Name: 人类免疫缺陷小鼠模型中的慢性、急性和再激活HIV感染 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-12-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 54 s
Description: 了解利用人源化免疫缺陷小鼠模型研究HIV慢性、急性及再激活感染动态的方法。该模型使用CD34+人干细胞或外周血单核细胞，为临床前抗病毒治疗策略提供重要研究工具。

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本工作由IHV临床部门内部资金资助JCZ。

本研究中所有动物护理和操作均按照马里兰大学医学院机构动物护理和使用委员会（IACUC）审查并批准的方案进行（方案编号：1018017、1018018 和 0318009）。
1. 新生小鼠中人CD34+造血干细胞的移植
<ol>
	<li>始终使用一次性个人防护装备（PPE），包括无菌刷手服、手套、专用鞋、鞋套、口罩、护目镜、头罩/胡须罩以及无菌实验服。</li>
	<li>重悬 1 x 106 冻存的CD34+ HSCs（参见 材料表在10 mL含10% FBS的RPMI 1640培养基中，于认证的生物安全柜内操作，并保持无菌条件。</li>
	<li>取10 µL悬液，用台盼蓝排染法在血细胞计数板中进行细胞计数（以确认细胞数量符合预期）并检测细胞活力。</li>
	<li>400离心 x g 室温（RT）孵育15分钟。弃去上清液，用预冷的1×PBS重悬至所需浓度（1.4 × 10⁶）。5 CD34的+ 50 µL中的HSCs）。将细胞置于冰上直至注射。</li>
	<li>将幼鼠（NS γ链）null 1至4日龄的雌雄幼鼠）放入无菌的100 mm2 培养皿及来自繁殖笼的一小部分垫料。此外，将干净的垫料在手中揉搓，以进一步掩盖受体幼崽身上可能存在的外来气味。 
	注意：这可以尽量减少外来气味附着于幼崽身上，从而提高母鼠在操作后接受幼崽返回笼中的可能性。</li>
	<li>将培养皿放入洁净的转运笼中，并将转运笼置于洁净的小鼠独立通气笼内，以保护仔鼠免受环境影响。在转运至辐照室的过程中，用垫盖覆盖转运笼，避免动物暴露于外界光线。</li>
	<li>使用137Cs放射源对幼鼠进行100 cGy全身照射（WBI）。用消毒液清洁照射仪内部，将小鼠放入照射仪中，并启动转盘，以确保所有幼鼠接受均匀照射。关闭照射仪，按下电源开关以启动照射程序。待照射时间结束后，立即取出小鼠。 
	注意：由于照射不会对小鼠产生应激，因此无需预先麻醉。</li>
	<li>照射程序后2–4小时，将幼鼠置于生物安全柜内预冷的无菌培养皿中，培养皿内铺有置于冰上的无菌纱布，直至幼鼠麻醉（约5–10分钟）。当大体运动完全停止时，表明已达到充分麻醉状态。</li>
	<li>用带有针头（29 G，0.5）的注射器吸取样品&#34;) 加入 50 µL 细胞悬液和 1.4 x 105 CD34的+ HSCs 置于经认证的生物安全柜中。</li>
	<li>通过肝内注射进行细胞移植时，用拇指和食指固定幼鼠。为尽量缩短小鼠固定时间（约30–45秒），可由一名研究人员固定幼鼠并实施注射，另一名研究人员同时准备装有造血干细胞悬液的注射器。用70%乙醇清洁注射部位，将50 µL细胞悬液直接注入肝脏。注射时采用较小的进针角度，以避免完全穿透肝脏。作为对照，向小鼠肝脏内注射50 µL的1x PBS。</li>
	<li>将幼崽置于预先用无菌纱布覆盖的预热无菌培养皿中，静置1–5分钟以恢复。使用适用于啮齿类动物的红外加热垫在20 °C条件下预热培养皿，以确保幼崽不会过热。</li>
	<li>在将幼崽放回母体前，用拇指和食指将少量含薄荷醇和桉油精的药膏涂抹于双亲的吻部，以防止其对幼崽产生同类相食或排斥行为。</li>
	<li>每天检查笼盒，观察仔鼠是否出现移植物抗宿主病（GVHD）的任何症状，如皮肤干燥、拒食、皮疹和脱发。一旦发现上述症状，立即实施安乐死。</li>
	<li>在3周龄时断奶小鼠，并按性别分组，每笼不超过5只动物。在14周龄时通过流式细胞术检测外周血中的移植情况。 
	注：移植成功率在80%–100%之间。</li>
</ol>
2. 人外周血单个核细胞在幼年小鼠体内的植入
<ol>
	<li>对于急性感染模型和病毒再激活模型，分别通过腹腔注射的方式，向6–8周龄的NS γ-chainnull小鼠注射来自健康供体或接受抗逆转录病毒治疗（ART）的HIV感染者的人外周血单个核细胞（PBMCs）。在两种模型中，均应设置注射来自未感染HIV的健康供体PBMCs的小鼠作为对照组（假处理组）。</li>
	<li>将15 mL全血与5 mL无菌密度梯度介质叠加，加入50 mL锥形离心管中。</li>
	<li>在室温下以400 x g离心30分钟，不启用刹车功能，以避免白细胞层与密度梯度介质混合。</li>
	<li>小心收集单个核细胞层（位于密度梯度介质与上清液之间），将白细胞层转移至含有10 mL 1x PBS的15 mL离心管中。在室温下以300 x g离心10分钟。</li>
	<li>弃去上清液，向沉淀细胞中加入5 mL ACK裂解缓冲液以去除残留的红细胞。室温孵育4分钟。</li>
	<li>在室温下以300 x g离心10分钟。弃去上清液，将细胞重悬于10 mL 1x PBS或RPMI 1640培养基中。</li>
	<li>取10 µL细胞悬液，使用台盼蓝染色法在血细胞计数板中进行细胞计数并检测细胞活力。通常每1 mL血液可获得1–2 x 106个细胞，细胞活力超过95%。</li>
	<li>在室温下以300 x g离心10分钟。弃去上清液，将细胞浓度调整至所需浓度（本实验中为200 µL 1x PBS中含3.5 x 106个细胞）。</li>
	<li>在经认证的生物安全柜内，使用带针头（28 G，0.5&#34;）的注射器吸取200 µL含3.5 x 106个PBMCs的1x PBS溶液。</li>
	<li>将小鼠从笼中取出，抓住其尾巴使其能够抓紧网格，并轻轻向后牵引。然后用食指和拇指按住动物肩部，捏住颈部松弛的皮肤，并用中指固定其背部。</li>
	<li>将小鼠头部向后滑动，使其背部高于头部。此举可使腹腔内脏向后移位，降低注射过程中刺穿内脏器官的风险。</li>
	<li>用70%酒精清洁注射部位。</li>
	<li>将步骤2.9中使用的注射器刺入腹壁，在注射前回抽；若抽吸到任何物质，则移除并丢弃该注射器。否则，缓慢将细胞注入腹腔内，随后拔出并丢弃注射器。向对照组小鼠注射1x PBS。</li>
	<li>将动物放回其笼中。</li>
	<li>在注射后3周，通过流式细胞术检测外周血中的细胞植入情况。</li>
</ol>
3. 植入后护理
<ol>
	<li>通过耳标识别小鼠。</li>
	<li>每次操作后，每天密切观察实验所用小鼠两次，注意是否有痛苦的临床表现。</li>
	<li>人源细胞移植后，监测小鼠是否出现移植物抗宿主病（GVHD）。对于新生儿、幼年及成年小鼠的GVHD症状监测，需评估动物是否出现皮肤病变（如颜色改变、干燥、皮疹、脱发），并同时测量体重。若动物出现上述症状，应由兽医进行评估，以决定是否实施安乐死。</li>
</ol>
4. HIV 感染操作步骤与假感染操作步骤
注意：对于慢性模型和急性模型，小鼠分别在移植后第14周和第3周感染HIV BaL参考毒株。HIV注射通过腹腔途径注入腹部下象限。
<ol>
	<li>在BSL2级生物安全柜内，按照ABSL2级操作规程，使用28 G 0.5&#34;针头将病毒/PBS装入注射器。每只小鼠注射总量为15,000半数组织培养感染剂量（TCID50），溶于200 µL无菌RPMI 1640培养基中。</li>
	<li>将小鼠从笼中取出，抓住其尾巴，使其能够抓紧金属网格，并轻轻向后施加牵引力。然后用食指和拇指捏住动物肩部，抓起颈部松弛的皮肤，并用中指固定背部。</li>
	<li>将小鼠头部向后滑动，使其背部高于头部。此姿势可使腹腔内脏向后移位，降低注射过程中刺穿内脏器官的风险。</li>
	<li>用预先浸湿的酒精棉片清洁小鼠腹部左下/右下象限区域。注射含有15,000 TCID50 HIV BaL病毒的200 µL无菌RPMI 1640溶液。</li>
	<li>注射完成后，将小鼠放回原笼中。</li>
</ol>
5. 通过眶后穿刺采集血液
注意：眼后静脉丛采血可实现血液的快速采集，从而缩短总体采集时间，并提高人淋巴细胞标志物的稳定性。使用EDTA管收集小鼠血液。
<ol>
	<li>在慢性模型中，于造血干细胞（HSC）注射后14周，通过眶后静脉采集血液；在急性模型和再激活模型中，于外周血单个核细胞（PBMC）注射后3周进行此操作。</li>
	<li>在采集血液前，于B2级外排式生物安全柜中，使用250 µL 吸入用异氟烷对动物进行麻醉。</li>
	<li>在通风至室外的生物安全柜内，将异氟烷滴加至透明1 L广口瓶中金属网下的棉垫上。使用金属网可防止动物直接接触浸有异氟烷的棉垫，避免因皮肤吸收异氟烷导致的皮肤刺激或潜在过量麻醉。同时，在金属网与动物之间放置一张柔软的纸巾，以防止肢体损伤。</li>
	<li>待广口瓶内充满异氟烷蒸气（滴加后约1分钟），将动物放入瓶中并观察其呼吸频率，呼吸频率会先升高后降低。通过临床指征判断是否达到深度麻醉状态，包括轻斜广口瓶时无翻正反射，以及无明显躯体运动。一旦动物完全放松且无足趾夹捏反射，立即开始采血操作。 
	注意：由于异氟烷易挥发，若未观察到麻醉迹象，需补充添加药物。</li>
	<li>进行眶后静脉采血时，用拇指压迫小鼠下颌后方的颈外静脉，并用同一只手的食指轻轻上抬上眼睑。</li>
	<li>将毛细管插入眼内眦，朝腹外侧方向推进，直至血液开始流出。</li>
	<li>采集至少100 µL血液。当达到所需血量（不超过动物体重1%的体积）后，停止压迫颈外静脉，并取出毛细管。</li>
	<li>使用无菌纱布对眼部施加直接压力，持续至少30秒，确保止血完全。</li>
	<li>向眼内滴加丁卡因滴眼液。密切观察动物，直至其完全从麻醉中恢复，然后将其放回笼中。 
	注意：采集的100 µL血液用于评估人源CD45+细胞及其他血细胞群体的嵌合水平，以及血浆病毒载量。</li>
</ol>
6. 移植水平的筛选与流式细胞术分析
<ol>
	<li>按照常规的全血流式细胞术染色方案进行操作，包括孵育荧光染料标记的抗人抗体（推荐的流式抗体组合参见材料表），随后进行红细胞裂解和洗涤步骤13,15。 
	注意：为筛查移植水平，应包含抗人 CD45 抗体；为进行比较，也可使用抗小鼠 CD45 抗体。同时需设置补偿对照，以及用相同抗体混合物染色的人血样本、未染色的小鼠和人血样本，以及非人源化对照，以检测试剂的交叉反应性。染色后总会存在一定背景信号，但所有阳性信号均可明显区别于阴性对照和交叉反应对照。</li>
	<li>在合适的流式细胞仪上，至少采集淋巴细胞门（FSC-A vs. SSC-A）内的 10,000 个以上事件。进行流式细胞术分析时，在排除重复项后，确定人 CD45+ 细胞的百分比以及其他感兴趣细胞群体的比例。</li>
</ol>
7. 血浆病毒载量的评估
<ol>
	<li>感染后每周 1 次评估 HIV 感染动物的病毒载量。</li>
	<li>经眶后取血（约 100 µL）后，将抗凝血液在微量离心机中以 3,500 x g 离心 3 分钟，收集上清液以获得血浆。沉淀物用于血细胞表型分析。</li>
	<li>使用商用病毒 RNA 提取试剂盒（见材料表）从 40 µL 血浆中提取 RNA。</li>
	<li>使用第一链合成混合液（见材料表）和 HIV gag 引物 SK431 将 RNA 逆转录为 cDNA。</li>
	<li>采用 HIV Gag 引物 SK38/SK39 及荧光绿色染料（如 SYBR green），按照先前研究中所述方法进行定量实时 PCR13,25。</li>
</ol>
8. 抗逆转录病毒治疗的给药
<ol>
	<li>在慢性、急性和再激活模型中，当观察到高病毒载量时，在感染后至少3周开始给予口服抗逆转录病毒治疗（ART）。</li>
	<li>根据替诺福韦酯富马酸盐（TDF）、恩曲他滨（FTC）和拉替拉韦（RAL）的剂量进行计算 Km 分别为人类37和小鼠3的数值26通常，TDF、FTC 和 RAL 的人等效剂量分别为 61.7 mg/kg/天、40.7 mg/kg/天 和 164 mg/kg/天。</li>
	<li>在饮水中给药时，将药物片剂碾碎后加入饮水瓶中，确保笼内每只小鼠均可摄入每日剂量。由于药物粉末可能在瓶中形成沉淀，需定期摇动饮水瓶以保持均匀悬浮。</li>
	<li>每周更换一次水瓶，并使用新溶解的药物。</li>
	<li>ART启动后每周或每2周通过眶后静脉采集血液，以评估病毒载量和CD4:CD8比值的变化。</li>
</ol>
9. 小鼠安乐死、继发性淋巴器官采集及单个核细胞分离
<ol>
	<li>在感染时间过程中定期或在实验结束时，对三种人源化小鼠模型实施安乐死。</li>
	<li>通过二氧化碳（CO2）窒息法对成年小鼠实施安乐死，随后进行颈椎脱位。进行窒息时，使用非预充式安乐死舱，从带有固定压力调节器和管路限流装置的商用气瓶中通入CO2，控制气体流速在舱体体积的20%-30%/分钟，以符合2013年美国兽医医学会（AVMA）指南。</li>
	<li>维持CO2气流&#62;60秒，并监测呼吸停止（可能需要长达5分钟），随后进行颈椎脱位以确保安乐死完成。</li>
	<li>对&#60;7日龄的新生小鼠采用物理方法（例如使用锋利剪刀）实施安乐死。</li>
	<li>观察腋窝、纵隔和肠系膜淋巴结（通常可见），并用镊子和锋利剪刀将其取出。同时取出位于腹腔左上部的脾脏。</li>
	<li>将淋巴组织置于含有无菌RPMI 1640培养基的1.5 mL离心管中。</li>
	<li>立即使用孔径为70 μm的尼龙细胞筛对淋巴组织进行处理，将细胞收集至50 mL离心管中。切勿吸取组织块。</li>
	<li>用5 mL添加了1%胎牛血清（FBS）的RPMI 1640培养基洗涤细胞，以促进细胞过滤。</li>
	<li>组织解离后，在微量离心机中以3,500 x g离心10分钟，收集细胞悬液。</li>
	<li>弃去上清液，并用500 µL的1x PBS重悬细胞沉淀。</li>
	<li>将细胞悬液转移至含有500 µL无菌密度梯度介质的1.5 mL离心管中。</li>
	<li>在微量离心机中以3,500 x g离心3分钟，不启用刹车功能，以防止白膜层与密度梯度介质混合。</li>
	<li>小心收集单个核细胞层（位于密度梯度介质与上清液之间），将白膜层转移至含有500 µL 1x PBS的1.5 mL离心管中，再以3,000 x g离心3分钟。</li>
	<li>使用500 µL ACK裂解缓冲液裂解残留的红细胞，在室温下孵育4分钟。</li>
	<li>以3,000 x g离心3分钟，弃去上清液，将细胞沉淀重悬于1 mL的1x PBS或培养基中。</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

在用于人源化研究的免疫缺陷小鼠品系开发方面已取得重要进展，目前有多种不同选择可根据研究需求进行使用1。本文提供了一种通用方案，用于对NS γ-chainnull小鼠及其遗传背景相似品系进行人源化，以应用于三种不同的HIV感染研究模型。在第一种实验方法中，对新生小鼠进行照射后，注射来源于脐带血、胎儿肝脏或动员后外周血的人源CD34+造血干细胞（HSCs）3,21。对NS γ-chainnull小鼠进行适当的照射是关键步骤，因其可清除小鼠骨髓及其他前体细胞，从而实现人源细胞群体的有效重建。然而，已有部分研究报告显示，在某些小鼠品系中无需照射亦可实现人源细胞的重建27。在此方面，必须提供合适的照射剂量，因为NS γ-chainnull小鼠具有放射敏感性，过高的γ射线照射可能诱发胸腺淋巴瘤的发生21<...

人源化的NOD/SCID/白细胞介素（IL）-2受体γ链null（下文简称huNS γ链null）小鼠模型已被广泛用于感染、自身免疫和癌症的发病机制研究，以及药物和人源细胞治疗的临床前研究1,2。这些小鼠基于非肥胖型糖尿病（NOD）遗传背景，携带scid突变以及IL-2受体γ链基因座（即IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21的共同γ链）的靶向突变，导致小鼠T细胞、B细胞和自然杀伤（NK）细胞的发育严重受损1。因此，该模型能够支持人源组织、人CD34+造血干细胞（HSCs）以及人外周血单个核细胞（PBMCs）的移植3,4,5。此外，通过转基因表达人源造血因子，如干细胞因子（SCF）、粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和IL-3，可进一步促进人源髓系细胞群体的植入6,7,8。
用于HIV研究，多种人源化NS γ链null 已报道多种小鼠模型，这些模型在小鼠品系、所用人类细胞类型、移植组织类型以及细胞来源（即健康个体）等方面存在差异 与. HIV感染的供体)9,10然而，由于该原始品系在感染参考HIV毒株后能实现高水平的人源细胞植入和病毒复制，因此被广泛使用。11,12,13类似的免疫缺陷小鼠品系，其转导表达人类造血因子（例如 NOG-EXL 或 NSG-SGM3），或移植了人类肝脏和胸腺组织（骨髓-肝脏-胸腺 [BLT] 小鼠），可用于评估髓系细胞群体在抗 HIV 免疫反应中的作用、HIV 对这些组织的影响，以及它们作为病毒储存库的参与情况14,15此外，一些转基因为表达人类白细胞抗原（HLA）分子的小鼠品系以及BLT小鼠可用于研究T细胞对HIV感染的免疫应答16,17.
通常情况下，这些小鼠的人源化效果取决于细胞来源、移植途径（腹腔内、肝内、静脉内、心脏内）以及移植时小鼠的年龄18,19,20。关于细胞来源，可将来源于脐带血、胎儿肝脏或动员后外周血的人源CD34+造血干细胞注射至新生或幼年小鼠体内3,21。此外，也可通过注射外周血单个核细胞（PBMC）使成年γ链null小鼠实现人源化（此处称为hu-PBL-NS γ链null小鼠），从而使这些细胞在血液、次级淋巴器官及炎症组织中暂时循环22,23,24。
本文介绍了一种用于研究HIV感染的huNS γ链null小鼠模型建立的详细方案。第一种为慢性模型，即从健康供体的脐带血中分离人CD34+造血干细胞（HSCs），注射至新生小鼠体内，在人免疫系统重建14周后，接种标准HIV毒株进行感染。该模型可在感染后持续监测小鼠长达约36周。第二种为急性模型，即将来自健康供体的外周血单个核细胞（PBMCs）注射至成年NS γ链null小鼠体内，在人T细胞扩增3周后接种标准HIV毒株进行感染。最后，第三种为再激活模型，即将处于抑制性抗逆转录病毒治疗（ART）下的HIV感染者供体来源的PBMCs注射至成年NS γ链null小鼠体内。在此模型中，无药物干预的环境可促使病毒再激活并导致病毒载量上升。后两种模型可在移植后持续监测约9周。
总体而言，这三种模型可用于病毒学研究、新药的临床前研究，以及评估 HIV 感染对全身免疫反应的影响。需要注意的是，在开展任何实验之前，使用 HIV 感染的人源化小鼠必须经过机构生物安全委员会（IBC）以及机构动物护理和使用委员会（IACUC）的审查和批准。这可确保研究遵循所有关于危险生物材料使用及实验动物人道操作的机构内部和外部规章制度。

<table><tbody><tr><td>0.5 ml 微量离心管</td><td>Neptune</td><td>3735.S.X</td><td></td></tr><tr><td>1.5 ml 微量离心管</td><td>Neptune</td><td>3745.S.X</td><td></td></tr><tr><td>10 ml 血清移液管</td><td>Stellar Scientific</td><td>VL-4090-0010</td><td></td></tr><tr><td>15 ml 锥形管</td><td>Stellar Scientific</td><td>T15-600</td><td></td></tr><tr><td>25 ml 血清移液管</td><td>Stellar Scientific</td><td>VL-4090-0025</td><td></td></tr><tr><td>5 ml 血清移液管</td><td>Stellar Scientific</td><td>VL-4090-0005</td><td></td></tr><tr><td>50 ml 锥形管</td><td>Stellar Scientific</td><td>T50-600</td><td></td></tr><tr><td>ACK 裂解缓冲液</td><td>Quality Biological</td><td>118-156-101</td><td></td></tr><tr><td>酒精消毒片</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-669-62</td><td>无菌</td></tr><tr><td>抗人 CD3 单克隆抗体 UCHT1</td><td>Biolegend</td><td>300439</td><td>APC 标记</td></tr><tr><td>抗人 CD4 单克隆抗体 OKT4</td><td>Biolegend</td><td>317420</td><td>AF488 标记</td></tr><tr><td>抗人 CD45 单克隆抗体 2D1</td><td>Biolegend</td><td>368522</td><td>BV421 标记</td></tr><tr><td>抗人 CD8 单克隆抗体 SK1</td><td>Biolegend</td><td>344710</td><td>PerCP-Cy5.5 标记</td></tr><tr><td>生物安全柜二级</td><td></td><td></td><td>处理异氟烷时，如有可能应连接排风烟囱</td></tr><tr><td>头罩</td><td>Fisher Scientific</td><td>17-100-900</td><td>一次性使用，用于基本防护</td></tr><tr><td>Cavicide</td><td>Metrex</td><td>13-1000</td><td>表面消毒剂</td></tr><tr><td>CD34+ 细胞</td><td>Lonza</td><td>2C-101</td><td>来自单一供体的尽可能多的小瓶</td></tr><tr><td>离心机</td><td>Beckman</td><td>65-6KR</td><td></td></tr><tr><td>透明广口瓶</td><td>Amazon</td><td>77977</td><td></td></tr><tr><td>无菌棉纱垫</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-415-468</td><td>无菌</td></tr><tr><td>一次性实验服</td><td>Fisher Scientific</td><td>19-472-422</td><td></td></tr><tr><td>EDTA 微量管</td><td>Greiner Bio-One</td><td>450480</td><td></td></tr><tr><td>口罩</td><td>Fisher Scientific</td><td>17-100-897</td><td></td></tr><tr><td>FACS 溶血液</td><td>BD</td><td>340202</td><td></td></tr><tr><td>优质灭活胎牛血清（FBS）</td><td>Atlanta Biologicals</td><td>S1115OH</td><td></td></tr><tr><td>Ficoll</td><td>GE Health One</td><td>17-1440-02</td><td></td></tr><tr><td>流式细胞仪</td><td></td><td></td><td>我们使用的是 FACS Aria II</td></tr><tr><td>流式细胞术专用管</td><td>Falcon</td><td>352054</td><td>5 ml 聚苯乙烯圆底管</td></tr><tr><td>HIV BaL</td><td></td><td></td><td>由本单位 uQUANT 核心设施制备</td></tr><tr><td>人外周血单个核细胞（PBMCs）</td><td></td><td></td><td>HIV 阳性和阴性志愿者提供</td></tr><tr><td>红外加热垫</td><td>Venet Scientific</td><td>DCT-25</td><td>用于小型动物的临时治疗性加热垫</td></tr><tr><td>Isentress（拉替格韦）</td><td>Merck</td><td>NSC 0006-0227061</td><td>抗逆转录病毒药物，用于治疗人类免疫缺陷病毒（HIV）感染，为整合酶抑制剂</td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>Henry Schein</td><td>NDC 11695-6776-2</td><td></td></tr><tr><td>Mark I 照射仪</td><td></td><td></td><td>马里兰大学所属设备</td></tr><tr><td>微量移液器</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>微量离心机</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>小鼠耳标</td><td>National Band &amp; Tag Company</td><td>1005-1L1</td><td></td></tr><tr><td>Natelson 血液采集管</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-668-10</td><td></td></tr><tr><td>NOG-EXL</td><td>Taconic</td><td>HSCFTL-13395-F</td><td></td></tr><tr><td>NSG 小鼠</td><td>Jackson</td><td>5557</td><td>用于 CD34 植入的妊娠雌鼠及用于 PBMC 植入的幼鼠</td></tr><tr><td>NSG-SGM3</td><td>Jackson</td><td>13062</td><td></td></tr><tr><td>16% 多聚甲醛</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>15710</td><td></td></tr><tr><td>PBS 1×，pH 7.4</td><td>Gibco</td><td>100-10-023</td><td></td></tr><tr><td>培养皿</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-757-28</td><td></td></tr><tr><td>QuantStudio qPCR 仪</td><td>Thermo</td><td>QS3</td><td></td></tr><tr><td>试剂储液槽</td><td>Costar</td><td>4870</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 1640 培养基 1×</td><td>Gibco</td><td>11875-093</td><td></td></tr><tr><td>鞋套</td><td>Fisher Scientific</td><td>17-100-911</td><td></td></tr><tr><td>无菌一次性手套</td><td>Microflex</td><td>SUF-524</td><td></td></tr><tr><td>SuperScript II 第一链合成预混液</td><td>Invitrogen</td><td>10080-400</td><td>cDNA 合成</td></tr><tr><td>28-G × 1/2 注射器</td><td>BD</td><td>329-461</td><td></td></tr><tr><td>29-G × 1/2 注射器</td><td>BD</td><td>324-702</td><td></td></tr><tr><td>Truvada（恩曲他滨和替诺福韦）</td><td>Gilead</td><td>NDC 61958-0701-1</td><td>抗逆转录病毒药物，用于治疗人类免疫缺陷病毒（HIV）感染，为核苷类逆转录酶抑制剂</td></tr><tr><td>台盼蓝</td><td>Sigma</td><td>T8154</td><td>细胞计数和活力检测</td></tr><tr><td>Vicks Vaporub</td><td>School Health</td><td>43214</td><td>以薄荷醇和桉叶油为主要成分的软膏</td></tr><tr><td>分子生物学级水</td><td>Quality Biological</td><td>351-029-131</td><td></td></tr></tbody></table>

人源化免疫缺陷小鼠模型中的慢性、急性及再激活hiv感染

Chronic, Acute, and Reactivated HIV Infection in Humanized Immunodeficient Mouse Models

人源化 NOD/SCID/IL-2 受体 γ 链null 小鼠可模拟人类免疫系统的某些特征，因此可用于传染病的基础研究和临床前研究。本文描述了三种用于研究 HIV 感染动态的人源化免疫缺陷小鼠模型。第一种模型基于在新生小鼠中肝内注射 CD34+ 造血干细胞，可重建多种血液细胞和局限于淋巴组织的细胞，随后接种标准 HIV 毒株。该模型可在感染后持续监测长达 36 周，因此被称为慢性模型。第二和第三种模型分别称为急性模型和再激活模型，均通过向成年小鼠腹腔注射外周血单个核细胞建立。在急性模型中，通过腹腔途径移植健康供体的细胞，随后接种标准 HIV 毒株。而在再激活模型中，则通过腹腔途径移植正在接受抗逆转录病毒治疗的 HIV 感染者供体的细胞。由于小鼠体内无药物作用，可促使病毒再激活并导致病毒载量上升。本文提供的实验方案描述了 HIV 感染人源化免疫缺陷小鼠模型的常规实验方法。

如上所述，在造血干细胞（HSC）注射后14周（慢性模型）或外周血单个核细胞（PBMC）注射后3周（急性和再激活模型），对小鼠进行采血，通过流式细胞术检测人源细胞嵌合水平。用于评估1）人源CD45+细胞重建情况以及2）CD4+和CD8+ T细胞百分比的代表性设门策略见图1A。通常，在CD34+ HSC注射后，嵌合水平（人源CD45+细胞百分比）范围为10%–80%，具体数值取决于注射途径和小鼠品系等多种前述因素（图1B）。在PBMC注射后，嵌合水平（人源CD45+或CD3+细胞百分比）范围为5%–65%，不同小鼠品系之间也存在差异（图1B）。此外，使用来自健康供体与HIV感染供体的PBMC注射的小鼠之间也可观察...

本文介绍了三种用于研究人源化小鼠中 HIV 感染动态的实验方法。第一种方法可用于研究慢性感染过程，而另外两种方法则适用于研究初次感染或病毒再激活后的急性事件。

人源化免疫缺陷小鼠模型中的慢性、急性及再激活HIV感染

人源化 NOD/SCID/IL-2 受体 γ-链缺失小鼠可重现人类免疫系统的一些特征，可用于基础与临床前研究。

本实验方案描述了三种用于研究HIV感染动态的人源化免疫缺陷小鼠模型。NSG人源化小鼠可重建人类免疫系统的关键特征，在本案例中，可用于在临床前条件下研究慢性、急性以及再激活的HIV感染。本实验的细胞制备操作将由本课题组的实验室研究主管Sandra Medina-Moreno进行演示。进行该操作时，务必使用一次性个人防护装备，包括无菌刷手服、手套、专用鞋、鞋套、口罩、护目镜、头罩和胡须罩，以及无菌实验服。对于慢性模型，需在经认证的生物安全柜内，将一百万个冻存的CD34+人源干细胞重悬于10毫升含10%FBS的RPMI 1640培养基中，并始终保持无菌条件。取10微升悬浮液，用台盼蓝排染法在血细胞计数板上进行细胞计数并检测细胞活力。随后在室温下以400 × g离心15分钟。弃去上清液，并将细胞重悬于所需浓度的冷1×PBS中。将细胞置于冰上直至注射。用手揉搓干净的垫料以掩盖受体幼鼠身上可能存在的其他外来气味。然后将幼鼠连同来自繁殖笼的一小部分垫料一起放入无菌的100平方毫米培养皿中。将培养皿放入洁净的运输笼中，然后将该笼置于Carboy运输笼内，以保护仔鼠免受直射光和噪音影响。在运输至辐照室的过程中，用垫盖覆盖运输笼，避免动物暴露于外界环境。按照文本方案中所述进行麻醉后，准备通过肝内注射进行移植。为尽量缩短小鼠固定时间，可由一名研究人员将干细胞悬液装入注射器，另一名研究人员固定幼鼠并进行注射。在认证的生物安全柜内，用带针头的注射器吸取50 µL CD34+人干细胞悬液。用拇指和食指固定幼鼠，并用70%酒精清洁注射部位。使用较小的进针角度，将50 µL细胞直接注入肝脏，避免完全穿透肝脏。使用温度设置为20 °C的红外线加热垫预热培养皿，以确保幼鼠不会过热。将幼鼠置于覆盖无菌纱布的培养皿中，恢复1至5分钟。在将幼崽放回母体前，立即用拇指和食指将少量含薄荷醇和桉树成分的药膏涂抹于双亲的吻部，以避免其发生食仔或排斥幼崽的行为。每天检查笼具，观察幼崽是否有移植物抗宿主病的迹象，例如皮肤干燥、不进食、皮疹或脱发。在幼崽三周龄时进行断奶，并将其饲养于不同的笼具中。在14周龄时通过流式细胞术检测外周血中的移植情况。图中显示了用于评估人源CD45+细胞重建以及CD4+和CD8+ T细胞百分比的代表性设门策略。移植成功率在80%至100%之间。急性模型使用来自健康供体的人外周血单个核细胞，而病毒再激活模型则使用来自接受抗逆转录病毒治疗的HIV感染患者的细胞。将15毫升全血与5毫升无菌密度梯度液叠加，加入50毫升锥形管中。室温下以400 × g离心30分钟，不带刹车，以避免白膜层与密度梯度液混合。小心收集位于密度梯度液与上清液之间的单个核细胞层。将血沉棕黄层转移至含有10毫升1×PBS的15毫升离心管中。在室温下以300 × g离心10分钟。弃去上清液，并通过向沉淀细胞中加入5毫升ACK裂解缓冲液裂解残留的红细胞。室温孵育四分钟。再次按前述方法离心后，弃去上清液，并用 10 毫升 1× PBS 或 RPMI 1640 培养基重悬细胞。取 10 微升细胞悬液，用台盼蓝染色法在血细胞计数板中进行细胞计数并检测细胞活力。通常，每1毫升血液可获得一百万至二百万个细胞，细胞活力超过95%。按照前述方法离心后，弃去上清液，并将细胞数量调整至所需浓度。在生物安全柜内，将350万个外周血单个核细胞重悬于200微升1×PBS中，加入带有针头的注射器内。将小鼠从笼中取出，用手指捏住其尾巴，使其能够抓住金属网，并施加轻柔的向后牵引力。然后用食指和拇指按住动物的肩部，抓起颈部松弛的皮肤，同时用中指固定其背部。将小鼠头部向后滑动，使其背部位于头部上方。这可以使腹腔内的内脏向后移位，从而降低注射过程中刺穿内脏器官的风险。使用70%酒精清洁注射部位。将准备好的注射器穿过腹壁，在注入细胞前先回抽确认。如果吸入任何物质，应立即移除注射器并丢弃。否则，在移除注射器并丢弃之前，缓慢将细胞注入腹腔内。将动物放回笼中，并在注射后三周通过流式细胞术检测外周血中的移植情况。通过耳标识别小鼠。在每次实验操作后，每天密切观察这些实验小鼠两次，记录其出现痛苦的临床症状。随后按照文本方案中所述进行 HIV 注射。HIV 注射后，血浆病毒载量迅速升高，在慢性模型和急性模型中通常于感染后两到三周即可检测到，其动力学特征与再激活模型相似。病毒载量的升高伴随 CD4:CD8 比值的下降。这些变化在对照组小鼠中未观察到。值得注意的是，在人源化PBMC NSG成年小鼠模型中，初始可观察到CD4:CD8比值倒置，并随着监测时间的延长而逐渐重建。当对感染HIV的小鼠给予抗逆转录病毒治疗时，病毒载量受到抑制，同时CD4:CD8比值得到恢复，达到与未感染对照组相似的水平。通常情况下，在慢性感染、急性感染及病毒再激活模型中，经过两到三周的治疗后，即可观察到病毒载量下降以及CD4:CD8比值上升。使用推荐的照射剂量，以避免致死性过量或移植细胞被排斥。注射时勿完全刺穿肝脏，并使用垫料掩盖母鼠会感知为异物的气味。这三种模型可用于测试抗病毒化合物、抗HIV抗体或其他影响病毒复制的生物物质。此外，它们可用于HIV免疫治疗的适应性过继转移实验。NSG人源化小鼠可部分或完全重建人类细胞，以响应病原体或药物，模拟人类免疫系统的复杂性。由于NSG人源化小鼠可感染鼠类和人类病原体，特别是本实验涉及HIV病毒操作，因此必须严格遵守所有基本生物学安全措施。

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