免疫缺陷小鼠是指一種或多種免疫系統(tǒng)組成成分缺陷的小鼠。隨著基因編輯技術的不斷發(fā)展，越來越多的免疫缺陷小鼠品系被研發(fā)出來，在免疫學，傳染病學，腫瘤學，干細胞生物學等研究領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。本期小編將對免疫缺陷小鼠的前世今生進行全面盤點。

免疫缺陷小鼠發(fā)展歷史

自上世紀60年代，裸鼠作為第一類免疫缺陷品系出現(xiàn)，后面又經(jīng)歷了90年代免疫缺陷程度更高的NOD/SCID小鼠被開發(fā)出來，直到21世紀初，科學家們在NOD/SCID小鼠品系引入IL-2Rγ的突變，進而產(chǎn)生了目前來講免疫缺陷程度最高的NSG小鼠或NOG小鼠（Fig1）。在這個漫長的歷程中，也產(chǎn)生了很多衍生品系，有不少直到今天也在廣泛使用，下面小編將逐一介紹。

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Fig?1.?主要免疫缺陷小鼠的發(fā)展歷程^[1]

Nude小鼠（裸鼠）

1962年，第一個免疫功能障礙的小鼠在英國的Ruchill醫(yī)院被發(fā)現(xiàn)。它們由于渾身不長毛，所以被叫做裸鼠（Nude）。裸鼠的Foxn1基因缺陷，缺乏功能性胸腺和T淋巴細胞，導致它們的適應性免疫應答（包括T細胞介導的免疫應答和輔助T細胞介導的抗體形成）是有缺陷的。這使得它們通常不排斥同種或異種移植物，因此裸鼠開始被用作人腫瘤異種移植物的受體。不過，裸鼠仍具有B細胞和NK細胞（NK細胞比野生型小鼠更活躍），完整的先天免疫一定程度上限制了人類癌癥移植的選擇。此外，裸鼠隨著年齡的增長會出現(xiàn)T細胞的滲漏。

SCID小鼠

嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠 Severe Combined Immunodeficient Mice

1983年，Bosma（美國Fox Chase癌癥研究所）在CB17近交系小鼠中發(fā)現(xiàn)位于16號染色體上的Prkdc基因存在隱性突變，并首次描述了缺乏功能性T和B淋巴細胞的嚴重聯(lián)合免疫缺陷（SCID）小鼠。SCID小鼠外觀與普遍小鼠無差異，體重發(fā)育正常，但是胸腺和外周淋巴組織嚴重萎縮。SCID小鼠Prkdc的缺失導致可變(V)、多樣性(D)、連接(J)區(qū)段無法正常重組。 SCID小鼠最初用作人造血干細胞（HSCs）和外周血單核細胞（PBMC）移植的受體。與裸鼠相比，SCID小鼠的人類腫瘤植入效率更高。不過，人血細胞和腫瘤細胞的移植效率并沒有預期的那么高。這是因為SCID小鼠殘存有NK細胞、補體及髓系細胞的正常免疫，阻止了人類細胞的歸巢和維持。SCID小鼠自發(fā)性T細胞淋巴瘤（主要在胸腺）的發(fā)病率在15℅左右。

RAG^-/-小鼠（重組激活基因缺失小鼠）

1992年，缺失重組激活基因（Rag^-/-）的免疫缺陷小鼠模型問世。重組激活基因包括Rag1和Rag2兩種基因，都是TCR和免疫球蛋白?V（D）J重組所必需的，任一基因的缺失都會導致T細胞和B細胞的缺乏。Rag1^-/-和Rag2^-/-小鼠的特征基本相似。與SCID小鼠相比，Rag2基因缺失能更早且更完全地阻斷T和B細胞分化。不過，Rag^-/-小鼠保留了較高水平的NK細胞，在一定程度上也限制了人HSC細胞的移植。（品系詳情頁）

NOD-SCID小鼠

非肥胖型糖尿病/重癥聯(lián)合免疫缺陷小鼠 nonobese diabetic severe combined immunodeficiency

1980年，?Makino（日本Shionogi公司）發(fā)現(xiàn)非肥胖糖尿?。∟OD）小鼠患有由T淋巴細胞浸潤和胰島β細胞破壞引起的糖尿病，同時還伴有多種免疫異常，包括補體缺失和NK、巨噬細胞和樹突狀細胞功能受損等。

1995年，Shultz通過雜交NOD和SCID小鼠建立了NOD-SCID小鼠。 NOD-SCID小鼠不會發(fā)生糖尿病，缺乏T細胞和B細胞，同時具備固有免疫缺陷，因此成為人類造血干細胞和人類實體瘤移植的更好的受體。此外，Shultz等研究發(fā)現(xiàn)，SCID小鼠免疫滲漏高達90%，而NOD-scid小鼠則低于10%。NOD-scid小鼠一度成為造血細胞研究中應用最廣、最為重要的移植模型。

IL2rg^-/-小鼠

干擾白細胞介素2 (interleukin2, IL-2)受體gamma鏈 (IL-2Rγc) 是形成高親和力受體的重要組成部分，能編碼重要的信號通路組成因子(如細胞因子IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21)，這對于淋巴細胞和NK細胞的發(fā)育至關重要。1995年，通過靶向敲除IL-2Rγc基因，獲得了IL2rg^-/-小鼠。它們的T細胞和B細胞發(fā)育和功能嚴重受損，且NK細胞發(fā)育被完全阻斷。IL2rg-/-小鼠的產(chǎn)生使更多淋巴細胞缺陷小鼠模型成為可能，可以大大降低人體細胞和組織的排斥率。

IL-2Rγ與Jak3激酶相互作用進行信號轉(zhuǎn)導，因此，Jak3缺失的Jak3^-/-小鼠與IL2rg^-/-小鼠類似，也缺乏NK細胞且T、B淋巴細胞減少。

NSG/NRG/BRG小鼠

2002至2005年，多個實驗室分別繁育出了多種帶有IL2rg-/-的免疫缺陷小鼠，其中應用最為廣泛的幾個下小鼠品系為：NOG/NSG小鼠（NOD-SCID?IL2rg^-/-）、NRG小鼠（NOD-Rag1^-/- IL2rg^-/-）、BRG小鼠（BALB/cA-Rag2^-/-?IL2rg^-/-）。

正如我們之前提到的，IL-2Rγ缺陷使小鼠接受人HSC和外周血的移植效率遠遠高于之前的免疫缺陷小鼠。NOG和NSG小鼠是由日本（2002年）和美國（2005年）的實驗室分別獲得的，都是通過NOD-scid小鼠與IL2rg^-/-小鼠交配繁育產(chǎn)生，表現(xiàn)為T、B細胞和NK細胞功能性缺失，是目前人源化組織最理想的受體小鼠。NOG與NSG小鼠的區(qū)別在于，NOG小鼠缺失IL-2Rγ胞內(nèi)結構域，而NSG小鼠則完全缺失IL-2Rγ。

由于種種原因，NSG小鼠目前在國內(nèi)并無途徑進行購買，為解決客戶對該類品系的需求，南模生物自主研發(fā)了M-NSG小鼠，該品系是在NOD-SCID小鼠基礎上敲除Il2rg基因，與NSG或NOG小鼠一樣，缺乏成熟的T、B細胞和NK細胞，是目前免疫缺陷程度最高的小鼠之一。（品系詳情頁）

NRG小鼠與NSG小鼠非常類似，是由Rag1基因缺失代替scid突變，可以克服scid突變引起的一些不足，如：對輻照敏感。BRG小鼠是在BALB/c背景的小鼠中引入Rag1-/-或Rag2-/-突變以及IL-2Rγ缺失，表現(xiàn)為T、B細胞缺失和NK細胞無活性。NRG小鼠的人HSC細胞植入率比BRG高，主要的原因是NOD背景小鼠的SIRPα帶有突變，可以結合人源CD47，抑制巨噬細胞對人源細胞的吞噬作用。

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如何選擇免疫缺陷小鼠？?

多種多樣的免疫缺陷小鼠讓我們在不同的研究領域或研究策略中可以靈活選擇，這時需要從以下幾個方面來綜合考量：

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遺傳背景

小鼠的遺傳背景，比如不同背景的小鼠H2單體型不同：裸鼠就有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，最常用于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后兩者也都具有一定的優(yōu)勢；Nu/Nu和CD-1 Nude為封閉群，個體差異較大。

免疫系統(tǒng)組成成分

到底是需要哪種淋巴細胞缺陷的小鼠，還是多種免疫細胞共同缺失的？

T 淋巴細胞功能缺陷，例如：裸鼠

B 淋巴細胞功能缺陷，例如：CBA/N小鼠，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，使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(shù)量減少，其T細胞功能正常。

NK細胞功能缺陷，例如：Beige小鼠，Beige基因是13號常染色體隱性突變基因，表現(xiàn)為嚴重缺乏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。較少單獨在腫瘤學研究中應用。

聯(lián)合免疫缺陷，例如：NOD-Scid小鼠、NSG小鼠等。

基于不同研究需求，南模生物自主研發(fā)了不同類型免疫細胞缺陷的基因工程小鼠（表1）以供廣大科研工作者研究使用。

表1 南模生物自研免疫缺陷小鼠基本特點

注：紅色×表示Deleted，淺紅色×表示Reduced?activity

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；scid突變在NOD小鼠中抵抗糖尿病的發(fā)生。

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(chǎn)生一定程度的功能T、B細胞。

例如，不同遺傳背景的scid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。

壽命

有的免疫缺陷小鼠會自發(fā)淋巴瘤，導致小鼠壽命大幅縮短，因此不利于長期的跟蹤實驗。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：scid突變小鼠的輻照耐受量不超過400cGy (4 Gy)。

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。

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介紹到這里，相信大家已經(jīng)對各類免疫缺陷小鼠的特性有了大致了解。免疫缺陷小鼠一直備受關注，其在腫瘤模型構建及人源化免疫系統(tǒng)重建等方面有著廣泛應用，是疾病相關機理研究、臨床前藥物篩選、藥效學和安全性評價的重要載體。想知道免疫缺陷小鼠在生物醫(yī)藥研究當中的最新進展，請持續(xù)關注南模生物公眾號。

南模生物深耕基因編輯領域，提供全方位模式生物服務，包括模型定制服務、成品模型、飼養(yǎng)繁育、表型分析、藥物篩選，可提供各類小鼠、大鼠、斑馬魚及線蟲模型，滿足不同實驗室需求。