Imunodeficitní myši: spojení s NOD

Milý JAXY: Proč je NOD preferovaným genetickým pozadím pro imunodeficitní myši?

Jak jsme uvedli v předchozím příspěvku, neobézní diabetické myši (NOD/ShiLtJ) jsou jedny z nejčastěji používaných myší pro modelování diabetu závislého na inzulínu (typu I). Připadá mi zvláštní, že se tento kmen stal pozadím volby při vývoji Nod Scid Gamma (NSG) a dalších těžce imunodeficitních myší, které způsobily revoluci ve vývoji nové generace lidských modelů rakoviny a infekčních onemocnění. Jak se to přesně stalo?

Imunodeficientní myši NOD posunuly výzkum diabetu i lidských infekčních onemocnění

Dva různé výzkumné cíle vedly k vývoji imunodeficientních modelů NOD:

1) Vývoj myši, kterou by bylo možné použít k odhalení toho, které imunitní buňky skutečně řídí vývoj autoimunitního diabetu u myší NOD.

Jak bylo uvedeno v nedávném příspěvku, u myší NOD-scid (NOD.CB17-Prkdcscid/J), protože mají nedostatek B a T buněk, nedochází k rozvoji diabetu. V důsledku toho jsou ideálními hostiteli pro adoptivní přenos T a B buněk z diabetických NOD myší za účelem zkoumání jejich role při rozvoji autoimunitního diabetu (1. typu).

2) Vývoj myši, která by podporovala dlouhodobé vštěpování lidských buněk a tkání pro studie týkající se lidských infekčních onemocnění a rakoviny.

Prkdcscid je spontánní mutace původně charakterizovaná u kongenního kmene BALB/c nazvaného C.B-17. Tato mutace se objevuje u myší, které se vyskytují u myší NOD. Přestože myši C.B-17-scid mají nedostatek T i B buněk, nepodporují dlouhodobé přihojení lidských imunitních buněk, které jsou rozhodující pro vývoj malých zvířecích modelů lidských infekčních onemocnění, jako je HIV. Pravděpodobným vysvětlením jejich omezené schopnosti vštěpování je, že myši C.B-17-scid si zachovávají normální funkci NK a myeloidních buněk.

Ukazuje se, že inbrední myši NOD mají vrozené nedostatky v klíčových aktivitách humorálních a buněčných imunitních buněk, což zvyšuje celkový imunitní deficit myší NOD-scid ve srovnání s myší C.B-17-scid.B-17-scid nebo C57BL/6-scid (B6.CB17-Prkdcscid/SzJ) -myši.

Vrozené imunitní nedostatky u NOD myší, které zvyšují geneticky indukované imunitní nedostatky

NOD inbrední myši jsou charakterizovány následujícími vrozenými imunitními nedostatky:

1) Absence cirkulujícího komplementu. Systém komplementu je složka vrozeného imunitního systému založená na mnoha proteinech, která pomáhá protilátkám a fagocytujícím buňkám při ničení a odstraňování patogenů z hostitele.

Obvykle podskupina proteinů komplementu tvoří komplexy, které dělají díry do buněčné membrány patogenu a lyzují napadenou buňku. Myši NOD, stejně jako několik dalších inbredních kmenů, jsou homozygotní pro deleci v genu pro hemolytický komplement (Hc), která zabraňuje expresi proteinu Hc (alias C5) komplementu. Bez funkčního C5 se proteiny komplementu nesestavují a napadající patogeny unikají jejich škodlivým účinkům.

2) Defektní přirozené zabíječské buňky (NK). Ve srovnání s myšmi BALB/c a C.B-17 mají inbrední myši NOD výrazně sníženou aktivitu NK buněk (Kataoka et al. 1983). NK buňky jsou třídou cytotoxických buněk vrozeného imunitního systému, které rychle reagují na virově infikované buňky v nepřítomnosti protilátek.

Důležité je, že aktivita NK buněk je hlavní překážkou pro přihojení lidských krvetvorných buněk u myší. Snížená funkce NK buněk u myší NOD proto výrazně zlepšuje přihojení lidských buněk.

3) Diferenciace a funkční deficity makrofágů a buněk prezentujících antigen (APC). Makrofágy a APC jsou imunitní buňky, které jsou důležité při pohlcování patogenů. Následné zobrazení antigenů pocházejících z patogenů na povrchu buněk APC je klíčové pro spuštění adaptivní imunitní odpovědi.

Makrofágy z inbredních myší NOD si zachovávají mnoho vlastností nezralých buněk makrofágů a mají slabé funkční odpovědi (Serreze et al. 1993). Antigen prezentující dendritické buňky u myší NOD rovněž vykazují defekty zrání (Pearson et al. 2003).

Kombinace výše uvedených vlastností činí z genetického pozadí NOD ideální platformu, která v kombinaci s mutací scid produkuje myši, jež podporují lepší přihojení imunitních buněk lidského původu. Myši NOD-scid skutečně podporují až pětinásobně vyšší úroveň přihojení lidských lymfoidních buněk ve srovnání například s myšmi C.B-17-scid.

Got Sirpa?

Alela SirpaNOD podporuje přihojení lidských hematopoetických kmenových buněk (hHSC) u imunodeficitních myší odvozených od NOD.

Závod o vývoj ještě dokonalejších imunodeficitních myší odvozených od NOD byl poháněn potřebou vyvinout „humanizované“ myši – to znamená myši, které exprimují plně funkční lidské imunitní buňky namísto svých myších protějšků.

Již více než deset let je známo, že imunodeficitní myši s pozadím NOD vštěpují lidské krvetvorné kmenové buňky (HSC) účinněji než imunodeficitní myši na jiném genetickém pozadí. Tento jev byl nedávno vysvětlen objevem, že makrofágy v kostní dřeni myší NOD exprimují variantu signálně-regulačního proteinu alfa (Sirpa), která má vyšší afinitu k lidským hematopoetickým kmenovým buňkám (Takenaka et al. 2007; van den Berg a van der Schoot 2008). Myši NOD-SCID, které nesou alelu Sirpa z myší NOR, kmene, který je blízce příbuzný NOD, neštěpí hHSC tak snadno.

Co dělá Sirpa?

Protein Sirpa u myší i lidí interaguje s Cd47 a řídí řadu funkcí v myeloidních buňkách. Jednou z nejlépe zdokumentovaných je negativní regulace fagocytózy hostitelských buněk makrofágy pomocí SIRPA, která je kritická pro „sebepoznání“ a transplantační toleranci. Když se SIRPA vázaná na makrofágy naváže na Cd47 hostitelské buňky, generuje inhibiční signál závislý na SHP-1, který brání makrofágům pohltit Cd47-pozitivní buňku.

V současné době však není jasné, zda je zvýšená vazba proteinu SirpaNOD na hCD47 a aktivace fagocytárního inhibičního signálu skutečným mechanismem, který je zodpovědný za lepší přihojení hHSC u imunodeficitních myší odvozených od NOD.

Je třeba poznamenat, že nyní jsou k dispozici imunodeficitní myši na genetickém pozadí, které není odvozeno od NOD a které nadměrně exprimují lidský protein SIRPA (např. C;129S4-Rag2tm1.1Flv Il2rgtm1.1FlvTg(SIRPA)1Flv/J) a vykazují úroveň přihojení hHSCs srovnatelnou s NSG myšmi.

Přenos mutace scid na pozadí NOD se ukázal být klíčovým průlomem, který jednak posunul naše chápání diabetu I. typu a jednak vedl k vývoji robustnějších modelů malých zvířat pro studium široké škály lidských onemocnění. Kdo by tušil, že se diabetická myš stane pravděpodobně nejdůležitějším kmenovým pozadím ve výzkumu lidských onemocnění na bázi xenotransplantátů?

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.