免疫缺陷大鼠模型的研究進(jìn)展

宋松，祝獻(xiàn)民，范國(guó)平

上?？萍即髮W(xué) 免疫化學(xué)研究所，上海 201210

免疫缺陷動(dòng)物模型是優(yōu)秀的體內(nèi)研究工具，不僅能精準(zhǔn)模擬人體，還能兼顧成本和效率。其衍生出的人源化動(dòng)物模型也日益受到學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的青睞。在免疫缺陷動(dòng)物模型基礎(chǔ)上，通過移植臍帶血干細(xì)胞、胎兒骨髓、肝臟和胸腺等重建人源免疫系統(tǒng)，建立的人源化模型，不僅為腫瘤、干細(xì)胞、免疫等相關(guān)研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，而且能夠用于人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus,HIV）、EB病毒（epstein-barr virus,EBV）、乙型肝炎病毒（hepatitis B virus,HBV）、丙型肝炎病毒（hepatitis C virus,HCV）等的研究。

目前，免疫缺陷小鼠模型在科研領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于小鼠模型存在體型小、血液等樣本少、對(duì)手術(shù)技術(shù)的要求高等不足，在兼顧使用成本的前提下，大鼠成為替代小鼠的重要?jiǎng)游锬Ｐ?。大鼠體型是小鼠的10倍，因此樣本多，利于原位移植。更加重要的是，大鼠在藥理、毒理實(shí)驗(yàn)等方面已有著廣泛應(yīng)用，可以直接對(duì)接臨床前研究。因此，建立免疫缺陷大鼠模型不僅具有重要的理論意義，更有巨大的商業(yè)價(jià)值。本文重點(diǎn)綜述了免疫缺陷大鼠模型的研究歷史和最新進(jìn)展，闡述其在腫瘤、干細(xì)胞、免疫、病原微生物感染等基礎(chǔ)和臨床前研究領(lǐng)域的應(yīng)用，并展望其廣闊的應(yīng)用前景。

1 免疫缺陷小鼠模型的概況

免疫缺陷小鼠模型種類豐富，應(yīng)用廣泛，對(duì)其他免疫缺陷動(dòng)物模型的開發(fā)具有重要的借鑒價(jià)值。如圖1所示，1962年出現(xiàn)無胸腺裸鼠（nude mouse）[1]，該品系由于Foxn1點(diǎn)突變而造成毛發(fā)和胸腺發(fā)育不良[2-3]。其后，日本科學(xué)家培育了NOD（non-obese diabetes）小鼠[4]。同時(shí)期，科研工作者還選育了SCID（severe combined immunodeficiency）小鼠[5]，該品系由于V（D）J重組相關(guān)的蛋白激酶（protein kinase,DNA-activated,catalytic subunit,Prkdc）突變而缺乏功能性的T和B淋巴細(xì)胞。通過干細(xì)胞打靶技術(shù)，Rag1（recombination activating gene 1）[6]和Rag2（recombination activating gene 2）[7]小鼠幾乎同時(shí)被開發(fā)出來，它們都缺乏成熟的T和B細(xì)胞。隨后不久，白介素2受體（interleukin 2 receptor,IL2R）γ鏈（Il2rg）突變的小鼠問世[8]。Il2rg是IL2、4、7、9、15和21等細(xì)胞因子共有的受體亞基，因此Il2rg小鼠嚴(yán)重缺乏T、B以及NK細(xì)胞。目前常用的免疫缺陷小鼠模型都是通過以上模型的雜交選育得到的。這些小鼠模型包括NOD/Scid[9]、NOD/Shi-Scid Il2rg?/?（NOG）[10]、BALB/c Rag2?/?Il2rg?/?（BRG）[11]、NOD/LtSz-Scid Il2rg?/?（NSG）[12]和NOD/Rag1?/?IL2rg?/?（NRG）[13]。免疫缺陷小鼠模型的發(fā)展，尤其是相關(guān)的突變基因和表型，為其他物種免疫缺陷模型的研發(fā)提供了重要的借鑒。

2 免疫缺陷大鼠模型的研究進(jìn)展

從實(shí)驗(yàn)大鼠挪威鼠（Rattus norvegicus）誕生至今，大鼠模型已有100多年的歷史，成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用最廣泛的動(dòng)物模型之一，在免疫學(xué)、行為學(xué)、血液學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、腫瘤學(xué)、臨床前藥理和毒理等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。與小鼠相比，體型上的優(yōu)勢(shì)使大鼠腫瘤組織的原位移植等手術(shù)操作更加容易，而且為下游分析提供更多的血液和組織樣本。除了體型上的優(yōu)勢(shì)，大鼠模型的生理結(jié)構(gòu)與人類更接近，能夠提供更準(zhǔn)確的病理和毒理數(shù)據(jù)，對(duì)臨床治療具有更高的參考價(jià)值[14-15]。總之，免疫缺陷大鼠模型具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是小鼠模型的有益補(bǔ)充，因而越來越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重視。

免疫缺陷大鼠模型的發(fā)展歷程比較崎嶇（圖1）。第一株大鼠胚胎干細(xì)胞2008年才建立成功[16]，因此大鼠的基因打靶操作比小鼠晚很多。隨著鋅指核酸酶（zinc-finger nuclease,ZFN）、轉(zhuǎn)錄激活樣效應(yīng)因子核酸酶（transcription activatorlike effector nuclease,TALEN）和成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）-Cas9（CRISPR-associated 9）等一系列基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，免疫缺陷大鼠模型的研究進(jìn)展飛速，涌現(xiàn)出一大批新模型（表1）。

表1 免疫缺陷大鼠模型及特點(diǎn)

圖1 免疫缺陷小鼠和大鼠模型的發(fā)展歷程

2.1 裸大鼠

第一只裸大鼠（nude rat）在1953年由英國(guó)Rowett Institute發(fā)現(xiàn)，被命名為rnu[17]，但該種系在飼養(yǎng)不久后便淘汰了。1979年，新西蘭Victoria University的Berridge等[18]報(bào)道了另一純合裸大鼠品系，命名為rnuN。而后，經(jīng)過不同近交系大鼠（具有Foxn1突變）雜交得到NIH裸大鼠，在引入Charles River公司后被命名為Crl:NIH-Foxn1rnu。和裸小鼠一樣，裸大鼠先天無胸腺，缺乏功能性T淋巴細(xì)胞發(fā)育場(chǎng)所，具有嚴(yán)重的先天細(xì)胞免疫缺陷。由于依然保留正常的B細(xì)胞、NK細(xì)胞以及固有免疫，裸大鼠可在開放的環(huán)境下生存4～9個(gè)月，而在SPF（specific pathogen free）環(huán)境中其壽命可延長(zhǎng)至1.5～2年，甚至更長(zhǎng)[19]。由于體表無毛和細(xì)胞免疫損傷等特性，裸大鼠已成功用于免疫、感染和腫瘤移植等研究。特別是在腫瘤移植領(lǐng)域，裸大鼠上可以移植胃癌、胰腺癌、黑色素瘤、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤等各種腫瘤，為腫瘤生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)、腫瘤轉(zhuǎn)移和藥物研發(fā)等提供了大量參考數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

2.2 X-SCID大鼠

IL2RG是位于X染色體上的編碼基因，該基因突變是人產(chǎn)生重度聯(lián)合免疫缺陷病（SCID）的最主要原因[20]。為了建立能夠模擬人SCID的大鼠，Mashimo等[21]利用ZFN靶向敲除大鼠Il2rg，獲得了免疫缺陷大鼠X-SCID。該大鼠胸腺發(fā)育不全，脾臟體積減小，白髓嚴(yán)重發(fā)育不全。外周血中白細(xì)胞數(shù)目顯著減少，其中減少最為明顯的亞群為CD8+T細(xì)胞、CD45RA+B細(xì)胞和CD161a+NK細(xì)胞，而CD4+T細(xì)胞在外周血、脾臟和骨髓中依然存在。X-SCID大鼠和X-SCID小鼠免疫缺陷表型基本相似。移植人卵巢癌細(xì)胞后，X-SCID大鼠順利生長(zhǎng)出腫瘤組織?；赬-SCID大鼠的免疫缺陷特性，2015年，Samata等[22]將胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell,ESC）來源的多巴胺神經(jīng)元移植到X-SCID大鼠的紋狀體中，發(fā)現(xiàn)外源神經(jīng)元細(xì)胞并沒有在X-SCID大鼠的大腦中產(chǎn)生免疫反應(yīng)。通過6-OHDA處理在X-SCID大鼠上模擬帕金森病，然后將ESC和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent cell,iPSC）來源的多巴胺神經(jīng)元植入紋狀體，大鼠的行動(dòng)能力得到恢復(fù)。這些實(shí)驗(yàn)表明X-SCID大鼠可用于ESC和iPSC的體內(nèi)研究。

2.3 Rag1/Rag2基因敲除大鼠

Rag1和Rag2是一對(duì)位于大鼠3號(hào)染色體上的連鎖基因，Rag1和Rag2復(fù)合物（又稱重組酶）參與B細(xì)胞和T細(xì)胞早期發(fā)育過程中的受體V（D）J重組。Rag1和Rag2的正常表達(dá)對(duì)B細(xì)胞和T細(xì)胞的成熟具有重要作用，缺失其中任何一個(gè)基因都能造成B細(xì)胞和T細(xì)胞的發(fā)育障礙[23-24]。2012年，Zschemisch等[25]采用ZFN靶向敲除大鼠Rag1基因，Rag1基因敲除大鼠表現(xiàn)為胸腺嚴(yán)重發(fā)育不良，外周血中成熟B細(xì)胞幾乎耗竭，T細(xì)胞數(shù)量嚴(yán)重減少，但是NK細(xì)胞補(bǔ)償性增多，在脾臟和淋巴結(jié)中幾乎沒有淋巴細(xì)胞。與此同時(shí)，另一科研小組Ménoret等[26]利用巨核核酸酶也成功敲除大鼠Rag1基因，獲得了免疫缺陷大鼠Rag1-KO。將異體大鼠的心臟移植入Rag1-KO大鼠，其心臟跳動(dòng)持續(xù)了10天之久，表明免疫排斥反應(yīng)在Rag1-KO大鼠中顯著降低。2014年，為了建立人源肝臟大鼠模型，Tsuchida等[27]利用ZFN敲除大鼠Rag1。為了提高人源肝臟的重建率，他們手術(shù)切除新生Rag1敲除大鼠的胸腺，然后采用GM1抗體中和大鼠的NK細(xì)胞，從而獲得了T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞均缺失的重度免疫缺陷大鼠。使用倒千里光堿（retrorsine）殺死大鼠肝細(xì)胞同時(shí)移植未成熟的人源肝細(xì)胞，人源肝細(xì)胞的再生比率可達(dá)17%[28]。2015年，為了建立一個(gè)能夠更加高效感染天花病毒的大鼠模型，Liu等[29]建立了Rag2敲除的免疫缺陷大鼠，其免疫缺陷特征基本和Rag1敲除的免疫缺陷大鼠一致。2018年，Noto等[30]利用TALEN靶向敲除SD品系大鼠精原干細(xì)胞，通過代孕的方式也獲得了Rag2缺失的免疫缺陷大鼠（命名為SDR），其免疫缺陷特征和Rag1敲除大鼠一致。皮下移植人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（U87MG）、非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞（H358）、卵巢癌細(xì)胞（OV81）和復(fù)發(fā)性子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞（OV185），均能在SDR大鼠中成功建立人源腫瘤細(xì)胞系異種移植（cell derived xenograft,CDX）模型，而且腫瘤的生長(zhǎng)速率顯著高于小鼠模型。由于NK細(xì)胞的補(bǔ)償性增多等原因，SDR大鼠接受更多腫瘤類型的能力受到限制。

2.4 SCID和FSG大鼠

2012年，同樣是日本京都大學(xué)的Mashimo等[31]，通過ZFN技術(shù)分別獲得基于F344品系的Prkdc單基因敲除的SCID大鼠和Prkdc與Il2rg雙基因敲除的FSG大鼠。SCID大鼠和FSG大鼠胸腺嚴(yán)重發(fā)育不全，脾臟體積減小，CD45RA+B細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞以及CD4+CD8+雙陽性T細(xì)胞均嚴(yán)重缺失[32]。SCID大鼠NK細(xì)胞數(shù)量正常，而FSG大鼠的NK細(xì)胞由于Il2rg的敲除幾乎完全缺失。在SCID大鼠和FSG大鼠上未出現(xiàn)SCID小鼠中出現(xiàn)的B細(xì)胞“泄露”現(xiàn)象[5]，但值得注意的是，SCID大鼠和FSG大鼠都出現(xiàn)比較嚴(yán)重的生長(zhǎng)和繁殖能力下降以及早衰早熟等特征。SCID大鼠和FSG大鼠都展示了很好的接受外源iPSC和卵巢瘤的能力，尤其在FSG大鼠中癌細(xì)胞的生長(zhǎng)速度更快。將人源肝細(xì)胞植入吡咯里嗪生物堿處理過的FSG大鼠肝臟后表現(xiàn)出較好的肝細(xì)胞接收率，表明FSG大鼠在建立肝臟人源化大鼠方面具有一定的潛力。遺憾的是，F(xiàn)SG大鼠因鼠源Sirpα（signal regulatory protein alpha）和人源CD47（cluster of differentiation 47）之間的不兼容性，而無法移植人源CD34+造血干細(xì)胞，很難實(shí)現(xiàn)免疫系統(tǒng)的人源化。

2.5 NSGL大鼠

CD47是一類在人體細(xì)胞普遍表達(dá)的跨膜蛋白受體，其配體SIRPα為主要表達(dá)于巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的跨膜蛋白。CD47與SIRPα相互作用，向巨噬細(xì)胞發(fā)出“別吃我”信號(hào)從而介導(dǎo)抗巨噬細(xì)胞吞噬作用[33]。鑒于FSG大鼠巨噬細(xì)胞的Sirpα不能識(shí)別人源造血干細(xì)胞的CD47而產(chǎn)生移植物抗宿主反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，2018年，Yang等[34]通過CRISPR/Cas9技術(shù)靶向敲除大鼠的Prkdc基因和Il2rg基因，獲得了免疫缺陷大鼠并命名為SG大鼠，其具有與FSG大鼠相同的免疫缺陷表型，即嚴(yán)重缺乏B細(xì)胞、T細(xì)胞和NK細(xì)胞，但不能移植CD34+造血干細(xì)胞。研究人員在SG大鼠的基礎(chǔ)上，敲入人SIRPα（hSIRPα），獲得了hSIRPα+Prkdc?/?Il2rg?/?的大鼠，并命名為NSG-like（NSGL）大鼠。相比于SG大鼠，NSGL大鼠產(chǎn)生的異種移植排斥反應(yīng)強(qiáng)度顯著降低，有著更加高效的畸胎瘤成瘤率。在移植人源CD34+造血干細(xì)胞和胎兒胸腺5周后，NSGL大鼠成功分化出了人源B細(xì)胞、T細(xì)胞、NK細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等人源免疫組分。

2.6 SD-RG大鼠

FSG大鼠和NSGL大鼠都是通過敲除Prkdc和Il2rg兩個(gè)基因的策略來使大鼠產(chǎn)生免疫缺陷的，但是基于Prkdc基因敲除的大鼠具有生長(zhǎng)受阻的明顯缺陷[31]，因此本課題組He等[35]通過CRISPR/Cas9基因操作系統(tǒng)靶向敲除大鼠的Rag1、Rag2和Il2rg基因，在2019年報(bào)道了免疫缺陷大鼠SDRG。SD-RG大鼠的胸腺幾乎完全消失，腸系淋巴結(jié)的大小和數(shù)量顯著下降。與FSG和NSGL大鼠一樣，SD-RG大鼠的B、T和NK細(xì)胞幾乎完全缺失。將肺癌、腦膠質(zhì)瘤、乳腺癌細(xì)胞系進(jìn)行皮下移植后，腫瘤在SD-RG大鼠中的生長(zhǎng)速度顯著大于在NSG小鼠中的生長(zhǎng)速度，且腫瘤生長(zhǎng)20天后的體積有著近10倍的差異。最重要的是，SD-RG大鼠建立了首例肺鱗癌的異種移植（patient derived xenograft model,PDX）模型，并較好地保留了原代腫瘤的特征。因此，SD-RG大鼠在建立大鼠PDX模型方面具有巨大的潛力。

2.7 SRG和RRGS大鼠

類似于對(duì)SD-RG大鼠的操作，Noto等[36]敲除SD大鼠的Rag2和Il2rg兩個(gè)基因，獲得了免疫缺陷大鼠SRG，并在2020年完成了對(duì)SRG大鼠的鑒定。SRG大鼠和SD-RG大鼠一樣，缺乏成熟的T細(xì)胞、B細(xì)胞和循環(huán)NK細(xì)胞。PDX模型顯示SRG大鼠對(duì)于非小細(xì)胞肺癌有著較高的植入率，并且生長(zhǎng)的腫瘤保留了與原始患者樣品高度一致的組織病理特性。同年，法國(guó)Anegon團(tuán)隊(duì)在敲除Rag2和Il2rg兩個(gè)基因的同時(shí)，與Yang 團(tuán)隊(duì)不約而同地引入hSIRPα基因，建立了RRGS大鼠[37]。通過尾靜脈注射人外周血單核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cell,PBMC），在RRGS大鼠中成功檢測(cè)到T細(xì)胞和B細(xì)胞等人源免疫細(xì)胞組分。盡管移植人PBMC時(shí)能夠引起劑量依賴的移植物抗宿主?。╣raft versus host disease,GVHD），但是使用一種豬抗人淋巴細(xì)胞血清可以得到緩解。此外，注射至大鼠體內(nèi)的人PBMC可以顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。

3 免疫缺陷大鼠模型的應(yīng)用展望

3.1 病人來源的異種移植

PDX模型是腫瘤研究領(lǐng)域使用最廣泛的在體模型之一，能夠較好地保留原代腫瘤的組織病理、基因變異以及基因表達(dá)等特征。在免疫缺陷小鼠模型上，已成功建立大腸癌、肺癌、胰腺癌、黑色素瘤、乳腺癌、腎細(xì)胞癌等多種腫瘤類型的PDX模型[38]。隨著FSG、NSGL、SD-RG和RRGS等免疫缺陷大鼠模型的建立，越來越多的大鼠PDX模型也將涌現(xiàn)。大鼠PDX模型的一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是非常容易進(jìn)行原位移植實(shí)驗(yàn)，對(duì)手術(shù)操作者的技術(shù)要求較低。利用SD-RG大鼠，筆者所在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)嘗試患者肺癌組織的原位移植，而且在移植部位能夠長(zhǎng)出腫瘤（未發(fā)表）。目前小鼠PDX模型建模時(shí)間4～8個(gè)月不等[39]，無法有效應(yīng)用于預(yù)后差的腫瘤患者。然而腫瘤在不同免疫缺陷大鼠模型上都有較快的生長(zhǎng)速率[30,35-36]，這將大大縮短PDX模型的建模時(shí)間，為患者的個(gè)體化治療節(jié)省更多寶貴時(shí)間。當(dāng)然，腫瘤在免疫缺陷大鼠模型上生長(zhǎng)迅速的機(jī)制還有待進(jìn)一步深入探討。同時(shí)，大鼠是傳統(tǒng)的臨床前病理和毒理模型，那么是否可以在大鼠PDX模型上將藥效、病理及毒理等實(shí)驗(yàn)同時(shí)完成，將需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)論證。理論上，小鼠和大鼠PDX模型的移植腫瘤應(yīng)該可以在免疫缺陷小鼠和大鼠模型之間互相移植，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，但這還需要具體實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

3.2 人源化大鼠

腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment,TME）在腫瘤的發(fā)生、增殖和轉(zhuǎn)移等過程中起著重要的作用[40]，影響了對(duì)藥物療效和對(duì)治療策略選擇的評(píng)估[41-42]。傳統(tǒng)的PDX模型無法準(zhǔn)確再現(xiàn)人體的免疫環(huán)境，解決這一難題的方式是實(shí)現(xiàn)動(dòng)物模型的免疫系統(tǒng)人源化，建立人源化動(dòng)物模型。目前，建立人源化小鼠模型的策略主要包括將人源CD34+造血干細(xì)胞植入經(jīng)γ射線照射的重度免疫缺陷小鼠中[10,12,43]，或者將人源骨髓-肝臟-胸腺（bone marrow-liver-thymus,BLT）植入重度免疫缺陷小鼠中[44-45]，最終分化出人源B、T、NK和巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞。如上所述，免疫缺陷大鼠模型中只有NSGL和RRGS進(jìn)行了人造血干細(xì)胞的移植，并分化出人的免疫細(xì)胞。然而，它們的局限性也非常明顯。NSGL大鼠由于敲除Prkdc出現(xiàn)嚴(yán)重的生長(zhǎng)發(fā)育障礙[31]，失去了大鼠的體型優(yōu)勢(shì)；RRGS大鼠在移植人PBMC后會(huì)出現(xiàn)移植物抗宿主病?？傊?，目前仍然缺乏較理想的人源化大鼠模型。筆者所在實(shí)驗(yàn)室已在SD-RG大鼠的基礎(chǔ)上成功敲除CD47（未發(fā)表），從而進(jìn)一步破壞巨噬細(xì)胞的功能，建立先天性和獲得性免疫嚴(yán)重缺陷的新型免疫缺陷大鼠模型。我們即將在此基礎(chǔ)上構(gòu)建人源化大鼠模型，為腫瘤免疫的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用提供嶄新的動(dòng)物模型平臺(tái)。

3.3 干細(xì)胞研究領(lǐng)域

干細(xì)胞領(lǐng)域一直是免疫缺陷動(dòng)物模型的重要應(yīng)用領(lǐng)域。前述人源化模型即是造血干細(xì)胞在免疫缺陷動(dòng)物模型上的移植。下面以肝臟為例，簡(jiǎn)要介紹免疫缺陷大鼠模型在干細(xì)胞領(lǐng)域的應(yīng)用前景。在肝臟中，富馬酸乙酸水解酶（fumarylacetoacetate hydrolase,Fah）缺失會(huì)導(dǎo)致富馬酸乙酸和琥珀酰丙酮的累積，從而產(chǎn)生肝損傷。這種損傷可以通過補(bǔ)充2-硝基-4-三氟甲基-苯甲酰基-1,3-環(huán)己烷二酮（NTBC）來緩解[46]。2007年，Azuma等[47]將Fah?/?引入Rag2?/?和Il2rg?/?雙敲除的免疫缺陷小鼠，并命名為FRG。向FRG小鼠移植人源肝細(xì)胞2～3個(gè)月后，F(xiàn)RG最高可以達(dá)到近90%的肝臟重建率[47]，這說明人源肝臟動(dòng)物模型是可行的，并且在肝臟疾病的基礎(chǔ)研究和藥物研發(fā)中都有重要價(jià)值。2016年，Kuijk等[48]成功建立大鼠肝臟干細(xì)胞，并且將其移植至Fah?/?Il2rg?/?大鼠肝臟中建立了肝臟嵌合大鼠。肝臟中存在大量定植的巨噬細(xì)胞（kupffer細(xì)胞），可能是進(jìn)一步提高移植率的關(guān)鍵點(diǎn)。如果將上述的人源化大鼠模型引入Fah突變，將建立移植效率更高的模型，為干細(xì)胞治療的臨床前研究提供重要的技術(shù)支撐。

3.4 病原微生物感染領(lǐng)域

對(duì)于HIV、EBV、HBV和HCV等特異性感染人的病毒，其致病機(jī)理、藥物和疫苗的檢測(cè)都缺少有效且經(jīng)濟(jì)的小動(dòng)物模型。人源化小鼠已相繼成功用于HIV、登革熱、EBV、HBV和HCV等的研究，并積累了較豐富的理論和治療數(shù)據(jù)[49-52]。大鼠相關(guān)研究才剛起步，日本科學(xué)家在2018年報(bào)道了一種新型多瘤病毒（rattus norvegicus polyomavirus 2,RatPyV2）對(duì)于X-SXID大鼠的感染[53]。2019年與2020年之交，由新型冠狀病毒（severe acute respiratory syndromecoronavirus 2,SARS-CoV-2）引起的新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019,COVID-19）成為世界重大公共衛(wèi)生事件。雖然已有疫苗等預(yù)防和治療藥物上市，但我們還需要在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)深入和系統(tǒng)地研究SARS-CoV-2感染、復(fù)制、致病和傳播的機(jī)制，才有可能全面預(yù)防和治療COVID-19。和SARS冠狀病毒（SARSCoV）一樣，SARS-CoV-2也是通過S蛋白（spike glycoprotein,S protein）的RBD結(jié)構(gòu)域（receptor binding domain）與人類血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（human angiotensin-converting enzyme 2,hACE2）的肽酶結(jié)構(gòu)域（peptidase domain,PD）相互作用進(jìn)入并感染人體[54-55]。因?yàn)榉N屬差異，SARSCoV-2病毒對(duì)小鼠等嚙齒動(dòng)物并無類似人類的感染和致病癥狀[56]。由于非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型價(jià)格非常昂貴，hACE2受體的轉(zhuǎn)基因小鼠應(yīng)運(yùn)而生[57-59]。研究表明，hACE2轉(zhuǎn)基因小鼠能夠感染SARS-CoV-2并引起嚴(yán)重的肺炎和肺功能損傷[57]，并且感染癥狀能夠通過給予中和抗體的方式得到緩解[58]。結(jié)合上述大鼠的優(yōu)勢(shì)和新型基因編輯技術(shù)，開發(fā)hACE2轉(zhuǎn)基因大鼠，并與人源化大鼠聯(lián)用，就能得到hACE2人源化大鼠。屆時(shí)，就能在這樣更高效的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物平臺(tái)上，研究SARS-CoV-2的感染機(jī)制和體內(nèi)的免疫應(yīng)答，同時(shí)為新藥的研發(fā)提供臨床前的病理和毒理數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

綜上所述，免疫缺陷大鼠模型相比小鼠模型具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的后起之秀。該模型的進(jìn)一步優(yōu)化和提升，尤其是建成人源化大鼠模型，將為腫瘤免疫治療、干細(xì)胞治療和抗病毒藥物研發(fā)等臨床前研究提供全新和有力的實(shí)驗(yàn)工具。