疾病動(dòng)物模型是研究人類疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制、藥物篩選及療效評(píng)價(jià)必不可少的工具,好的疾病動(dòng)物模型可以加快新藥的研發(fā)速度。你還在為不知道選擇什么小鼠模型發(fā)愁嗎?你還在為造模發(fā)愁嗎?賽業(yè)生物新欄目《每周一鼠》,每周更新,為大家講解一個(gè)疾病小鼠模型的故事,希望對(duì)大家了解不同的疾病小鼠模型有所幫助。
今天和大家見面的小鼠有點(diǎn)特別。它們“沒有毛發(fā)”、沒有胸腺、皮膚褶皺,外表略顯滄!@種小鼠被人們形象地稱為裸鼠(nude mice)。實(shí)際上它并不是徹底的禿子,只是發(fā)量很少。那么好好的小鼠怎么就禿了呢?禿了的小鼠變強(qiáng)了嗎?變“強(qiáng)”的小鼠如何成為抗癌戰(zhàn)士?接下來,就讓我們一起了解裸鼠變禿變“強(qiáng)”的血淚史。
好好的小鼠怎么就禿了呢?
外觀上看,裸鼠似乎是無毛的。但實(shí)際上它在出生時(shí)就包含正常的毛囊,只是大部分毛干在漏斗部盤繞并且無法穿透表皮,因此就產(chǎn)生了肉眼可見的禿。換句話說就是,裸鼠并不是徹底的禿子,如果人家長(zhǎng)出稀疏的毛發(fā)也是正,F(xiàn)象。
究竟是什么阻攔了毛干穿透表皮,使裸鼠變禿呢?這是由位于11號(hào)染色體上的隱性基因Foxn1(forkhead box N1)突變(這種突變被稱為Foxn1nu)導(dǎo)致編碼的蛋白提前終止而形成截短的無功能蛋白所致。雜合突變小鼠看上去和野生型小鼠一樣,毛茸茸的(圖1)。
圖1. 純合和雜合突變小鼠的比較。(a)純和突變雌性裸鼠(nu/nu);(b)雜和突變雌性裸鼠(nu/+)(均在7周齡左右)。[1]
禿了的小鼠變強(qiáng)了嗎?
琦玉老師說過:“我變禿了,也變強(qiáng)了!”但對(duì)于裸鼠來說,讓它變禿的基因突變,反而使它變?nèi)趿耍?/P>
裸鼠:終究是我一只鼠扛下了所有,我變禿了,還變?nèi)趿!但是?duì)于你們來說,我變強(qiáng)了,因?yàn)槲腋m合移植腫瘤了。圖片來源:賽業(yè)生物。
T淋巴細(xì)胞免疫缺陷
特定的T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的免疫負(fù)責(zé)破壞受感染的細(xì)胞(例如,被病毒感染)或惡性細(xì)胞,還負(fù)責(zé)宿主與移植物的反應(yīng)(所謂的HVGR),這是移植物(異源或異源)被宿主排斥的主要原因。裸鼠由于nu/nu隱性突變而導(dǎo)致Foxn1蛋白缺失,胸腺上皮細(xì)胞(TECs)和T淋巴細(xì)胞祖細(xì)胞的分化和增殖均存在缺陷,而TECs在T淋巴細(xì)胞成熟中起著至關(guān)重要的作用。Foxn1蛋白還可影響T細(xì)胞的其他功能,包括胸腺的血管形成、T細(xì)胞祖細(xì)胞的定居及其分化。
但是,對(duì)于人類來說,無胸腺裸鼠的出現(xiàn),使人們有了更好的研究腫瘤、免疫學(xué)的動(dòng)物模型。T細(xì)胞功能的缺失使得無胸腺裸鼠不排斥同種和異種移植物,可以作為快速生長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞的理想宿主,因?yàn)闊o毛,易于觀察和統(tǒng)計(jì)腫瘤生長(zhǎng)情況,但是因?yàn)槁闶笕杂蠦細(xì)胞和較強(qiáng)的NK細(xì)胞應(yīng)答,所以不適合用作淋巴瘤和白血病的宿主。而且T細(xì)胞的活性會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而增加,因此,宜使用年幼的小鼠(通常為5-10周齡)來提高植入率,從而提高研究的可重復(fù)性。
生存和繁殖能力變?nèi)?/STRONG>
無胸腺裸鼠原種生長(zhǎng)遲緩、受精能力低、抵抗力差、壽命短,其應(yīng)用受到了限制。因此人們又致力于育種改造,分別和純系BALB/c、C3H、C57BL/6小鼠交配,不斷選育,獲得了三種近交系無胸腺裸鼠,雖然某些生物學(xué)性狀有所改善,但尚未克服上述缺點(diǎn)。而且裸鼠的乳腺發(fā)育欠佳,無法有效地照顧其后代,因此,常采用無胸腺裸鼠雄性與雜合雌性交配的方式進(jìn)行繁殖。直到1974年,NIH將BALB/c背景品系下的nu基因?qū)氲搅薙wiss NIH遠(yuǎn)交系,建立了遠(yuǎn)交系裸鼠,其繁殖能力和抗病能力都得到了明顯加強(qiáng),可以直接用nu/nu純合雌雄鼠進(jìn)行交配繁育后代。在引入了SPF飼養(yǎng)體系后,極大減少了裸鼠感染病原微生物的機(jī)會(huì),裸鼠壽命也得以延長(zhǎng)到接近于常規(guī)近交系小鼠的水平。
變“強(qiáng)”的小鼠如何成為抗癌戰(zhàn)士
裸鼠的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用推動(dòng)了各方面的工作,為免疫學(xué)、腫瘤學(xué)提供了新的有效的工具:
☑ 同種和異種移植模型,可用于評(píng)估腫瘤細(xì)胞增殖,侵襲和轉(zhuǎn)移的潛力,以及抗癌療法的功效。
☑ 免疫和遺傳研究。
☑ 病毒、細(xì)菌、寄生蟲感染機(jī)制的研究。
☑ 皮膚病、微生物學(xué)上的研究。
☑ 內(nèi)分泌和老年醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。
BALB/c nude(裸鼠)
遺傳背景:BALB/c
品系說明:
■ 近交系小鼠。
■ Foxn1基因的突變導(dǎo)致小鼠毛發(fā)生長(zhǎng)不正常,且胸腺上皮發(fā)育不全。
■ 缺乏成熟T淋巴細(xì)胞。
表型信息:
■ 純合突變小鼠(sp/sp)無胸腺,無毛,T細(xì)胞功能的缺失使得無胸腺小鼠不排斥同種和異種移植物。
■ 雜合突變小鼠(sp/wt)小鼠有毛發(fā)。雜合突變裸鼠最初被認(rèn)為具有正常的免疫系統(tǒng),但實(shí)際上它具有免疫學(xué)上的改變,例如骨髓干細(xì)胞減少、胸腺重量減輕。因此,雜合裸鼠可能不適合用作哨兵鼠。它們可用于藥代動(dòng)力學(xué)和藥效動(dòng)力學(xué)的研究。
研究應(yīng)用:
■ 同種和異種移植模型,可用于評(píng)估腫瘤細(xì)胞增殖,侵襲和轉(zhuǎn)移的潛力,以及抗癌療法的功效。
■ 免疫和遺傳研究。
■ 病毒、細(xì)菌、寄生蟲感染機(jī)制的研究。
■ 皮膚病、微生物學(xué)上的研究。
■ 內(nèi)分泌和老年醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。
表型驗(yàn)證:
■ CDX模型
圖1. 人胃癌細(xì)胞(HGC-27)在BALB/c nude裸鼠上能有效地建立腫瘤模型。
分別將5×106 或1×107 HGC-27細(xì)胞以皮下注射的形式接種到BALB/c nude裸鼠體內(nèi),并在不同的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量成瘤體積和小鼠體重。數(shù)據(jù)以Mean±SEM形式呈現(xiàn)。