PD-1人源化小鼠

目前肿瘤的研究主要依靠将人类肿瘤异种移植到免疫缺陷小鼠上。然而,由于免疫缺陷小鼠缺乏人体免疫系统,因此不足于测试免疫治疗效果。南模生物开发了一系列人体免疫检测点人源化小鼠模型,尤其是PD-1,可以测试针对人体免疫细胞的药物。

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癌症的治疗是个艰巨的过程,不仅因为抗癌药物开发困难,而且肿瘤细胞通常容易产生耐药机制,逃避机体免疫系统的识别和攻击,从而得以在体内生存和增殖。肿瘤逃逸一个非常重要的机制是:肿瘤细胞上的程序性死亡配体PD-L1通过与细胞毒性T淋巴细胞上的程序性死亡PD-1受体相结合,抑制了T细胞的增值与活化。随着PD-1和PD-L1的相互作用,肿瘤细胞的自我耐受性得到改善,免疫反应的持续时间和强度则受到限制。

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图1.?PD1/PD-L1免疫逃逸

PD-1受体(又名CD279)表达在活化的T细胞表面,它的配体PD-L1通常表达在树突状细胞或巨噬细胞的表面,当PD-L1与PD-1相结合后,会传递抑制性第二信号,使T细胞产生的细胞因子减少并且增殖受到抑制。这种调节系统能确保免疫系统在适当的时候激活,以减少慢性自身免疫性炎症的可能性。通过激活PD-L1/PD-1机制,肿瘤细胞可以发生免疫逃逸。通常,PD-L1在肿瘤细胞或肿瘤微环境中未转化细胞上过度表达。当PD-L1与活化T细胞表面的PD-1结合,将导致CTL细胞毒性T淋巴细胞无能,衰竭,凋亡,细胞因子分泌减少。除了干扰CTL功能,PD-1 / PD-L1的相互作用会增加肿瘤细胞的抗凋亡信号。

目前,针对PD-1蛋白已经开发了多种单克隆抗体,从而恢复机体的免疫功能。例如,抗PD-1抗体药物Nivolumab和Pembrolizumab。两者在晚期重度按症患者的治疗中已经取得了良好的治疗效果。


PD-1人源化小鼠


品系信息

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构建策略

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图2.? PD-1人源化小鼠构建策略。在 C57BL/6J 遗传背景下,将人源 PDCD1 蛋白编码区插入小鼠 Pdcd1 基因的 ATG 位置,在表达人源全长 PDCD1 蛋白的同时,取代小鼠內源 Pdcd1 的表达。


验证数据

  • 流式验证数据

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图3. FACS 检测刺激后 PD-1 人源化纯合子小鼠脾脏淋巴细胞人源 PD-1 表达。


  • PD-1人源化小鼠MC38荷瘤模型体内验证结果

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图4. PD-1人源化小鼠模型抗PD-1人源化抗体体内抗肿瘤效果。抗human-PD-1药物能够显著抑制MC38肿瘤在PD-1小鼠体内的生长,证明PD-1人源化小鼠可用于评估anti-human PD-1 antibody。


A. 肿瘤组织平均体积±SEM(与 Genscript 合作完成)。

PD-1 人源化小鼠 MC38 荷瘤模型体内抗肿瘤药效验证。PD-1 人源化纯合子小鼠接种 MC38 结肠癌细胞系,肿瘤生长至约 100 mm3随机将动物分组为对照组和治疗组(n=8),每周给药两次,连续给药四次。结果显示:针对人的 PD-1 阳性药物 Keytruda 有非常显著的抗肿瘤效果(p<0.001),证明 PD-1 人源化小鼠是一个很好的验证针对人 PD-1 抗体药效的体内模型。


B. 肿瘤组织平均体积±SEM。? C. 小鼠平均体重±SEM ( 与 PharmaLegacy 合作完成 )。

PD-1 人源化小鼠MC38 荷瘤模型体内抗肿瘤药效剂量验证。PD-1 人源化纯合子小鼠接种 MC38 结肠癌细胞系,肿瘤生长至约 90 mm3随机将动物分组为对照组和治疗组(n=9)。结果显示:针对人的 PD-1 抗体有非常显著的抗肿瘤效果(p<0.001),且这种抗肿瘤效果呈现出剂量效应。


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图5 PD-1 人源化小鼠MC38 荷瘤模型体内Opdivo 抗肿瘤药效剂量验证。PD-1 人源化纯合子小鼠接种MC38 结肠癌细胞系,肿瘤生长至约100 mm3 随机将动物分组为对照组和治疗组(n=8),每周给药两次,连续给药四次。


Case Study

2018年8月17日,Antibody Therapeutics杂志发表了信达生物的研究成果“Preclinical characterization of Sintilimab, a fully human anti-PD-1 therapeutic monoclonal antibody for cancer”。该研究中报道的抗肿瘤药物Sintilimab在2018年12月27日获NMPA批准,成为国内第二个获批上市的国产PD-1抗体。点击此处查看原文


研究中用于药效评价的动物模型是由南模生物提供。具体实验数据图如下:

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图6 Sintilimab在PD-1人源化小鼠中的体内抗肿瘤药效验证。A.用不同剂量的Sintilimab处理PD-1人源化小鼠MC38肿瘤模型后的肿瘤生长抑制(TGI)情况。B.Sintilimab对小鼠体重的百分比变化的影响。C.肿瘤浸润组织中CD4+,CD8+和Treg细胞比例的变化。


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References

1.Black M, Barsoum IB, Truesdell P, et al. (2016) “Activation of the PD-1/PD-L1 immune checkpoint confers tumor cell chemoresistance associated with increased metastasis” Oncotarget 7(9): 10557–10567.

2.Koyama S, Akbay EA, Li YY, et al. (2016) “Adaptive resistance to therapeutic PD-1 blockade is associated with upregulation of alternative immune checkpoints.” Nat Commun 7:10501.


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