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SCID小鼠科普:Prkdc<sup>SCID</sup>突变、免疫泄露及各品系特点对比

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SCID小鼠科普:PrkdcSCID突变、免疫泄露及各品系特点对比

SCID小鼠

SCID小鼠,即重度联合免疫缺陷(severe combined immune‑deficiency,SCID)小鼠,最早在1980年由Dr. Bosma及其团队在C.B‑17/Icr小鼠中发现(该品系后被命名为C.B‑17 SCID小鼠)。SCID小鼠携带16号染色体隐性基因突变(PrkdcSCID),造成T、B细胞V(D)J重排障碍,是免疫缺陷动物模型、肿瘤异种移植研究的核心工具。

一、SCID小鼠突变机制、免疫泄露与辐照敏感性

Prkdc基因编码DNA‑PKcs(DNA依赖性蛋白激酶催化亚基),该蛋白参与T细胞抗原受体(TCR)、B细胞抗原受体(BCR)基因的V(D)J重排。因此,SCID小鼠缺乏有功能的T、B淋巴细胞。大多数纯合子体内几乎检测不到IgM、IgG各亚型以及IgA,胸腺、淋巴结、脾滤泡淋巴细胞极度匮乏。

图1. V(D)J重排

图1. V(D)J重排[1]

随着小鼠周龄增长,部分SCID小鼠会发生免疫泄露(Leakiness),体内产生少量功能性T、B细胞与免疫球蛋白;非SPF饲养条件下泄露发生率更高。目前免疫泄露分子机制尚不明确,Jax参考判定标准:血清Ig含量>1 ug/ml判定为leaky小鼠。泄露率受遗传背景影响巨大:C57BL/6J、BALB/c背景高;C3H背景较低;NOD背景极低。

SCID小鼠同时对辐照高度敏感。DNA‑PKcs参与DNA双链断裂修复,PrkdcSCID突变细胞无法高效修复DNA损伤,易发生细胞损伤、死亡。

图2. DNA PKcs参与了DNA双链断裂的修复

图2. DNA PKcs参与了DNA双链断裂的修复[2]

对比裸鼠(仅T细胞缺陷),SCID小鼠免疫缺陷程度更高,肿瘤细胞成瘤接种量更低、成瘤速度更优,适合开展CDX、PDX异种移植肿瘤模型研究。通过将PrkdcSCID导入不同遗传背景,可获得特性各异的SCID小鼠品系。

表1. 不同SCID小鼠的特点比较

表1. 不同SCID小鼠的特点比较[3‑4]

二、不同遗传背景SCID小鼠品系对比

C.B‑17 SCID小鼠

C.B‑17 SCID是BALB/c同源近交系,携带PrkdcSCID与C57BL/Ka来源Igh‑1b等位基因;缺乏功能性T、B淋巴细胞,NK、髓系、补体系统正常;免疫泄露率高。

C3H SCID小鼠

C3H与C.B‑17 SCID杂交获得;缺乏功能性T/B细胞,免疫泄露率较低;携带Clcc1m1J突变,存在小脑神经退行性病变相关背景突变。

SCID Beige小鼠

C.B‑17 SCID与beige小鼠杂交品系;SCID突变造成T/B细胞缺陷;Beige(Lystbg)突变造成NK细胞功能缺陷、细胞毒性T细胞、巨噬细胞功能异常,血小板贮存池缺陷,止血时间延长。

NOD SCID小鼠

在NOD非肥胖糖尿病小鼠背景引入PrkdcSCID突变;除SCID特征外,还存在C5补体缺失、NK、巨噬细胞、树突状细胞功能下降;无自发糖尿病,免疫泄露发生率低,但易发胸腺淋巴瘤,寿命约8‑9个月。

三、SCID衍生及其他免疫缺陷小鼠

NOD SCID基础上再敲除IL2Rg,可进一步清除NK细胞,进一步提升异种移植成功率,代表品系如NKG、NSG、NOG小鼠。

针对SCID小鼠免疫泄露、辐照敏感短板,研究者转向Rag1/Rag2基因。Rag1、Rag2在DNA‑PKcs上游负责识别、切割重组信号序列RSS;Rag1/Rag2敲除小鼠同样阻断V(D)J重排,缺失功能性T/B细胞,无免疫泄露;且Rag1/Rag2不参与DNA双链断裂修复,小鼠对辐照不敏感。如需构建相关基因编辑模型,可选择动物模型定制服务。

四、赛业生物SCID/NOD scid小鼠与CDX模型验证

NOD scid小鼠表型信息及应用

  • 多重免疫缺陷,适合人源造血细胞重建,可用于HIV‑1、基因治疗相关研究;
  • 肿瘤研究工具,提升淋巴瘤、胸腺瘤肿瘤发生率;
  • 存在胸腺淋巴瘤风险,会缩短小鼠存活周期。

NOD scid表型验证:CDX模型

人肺癌细胞A549在BALB/c nude和NOD scid小鼠中的皮下异种移植模型验证

人肺癌细胞A549在BALB/c nude和NOD scid小鼠中的皮下异种移植模型验证

分别将5×106 A549细胞皮下接种至BALB/c nude和NOD scid小鼠,定时检测肿瘤体积与小鼠体重,数据以Mean±SEM呈现。

研究应用方向

  • 同种、异种移植模型,评估肿瘤细胞增殖、侵袭转移潜力,开展抗癌药物体内药效评价;
  • 肿瘤免疫学、炎症机制研究;
  • I型糖尿病、肥胖疾病模型;
  • 白血病等血液学研究。

需要免疫缺陷现货小鼠、定制基因编辑免疫缺陷模型、CDX/PDX肿瘤药效评价服务。

了解免疫缺陷小鼠资源

参考文献

[1] Burke MJ, Stockley PG, Boyes J. Broadly Neutralizing Bovine Antibodies: Highly Effective New Tools against Evasive Pathogens? Viruses. 2020 Apr 22;12(4):473. doi: 10.3390/v12040473. PMID: 32331321; PMCID: PMC7232318.

[2] Bassing CH, Swat W, Alt FW. The mechanism and regulation of chromosomal V(D)J recombination. Cell. 2002 Apr;109 Suppl:S45‑55. doi: 10.1016/s0092‑8674(02)00675‑x. PMID: 11983152.

[3] Nonoyama S, Smith FO, Bernstein ID, Ochs HD. Strain‑dependent leakiness of mice with severe combined immune deficiency. J Immunol. 1993 May 1;150(9):3817‑24. PMID: 8473734.

[4] 田枫, 张阔,郑振辉. 免疫缺陷大、小鼠在肿瘤学研究中的应用及实验中常见问题分析[J]. 中国免疫学杂志, 2016, 32(2): 214.

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