【小鼠大學問】你選對免疫缺陷小鼠了嗎？

免疫缺陷小鼠是指一種或多種免疫系統組成成分缺陷的小鼠。 隨著基因編輯技術的不斷發展，越來越多的免疫缺陷小鼠品系被研發出來，在免疫學，傳染病學，腫瘤學，幹細胞生物學等研究領域中發揮著越來越重要的作用。

不過品系繁多的免疫缺陷小鼠，到底應該如何選擇呢？

免疫缺陷小鼠根據造成免疫缺陷的方式不同，可以分為遺傳性免疫缺陷和非遺傳性免疫缺陷小鼠。

遺傳性免疫缺陷小鼠主要是指先天遺傳突變導致的免疫缺陷，包括 T 淋巴細胞功能缺陷、B 淋巴細胞功能缺陷、NK細胞功能缺陷和聯合免疫缺陷。

非遺傳性免疫缺陷小鼠是指由於某些外界因素 (比如營養不良、惡性腫瘤、藥物、病毒等) 造成小鼠免疫方面有缺陷，例如AIDS模型。

今天我們主要介紹的是遺傳性免疫缺陷小鼠的選擇。

選擇小鼠品系時，我們可以從以下這些方面來考量:

遺傳背景

小鼠的遺傳背景不同會導致不同的免疫反應與表型，比如：

不同背景的小鼠H2單體型不同：

不同遺傳背景的Prkdcscid突變小鼠，功能淋巴細胞的泄漏程度也不同：在 C57BL/6J 和 BALB/c 背景上泄漏率高；在C3H背景上較低；在NOD背景上極低。

再例如，Nude裸小鼠就有3種不同的背景：BALB/c Nude、nu/nu、CD-1 Nude。其中BALB/c Nude為近交系，個體差異小，最常用於異種移植瘤模型的建立，成瘤所需腫瘤細胞接種量以及成瘤速度較後兩者也都具有一定的優勢；Nu/Nu和CD-1 Nude為封閉群，個體差異較大。

免疫系統組成成分

到底是需要哪種淋巴細胞缺陷的小鼠，還是多種免疫細胞缺失的？

T 淋巴細胞功能缺陷，例如：Nude裸小鼠

B 淋巴細胞功能缺陷，例如：CBA/N小鼠

NK細胞功能缺陷，例如：Beige小鼠

聯合免疫缺陷，例如：Scid小鼠、M-NSG小鼠等

突變基因

在研究過程中，考慮某個或某幾個基因的突變對免疫反應的影響（如NK細胞、巨噬細胞和補體活性等），以及與遺傳背景可能的相互作用。 例如，β2微球蛋白（B2m）和穿孔素（Prf1）突變會降低NK細胞活性；白介素2受體γ鏈（Il2rg）突變則使NK細胞完全失活；Prkdcscid突變在NOD小鼠中抵抗糖尿病的發生。

免疫缺陷相關靶基因及其功能：

Foxn1

Foxn1nu純合突變會導致小鼠無胸腺，無毛，T細胞缺失。因此對胸腺依賴的抗原沒有響應，不排斥同種和異種移植物移植。

Prkdc

Prkdc（protein kinase, DNA-activated, catalytic polypeptide）基因主要編碼DNA依賴性蛋白激酶（DNA-PK）的催化亞基，是參與雙鏈DNA斷裂修復、免疫球蛋白和T細胞受體可變(V)、多樣性(D)、連接(J)區段重組的重要基因。Prkdcscid突變代表嚴重的聯合免疫缺陷，表現為缺失T、B細胞，無法介導細胞和體液免疫，不排斥同種和異種移植。

Il2rg

Interleukin-2受體gamma鏈（IL-2Rγc，又稱CD132)是具有重要免疫功能的細胞因子Il2、Il-4、Il-7、Il-9、Il-15和Il-21的共同受體亞基，該基因敲除後的小鼠機體免疫功能嚴重降低，尤其是NK細胞的活性幾乎喪失。

Rag1

Rag1（recombination activating gene 1）對於在T和B細胞中產生功能性抗原受體的V(D)J重排是必不可少的。Rag1缺失純合子缺乏成熟的功能性T和B細胞。NOD背景上Rag1突變可使NOD小鼠抵抗糖尿病。

Prf1

Prf1穿孔素（perforin）也稱為成孔蛋白(PFP)，在NK細胞和CD8+T細胞上都有表達，是CD8+T細胞和NK細胞通過裂解途徑殺傷靶細胞的主要毒性蛋白。B2mB2m（beta-2 microglobulin）是MHC I類分子正常表達、CD8+ T細胞成熟以及NK細胞發育的必需蛋白。

免疫細胞的泄漏

有的免疫缺陷小鼠品系會隨著年齡的增長，會產生一定程度的功能T、B細胞。

例如上文提到的不同背景的Prkdcscid突變小鼠。

壽命

有的免疫缺陷小鼠會自發淋巴瘤，導致小鼠壽命大幅縮短，因此不利於長期的跟蹤實驗。比如：Nod-scid小鼠的壽命大約只有8-9個月。

輻照敏感度

對輻照特別敏感的免疫缺陷小鼠品系不適合在移植前進行輻照處理，比如：Prkdcscid突變小鼠。

繁殖能力

例如：雌性裸鼠的繁殖能力很差，只有2.5月齡到4月齡的雌鼠才有生育能力。所以裸鼠的繁育是通過雄性純合子與雌性雜合子來完成的。

研究類型

具體使用哪種類型的模型，是同種異體移植還是異種移植？接種的腫瘤細胞的生長特性如何？是免疫學研究還是腫瘤學研究？下面的表格也許可以給你一些參考。

品系：Nude (nu)

特性：Foxn1基因純合突變。無毛、無胸腺，因此CD4 +和CD8 + T細胞無法分化和成熟。

應用：裸鼠是快速生長的腫瘤細胞系是理想的宿主。 由於其無毛，因此評估皮下腫瘤的生長時無需剃毛，也易於通過成像系統觀察熒游標記的腫瘤細胞。然而，因為裸鼠仍有B細胞和強烈的NK細胞應答，所以不適合作為血源性癌症如白血病或淋巴瘤的宿主。

品系：Scid (scid)

特性：Prkdcscid純合突變。 scid突變位於DNA修複復合蛋白Prkdc中。Prkdc蛋白功能缺失，使TCR和血清免疫球蛋白Ig基因不能重排，導致小鼠T、B細胞功能缺失。

應用：適合同種和異種腫瘤移植。特別是如需移植生長緩慢、原代細胞、血源性癌症細胞時，比裸鼠更為適合。不過，Scid小鼠隨著年齡，可能會產生低水平的血清免疫球蛋白（Ig）。另外，由於scid突變對輻射敏感，因此不太合適需要輻照後再進行移植的實驗。人類PBMC和胎兒造血細胞（HSC）的移植效率也比較低。

品系：RAG1nullor RAG2null(rag)

特性：Rag1和Rag2都是TCR和Ig基因重組所必需的，任一基因缺失都會導致T細胞和B細胞無法正常分化。Rag1和Rag2敲除的小鼠具有非常相似的表型。

應用：適合同種和異種腫瘤移植。特別是如需移植生長緩慢、原代細胞、血源性癌症細胞時，比裸鼠更為適合。相比帶有scid突變的小鼠，對輻射的抗性強。

品系：CBA/N

特性：帶有Btk基因突變，是一種X連鎖免疫缺陷，影響前B細胞的分化成熟，故而B細胞功能缺陷，導致對胸腺非依賴性II型抗原無法作出抗體應答。血清中IgM和IgG含量降低，對B細胞分裂素缺乏反應，分泌IgM和IgG亞類的B細胞數量減少，其T細胞功能正常。

應用：可以進行骨髓移植修復，用於研究B淋巴細胞的產生、功能和異質性，可研究人類Bruton氏丙種球蛋白缺乏症和Wiskott-Aidsch綜合症，較少用於腫瘤學研究。

品系：Beige（bg）

特性：Beige是13號常染色體隱性突變基因，表現為嚴重缺乏自然殺傷（NK）細胞，以及對同種、異種腫瘤細胞的細胞毒性T細胞和抗體應答減弱。欠缺巨噬細胞的抗腫瘤活性、殺傷細胞活性等。

應用：應用於免疫學領域。對各種致病因子較敏感，表型與人類罕見病Chediak-Higashi綜合征非常相似。

品系：NOD-scid

特性：NOD背景下Prkdcscid純合突變。無功能T細胞和B細胞，NK細胞活性低，沒有溶血補體活性，骨髓發育缺陷。

應用：血清免疫球蛋白（Ig）泄漏率非常低，非常適合同種和異種腫瘤移植。但由於其自發胸腺淋巴瘤，導致NOD-scid小鼠平均壽命大幅縮短（大約為8-9個月）。 因此，NOD-scid小鼠可能不適合長期的移植實驗。

品系：NRG

特性：NOD背景上攜帶Rag1null和IL2受體γ鏈（IL2rgnull）雙基因純合突變。 Rag1null突變使小鼠B和T細胞功能缺陷，並且IL2rgnull突變導致功能性NK細胞缺陷。

應用：可高效地移植人CD34+造血幹細胞（HSC）和病人來源異種移植物（PDX），建立移植人源化小鼠模型。Prkdcscid小鼠相比，NRG小鼠對輻照和遺傳毒性藥物的抗性強。

品系：NSG

特性：NOD背景下攜帶Prkdcscid和IL2受體γ鏈（IL2rgnull）雙基因純合突變。scid突變導致小鼠T、B細胞功能缺失。 IL2rgnull突變通過多種受體阻斷細胞因子信號傳導，導致功能性NK細胞缺陷。

應用：可高效地植入人CD34+造血幹細胞（HSC），外周血單核細胞（PBMC），病人來源異種移植物（PDX）或成體幹細胞和組織，基本上可以植入人體免疫系統，是研究人體免疫功能，傳染病，糖尿病，腫瘤學和幹細胞生物學的重要免疫缺陷小鼠，是目前國際公認的免疫缺陷程度最高、最適合人源細胞或組織移植的工具小鼠。

M-NSG小鼠（NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgem1/Smoc）

• 南模生物自主研發
• 缺乏成熟的 T、B 和 NK 細胞
• 對人源細胞和組織免疫排斥反應低
• 腫瘤細胞成瘤性好，少量細胞即可成瘤
• 人體細胞和組織移植存活率顯著提高
• 適用於人類造血幹細胞移植，製備人源化小鼠模型
• 適合用做異源細胞和組織移植的載體小鼠

M-NSG小鼠T、B、NK細胞FACS檢測

M-NSG 小鼠CDX腫瘤模型

M-NSG小鼠已成功建立CDX模型：

本期關於免疫缺陷小鼠的選擇指南的介紹到此結束，如有不清楚的地方請在下方留言！

推薦閱讀：