实验动物学免疫缺陷

免疫缺陷动物

南方医科大学实验动物中心引言

免疫缺陷动物和近交系动物一样，是实验动物科学领域的一个里程碑式的事件，有了免缺动物，极大得促进了肿瘤学、免疫学、细胞生物学、遗传学等学科的研究进展。自发现免缺之后，因为其独特的生物学特征成为医学生物学研究的宝贵材料，活的“试管”。在免疫缺陷动物被发现之前，建立人体组织、细胞甚至是器官的动物体内(invivo)研究模型是比较困难的，而体外（invitro）研究的结果对于全面反映人体组织、细胞或器官的生理和病理变化情况又远远不够。自从免缺动物出现后，就使体内研究有了良好的整体动物模型，在医学生物学研究中得到了广泛而深入的应用。人类肿瘤移植研究的发展回顾1、直接接种动物体内2、接种于免疫抑制或免疫反应迟发部位3、运用辅助手段：免疫抑制剂和射线照射4、手术摘除胸腺或脾脏＋抗血清应用5、免疫缺陷动物的应用金黄地鼠颊囊免疫缺陷动物（immunodeficientanimal):

是指由于先天性遗传突变或用人工方法造成一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。免疫系统的组成免疫器官免疫细胞免疫分子免疫缺陷动物分类：1、先天性免疫缺陷动物：

a.T淋巴细胞功能缺陷动物：裸小鼠，裸大鼠

b.B淋巴细胞功能缺陷动物：CBA/N小鼠

c.NK细胞功能缺陷动物：Beige小鼠

d.联合免疫缺陷动物：SCID小鼠等2、获得性免疫缺陷动物：猴、小鼠、猫等AIDS模型一、裸小鼠(nudemouse)研究历史：1、1962年Grist：无毛小鼠，基因符号“nu”2、1966年Flanagan：第11对染色体上等位基因突变3、1968年Pantelouris:组织形态学研究4、1969年Rygaard:世界上首次人癌裸鼠移植成功第一部分：T淋巴细胞功能缺陷动物BALB/c-nu/nu的胸腺昆明小鼠的胸腺主要特征无毛（hairless)、裸体（nude）、无胸腺（athymus）。皮肤色素：BALB/C裸体小鼠为浅红色；C3H裸鼠为灰白色；C57BL裸鼠黑灰色至黑色。随着鼠龄增长，皮肤变薄，头颈部皮肤皱褶，发育迟缓。新生小鼠3周后生长明显迟缓，普遍有肝脏疾病，死亡率高，寿命在15～26周。细胞免疫力低下：无胸腺，仅有胸腺残迹或异常上皮，不能使T细胞正常分化。几个免疫学反应特性：混合淋巴细胞反应中无有丝分裂反应、不产生细胞毒效应细胞、对刀豆素A或植物血凝素P无裂原应答；无接触敏感性，无移植排斥。NK细胞活性：6-8周龄成年裸鼠高于普通小鼠，而3－4周龄幼鼠低于普通小鼠。粒细胞数量：比普通小鼠数量少。B淋巴细胞数量正常但功能发挥有所限制：Ig主要是IgM，只含少量IgG。抵抗力差：易患病毒性肝炎和肺炎。SPF或隔离器环境下生存。纯合型雌裸小鼠特征：受孕率低，乳腺发育不良。繁殖方法采用雄性纯合子与雌性杂合子交配获得1/2纯合型子代。国内常用品系：BALB/Cnu/nu,Swissnu/nu,NCnu/nu实验用裸小鼠年龄的选择：4－8周龄。1962年被发现的裸鼠BALB/cnude(nu/nu)mouse应用1、组织移植研究：由于裸鼠的免疫缺陷，在一定情况下，不排斥来自异种动物的组织移植。因此可作移植人类恶性肿瘤、其它各类组织（正常或病变）或人工组织的接受体。目前关于肿瘤移植的研究内容大概如下：人癌细胞株致癌性的检测及其裸鼠移植瘤的建立。人癌裸鼠移植瘤的建立及其生物特性的研究。人癌浸润转移调控机理的研究。人癌实验性治疗的研究。肿瘤病因学的研究一化学致癌物质致癌性的研究。上海第九人民医院曹谊林博士在裸鼠身上培养制成的人形耳廓软骨支架西南医院全军泌尿外科中心裸鼠背上培养制成1cm长管状的兔尿道，这是我国挑战具有复杂结构的器官再造研究领域所取得的突破复旦大学肝癌研究所（原上医大肝癌研究所）所长汤钊猷院士1982年，在国内最早建成裸鼠人肝癌模型。汕头大学医学院肿瘤医院人鼻咽癌裸鼠移植瘤动物模型Ⅰ类新药——抗肿瘤DECOY核酸KG102

拥有自主知识产权，KG102作用靶点为转录因子AP-1，通过改变细胞周期相关基因表达，抑制肿瘤细胞恶性增殖并诱导凋亡，对多种肿瘤细胞有选择性抑制作用，特别是对肺癌和肝癌细胞特异性更高，在人肺癌细胞异植裸鼠动物体内抑瘤率达67%，并且安全低毒，正处在临床前开发阶段。前列腺癌荷瘤裸鼠人神经胶质瘤裸鼠脑内移植模型：RFP报告基因肺癌移植裸鼠模型：GFP报告基因2、裸鼠在微生物学方面的应用：

裸鼠由于功能性T淋巴细胞缺损，免疫机能低下，是研究病毒、细菌感染机制的极好模型动物。以往人类麻风杆菌只有背上够九条纹的犰狳（Armadillo）身上才能生长，而这种产于南美等地的动物难于寻找，也不易饲养和操作。裸鼠对麻风杆菌高度易感，感染麻风杆菌裸鼠的病理组织学特征与人的结节性麻风非常相似，这为研究麻风杆菌的生物特性、免疫原性和麻风病发病机理提供了极为有用的实验模型。淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)，病毒经脑内接种于无本病毒感染的正常小鼠，可引起脑膜炎，感染细胞被当作靶细胞而遭到攻击，脑、脊髓内出现明显的细胞免疫反应。但在T细胞缺陷的裸鼠所见却完全相反，未导致动物死亡，仅出现持续的病毒血症，体内不出现LCMV抗体，也无任何免疫反应。

3、在免疫学方面应用裸鼠能更有效的研究T、B、NK等细胞的功能，曾经发现了T细胞具有胸腺外发育途径。裸鼠不排斥杂交瘤，腹腔内接种可以生长肿瘤，同时产生含高效价抗体的大量腹水，有人用BALB/c品系的裸鼠制备单克隆抗体，所产生的抗体量多于有胸腺小鼠。生物制品(疫苗、菌苗)的安全性和免疫原性是制品必不可少的检查内容，这涉及制品是否有潜在致癌性、感染因子以及它的毒力是否有返祖的可能性。在这些方面裸鼠是很好的实验动物模型和手段。4、在寄生虫学上的研究和应用裸鼠已应用于许多寄生虫感染模型的研究，它适于作动物供体。如胸腔内接种卡氏肺囊虫感染裸鼠，感染率高、方法简便，能成功复制出卡氏肺囊虫疾病模型。又如用美洲锥虫（肌型）感染裸鼠，能使裸鼠产生美洲锥虫的慢性感染模型。5、内分泌和老年医学上的应用

在人工摘除胸腺动物，大多数研究可见脑下垂体、甲状腺、肾上腺、性腺等出现异常。有人用无特定病原体环境中的饲料的裸鼠和正常小鼠进行研究，分析3、9、11周龄的雌雄动物的脑下垂体生长激素及甲状腺、肾上腺皮质和性腺的功能，结果发现两者间未见有统计学上的差别。在老年医学的研究上，有人认为裸鼠没有T细胞，容易引起自身免疫现象，皮肤的可溶性胶原（Collagen）也减少，因此认为胸腺、自身免疫、老化三者之间是有关系的。6、在遗传学上的研究和应用：近代遗传学的迅速发展，在人类已经发现40余种免疫缺陷与遗传因素有关，很多报导仅介绍了这些疾病的实验室检查结果及临床表现，而有关发病机理则停留在假说阶段，主要原因是由于没有与人类所患的免疫缺陷性疾病相对应的自发性实验动物模型，无法通过患病动物来观察疾病发生与发展的全过程，从而无法阐明其遗传规律。裸鼠的遗传因素，因遗传背景的不同，所表现的细胞免疫反应和实验室检查指标亦各不相同。这些裸鼠种群是研究人类各种免疫缺陷性疾病发病机理和遗传规律的动物模型。7.在临床医学上的研究和应用：裸鼠已广泛应用于基础医学研究，目前,临床医学研究也开始应用裸鼠。内科学、外科学、妇产科学、儿科学、眼科学，尤其是皮肤病学中均有应用裸鼠的不少报道。如神经外科学，利用裸鼠异种移植离断后的神经，观察离体后的神经元的生物学特征。眼科学应用裸鼠眼内注射视网膜母细胞瘤，观察瘤细胞破坏视网膜全过程，研究视网膜屏障与该肿瘤的发生、发展关系，用以指导临床治疗。皮肤病研究应用：皮肤真菌病研究应用：已经用于白色念珠菌、新型隐球菌和荚膜组织胞浆菌等方面的研究。尾静脉注射3×106

白色念珠菌孢子于裸鼠体内，裸鼠存活期为12.3天，感染孢子数众多。裸鼠对新型隐球菌高度易感。检查裸鼠实验性新型隐球菌，发现在肝、脑、脾和淋巴结、肺等器官均有明显病变。同时证实细胞免疫在隐球菌感染中所起的作用。因此，裸鼠可以作为研究宿主抗真菌感染防御机理有价值的模型。皮肤病发病机理研究应用，裸鼠能成功接受异种组织移植，包括正常和病变皮肤。例：银屑病；层片状鱼鳞病。

总之，无胸腺裸鼠目前已几乎应用于基础和临床医学的各学科中，主要活跃于免疫学、肿瘤学等领域的研究工作中，尤其在免疫生物学、免疫病理学、移植免疫、肿瘤免疫、病毒和细菌免疫等领域，展开了一系列富有成效的研究，为实验免疫学、实验肿瘤学提供了新的有效的工具。国内应用裸鼠开展的部分研究课题简况T和NK细胞免疫功能缺陷型——Beige裸鼠育成及其基本特征的研究。非近交系615/PBI-beige/nude小鼠免疫功能的初步研究。T和NK细胞联合缺陷型小鼠体内人类肿瘤移植瘤的转移研究。免疫缺陷型动物（裸鼠）体内人类肿瘤癌生长和转移的研究。裸小鼠腹腔内筛选高转移性人肺腺癌细胞及其生物学特性的研究。Urethane诱发BALB/c裸小鼠肺腺癌及其在裸小鼠皮下生长转移的特性。五种人癌细胞株裸小鼠移植转移特性的初步研究。裸鼠人体恶性黑色素瘤模型的建立和病理观察。三株人肺癌裸小鼠移植模型长期传代的形态观察。裸小鼠可移植性人肺癌瘤株的建立及其生长特性和微细的结构的观察。裸鼠体内传代及体外培养的人小细胞肺癌细胞系的建立。人肺巨细胞癌PLA-801群体细胞及其克隆化细胞株（A、C、D、E）裸鼠皮下种植后自发转移特性的研究。人脑胶质瘤细胞系裸小鼠实体瘤模型NHG-1的建立及其特征的研究。人脑室管膜瘤转移植于裸小鼠的实验研究。两株裸大鼠人肝癌模型的建立和生物学特性的观察。人胃癌裸鼠移植模型的建立及其生物学特性的初探。人胃腺癌裸鼠动物模型的建立。615裸鼠体内建立的人Burkitt淋巴瘤细胞株。人直肠粘液腺瘤裸鼠移植瘤株的建立及传代的初步小结。裸鼠人体原发性肝癌生长动力学的一些特点及其甲胎球蛋白分泌的研究。

流式细胞仪（FlowCytometer）在裸鼠人体鼻咽癌生物学特性研究中的应用。外放射顺铂及混合细菌疫苗多模型综合治疗对裸鼠人肝癌的实验研究。裸鼠人肝癌模型在肝癌导向研究中的应用。抗胶质瘤的McAb在人脑胶质癌裸小鼠模型NHG-1中的导向研究。核素导向内放射合并高温对裸鼠人肝癌的治疗作用。影响裸小鼠B淋巴细胞体外转化因素的初步探讨。裸小鼠诸器官及血清双向电泳“蛋白图”。裸小鼠血浆氨基酸测定。三种人脑瘤裸小鼠模型的染色体初步分析。应用裸鼠净化支原体污染细胞的初步观察。裸鼠肝炎病理观察及分析。裸鼠人体原发性肝癌实验资料的计算机处理。小型SPF裸鼠实验室的建立及其在临床肿瘤实验中的应用。用人肺腺癌移植瘤进行快速药敏试验。人癌裸鼠移植瘤宿主血清中唾液酸及唾液酸糖蛋白含量变化的研究。平阳毒素和博来霉素A6对裸鼠移植的人体肝癌和胃癌的抑制作用。人低分化鼻咽癌上皮细胞株裸小鼠移植模型的研究。裸鼠饲料灭菌方法探讨。裸小鼠繁育与质量控制的初步报告。SPF小鼠实验动物室的建立及繁殖应用研究。裸鼠室的建立及裸鼠的繁育。NC裸小鼠的繁育与人脑瘤移植。免疫抑制小鼠模型的建立及人类大肠癌细胞株HRT-18的异种移植研究。人类肿瘤细胞系裸小鼠体内移植的综合研究。人癌移植于裸小鼠的实验研究。无胸腺裸小鼠的皮肤病研究中的应用。二、裸大鼠研究历史：1、1953年，英国Rowtt研究所，基因符号为“rnu”2、1975年，再次发现纯合子裸大鼠3、1977年英国MRC实验动物中心，种子群的建立4、1978年Festing，人癌异种移植5、1983年引入中国主要特征：1、免疫器官的组织学表现、T、B、NK细胞功能

⑴T细胞功能：先天性无胸腺，缺少T细胞，T细胞功能明显有丧失。对皮肤移植，在杂合子对照组，同种皮肤移植约在10天后排斥，但在rnu裸大鼠，同种或异种皮肤移植生长可达3～4个月以上。对迟发型超敏反应，rnu裸大鼠对结核菌素无阳性迟发型超敏反应。用破伤风类毒素和卵蛋白免疫，rnu裸大鼠血中未能测出IgM及IgG抗体；而在杂合子大鼠血中，可测出正常滴度的破伤风毒素抗体。对T细胞有丝分裂原（植物血凝素、刀豆球蛋白和美洲商陆）的淋巴细胞转化试验呈阴性反应。⑵B细胞功能：一般说B细胞功能是正常的。测定rnu裸大鼠与表现型正常大鼠（rnu/+或+/+）对大肠杆菌LPS的IgM抗体滴度，没有发现明显差别。在体外用B细胞有丝分裂原金黄色葡萄球菌刺激rnu/rnu及rnu/+大鼠脾细胞，也未见摄取胸腺嘧啶能力的差别。⑶NK细胞功能：NK细胞活力增强。裸大鼠可测及NK细胞的活力；在腹腔渗液中，NK细胞的活力最高，周围血及脾脏内较低，骨髓无NK细胞活力；裸大鼠NK细胞活力高于有胸腺大鼠；小于3周龄者未能测及NK细胞活力。一般特征：与裸小鼠相似，2-6周龄期间皮肤上有棕色鳞片状物，随后变得光滑。发育相对迟缓：与裸小鼠一样，rnu裸大鼠发育相对缓慢。其体重仅相当于正常大鼠的70%，８周龄rnu/rnu公鼠体重为150g。易患呼吸道疾患：溃疡性气管支气管炎及化脓性支气管肺炎仔鼠4周左右断奶，生后3个月可用来交配。雄裸大鼠可用至7月龄，雌裸大鼠可用至一年多。在洁净环境下，寿命最长的裸大鼠可活1～1.5年。繁殖方法同裸小鼠。是肿瘤免疫学研究的新手段：有一定的优越性缺点：维持经费比裸小鼠高。Homozygousnude(rnu/rnu)rat.Festingetal.1978裸大鼠的应用：

裸大鼠目前主要应用于人癌的移植研究。因裸大鼠无胸腺，缺少T细胞，故能成功地移植异种皮肤和异种肿瘤，包括小鼠肿瘤及人肿瘤。Festing首先报告了裸大鼠异种肿瘤移植（人结肠癌及小鼠浆细胞瘤），但移植瘤生长后自发消退。裸大鼠人癌移植最常用皮下途径，也有用肾内、脑内、肌肉内者。可以生长于裸大鼠的移植人瘤有黑色素瘤、恶性胶质瘤、以及结肠、胰腺、肺、乳腺、肾、前列腺、外阴、宫颈等癌瘤。大多数人癌移植后，可见自行消退，仅少数肿瘤呈进行性生长。裸大鼠移植瘤自发消退的原因尚不十分清楚，推测与裸大鼠T细胞介导的免疫功能，特别是NK细胞活性较强有关。但有研究者认为，自发消退的原因之一可能与选用之裸大鼠年龄较大有关，而选用4周龄的幼裸大鼠可提高移植成功率。

上海中山医院肝癌研究所室成功地建立了裸大鼠人肝癌模型LTNR1及LTNR2，这是裸大鼠人肝癌组织模型的首次报导。LTNR1及LTNR2分别取材于裸小鼠人肝癌组织模型。裸大鼠平均鼠龄为31.5(9～49)天，采用皮下移植途径。通过病理及AFP检测，证实裸大鼠人肝癌移植成功。模型具有如下特征：①保留了原人肝癌形态及功能特征。②保留了裸小鼠人肝癌模型LTNM4及LTNR3的某些优点：传代移植成功率高；自发消退率低3.1%和0；潜伏期短，平均为12.7±3.9天及17.0±6.2天；肿瘤生长快速，平均每周几乎平均直径增长9.1±2.7mm与8.8±3.4mm。三、其它T细胞缺陷动物牛（BeummerStedt,1978)和豚鼠（O‘DonghueandReed,1981)Dwarf小鼠：隐性突变基因dw位于第16对染色体，垂体机能减退。因为其缺乏脑下垂体前叶的生长素和促甲状腺激素，故使生长发育障碍。dw/dw小鼠自10-12日龄起出现生长抑制，到8周龄时其体长仅及正常小鼠的1/4，其纯合突变小鼠是人类垂体侏儒症研究的良好动物模型。这种小鼠胸腺发育不良、T细胞功能受损，是研究内分泌和免疫系统关系的良好模型。Dwarf小鼠第二部分：B淋巴细胞功能缺陷动物一、CBA/N小鼠起源于CBA/H品系，特点是B淋巴细胞功能减退X染色体连锁隐性突变系，基因符号为：xid对Ⅱ型抗原无反应对胸腺依赖抗原缺乏抗体反应，血清中IgG、IgM水平低下。骨髓移植证实B淋巴细胞功能缺陷T细胞功能正常是研究B淋巴细胞的发生、功能和异质性的良好动物模型。其病理与人类的Bruton丙球蛋白缺乏症及Wiskott-Aidsch综合征相似。二、雄性种马与1/4杂种马1983年由Perryman发现，X染色体连锁γ球蛋白缺乏症可见于雄性种马与1/4杂种马，特征：B淋巴细胞缺乏，T淋巴细胞正常马的无γ球蛋白血症是自发产生的，酷似人类的X染色体连锁的女婴无γ球蛋白血症，是唯一的动物模型。所有病例都发生于雄性马。三、Arabin马和Quarter马1980年由Perryman发现，特征是患有选择性IgM缺乏症，雌雄马均可患病免疫学特征：病马体内IgG、IgA、C3浓度正常，但很难检测到血清IgM。易发生感染和并发淋巴瘤。是人类选择性IgM缺乏症的理想动物模型。Arabin马还是人瑞士型γ球蛋白血症模型。缺乏正常胸腺组织、T细胞和B细胞均缺陷。四、其它单项免疫球蛋白缺乏可见于IgG缺乏的丹麦红牛（Nansen,1972)、IgA缺乏的鸡(Luster，1977）。第三部分、其它免疫细胞功能缺陷动物模型一、Beige小鼠隐性基因突变系，基因bg位于第13对染色体上，是从放射处理的小鼠中发现的。bg基因纯合小鼠的形态学特征：毛色变浅，耳朵和尾巴色素减少，出生时眼睛颜色变淡，与人类的齐－希二氏(Chediak-HigashiSyndrome)综合征类似。即色素缺乏易感性增高综合症的模型动物，综合症是一种致命的常染色体隐性全身疾病，伴眼睛和皮肤白化，大量白细胞包涵体(巨大溶酶体)出现，身体多个器官组织细胞浸润，各类白细胞减少，以及伴有恶性淋巴瘤。3、免疫学特点：内源性NK细胞活力缺乏中性白细胞对细菌的杀伤作用降低巨噬细胞抗肿瘤作用出现较晚缺乏细胞毒T细胞反应，对同种、异种肿瘤细胞的体液反应受损。4、溶酶体功能缺陷：亚细胞水平可见异常肿大的溶酶体颗粒、溶酶体膜缺陷。用白色念球菌，金黄色葡萄球菌或肺炎球菌攻击死亡率高。5、SPF环境生存，繁殖采用纯合子之间进行。Beige小鼠二、巨噬细胞机能异常的P/J小鼠三、肥大细胞缺陷的WBB、W/W小鼠。第四部分：联合免疫缺陷动物一、 SCID（severecombinedimmunodeficiency）小鼠1、SCID为隐性突变基因，位于16号染色体上，是C.B-17品系的同源近交系。1980年由美国学者Bosma首先发现，1988年引入我国。2、免疫学特征外观与普通小鼠无异，体重发育正常。但胸腺、脾、淋巴结的重量一般均不及正常的30％，组织学上表现为淋巴细胞显著缺乏。胸腺多为脂肪组织包围，没有皮质结构，仅残存髓质，主要由类上皮细胞和成纤维细胞构成。脾白髓不明显，红髓正常，脾小体无淋巴细胞聚集，主要由网状细胞构成。淋巴结无明显皮质区，副皮质区缺失，呈淋巴细胞空脱状，由网状细胞所占据。骨髓结构正常。外周血白细胞较少，淋巴细胞占白细胞总数的10％－20％，而正常小鼠应占70％。T、B细胞大大减少，细胞和体液免疫功能均缺陷：所有的T和B淋巴细胞功能测试均为阴性，对外源性抗原无细胞免疫及抗体反应。巨噬细胞、NK细胞、粒细胞、巨核细胞、LAK细胞功能均未受影响，呈正常状态。SCID基因突变的机理：目前认为由于DNA重组过程中VDJ编码顺序的重组酶缺陷，VDJ重组时裂端不能正常连接，而使编码 Ig和T细胞受体（TCR）的基因发生异常改变，导致淋巴细胞的分化被阻止在T、B前体阶段，不能分化成功能性淋巴细胞。渗漏（leakage）现象：免疫功能重建(几率15%)。机制不明，可能和DNA修复恢复有关，也可能和后天的抗原刺激有关。血清IgG筛选含量低于31.8μg/ml,表明无渗漏现象。人类肿瘤移植成功率高于裸小鼠。对鼠肝炎，巴氏杆菌、卡氏肺囊虫极易感染，感染后易发病死亡。必须饲养在SPF环境。寿命可达1年以上，采用scid基因纯合子兄妹交配进行繁殖，窝产仔数3－5个，离乳率87％。应用：

用于免疫细胞功能和分化、异种免疫功能重建、人单抗生产、人类自身免疫性疾病和免疫缺陷性疾病、病毒学、肿瘤学、微生物学、组织工程学等方面的研究。Example：许多人类寄生虫不能感染其它小鼠，而SCID小鼠不但可被人类丝虫病所感染，而且所出现的病变也与人类相似，因此是研究人类寄生虫病的新动物模型。对人类肿瘤生物学的研究，SCID小鼠肿瘤移植存活率高达36.9％，一般裸鼠为16.8％。对白血病和恶性肿瘤不但转移率高，而且能广泛扩散，与人体肿瘤生物学行为极为相似，其侵润和转移与人类肿瘤自发性转移相似。SCID小鼠是研究淋巴细胞分化作用和调控作用的主要模型，也是研究免疫缺陷与自发性淋巴细胞瘤之间关系的主要模型。组织工程学研究：肾上腺皮质细胞移植到SCID鼠的肾包膜下，可长成带有血管浸润的组织。SCID-hu小鼠：人源化SCID(humanizedSCID)

由于SCID小鼠缺乏有效的免疫系统，通过移植人免疫组织或免疫细胞，使SCID小鼠具有了人类部分免疫系统，称为SCID-hu小鼠。SCID-hu小鼠免疫重建的材料来源：人胚胎组织：胎儿骨髓、胎儿胸腺、胎肝、胎儿淋巴结等成年人骨髓及脾细胞移植人体肿瘤手术标本进行移植，利用其中的肿瘤浸润淋巴细胞进行重建成年人外周血淋巴细胞移植：SCID-hu-PBL模型具有人免疫系统的小鼠模型的用途十分广泛，其主要用于下列几方面的研究肿瘤学方面：人淋巴细胞可以在SCID-hu小鼠体内生存和增殖，从而使评价各类人淋巴细胞抗肿瘤活性的研究得以在活体内进行。目前已从常规人淋巴细胞移植，细胞因子、抗体等激活的人淋巴细胞移植，特异性效应淋巴细胞移植等多方面开展其抗肿瘤活性的研究，显示了极其活跃的研究态势。

SCID-hu-PBL小鼠是迄今最适于进行人体肿瘤生物治疗体内研究的模型。它以最接近于人体的实际状况，而备受人们表睐。近年来应用SCID-hu-PBL小鼠进行的生物治疗研究主要涉及细胞因子和趋化因子的体内抗癌效应。病毒学方面：主要用于HIV、肝炎病毒和致瘤病毒等的致病性、致病机理及抗病毒药物的筛选和疫苗制备的研究。免疫学方面：用于研究人类免疫系统的发育过程及功能，包括疾病如何产生和发展、免疫细胞如何发挥作用等。更为重要的是可以制备人单克隆抗体以解决目前尚不能用人进行的人体内免疫的问题。血液学方面：给SCID-hu小鼠输入人骨髓干细胞，在其循环血液中可使人类各种血细胞得到发育，故可用于研究人类镰刀性贫血、白血病及地中海贫血等。SCID-huALL(人类急性淋巴细胞白血病)模型和SCID-huAML(人类急性髓系白血病)模型是研究人类白血病的良好动物模型。其它医学研究方面移植人肝组织于SCID-hu小鼠，即可用于人肝炎感染的研究，也可进行人肝细胞正常功能的研究，如肝细胞是如何产生胆固醇的研究。糖尿孕妇流产的胎儿组织也可植入SCID小鼠，以解开糖尿病基因组成之谜。SCID-hu小鼠应用领域可进一步开拓。研究者可根据其研究需要赋于SCID小鼠人类的免疫系统或其它任何组织器官，可以是整个系统或部分，进行更多的深入研究。可以设想，SCID-hu小鼠模型的广泛应用，将能把生物医学的基础研究，临床研究和应用研究提到一个新的高度。二、Motheaten突变系小鼠1、出生后2天内即可出现皮肤脓肿，有严重联合免疫缺陷，突变基因(me)位于第6对染色体上。2、免疫学特点：对胸腺依赖抗原和不依赖抗原均无反应，对T和B细胞分裂素的增殖反应严重受损细胞毒T细胞和NK细胞活性减低纯合型（me/me)伴有自身免疫倾向,免疫复合物可沉积在肾、肺和皮肤处。3、应用于生命早期免疫功能缺陷和某些自身免疫病的发生机制研究三、人工培育的先天性联合免疫缺陷小鼠CBA/N-nu系小鼠：T、B淋巴细胞联合缺陷C57BL/6-bg-nu小鼠：T、NK细胞功能缺陷，由孙靖教授培育3、BNX小鼠：beige-nude-xid(BNX)，亦称NIH-ⅢBNX小鼠的培育与裸小鼠和SCID小鼠不同，后两者由天然突变产生，经过人工选育而培育成功，而BNX小鼠是通过人为同源重组的方法将源于不同品系小鼠的突变基因导入到某一个品系的小鼠而获得。BNX小鼠将源于CBA/N小鼠的XID小鼠的xid基因通过反复的杂交一互交(Cross-intrcross)导入到NIH小鼠的远交群中再将源于C57BL/6的Beige小鼠的beige。基因通过类似的方式导入到NIH-nu/nu小鼠，不断的杂交和回交NIH-xid/xid(雌性)或NIH-xid/y(雄性)小鼠NIH-nu/nu-bg/bg小鼠所得纯合子[NIH-bg/bg-nu/nu-xid/xid(雌性)和NIH-bg/bg-xid/y-nu/nu(雄性)小鼠即：BNX小鼠

成年BNX小鼠高自发淋巴母细胞淋巴瘤，大体解剖发现淋巴结增大;脾肿大;不同程度的脑膜炎等病理变化。经组织病理学证实该小鼠的淋巴结、脾脏、骨髓和脑膜等处的淋巴母细胞发生了恶变，恶变后的淋巴母细胞为IgG阳性。该小鼠自发的淋巴瘤与免疫功能缺陷的患者和肿瘤患者放疗后易高发的淋巴瘤有较大的相似性，故BNX小鼠是研究人淋巴瘤的理想的自发性肿瘤动物模型。（1）、血液学研究

BNX小鼠为重度联合免疫缺陷动物，免疫排异反应弱，可以广泛地用于造血干细胞的异种移植实验，BNX小鼠已在血细胞的生成和以人造血干细胞为靶点的先天遗传性疾病的基因治疗研究中得到了应用。应用：（2）、肿瘤学研究：

BNX小鼠比单一T细胞缺陷的裸小鼠及T细胞和B细胞联合缺陷的SCID小鼠在肿瘤学研究中更有应用价值：BNX小鼠建立的肿瘤动物模型具有以下优点：1.成瘤率高，一般可以达到100%；2.成瘤时间早，一致性好，几乎同时成瘤；3.肿瘤大小个体差异小，便于实验分组；4.成瘤实验重复性好，一些即使在裸鼠和SCID小鼠体内重复性差的肿瘤，在BNX小鼠体内也能得到较好的重复性。

BNX小鼠已应用于人淋巴瘤、结肠癌、前列腺癌、乳腺癌等肿瘤的动物模型研究，特别是在以过氧化物酶体增殖子激活的受体γ（PeroxisomeProliferator-activatedReceptorγ，PPARγ)为分子靶点的乳腺癌基因治疗研究中得广泛应用。表明BNX小鼠适应用于激素依赖性肿瘤模型的研究。（3）、免疫学研究

利用BNX小鼠能更有效地研究T,B,NK细胞的功能，可用免疫重建的方法成功地在BNX小鼠体内再现了T细胞在胸腺内成熟的过程。通过移植人胎儿的胸腺和肝脏，可在BNX小鼠体内重建嵌合性的免疫系统(BNX-hu)，同时表达人源性和鼠源性的T淋巴细胞，而免疫重建的SCID-hu小鼠仅表达人源性T淋巴细胞。免疫重建后的BNX-hu小鼠接受抗原刺激可产生较高量的鼠源性IgG和少量人源性IgG以及T细胞增殖反应。SCID-hu小鼠可以产生比BNX-hu小鼠更高的人源性IgG。这是由于BNX小鼠和SCID小鼠免疫缺陷的机理不同。

BNX-hu小鼠可以持续地产生人源性T淋巴细胞，因而BNX-hu小鼠可以用于靶向人T淋巴细胞的病原体疫苗的研制。有研究发现免疫重建后的人源性T淋巴细胞可被HIV病毒感染，可以先用抗HIV疫苗免疫免疫重建后的BNX小鼠，使之产生免疫保护反应，再用HIV病毒进行攻毒，这样BNX-hu小鼠可以用来评价HIV疫苗的效价与安全性

SCID小鼠免疫缺陷是由于T细胞和B细胞受体在免疫重组时发生异常，其内源性T细胞和B细胞不能接受正常的发育信号，因而不能发育成功能性T细胞和B细胞。而BNX小鼠是由于基因的突变引起免疫器官发育的异常，不能为T细胞和B细胞成熟提供良好的发育场所，通过免疫重建移植的人胎儿胸腺和肝脏为BNX小鼠的T细胞和B细胞提供了发育场所，因而能在免疫重建后的BNX小鼠检测到大量鼠源性淋巴细胞。免疫重建成功后的BNX小鼠又可能引起免疫排斥反应，进而影响人源性T细胞和B细胞发育，这可能是重建后的BNX小鼠体内人源性T淋巴细胞和接受抗原刺激产生的人源性IgG比SCID小鼠低的原因。（4）、病毒学研究由于BNX小鼠功能性T,B和NK淋巴细胞缺陷，免疫机能极其低下，是研究病毒感染机制极好的动物模型。BNX小鼠丙肝病毒感染模型出现与人丙肝相似的组织病理变化，如典型的肝细胞骨架消失，肝细胞增生并纤维化，肝脏组织中可观察到大小不等的包涵体。（5）、寄生虫学研究可为人恶性疟研究提供新的理想的动物模型。有如下优点:①是世界上第一个可稳定感染的人恶性疟原虫啮齿类动物模型;②在抗人恶性疟原虫药物筛选中，该模型不需像灵长类动物那样要检测其它大量的参与药物内化的各种复合物;③对抗人疟原虫药物敏感，其药代动力学和药物毒性具有可测性;④BNX小鼠还可以感染其它类型的人疟原虫。NOD-SCID小鼠为T,B和NK三种细胞功能缺陷的动物，它是由SCID小鼠与具有NK细胞功能缺陷、循环补体缺乏、抗原呈递细胞分化及功能不良特点的NOD/Lt品系回交，得到的联合免疫缺陷动物。其免疫力更为低下，因而也更容易接受异种移植。有研究结果表明，NOD-SLID小鼠较SCID小鼠在人癌移植上占有优势，也有研究者认为，使用T,B,NK细胞联合免疫缺陷动物所建立的人体肿瘤移植模型能够更好地模拟人癌侵袭和转移的自然过程4、NOD-SCID(T、B、NKcell缺陷)NorikazuTamaokiKeioUniversity5、超级免疫缺陷小鼠：NOG(NOD/Shi-scid/IL-2Rγnull)mouselackofTandBcellslackofNKcellsreducedcomplementactivitiesdysfunctionofmacrophagesdysfunctionofdendriticcellsnoleakiness:noincidenceofT,BcellswithagingnoincidenceoflymphomavariouskindsofhumancellscanbedevelopedafterstemcelltransferTheNOGmouseacceptsheterologouscellsmuchmoreeasilycomparedwithanyothertypeofimmunodeficientrodentmodels,suchas,nudemouseandNOD/scidmouse.

人类的干细胞可以在其内生长并发育为下游细胞和组织.如脐血干细胞可以发育分化为各种粒细胞、造血细胞及淋巴样细胞。利用这个模型可以建立各种人类的细胞和组织培养动物模型。第五部分、获得性免疫缺陷病模型一、猴获得性免疫缺陷综合征（Simianacquiredimmunedeficiencysyndrome，SAIDS)1969年在美国和英国发现临床症状：和人类AIDS相似,全身淋巴腺病、贫血、反复腹泻、消瘦。免疫学特征：体液和细胞免疫功能降低，淋巴细胞减少，循环性T淋巴中T4和T8的比例失调，明显低于正常。胸腺白血病病毒Ⅲ引起，病毒进入机体后感染T细胞，导致条件致病菌感染死亡。病原学和临床表现与人的AIDS相似，是研究人类AIDS的良好动物模型。二、家兔恶性纤维瘤综合征由兔恶性纤维瘤病毒引起：一种痘病毒，感染力极强。免疫学特征：免疫功能严重抑制，淋巴细胞对有丝分裂原的反应低下。临床症状：免疫功能低下，条件致病微生物感染，播散性肿瘤发生。与人的AIDS有不少相似，对研究AIDS样综合征是很好的动物模型。第六部分：裸鼠在肿瘤学研究中的应用一、人类肿瘤的裸鼠移植1、人癌组织移植人癌组织裸鼠异种移植有其规律：不同类型的肿瘤及不同生物学特性的肿瘤具有不同的移植成功率。人癌手术标本移植成功率为28.3%，其中复发性及转移性肿瘤分别为50%、38.5%，均高于原发瘤的移植成功率20.5％。不同种类肿瘤的移植成功率：恶性黑色素瘤和结肠癌最高；乳腺和淋巴网状内皮细胞肿瘤最低。移植后的生长速度：女性生殖系统肿瘤和结肠癌最快；胚胎性和骨的肿瘤最慢；转移性和复发性肿瘤的生长较快。2、体外建株的癌细胞系：移植成功率较高。eg:肺癌二、裸鼠移植瘤建立的影响因素1、裸鼠的遗传背景：消化道肿瘤对裸鼠的遗传背景有选择性，而恶性淋巴瘤、髓母细胞瘤的移植成功率和生长速度却与遗传背景无关。2、移植部位和途径：常用的移植部位：皮下、腹腔、肌肉、脑等。癌组织取材：无菌操作；挑选新鲜的癌组织；避免在污染的体表、消化道或呼吸道取材；将癌组织切成2－5mm大小的碎块，利用移植针接种，或通过手术移植于实验部位。移植途径和部位影响移植瘤的生长与存活：肺小细胞癌移植部位和途径影响移植瘤的生物学特性：通常皮下接种仅是局部生长且生长速度缓慢，一般不发生肿瘤的浸润和转移，而腹腔、肌肉接种则发生广泛性浸润转移，充分显示癌细胞的恶性行为。如：食管癌细胞、乳腺癌、胃癌等。常位异种移植（orthotpichetero-transplantation）：将人癌细胞或组织移植至与肿瘤原发部位相应的裸鼠脏器内。优点：成功率高，需要细胞数量少；移植瘤的生物学行为和药物动力学更接近于人体的原发瘤；能克服皮下移植的缺陷。缺点：操作负责，不易观察肿瘤。常位异种移植目前已开展了肺、脑、肾、结肠、膀胱等脏器肿瘤的移植研究。原位移植瘤Establishinganorthotopicmetastaticprostatecancermodel.Primaryhumanprostatecancertissue(a)wasgraftedunderrenalcapsulesoftestosterone-supplementedmaleNOD-SCIDmice(b).Aftersuccessfulserialsubrenalcapsuletransplantationsoftumorgrafts(upto8times),tumortissuewasregraftedintoanteriorprostatesofNOD-SCIDmice(c,arrows).Theseorthotopicgraftsgaverisetolymphnodemetastases(d,arrow),whichweresuccessfullyregraftedintomouseprostates,givingrisetometastases(e)inthelymphnode(H&E),lung(Ki-67staining),liver(H&E)andbone(Ki-67staining).人为改变裸鼠的免疫功能：例：辅以X射线照射可以较容易地建立一些原来难以移植成功的肿瘤（白血病、恶性淋巴瘤等）人类肿瘤的本身特性：分化程度低、复发性和转移性肿瘤移植成功率高，恶性程度与移植成功率大致呈正相关。激素和宿主性别的影响：激素依赖性肿瘤，如乳腺癌、子宫、肺及骨的肿瘤在裸鼠中最难移植成功。例：乳腺癌。其它：裸鼠的健康状态、移植瘤组织的处理和准备、无菌观念和操作技能等也是重要的影响因素。三、裸鼠移植瘤的组织学特征及稳定性

一般来说，裸鼠移植瘤仍然保留着原发肿瘤的特点，如病理组织学、超微结构、染色体特征、肿瘤标记物等。但是裸鼠移植瘤也会发生变化：如生物学特性和遗传稳定性的变化。认识到裸鼠不能再现人体原发瘤的全部特性及其遗传学上的不稳定性，对于合理地应用这一实验模型及科学地分析实验结果具有重要意义。四、宿主对移植瘤的反应和间质改变

肿瘤移植后，宿主作出反应，宿主与肿瘤相互作