南加州大学(USC)的医学研究者们开发了一种免疫应答系统更接近人类的小鼠模型,该模型将帮助人们更快、更经济地开发新药,用于治疗癌症、糖尿病和肺结核等人类疾病。
长期以来,医学研究者们使用小鼠和大鼠模型来研发新药和疫苗,因为这些动物的遗传学和生物学特征与人类相似。然而,小鼠与人类毕竟存在差异,许多对啮齿类动物有效的试验药物无法成功应用于人体。α-GalCer(α-半乳糖神经酰胺)就是这样一种药物:它能够在小鼠中激活免疫系统,从根本上清除肿瘤,但在人类癌症患者中却无法引发同样的免疫应答。人们至今尚未完全理解这一现象背后的原因。
CD1d分子位于触发机体先天免疫应答的特定细胞上。尽管人和小鼠的免疫系统高度保守,但在CD1d抗原呈递通路中仍存在微小但不可忽视的差异,导致对肿瘤和感染的应答略有不同。研究人员认为,这可能是α-GalCer在小鼠和人体中效果差异的原因。
研究人员将人类CD1d分子插入小鼠中,构建了表达人CD1d的基因工程小鼠,这是目前免疫系统最接近人类的小鼠模型。更重要的是,研究显示,用α-GalCer处理该小鼠模型后,其CD1d分子能够有效触发自然杀伤T细胞(NKT细胞)。NKT细胞是近年来发现的一种白细胞,负责对肿瘤和感染发起攻击。这项研究发表在二月四日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
“这是目前该领域最好的模型,”该研究的主要研究者、USC分子微生物学和免疫学助理教授袁卫明(Weiming Yuan)博士说。“我们建立的这一平台可以用来快速筛选抗癌药物,或者制造更有效的疫苗。”
一旦激活,NKT细胞能在几小时内做出反应,而其他T细胞则需要数天时间。这种快速应答增加了研究NKT细胞的难度,但也使其成为制药者心目中的理想靶标。这项研究为科学家们提供了更贴近人类的小鼠模型,使他们能够在进入临床试验之前,更准确地测试靶向NKT细胞的药物效果。
“此前,我们只能估计新药物是否能在人体内起作用。而现在,成功率从1:100增加到了1:5,”袁博士说。
袁博士及其同事还将向小鼠模型的CD1d/NKT系统中添加人T细胞受体,使其免疫系统更加接近人类。他们计划进一步解析α-GalCer无法有效治疗癌症患者的原因,并开发能与人体免疫系统起作用的新型α-GalCer衍生物。
袁卫明博士毕业于上海复旦大学,2000年在德克萨斯大学奥斯汀分校获得分子生物学博士学位,2000—2008年分别在德克萨斯大学奥斯汀分校和耶鲁大学医学院从事博士后研究,2008年至今在南加州大学Keck医学院分子微生物与免疫学研究中心任助理教授。袁博士主要研究CD1d/NKT抗原递呈通路,其研究成果已发表在《自然·免疫学》(Nature Immunology)、《PNAS》、《EMBO Journal》、《免疫学杂志》(Journal of Immunology)、《病毒学杂志》(Journal of Virology)等期刊上。
(生物通编辑:叶予)