Przełom w badaniach biomedycznych obiecuje nowe spojrzenie na rozwój immunoterapii i modelowanie chorób. Naukowcy z University of Texas Health Science Center w San Antonio stworzyli humanizowany model myszy z ludzkim układem odpornościowym i mikrobiomem jelitowym podobnym do ludzkiego, który jest zdolny do wytwarzania specyficznych odpowiedzi przeciwciał.

Naukowcom przewodził Paolo Casali, MD, profesor Ashbel Smith na University of Texas i wybitny profesor badawczy, Department of Microbiology, Immunology and Molecular Genetics w Joe R. and Teresa Lozano Long School of Medicine. Casali ma pięćdziesięcioletnie doświadczenie w badaniach biomedycznych w dziedzinie immunologii i mikrobiologii i jest wiodącym badaczem w dziedzinie genetyki molekularnej i epigenetyki odpowiedzi przeciwciał.

Celem wieloletniego projektu, który ukaże się w numerze czasopisma z sierpnia 2024 r. Immunologia naturymiało na celu przezwyciężenie ograniczeń obecnie dostępnych modeli ludzkich in vivo poprzez stworzenie humanizowanej myszy z w pełni rozwiniętym i funkcjonalnym ludzkim układem odpornościowym.

Myszy są szeroko wykorzystywane w badaniach biologicznych i biomedycznych, ponieważ są małe, łatwe w obsłudze, mają wiele wspólnych elementów odpornościowych i właściwości biologicznych z ludźmi i łatwo je modyfikować genetycznie. Wiele z ponad 1600 genów odpowiedzi immunologicznej myszy jest jednak niezgodnych z ich ludzkimi odpowiednikami, co powoduje rozbieżności lub niedobory myszy jako predyktorów ludzkich odpowiedzi immunologicznych. To sprawiło, że dostępność „zhumanizowanego” modelu myszy, który wiernie odtwarza ludzkie odpowiedzi immunologiczne, stała się priorytetem.

Pierwsze humanizowane myszy zostały stworzone w latach 80. XX wieku w celu modelowania ludzkiej infekcji HIV i ludzkiej odpowiedzi immunologicznej na HIV. Humanizowane myszy zostały i są tworzone od tamtej pory poprzez wstrzykiwanie myszom z niedoborem odporności ludzkich limfocytów obwodowych, komórek macierzystych układu krwiotwórczego lub innych ludzkich komórek. Poprzednie i obecne modele nie rozwijają jednak w pełni funkcjonalnego ludzkiego układu odpornościowego, mają krótką żywotność i nie wytwarzają skutecznych odpowiedzi immunologicznych. To sprawia, że ​​nie nadają się do opracowywania ludzkich immunoterapii in vivo, modelowania chorób u ludzi lub opracowywania ludzkich szczepionek.

Zespół Casaliego rozpoczął od wstrzyknięcia immunodeficytowym myszom NSG W41 mutant do serca (do lewej komory) ludzkich komórek macierzystych, które oczyścili z krwi pępowinowej. Po kilku tygodniach, po uformowaniu się przeszczepu, myszy są kondycjonowane hormonalnie 17β-estradiolem (E2), najsilniejszą i najliczniejszą formą estrogenu w organizmie. Kondycjonowanie hormonalne za pomocą estrogenu zostało zainicjowane przez wcześniejsze badania Casaliego i innych, sugerujące, że estrogen zwiększa przeżywalność ludzkich komórek macierzystych, zwiększa różnicowanie limfocytów B i produkcję przeciwciał przeciwko wirusom i bakteriom.

Powstałe w ten sposób humanizowane myszy, nazwane TruHuX (od „true human”, THX), posiadają w pełni rozwinięty i w pełni funkcjonalny ludzki układ odpornościowy, obejmujący węzły chłonne, centra rozmnażania, komórki nabłonkowe grasicy, ludzkie limfocyty T i B, limfocyty pamięci B i komórki plazmatyczne wytwarzające wysoce specyficzne przeciwciała i autoprzeciwciała, identyczne z ludzkimi.

Myszki THX wytwarzają dojrzałe przeciwciała neutralizujące Salmonella Wirus Typhimurium i SARS-CoV-2 Spike S1 RBD po szczepieniu Salmonella flagelina i szczepionka mRNA Pfizer COVID-19. Myszy THX są również podatne na rozwój pełnoprawnej autoimmunizacji tocznia układowego po wstrzyknięciu pristane, oleju, który wyzwala reakcję zapalną.

Casali powiedział, że odkrycie myszy THX otwiera możliwości eksperymentów na ludziach in vivo, rozwoju immunoterapeutyków, takich jak inhibitory punktów kontrolnych raka, rozwoju ludzkich szczepionek bakteryjnych i wirusowych, a także modelowania wielu ludzkich chorób. Ma również nadzieję, że nowe podejście może sprawić, że wykorzystanie naczelnych innych niż ludzie do badań biomedycznych w zakresie odporności i mikrobiologii stanie się przestarzałe.

Jako że dotychczasowe badania nad wpływem estrogenu na układ odpornościowy są nieliczne, Casali ma nadzieję, że to odkrycie zainspiruje dalsze badania w tym temacie.

Poprzez krytyczne wykorzystanie aktywności estrogenu w celu wsparcia różnicowania ludzkich komórek macierzystych i ludzkich komórek odpornościowych oraz odpowiedzi przeciwciał, myszy THX stanowią platformę do badań nad ludzkim układem odpornościowym, opracowywania ludzkich szczepionek i testowania leków.

Paolo Casali, doktor medycyny, profesor Ashbel Smith na Uniwersytecie Teksańskim i wybitny profesor badawczy, Katedra Mikrobiologii, Immunologii i Genetyki Molekularnej w Szkole Medycznej im. Joe R. i Teresy Lozano Long

Dzięki modelowi THX laboratorium Casali bada obecnie odpowiedź immunologiczną człowieka in vivo na SARS-CoV-2 (COVID-19) na poziomie systemowym i lokalnym oraz ludzkie limfocyty pamięci B, zależność od receptora jądrowego RORα w ich generowaniu oraz zdarzenia prowadzące do ekspresji i dysregulacji RORα. Badają również czynniki epigenetyczne i mechanizmy, które pośredniczą w generowaniu ludzkich komórek plazmatycznych, fabryk komórek, które wytwarzają przeciwciała – dosłownie tysiące na sekundę – dla bakterii, wirusów lub komórek nowotworowych.