Krebsmodelle von Mäusen sind wichtig für die Aufklärung grundlegender Mechanismen des Tumorwachstums und der Immunflucht. Krebsbehandlungsstudien in Mausmodellen haben jedoch aufgrund begrenzter syngener Modelle und speziesspezifischer Unterschiede zu einer begrenzten Translation in die Klinik geführt 1,2. Das Aufkommen von Immuntherapien als dominanter Ansatz zur Kontrolle von Tumoren hat die Notwendigkeit eines In-vivo-Modells mit einem funktionierenden menschlichen Immunsystem erneut verdeutlicht. Fortschritte bei Mäusen mit menschlichem Immunsystem (HIS-Mäuse) in den letzten zehn Jahren haben es ermöglicht, die Immunonkologie in vivo bei einer Vielzahl von Krebsarten und Immuntherapeutika zu untersuchen 3,4,5,6. Humane Tumormodelle, einschließlich von Zelllinien und Patienten stammender Xenotransplantate (CDX bzw. PDX), wachsen in HIS-Mäusen gut und sind in den meisten Fällen nahezu identisch mit ihrem Wachstum im immundefizienten Wirt, dem die humane hämatopoetische Transplantation fehlt 7,8. Basierend auf dieser zentralen Erkenntnis haben die Forscher das HIS-Mausmodell verwendet, um menschliche Immuntherapien zu untersuchen, einschließlich Kombinationstherapien, die darauf ausgelegt sind, die Tumormikroumgebung (TME) zu verändern, um die Immunsuppression zu verringern und so die immungerichtete Tumorabtötung zu verbessern. Diese präklinischen Modelle tragen dazu bei, die Probleme der Heterogenität menschlicher Krebserkrankungen zu lösen, und können auch den Behandlungserfolg vorhersagen sowie immunbedingte Arzneimitteltoxizitäten überwachen 9,10.
Die Herstellung eines Mausmodells mit menschlichem Immunsystem durch die Einführung menschlicher hämatopoetischer Stammzellen erfordert eine immundefiziente Maus, die das Xenotransplantat nicht abstößt. Aktuelle HIS-Mausmodelle basieren auf immundefizienten Mausstämmen, über die vor über 30 Jahren berichtet wurde. Der erste beschriebene immundefiziente Mausstamm waren SCID-Mäuse, denen T- und B-Zellen fehlten11, gefolgt von einem hybriden NOD-SCID mit einem SIRPα-Polymorphismus, der für die Toleranz von Mausmakrophagen gegenüber menschlichen Zellen verantwortlich ist, aufgrund einer erhöhten Bindung des NOD SIRPα-Allels an das menschliche CD47-Molekül12,13. In den frühen 2000er Jahren war die Deletion der gemeinsamen Gammakette des IL-2-Rezeptors (IL-2Rγc) sowohl auf immundefizienten BALB/c- als auch auf NOD-Stämmen ein Wendepunkt für eine verbesserte menschliche Transplantation, da genetische Deletionen die Entwicklung von Wirts-NK-Zellen verhinderten14,15,16,17. Alternative Modelle, wie BRG- und NRG-Mäuse, erreichen T- und B-Zell-Defizienz durch Deletion des Rag1- oder Rag2-Gens, das für T- und B-Zell-Rezeptor-Genumlagerungen und damit für die Reifung und das Überleben von Lymphozyten erforderlich ist18,19. Die hier verwendete BRGS-Maus (BALB/c-Rag2 nullIl2RγCnullSirpα NOD) kombiniert die IL-2Rγ-Kettendefizienz und das NOD-SIRPα-Allel auf dem Rag2-/- Hintergrund, was zu einer hochgradig immundefizienten Maus ohne T-, B- oder NK-Zellen führt, jedoch mit ausreichender Vitalität und Gesundheit, um ein langfristiges Transplantat von mehr als 30 Wochen zu ermöglichen13.
HIS-Mäuse können auf verschiedene Arten erzeugt werden, wobei die menschliche PBMC-Injektion die direkteste Methode ist15,18,20. Diese Mäuse weisen jedoch eine ausgeprägte Ausdehnung aktivierter menschlicher T-Zellen auf, die im Alter von 12 Wochen zu einer Graft-versus-Host-Krankheit (GVHD) führt, was Langzeitstudien verhindert. Alternativ können auch humane hämatopoetische Stammzellen aus Nabelschnurblut (CB), Knochenmark und fetaler Leber für die Transplantation und Produktion des menschlichen Immunsystems de novo verwendet werden. In diesem System produzieren die hämatopoetischen Stammzellen ein menschliches Immunsystem mit mehreren Linien mit der Bildung von T-, B- und angeborenen Immunzellen, die im Vergleich zu den PBMC-Mäusen, die hauptsächlich T-Zellen entwickeln, gegenüber dem Mauswirt sehr tolerant sind. Daher fehlt die GVHD oder ist stark verzögert, und die Studien können auf Mäuse bis zu einem Alter von 10 Monaten ausgeweitet werden. CB bietet eine einfache, zugängliche und nicht-invasive Quelle von CD34+ humanen hämatopoetischen Stammzellen, die die Transplantation mehrerer KIS-Mäuse mit genetisch identischem Immunsystem erleichtert 17,18,20,21. In den letzten Jahren wurden HIS-Mausmodelle ausgiebig zur Untersuchung der Immuntherapie und des TME 3,4,5,6 eingesetzt. Trotz der Entwicklung eines vom Menschen abgeleiteten Immunsystems in diesen Mäusen wachsen menschliche Xenotransplantat-Tumore im Vergleich zu den immundefizienten Kontrollmäusen mit ähnlichen Geschwindigkeiten und ermöglichen das komplexe Zusammenspiel zwischen den Krebszellen und den Immunzellen, das für die Aufrechterhaltung der Mikroumgebung des transplantierten PDX wichtig ist 3,7,8 . Dieses Protokoll wurde verwendet, um über 50 Studien durchzuführen, in denen Behandlungen an HIS-BRGS-Mäusen mit PDXs und CDXs getestet wurden. Eine wichtige Schlussfolgerung ist, dass die humanen Tumore in den HIS-Mäusen ihre einzigartige TME beibehalten, wie sie durch die molekulare Bewertung des Tumors in Bezug auf die ursprüngliche Patientenprobe und die Eigenschaften des Immuninfiltrats definiert wird 3,22,23. Unsere Gruppe konzentriert sich auf die eingehende Evaluierung des KIS sowohl in Immunorganen als auch im Tumor mittels Multiparameter-Durchflusszytometrie. In dieser Arbeit beschreiben wir ein Protokoll für die Humanisierung von BRGS-Mäusen, die Bewertung von Chimärismus, die Implantation von humanen Tumoren, Tumorwachstumsmessungen, die Verabreichung von Krebsbehandlungen und die Analyse der HIS-Zellen mittels Durchflusszytometrie.