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【每周一鼠】免疫缺陷鼠之裸鼠

免疫缺陷鼠之裸鼠

 

疾病动物模型是研究人类疾病发生发展机制、药物筛选及疗效评价必不可少的工具,好的疾病动物模型可以加快新药的研发速度。你还在为不知道选择什么小鼠模型发愁吗?你还在为造模发愁吗?赛业生物新栏目《每周一鼠》,每周更新,为大家讲解一个疾病小鼠模型的故事,希望对大家了解不同的疾病小鼠模型有所帮助。

 

今天和大家见面的小鼠有点特别。它们“没有毛发”、没有胸腺、皮肤褶皱,外表略显沧桑——这种小鼠被人们形象地称为裸鼠(nude mice)。实际上它并不是彻底的秃子,只是发量很少。那么好好的小鼠怎么就秃了呢?秃了的小鼠变强了吗?变“强”的小鼠如何成为抗癌战士?接下来,就让我们一起了解裸鼠变秃变“强”的血泪史。

 

好好的小鼠怎么就秃了呢?

外观上看,裸鼠似乎是无毛的。但实际上它在出生时就包含正常的毛囊,只是大部分毛干在漏斗部盘绕并且无法穿透表皮,因此就产生了肉眼可见的秃。换句话说就是,裸鼠并不是彻底的秃子,如果人家长出稀疏的毛发也是正常现象。

 

究竟是什么阻拦了毛干穿透表皮,使裸鼠变秃呢?这是由位于11号染色体上的隐性基因Foxn1(forkhead box N1)突变(这种突变被称为Foxn1nu)导致编码的蛋白提前终止而形成截短的无功能蛋白所致。杂合突变小鼠看上去和野生型小鼠一样,毛茸茸的(图1)。

图1. 纯合和杂合突变小鼠的比较

图1. 纯合和杂合突变小鼠的比较。(a)纯和突变雌性裸鼠(nu/nu);(b)杂和突变雌性裸鼠(nu/+)(均在7周龄左右)。[1]

 

秃了的小鼠变强了吗?

琦玉老师说过:“我变秃了,也变强了!”但对于裸鼠来说,让它变秃的基因突变,反而使它变弱了:

对于裸鼠来说,让它变秃的基因突变,反而使它变弱了

裸鼠:终究是我一只鼠扛下了所有,我变秃了,还变弱了!但是对于你们来说,我变强了,因为我更适合移植肿瘤了。图片来源:赛业生物。

 

T淋巴细胞免疫缺陷

特定的T淋巴细胞介导的免疫负责破坏受感染的细胞(例如,被病毒感染)或恶性细胞,还负责宿主与移植物的反应(所谓的HVGR),这是移植物(异源或异源)被宿主排斥的主要原因。裸鼠由于nu/nu隐性突变而导致Foxn1蛋白缺失,胸腺上皮细胞(TECs)和T淋巴细胞祖细胞的分化和增殖均存在缺陷,而TECs在T淋巴细胞成熟中起着至关重要的作用。Foxn1蛋白还可影响T细胞的其他功能,包括胸腺的血管形成、T细胞祖细胞的定居及其分化。

 

但是,对于人类来说,无胸腺裸鼠的出现,使人们有了更好的研究肿瘤、免疫学的动物模型。T细胞功能的缺失使得无胸腺裸鼠不排斥同种和异种移植物,可以作为快速生长的肿瘤细胞的理想宿主,因为无毛,易于观察和统计肿瘤生长情况,但是因为裸鼠仍有B细胞和较强的NK细胞应答,所以不适合用作淋巴瘤和白血病的宿主。而且T细胞的活性会随着年龄的增长而增加,因此,宜使用年幼的小鼠(通常为5-10周龄)来提高植入率,从而提高研究的可重复性。

 

生存和繁殖能力变弱

无胸腺裸鼠原种生长迟缓、受精能力低、抵抗力差、寿命短,其应用受到了限制。因此人们又致力于育种改造,分别和纯系BALB/c、C3H、C57BL/6小鼠交配,不断选育,获得了三种近交系无胸腺裸鼠,虽然某些生物学性状有所改善,但尚未克服上述缺点。而且裸鼠的乳腺发育欠佳,无法有效地照顾其后代,因此,常采用无胸腺裸鼠雄性与杂合雌性交配的方式进行繁殖。直到1974年,NIH将BALB/c背景品系下的nu基因导入到了Swiss NIH远交系,建立了远交系裸鼠,其繁殖能力和抗病能力都得到了明显加强,可以直接用nu/nu纯合雌雄鼠进行交配繁育后代。在引入了SPF饲养体系后,极大减少了裸鼠感染病原微生物的机会,裸鼠寿命也得以延长到接近于常规近交系小鼠的水平。

 

变“强”的小鼠如何成为抗癌战士

裸鼠的发现和应用推动了各方面的工作,为免疫学、肿瘤学提供了新的有效的工具:

同种和异种移植模型,可用于评估肿瘤细胞增殖,侵袭和转移的潜力,以及抗癌疗法的功效。

免疫和遗传研究。

病毒、细菌、寄生虫感染机制的研究。

皮肤病、微生物学上的研究。

内分泌和老年医学上的应用。

 

赛业生物可以为您提供BALB/c背景的裸鼠,它是快速生长的肿瘤细胞的理想宿主,因为无毛,易于观察和统计肿瘤生长情况。

 

BALB/c nude(裸鼠)

遗传背景:BALB/c

 

品系说明:

近交系小鼠。

Foxn1基因的突变导致小鼠毛发生长不正常,且胸腺上皮发育不全。

缺乏成熟T淋巴细胞。

 

表型信息:

纯合突变小鼠(sp/sp)无胸腺,无毛,T细胞功能的缺失使得无胸腺小鼠不排斥同种和异种移植物。

杂合突变小鼠(sp/wt)小鼠有毛发。杂合突变裸鼠最初被认为具有正常的免疫系统,但实际上它具有免疫学上的改变,例如骨髓干细胞减少、胸腺重量减轻。因此,杂合裸鼠可能不适合用作哨兵鼠。它们可用于药代动力学和药效动力学的研究。

 

研究应用:

同种和异种移植模型,可用于评估肿瘤细胞增殖,侵袭和转移的潜力,以及抗癌疗法的功效。

免疫和遗传研究。

病毒、细菌、寄生虫感染机制的研究。

皮肤病、微生物学上的研究。

内分泌和老年医学上的应用。

 

表型验证:

CDX模型

图1. 人胃癌细胞(HGC-27)在BALB/c nude裸鼠上能有效地建立肿瘤模型

图1. 人胃癌细胞(HGC-27)在BALB/c nude裸鼠上能有效地建立肿瘤模型

图1. 人胃癌细胞(HGC-27)在BALB/c nude裸鼠上能有效地建立肿瘤模型。

分别将5×106 或1×107 HGC-27细胞以皮下注射的形式接种到BALB/c nude裸鼠体内,并在不同的时间点测量成瘤体积和小鼠体重。数据以Mean±SEM形式呈现。

 

除了裸鼠外,赛业生物模式动物创新药物研发平台还可以根据您的需求提供各种有效的肿瘤研究模型,如传统免疫缺陷鼠NOD scid、重度免疫缺陷鼠C-NKG和BRGSF、免疫检查点人源化小鼠、肿瘤细胞系移植模型、人源肿瘤组织异种移植模型(CDX)、基因修饰模型及表型分析服务等。我们可以构建各类皮下、原位或者转移瘤模型,并针对相应的模型提供高度定制化的体内药效学服务,以满足您的需求。如有需要,欢迎联系我们~

 

基因编辑大小鼠肿瘤模型

传统免疫缺陷小鼠(BALB/c nude、NOD scid)

重度免疫缺陷小鼠(BRGSF、C-NKG)

人免疫系统重建小鼠(BRGSF-HIS)

同源肿瘤移植模型(Syngenic)

人源肿瘤细胞系异种移植(CDX)模型

单免疫检查点人源化小鼠(hPD-1、hCTLA-4、 hGITR、 hVISTA......)

双免疫检查点人源化小鼠(hPD-1 & hVISTA、 hPD-1 & hCTLA-4、 hCTLA-4 & hLAG3)

 

关于赛业

赛业生物历经15年发展,已服务全球数万名科学家,产品和技术已直接应用于包括CNS(Cell,Nature, Science)三大期刊在内的4800余篇学术论文。除了提供基因敲除基因敲入条件性基因敲除模型定制服务外,赛业生物还有专业的手术疾病模型团队,可以提供多种复杂精细的小动物手术疾病模型;药物筛选评价小鼠平台可以提供从欧美行业领袖引进的免疫缺陷鼠、用于心血管及阿尔茨海默症等研究的人源化小鼠;国际标准化无菌鼠技术平台可以提供无菌鼠、无菌动物定制服务、微生物菌群移植服务等基于无菌动物模型的各类产品和服务,结合赛业生物成熟稳定的基因编辑小鼠平台,还可帮助您研究菌群与基因的互作机制。

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