como un ratón de inserción de trombopoyetina para una mejor supervivencia y expansión del HSC humano (Rongvaux et al., 2011; Willinger et al., 2011; Brehm et al., 2012). Además, recientemente se han desarrollado ratones NOD/SCID / ycnull para expresar el antígeno HLA-A2 de clase I de MHC humano (Shultz et al., 2010). Esto permite que el desarrollo de células T esté restringido al CMH humano, lo que hace que el estudio de las infecciones humanas y la respuesta inmune de las células T sea más apropiado y, por lo tanto, un modelo mejorado para los enfoques traslacionales.