免疫治疗在肿瘤治疗中的作用备受关注，肿瘤免疫治疗可通过NK细胞杀伤肿瘤，或者通过活化或者抑制免疫检查点等方式，改变NK细胞在肿瘤环境的免疫抑制状态，提高其杀伤肿瘤细胞的能力。

 NK细胞靶点药物需要利用具备接近人类免疫系统的动物模型进行临床前治疗效果及安全性评估。基于NK细胞靶点的人源化小鼠、免疫重建小鼠，为人类的生物学研究及药物评价提供了新的动物模型选择。

背景介绍

NK细胞与免疫治疗

 NK细胞是人体先天免疫系统的一部分，能对身体内遇到的各种病原体迅速作出反应，是身体正常的癌症对抗储备，因此得名——自然杀伤细胞。

 大多数NK细胞具有细胞毒性，它们产生含大量分子（在人类中包括穿孔蛋白、颗粒酶、颗粒溶素）的裂解颗粒，这些分子可诱导靶细胞死亡。NK细胞也会表达肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF）超家族成员，如FASL、TRAIL，这些分子可通过结合它们相应的受体（FAS或TRAILR）诱导靶细胞细胞凋亡。

 NK细胞还可产生一系列细胞因子（IFN-Y、TNF-α、IL-10）、生长因子（GM-CSF）、趋化因子（CCL3、CCL4、CCL5、XCL1），并通过与树突状细胞、巨噬细胞和T细胞相互作用来形成免疫应答。

 NK细胞的 “动态平衡”状态受细胞表面多种受体蛋白的调控，简言之，分为2类：杀伤细胞活化受体（KAR）和杀伤细胞抑制受体（KIR）。

 正常情况下，KAR与自身细胞上多糖类抗原结合产生活化信号，同时KIR与MHCI类分子结合，产生抑制信号且占主导地位，以保证自身组织细胞不被破坏（图2a）；

 当细胞表面MHC I类分子发生改变或减少缺失，影响与KIR结合，不能产生抑制性信号，NK则活化，产生杀伤效应（图2b）；

 肿瘤细胞亦可通过过表达表面抗原与KAR结合，此时活化信号超过抑制信号，继而激活NK细胞（图2c）；

 此外，NK细胞还表达IgG1和IgG3的低亲和力受体FcγRIII（CD16），可与肿瘤抗原特异性抗体Fc段结合，介导NK细胞识别并杀伤被抗体包被的肿瘤细胞，亦称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody dependentcell-mediated cytotoxicity, ADCC）（图2d）。

基于NK细胞免疫重建的小鼠模型及应用

 百奥赛图已成功利用B-NDG小鼠建立造血干细胞（CD34+HSC）免疫系统重建，但人类免疫细胞和小鼠组织或细胞之间的物种屏障限制了这种免疫系统人源化小鼠的部分免疫功能，例如NK 细胞的重建比例无法达到人体生理水平。

 CD34+人造血干细胞细胞在SCF、Flt3-L、IL-7、IL-15等细胞因子存在条件下培养，可以诱导NK细胞分化和成熟，其中IL-15对于从NK细胞前体分化成熟NK细胞至关重要。

 临床前研究显示，包括IL-2、IL-15等在内的多种细胞因子都具有促进NK细胞增殖和增强NK细胞功能的作用。IL-15是编码白介素蛋白家族的多效细胞因子，在先天和适应性细胞稳态以及外周免疫功能中发挥重要作用^[1]。主要由树突细胞和巨噬细胞产生，是重要的促炎因子，具有多种生物学功能；同时是NK细胞发育的必须细胞因子，研究IL-15转基因小鼠^[2]和IL-15基因敲除小鼠^[3]发现IL-15在NK细胞、自然杀伤T细胞和记忆CD8+ T细胞发育中至关重要；对人造血干细胞移植小鼠模型的分析表明，NK细胞发育需要IL-15的人源化^[4]。

 NK细胞的重建比例未达到生理水平的这一缺陷限制了B-NDG小鼠在临床和药物筛选上更广泛的应用。为解决这一问题，获得具有促进人T细胞和NK细胞正常发育的动物模型,百奥赛图在B-NDG小鼠基础上开发了B-NDG hIL15 小鼠，使其表达人 IL15 细胞因子，将成为研究人NK 细胞发育和功能的有效的动物模型。

基本信息

验证数据

 今天我们就来介绍，利用B-NDG IL15小鼠构建3类人免疫系统重建模型（HSC、PBMC、NK）以及对应的药效验证，一起瞧瞧吧~

人造血干细胞（HSC）免疫系统重建

 将人CD34+细胞静脉注射到纯合B-NDG hIL15小鼠和B-NDG小鼠体内。所有小鼠均1.6Gy辐照。流式分析显示,B-NDG hIL15小鼠表现出更高的人NK细胞百分比。人NK、T和B细胞在B-NDG IL15小鼠中重建成功。

人造血干细胞（HSC）免疫系统重建和CDX造模

 将人CD34+细胞静脉注射到纯合B-NDG hIL15小鼠和B-NDG小鼠体内。所有小鼠均1.6Gy辐照。当hCD45%≥10%时进行分组。将K562、MV-4-11、Panc-1分别皮下接种到B-NDG hIL15小鼠和B-NDG小鼠。实验显示，K562、MV-4-11、Panc-1在人HSC免疫系统重建小鼠模型上成功长瘤，且与B-NDG小鼠相比，B-NDG hIL15小鼠的肿瘤生长延迟。

抗人CD20抗体在人HSC免疫系统重建模型中的体内药效验证

 将人CD34+细胞静脉注射纯合B-NDG hIL15小鼠。所有小鼠均1.6Gy辐照。Raji-luc移植B-NDG IL15小鼠体内。当肿瘤体积达到约100-150mm3时进行分组(n=5)，用利妥昔单抗治疗。实验显示，抗人CD20抗体对接种在人HSC免疫系统重建B-NDG hIL15小鼠模型上的肿瘤有抑制生长的作用。

抗人Claudin18.2 抗体在人HSC免疫系统重建模型中的体内药效验证

 人CD34+细胞静脉注射纯合B-NDG hIL15小鼠。所有小鼠均1.6Gy辐照。将A549-hCLDN18.2移植到B-NDG IL15小鼠体内。当肿瘤体积达到约50mm3时进行分组(n=5)，用zolbetuximab治疗，结果表明， zolbetuximab对接种在人HSC免疫系统重建B-NDG hIL15小鼠模型上的肿瘤有抑制生长的作用。

人外周血单核细胞（PBMC）免疫系统重建

 将人PBMC细胞静脉注射纯合B-NDG hIL15小鼠和B-NDG小鼠。不同时间采取血进行流式分析。A和B图分别为人免疫细胞和NK细胞分析。结果表明，人NK和T细胞在B-NDG IL15小鼠中重建成功。

人外周血单核细胞（PBMC）免疫系统重建和K562 CDX造模

 PBMC移植并接种K562细胞系造模的B-NDG hIL15小鼠进行CD45+和NK细胞分析。将人PBMC细胞静脉注射纯合B-NDG hIL15小鼠和B-NDG小鼠。并在注射PBMC同一天，将K562细胞皮下接种到B-NDG hIL15和B-NDG小鼠中。K562细胞在人PBMC免疫系统重建的小鼠模型上成功长瘤，且B-NDG hIL15小鼠比B-NDG小鼠具有更高的人CD45+细胞百分比和人NK细胞数量。

人外周血单核细胞（PBMC）免疫系统重建和PANC-1 CDX 造模

 PBMC移植并接种PANC-1 CDX 造模的B-NDG hIL15小鼠进行CD45+和NK细胞分析。将人PBMC细胞静脉注射纯合B-NDG hIL15小鼠和B-NDG小鼠。并在注射PBMC同一天，将PANC-1 CDX 细胞皮下接种到B-NDG hIL15和B-NDG小鼠中。PANC-1细胞在人PBMC免疫系统重建的小鼠模型上成功长瘤，且与B-NDG小鼠相比，B-NDG hIL15小鼠肿瘤生长明显延迟，B-NDG hIL15小鼠具有更高的人CD45+细胞百分比和人NK细胞数量。

抗人Claudin18.2 抗体在人PBMC免疫系统重建模型中的体内药效验证

 人PBMC细胞静脉注射纯合B-NDG hIL15小鼠体内。将NUGC4-CLDN18.2接种到B-NDG IL15小鼠体内。当肿瘤体积达到约70-100mm3时进行分组(n=5)，用IMAB362治疗。结果表明抗人CLDN18.2抗体对接种在人PBMC免疫系统重建B-NDG hIL15小鼠模型上的肿瘤有抑制生长的作用。

抗人TIGIT抗体在人PBMC免疫系统重建模型中的体内药效验证

 人PBMC细胞静脉注射纯合B-NDG hIL15小鼠体内。将A375接种到B-NDG hIL15小鼠体内。小鼠在肿瘤接种后的第二天分组(n=5)，用Tiragolumab治疗。结果表明抗人TIGIT抗体对接种在人PBMC免疫系统重建B-NDG hIL15小鼠模型上的肿瘤有抑制生长的作用。

从PBMC中纯化NK细胞进行人NK细胞免疫重建

 B-NDG hIL15小鼠NK细胞重建后CD56+细胞的分析。利用分选试剂盒从人PBMC中纯化NK细胞，将分选后的NK细胞(2E6)静脉注射到纯合子B-NDG hIL15(雌性，6周龄，n=8)和B-NDG小鼠(雌性，6周龄，n=8)中。流式细胞术分析移植人NK细胞后的小鼠外周NK细胞的数量和比例。与B-NDG相比，B-NDG hIL15显示更高的人NK细胞百分比，并且在注射后6周仍然维持高水平重建。结果表明，人NK细胞在重建后的B-NDG hIL15小鼠中重建成功。

NK细胞重建后的NK细胞功能检测

 人NK细胞重建后的B-NDG hIL15小鼠中，功能性NK细胞标记物如Granzyme B、NKG2A、NKG2D、NKp46等数量显著增加，证明NK细胞具有杀伤功能，其他功能性NK标记物如perforin、CD107、NKp30、CD57等也有类似趋势(数据未在此显示)。

抗人Claudin18.2在人NK细胞免疫重建模型中的药效验证

 从PBMC中纯化的人NK细胞(2E6)静脉注入纯合子B-NDG hIL15小鼠。A549-hClaudin18.2(1E7)植入B-NDG hIL15小鼠体内。当肿瘤体积达到约100-150mm3时，小鼠被分组(n=6)，用抗人Claudin18.2抗体治疗。结果表明：Claudin18.2抗体（IMAB362,内部合成）对人NK免疫系统重建模型B-NDG hIL15小鼠有抑制肿瘤生长的作用。

抗人Claudin18.2抗体对基于NK细胞重建的B-NDG hIL15小鼠的抗肿瘤活性

 在药效试验中，对移植人NK细胞后的B-NDG hIL15小鼠的人免疫细胞进行分析。观察血液中人免疫细胞比例的变化，发现给药组人CD45、CD56、CD16的比例高于对照组，这表明NK细胞在实验期间也维持了高水平。

 更多B-NDG小鼠系列产品，蓄势待发，敬请期待！

参考文献

[1] Ali, A. K., Nandagopal, N. & Lee, S. H. IL-15-PI3K-AKT-mTOR: A Critical Pathway in the Life Journey of Natural Killer Cells. Frontiers in immunology 6, 355, doi:10.3389/fimmu.2015.00355 (2015).

[2] Fehniger, T. A. et al. Fatal leukemia in interleukin 15 transgenic mice follows early expansions in natural killer and memory phenotype CD8+ T cells. The Journal of experimental medicine 193, 219-231, doi:10.1084/jem.193.2.219 (2001).

[3] Kennedy, M. K. et al. Reversible defects in natural killer and memory CD8 T cell lineages in interleukin 15-deficient mice. The Journal of experimental medicine 191, 771-780, doi:10.1084/jem.191.5.771 (2000).

[4] Matsuda, M. et al. Human NK cell development in hIL-7 and hIL-15 knockin NOD/SCID/IL2rgKO mice. Life science alliance 2, doi:10.26508/lsa.201800195 (2019).