人源化小鼠模型构建
- 公司名称 上海达为科生物科技有限公司
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- 厂商性质 生产厂家
- 更新时间 2025/7/10 13:16:48
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一、人源化小鼠模型的定义与核心价值
1. 基本概念
人源化小鼠（Humanized mice）指通过基因编辑或细胞移植技术，使小鼠携带人类基因、细胞、组织或免疫系统的实验模型。其核心价值在于：
突破物种限制：解决小鼠模型与人类生物学差异（如免疫应答、药物代谢差异），提高临床前研究预测性。
伦理替代方案：规避直接人体实验的伦理约束，实现人类疾病机制深度解析。
精准医疗桥梁：为个体化治疗提供“活体测试平台”（如PDX模型指导肿瘤用药）。
2. 模型分类体系
| 分类依据 | 模型类型 | 核心特征 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|
| 人源化成分 | 基因人源化 | 人类基因替换小鼠同源基因（如PD-1人源化） | 抗体药物评价 |
| 细胞/组织移植型 | 移植人类造血干细胞（HSC）、肿瘤组织等 | 免疫重建、肿瘤微环境研究 | |
| 免疫系统人源化 | 重建人类免疫系统（如PBMC移植） | 感染性疾病、自身免疫病 | |
| 基因编辑范围 | 单基因人源化 | 替换特定基因（如CD73、DLL4） | 靶点机制研究 |
| 信号网络人源化 | 人源化多基因通路（如细胞因子网络） | 免疫细胞功能优化 | |
| 染色体水平人源化 | 导入人类大片段染色体 | 复杂遗传病模拟 |
二、构建方法的技术路线与创新突破
1. 基因编辑人源化模型
(1) 核心步骤
靶点选择：优先选择与人类同源性低的关键基因（如免疫检查点PD-1/CTLA-4）。
载体创新：
CRISPR/Cas9介导同源定向修复（HDR） ：实现精确基因替换（效率＞80%）。
TurboKnockout-Pro技术：支持Mb级大片段插入，构建全人源化模型（如CD3人源化）。
案例：
CD73人源化：优化sgRNA设计，实现外显子高效替换，用于联合用药筛选。
KDR（VEGFR2）人源化：人源序列插入小鼠Kdr基因外显子4，模拟血管生成药物反应。
(2) 技术瓶颈与解决方案
| 瓶颈 | 解决方案 |
|---|---|
| 大片段插入效率低 | 采用重组酶介导的载体系统（如Cre-loxP） |
| 随机整合风险 | 自失活载体（SIN）设计+安全位点靶向（如ROSA26） |
| 表型不可预测 | 联合单细胞多组学验证（如scRNA-seq监测人源基因表达） |
2. 细胞/组织移植模型
(1) 免疫系统人源化流程
基于的标准化操作：
宿主准备：
免疫缺陷小鼠品系选择：NOD-scid IL2Rγnull（NOG/NSG）＞ NOD-scid ＞ SCID。
预处理：亚致死剂量辐照（2-4 Gy）或布斯法尼（Busulfan）处理。
细胞移植：
HSC移植：胎儿肝脏/脐带血CD34+细胞（≥1×105个）经静脉/肝内注射。
PBMC移植：成人外周血单核细胞腹腔注射（易引发GVHD，限短期实验）。
免疫重建验证：
流式检测人CD45+细胞占比（＞25%为合格）。
功能性验证：抗原刺激后产生人IgG/IgA（如脾脏Ig+ B细胞）。
(2) 前沿优化策略
细胞因子人源化加持：共移植表达人IL-7/15的基质细胞，提升T/NK细胞分化。
组织工程改造：肾包膜下植入人胎儿胸腺/肝脏组织，形成人淋巴结构。
GVHD控制：使用CRISPR敲除人T细胞中CD3ε基因，延长模型存活期。
3. 杂交模型（Hybrid Approaches）
人源化肿瘤移植（PDX）：
患者肿瘤组织→移植至免疫系统人源化小鼠→保留肿瘤微环境。基因-细胞双人源化：
在IL2Rγ-/-小鼠中植入人HSC，并表达人SIRPα增强巨噬细胞功能。
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