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Method Article
인간화 마우스 모델은 인간 면역 미세환경을 보다 정확하게 표현합니다. 이 원고는 CD34+ 세포 증식 및 분화를 촉진하기 위해 인간 흉선의 신장 이식, 인간 CD34+ 세포 주입 및 인간 사이토카인 전이유전자의 표적 전달을 통해 이러한 모델을 만드는 과정을 설명합니다.
동물 모델은 in vitro 및 in vivo 생물 의학 연구 간의 중요한 번역을 제공합니다. 인간화 마우스 모델은 인간 시스템을 표현하는 데 다리를 제공하여 발병기전, 바이오마커 및 기타 많은 과학적 쿼리에 대한 보다 정확한 연구를 가능하게 합니다. 설명된 이 방법에서는 면역이 결핍된 NOD-scid IL2Rγnull(NSG) 마우스에 자가 흉선을 이식하고 간 유래 CD34+ 세포를 주입한 후 일련의 사이토카인을 주입합니다. 유사한 특성의 다른 모델과 달리, 여기에 설명된 모델은 AAV8 또는 pMV101 DNA 기반 벡터에 암호화된 전이유전자를 통해 사이토카인 및 성장 인자를 전달하여 면역 세포의 향상된 재구성을 촉진합니다. 또한, CD34+ 주입 후 평균 수명이 30주인 재구성된 마우스로 장기적인 안정성을 제공합니다. 이 모델을 통해 쥐 모델에서 면역 요법 및 인간 질병을 연구하는 안정적이고 영향력 있는 방법을 제공하여 예측 전임상 모델의 필요성을 입증할 수 있기를 희망합니다.
동물 모델을 통해 세포 및 분자 시스템에 대한 더 깊은 이해가 이루어졌지만, 면역, 생리학 및 기타 병리학 영역과 같은 종 특이적 시스템의 복잡성을 밝히는 데는 여전히 어려움이 남아 있습니다. 침팬지와 같은 비인간 영장류(NHP)는 역사적으로 모델 연구의 부족한 부분을 보완하기 위해 사용되어 왔습니다. 그러나 NHP 모델은 특히 유럽1에서 사용이 금지되어 있기 때문에 비용이 많이 들고 접근하기 어려울 수 있습니다.
성공적인 이식 절차에 따라 쥐 시스템은 림프 기관의 재증식을 통해 입증된 바와 같이 인간 면역 체계를 복제합니다. 기능적인 인간 면역 체계를 가진 마우스의 개발은 다양한 맥락에서 인간 면역에 대한 중개 연구를 수행할 수 있는 기회를 제공합니다. 인체 면역 체계가 작동하는 것을 성공적으로 복제할 수 있는 인간 세포와 조직을 생착시킨 면역결핍 마우스는 조혈, 면역, 유전자 치료2, 전염병3, 암4, 재생의학5에 대한 연구를 용이하게 한다. 우리 그룹과 일부 공동 연구자들은 피부 흑색종의 전임상 모델을 보여주는 이 모델을 사용한 결과를 발표했다6. 이 모델은 흑색종 및 면역 요법 연구의 맥락을 넘어 수많은 분야에 적용할 수 있을 만큼 충분히 다재다능합니다.
말초혈액 단핵세포(PBMC)는 면역 관용에 역할을 확립한 T 세포의 강력한 재구성을 초래하기 때문에 인간화에 일반적으로 사용됩니다. 그러나 PBMC는 자가 재생률이 낮고 성숙한 계통 투입 세포의 비율이 높기 때문에 태아 간에서 유래할 수 있는 인간 줄기 세포(HSC) 기반 제품으로 대체되는 경우가 많습니다7. 이러한 파생 HSC 산물과 함께 NSG 마우스의 신장 캡슐 아래에 인간 흉선을 이식하면 인간 T 세포 발달을 지원할 수 있는 시스템이 생성됩니다. BLT(bone marrow-liver-thymus)로 알려진 이 모델은 다계통 조혈, 자가 흉선에서의 T세포 교육, HLA 제한8을 가능하게 하기 때문에 매우 유리하다.
이 원고에서 제안된 모델은 추가적인 사이토카인 전달을 가진 변형된 BLT 모델입니다. 전염증성 사이토카인은 특히 IL-15 기반 면역요법을 통해 효과기 면역 세포의 능력을 강화하는 것으로 나타났습니다9. CD45+ 림프구는 인간 CD34+ 세포 주입 후 약 8-12주 후에 인간화 마우스(Hu-mice)의 말초 혈액에서 관찰되며, 일반 NSG 마우스의 순환 혈액에 비해 재구성이 뚜렷하게 증가합니다. Adeno-Associated 벡터를 사용하여 human IL-3, IL-7 및 GM-CSF를 전달한 결과, cytokine을 투여받지 않은 마우스에 비해 human CD45+ cell의 순환 수치가 증가했습니다. DNA Combo II 사이토카인(SCF, FLT3, CKIT, THPO)을 추가하면 T세포와 골수성 세포 분화가 개선된다10. 사이토카인 전달의 추가는 발표된 데이터10에 의해 뒷받침되는 바와 같이 이 방법을 다른 Hu-마우스 모델과 구별합니다.
선천적이고 적응적인 인간 면역 반응을 가진 이 모델의 개발로 치료 저항성 및 종양 미세환경에 관한 데이터를 발표할 수 있었다10. 단, 실험실에서 이 방법을 활용하기 위해 조직 샘플에 액세스할 수 있습니다. 이 Hu-mice 모델은 다른 실험실에서 유사한 분야를 연구할 수 있을 뿐만 아니라 다른 면역 요법 및 전임상 연구 분야로 확장할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
동물 사용과 관련된 모든 프로토콜은 Wistar Institute의 IACUC(Institutional Animal Care and User Committee)에서 면밀히 모니터링합니다. 실험실은 관련 동물의 건강, 안전 및 복지를 보장하기 위해 본 위원회와 담당 수의사가 정한 지침을 준수합니다. 이 프로토콜을 따르기 전에 수의사 및 IACUC 승인이 필요하며, 개인은 앞서 언급한 동물 복지와 관련된 당사자의 조언에 따라 프로토콜과 비교하여 특정 수술 기술 및 동물 취급에 차이가 있을 수 있습니다.
참고: 조직 샘플은 사용할 준비가 될 때까지 냉동할 수 있습니다. 또한 CD34+ 분리는 신장 이식 수술 당일 또는 다음날 수행할 수 있습니다. 이 정보는 Busulfan이 언제 주입되는지를 알려줍니다: 격리 당일에 수술을 진행하려는 경우, 조직 수용을 준비하기 위해 Busulfan을 선제적으로 주입해야 합니다. 30마리의 암컷 5-7주 된 NSG 마우스를 갓 만든 골수 고갈 약물 30mg/kg(100μL, PBS 1x)으로 치료합니다. Busulfan은 수술 24시간 전에 IP를 주입했습니다.
1. CD34+ 세포 격리
2. 흉선 가공
3. 신장하캡슐 이식 및 CD34 세포 주입
성공적인 수술과 적절한 수술 후 주사 후 유세포 분석을 통해 CD34+ 감화를 확인할 수 있습니다. 수술 후 약 8주 후, 마우스는 FACS를 준비하기 위해 출혈을 일으키며, 앞서 설명한 바와 같이 인간 면역 세포의 특정 역치에 도달할 때까지 2주마다 반복됩니다10. 간단히 말해서, 100mL의 혈액이 리튬과 헤파린으로 코팅된 채혈 튜브에 수집되었습니다. ACK...
본 원고는 본원에서 신장 캡슐 아래에 이식된 인간 태아 흉선을 통해 인간화된 마우스를 생성하고 후속 CD34+ 주입을 통해 인간 면역 체계를 재현하는 방법을 설명했습니다.
프로토콜은 가능한 최상의 모델을 만드는 기능을 하지만 특정 단계는 실행 가능성에 필수적입니다. 예를 들어, CD34+ 분리 중에는 현미경을 통해 CD34+ 세포...
저자는 이 원고와 경쟁 이해관계가 없음을 선언합니다.
Wistar Flow-Cytometry, Molecular Screening, Vector Core 및 Animal Facility의 지원에 감사드립니다. 이 연구는 Miriam 박사와 Sheldon G. Adelson 의학 연구 재단의 지원으로 가능했습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ACK lysis buffer | Life Technologies Corporation | ||
BD Microcontainer | BD | blood collection tubes | |
Busulfan | Sigma | B2635-25g | Irradiating drug; light sensitive |
CD34 Microbeads | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | antibody beads kit; stored at 4 °C |
CKIT | Aldevron | custom | cytokine; stored at -20 °C |
Collagenase/Dispase | Roche Diagnostics | 11097113001 | Stored at 4 °C |
FcR Blocking reagent | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | antibody beads kit; stored at 4 °C |
Fetal tissue (liver and thymus) | Advanced Bioscience Resources | Delivered same day or overnight | |
Ficoll | GE Healthcare | 17-1440-03 | Stored at room temperature |
FLT3 | Aldevron | 125964 | cytokine; stored at -20 °C |
Forceps | Various | Various | |
Hamilton syringe needle | Various | Various | 22 G; 3 point; 2" length |
Hemostats | Various | Various | |
MS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | magnetic separator |
PBS | Gibco | 14190-136 | Stored at room temperature |
Primocin | Invivogen | amt-pm1 | antibiotic; stored at 4 °C |
RPMI | Corning | 10-040-CM | Stored at 4 °C |
SCF | Aldevron | 125962 | cytokine; stored at -20 °C |
Surgical scissors | Various | Various | |
THPO | Aldevron | 125963 | cytokine; stored at -20 °C |
Tissue treated petri dish | Corning | 430167 | |
VetBond glue | 3M | 1469SB | glue |
Visorb suture | Stoelting Co | 5046 | absorbable suture, size 4, 19 mm cutting |
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