Прорыв в биомедицинских исследованиях обещает новое понимание разработки иммунотерапии и моделирования заболеваний. Ученые из Центра медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио создали модель мыши с человеческой иммунной системой и кишечным микробиомом, подобным человеческому, который способен формировать специфические реакции антител.
Исследование проводилось под руководством Паоло Касали, доктора медицины, профессора Техасского университета Эшбела Смита и профессора-исследователя кафедры микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в Медицинской школе Джо Р. и Терезы Лозано Лонг. Касали имеет пятидесятилетний опыт биомедицинских исследований в области иммунологии и микробиологии и является ведущим исследователем в области молекулярной генетики и эпигенетики гуморального ответа.
Целью многолетнего проекта, который будет опубликован в выпуске Nature Immunology за август 2024 года, было преодоление ограничений имеющихся в настоящее время человеческих моделей in vivo путем создания гуманизированной мыши с полностью развитой и функциональной иммунной системой человека.
Мыши широко используются в биологических и биомедицинских исследованиях, поскольку они небольшие, с ними легко обращаться, они имеют много общих иммунных элементов и биологических свойств с людьми и легко поддаются генетической модификации.
Однако многие из более чем 1600 генов иммунного ответа у мышей не соответствуют своим человеческим эквивалентам, что приводит к расхождениям или недостаткам мышей как предсказателей иммунных ответов человека. Это сделало доступность «гуманизированной» мышиной модели, которая точно воспроизводит иммунные ответы человека, приоритетной задачей.
Первые гуманизированные мыши были созданы в 1980-х годах для моделирования человеческой ВИЧ-инфекции и иммунного ответа человека на ВИЧ. Гуманизированные мыши создавались и создаются с тех пор путем инъекции иммунодефицитным мышам периферических лимфоцитов человека, гемопоэтических стволовых клеток или других человеческих клеток.
Однако предыдущие и нынешние модели не развивают полностью функциональную иммунную систему человека, имеют короткую продолжительность жизни и не обеспечивают эффективные иммунные ответы. Это делает их непригодными для разработки иммунотерапии человека in vivo, моделирования заболеваний человека или разработки вакцин для человека.
Команда Касали начала с введения иммунодефицитным мутантным мышам NSG W41 внутрисердечно (в левый желудочек) стволовых клеток человека, выделенных ими из пуповинной крови.
Через несколько недель, как только трансплантат прижился, мышей подвергают гормональной обработке 17b-эстрадиолом (E2), самой мощной и распространенной формой эстрогена в организме. Гормональная обработка эстрогеном была вызвана предыдущими исследованиями Касали и других, предполагавшими, что эстроген повышает выживаемость человеческих стволовых клеток, усиливает дифференциацию В-лимфоцитов и выработку антител к вирусам и бактериям.
Полученные гуманизированные мыши, названные TruHuX (от «истинно человеческие» или THX), обладают полностью развитой и полностью функциональной иммунной системой человека, включая лимфатические узлы, зародышевые центры, эпителиальные клетки человека вилочковой железы, человеческие Т- и В-лимфоциты, В-лимфоциты памяти и плазматические клетки , вырабатывающие высокоспецифичные антитела и аутоантитела, идентичные человеческим.
У мышей THX вырабатываются зрелые нейтрализующие антитела к Salmonella Typhimurium и вирусу SARS-CoV-2 Spike S1 RBD после вакцинации флагеллином Salmonella и мРНК-вакциной Pfizer COVID-19 соответственно. Мыши THX также подвержены развитию полноценного системного аутоиммунитета против волчанки после инъекции пристана — масла, вызывающего воспалительную реакцию.
Касали сказал, что открытие мыши THX открывает возможности для экспериментов на людях in vivo, для разработки иммунотерапевтических средств, таких как ингибиторы контрольных точек рака, разработки вакцин против бактерий и вирусов человека, а также моделирования многих человеческих заболеваний. Он также надеется, что новый подход может сделать устаревшим использование нечеловеческих приматов для иммунологических и микробиологических биомедицинских исследований.
Поскольку предыдущие исследования влияния эстрогена на иммунную систему немногочисленны, Касали надеется, что это открытие подтолкнет к дальнейшим исследованиям этой темы.
«Критически используя активность эстрогена для поддержки дифференцировки стволовых клеток человека и иммунных клеток человека, а также реакции антител, мыши THX предоставляют платформу для исследований иммунной системы человека, разработки вакцин для людей и тестирования терапевтических средств», — говорит Касали.
Используя модель THX, лаборатория Касали в настоящее время изучает in vivo иммунный ответ человека на SARS-CoV-2 (COVID-19) на системном и локальном уровнях, а также зависимость B-лимфоцитов памяти человека от ядерного рецептора RORα для их генерации и события, которые приводят к экспрессии и дисрегуляции RORα.
Они также изучают эпигенетические факторы и механизмы, опосредующие образование человеческих плазматических клеток — клеточных фабрик, которые производят антитела (буквально тысячи в секунду) к бактериям, вирусам или раковым клеткам.
