免疫治療已經徹底改變了癌癥治療,，這在很大程度上歸功于免疫回聲點阻斷的成功。然而,，有多種癌癥的患者對這些藥物沒有表現(xiàn)出強大的反應,。在該領域取得進展的一個主要障礙是可以獲得可靠的小鼠模型，該模型概括了人類惡性腫瘤的復雜性和腫瘤微環(huán)境中的免疫環(huán)境的復雜性,。這些模型迫切需要跨越所有惡性腫瘤,，以詢問和在臨床試驗中預測抗腫瘤免疫反應和治療效果。在此,，作者試圖回顧不同的癌癥小鼠模型的優(yōu)缺點,，以及它們如何可以作為預測癌癥免疫療法的療效和耐藥性的平臺。

盡管免疫療法在對多種惡性腫瘤的治療中顯示出了實質性的益處，但這些療法進展的一個關鍵障礙是可以獲得具有免疫能力的臨床前小鼠模型,，可以重現(xiàn)人類疾病,。在這里，作者回顧了臨床前小鼠模型的發(fā)展及其作為癌癥免疫治療的機制研究的共臨床平臺的應用,。

近年來,，作者對腫瘤發(fā)展和免疫系統(tǒng)之間的相互作用的理解取得了巨大的進展。與此同時,，旨在利用免疫系統(tǒng)來產生有效的抗腫瘤反應的治療方法的發(fā)展也發(fā)生了一場革命,。免疫檢查點封鎖(ICB)在多種惡性腫瘤中的成功得到了最明顯的例證。此外,，疫苗,、工程T細胞轉移和免疫調節(jié)策略為未來的癌癥治療提供了前景。隨著人們對有效免疫療法發(fā)展的日益關注,，一個關鍵的挑戰(zhàn)是開發(fā)復制人類疾病的免疫活性小鼠模型,，并可用于與早期人類研究的同時共同臨床測試新的癌癥免疫療法。

任何臨床前模型系統(tǒng)的一個關鍵方面是,，它模擬人類癌癥發(fā)展——這包括模型,，忠實地復制人類癌癥的基因組異質性，以及開發(fā)一個環(huán)境,，包含大量的免疫和基質細胞群構成復雜的腫瘤微環(huán)境,。然而，臨床前腫瘤模型的發(fā)展來研究免疫治療提出了一套獨特的考慮因素,。首先,，開發(fā)標準細胞毒性癌癥治療的行業(yè)金標準是利用人類癌細胞系移植到免疫缺陷小鼠中的異種移植模型，以評估這些藥物的藥理學,、有效性和安全性,。然而，免疫治療的發(fā)展需要一個具有功能完整的免疫系統(tǒng)的模型系統(tǒng),。第二,，免疫系統(tǒng)固有的異質性和適應性可能解釋了免疫治療的相對成功，因為它能夠隨著腫瘤不斷地適應和進化,。然而,，在腫瘤異質性面前，尋找能夠再現(xiàn)這種適應性的臨床前模型仍然是癌癥免疫治療發(fā)展的一個主要障礙,。在這篇綜述中,，作者討論了目前可用于共臨床免疫治療評估的臨床前模型的情況，以及在此背景下與每種模型相關的利弊,。

本推送僅著重介紹人源化腫瘤模型 HUMANIZED TUMOR MODELS 模型,。

PDX Models

人類異種移植模型,，使用人類細胞系注射到免疫缺陷的宿主，如無胸腺裸體或嚴重聯(lián)合免疫缺陷(SCID)動物,，是用于評估細胞毒性治療癌癥的最古老的模型之一,。這些模型與嵌合抗原受體(CAR)療法的發(fā)展具有特殊的相關性，它可以利用人類細胞系或患者來源的樣本來產生異種移植物,，用于抗腫瘤療效評估,。決定人類異種移植模型在其他免疫治療應用中的應用的關鍵因素之一是小鼠宿主的免疫缺陷程度。典型的無胸腺裸鼠缺乏正常的胸腺發(fā)育,，因此缺乏T細胞功能,。然而，由于功能性先天免疫群體,，如中性粒細胞和樹突狀細胞,，以及B細胞和自然殺傷細胞(NK)，仍然存在,，免疫反應的許多方面,，盡管受到干擾，但存在于無胸腺裸鼠中,。因此，在本模型中移植人造血元件和其他原代人細胞是相當有限的,。SCID小鼠缺乏T細胞和B細胞發(fā)育所需的DNA依賴性蛋白激酶,，而Rag缺陷小鼠存在同樣缺乏T細胞和B細胞功能的Rag1和Rag2基因。IL2rγ鏈的敲除導致IL2,、IL4,、IL7、IL9,、IL15和IL21受體功能同時缺失,，產生缺乏NK細胞的小鼠。

結合基因突變將導致小鼠免疫缺陷惡化,，隨之而來的是供體人類免疫細胞移植的改善,。因此，人造血干細胞移植的最佳小鼠來源于SCID,、Rag1null或Rag2 null小鼠,，同時伴有IL2r γ基因的靶向突變。NOD/SCID IL2r γ鏈基因敲除或' NSG '小鼠(NOD.Cg-Prkdc scid Il2rg tm1Wjl / SzJ )是一種具有工程化聯(lián)合免疫缺陷的臨床前模型,，是嵌合型人-鼠免疫重建和其他組織嵌合體最常用的宿主之一,。

而胸腺裸鼠足以移植人癌細胞系，NSG小鼠及其等效模型是移植人原發(fā)性腫瘤所必需,。利用這些原發(fā)腫瘤樣本,，有可能創(chuàng)建可精確模擬自然腫瘤發(fā)展所涉及的復雜的PDXs，包括基因組異質性、腫瘤結構和微環(huán)境因素,，這些因素對于建立有效的體內臨床前腫瘤模型,，并進行治療評價至關重要(盡管這些腫瘤通常是皮下注射而不是原位注射）。鑒于免疫治療影響了多個人類惡性腫瘤的治療進展,，且基于同基因細胞系的模型和GEMMs在發(fā)展可重復使用人類癌癥基因型和表型異質性的腫瘤方面的局限性,，在PDX模型內發(fā)展人類免疫重建的方法，以構建用于評價免疫治療的實驗人性化模型已引起越來越多的興趣,。這個實驗系統(tǒng)理論上要求重建的人類造血系統(tǒng)與來自同一病人的腫瘤相匹配,，然而人性化PDX的高效生成存在障礙。首先,，PDX模型對腫瘤在合理的時間范圍內在多個小鼠中有較高的成功傳播率,。第二，雖然PDX模型可以由通過多個小鼠傳播而來的單個腫瘤創(chuàng)建,，但造血系統(tǒng)不能,，因此有必要進行反復的有創(chuàng)取樣來建立個性化的PDX小鼠。此外,，病人的生存時間和由此獲得的造血血細胞有限,，從而降低了這種方法的實際可行性。

最近有研究表明,，用人源的臍帶CD34 細胞重組的NOD / SCID IL2Rγ ( null ; NSG )小鼠在對抗PD-1治療藥物的反應中可誘導移植人PDX腫瘤的消退,。造血干細胞與PDX腫瘤異源，利用移植物抗腫瘤效應觀察到極好的抗腫瘤反應,。這些反應依賴于人造血移植物,、人CD8 T細胞的存在以及抗PD-1藥物的給藥，并且無論造血干細胞與腫瘤HLA配型的程度如何,，均可被觀察到,。重要的是，部分供體CD34 細胞表現(xiàn)出極好的反應,，而另一部分細胞則無反應,，顯示不同供體T細胞對同一PDX腫瘤的抗腫瘤作用存在顯著差異。本研究提示,，攜帶人造血干細胞和PDX腫瘤的小鼠可能在破譯人類人群差異T細胞抗腫瘤激活機制方面有一定作用,。然而，這也說明了利用同種異體免疫細胞重建PDX荷瘤動物的挑戰(zhàn),；由于這些同種異體免疫細胞缺乏正常的免疫監(jiān)視過程,，腫瘤排斥反應可能代表一種異體反應，而非識別在異體系統(tǒng)外自然發(fā)生的腫瘤相關抗原,。

在理想的人源化PDX模型體系中,，造血干細胞將被自體移植到移植瘤中,。在免疫受損的小鼠體內重建人的免疫系統(tǒng)也可以通過使用來自成人的外周血單個核細胞( PBMC )來完成。雖然從自體患者收集PBMCs的易行性允許其用于自體荷瘤PDX,，但這些細胞在移植手術后仍保持存活的時間長短方面存在挑戰(zhàn),，該挑戰(zhàn)限制了其在免疫療法評價中的效用。而且,，PBMCs產生了強大的移植物抗宿主(即人vs鼠)反應,，這也限制了觀察的時間窗。因此,，PBMCs,，即便是來自自體人源，在檢測體內免疫檢查點抑制劑的作用方面的效用明顯有限,。相比之下,，利用CD34 細胞或其他造血祖細胞豐富的人群，有可能實現(xiàn)長期移植,。這些轉移的祖細胞可以被進一步修飾以合并趨化因子,、其他促進長期移植到免疫受損宿主體內的藥物，以及其他促進間質細胞生成和腫瘤微環(huán)境形成的免疫調節(jié)因子,。此外,，利用自體腫瘤浸潤淋巴細胞重建PDX荷瘤動物已被證明可以重現(xiàn)患者的抗腫瘤反應，但這項技術受限于獲得并擴大足夠數(shù)量的腫瘤浸潤淋巴細胞,。

促進人類免疫種群擴大的另一種方法是用“改變宿主”替代“改變轉移的細胞”,。例如，通過轉基因表達人干細胞因子,、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子和IL3，建立NSG-SGM3小鼠模型,。該模型促進了T細胞(CD4 ,、 CD8 和 Tregs)、B細胞和髓系群體的長期移植,，從而重構了具有自然復雜性的免疫系統(tǒng),。另一個用于免疫重建的轉基因宿主是MSTRG或MISTRG小鼠，它是在Rag2 -和IL2r γ缺失的背景下產生的,。不論是否添加IL3,，以上轉基因宿主已被設計用于表達巨噬細胞集落刺激因子、血小板生成素,、粒細胞/巨噬細胞集落刺激因子,，從而能長期植入次級免疫組織和非造血器官。此外,，對NSG小鼠進行了修改,，以納入HLA-A2的表達,。HLA-A2是一種MHC I類單倍型，與免疫療法的發(fā)展和抗原特異性T細胞反應的評估特別相關,。這些修飾將如何影響重組小鼠的抗腫瘤反應目前尚不清楚,，但可使實驗系統(tǒng)更接近完全人性化的狀態(tài)。

鑒于FDA最近批準的腫瘤免疫治療在多個惡性腫瘤中的應用,，持續(xù)發(fā)展有效的臨床前模型以可靠闡明抗腫瘤機制和預測抗腫瘤療效在人類免疫治療臨床試驗中仍然是一個亟需解決的領域,。例如，在Ⅲ期黑色素瘤臨床試驗中,，觀察到的評估IDO抑制劑與ICB聯(lián)合用于臨床前研究的有前途的臨床前結果并沒有被重述,。盡管目前的實踐在很大程度上依賴于同基因腫瘤模型，但越來越復雜的GEMMs的問世更準確地反映了自體腫瘤微環(huán)境,，對于臨床前設定的腫瘤免疫治療的預測評估是有價值的,。此外，人源化PDX模型的持續(xù)發(fā)展有可能迎來一個個性化免疫治療的時代,，即'協(xié)同臨床'治療,，將患者的腫瘤植入人源化免疫重建的臨床前模型中，指導治療決策,。同基因,、GEM和人源化PDX模型都存在一定的局限性，這就對任何單一的模型類型都提出了挑戰(zhàn),，以重新認識免疫腫瘤臨床試驗中觀察到的異質性抗腫瘤免疫反應,。然而，繼續(xù)發(fā)展更復雜的臨床前模型將使作者能夠將它們的選擇個體化,，以最準確地代表正在檢測的人類惡性腫瘤,，并評估對免疫治療的反應。例如,，結直腸MC38細胞系存在微衛(wèi)星-不穩(wěn)定表型( MSI )可形成T細胞炎癥的腫瘤微環(huán)境,，以其對ICB的強大反應。另一方面,，結直腸癌CT26細胞系存在微衛(wèi)星穩(wěn)定( MSS )模型形成非T細胞炎癥腫瘤微環(huán)境,，且其對ICB反應差。MC38和CT26系的免疫表型特征和對ICB的反應性與臨床觀察到的MSI和MSS結直腸癌患者的相同,。

盡管人源化PDX模型的產生集中于重建患者的免疫系統(tǒng),，但一個關鍵的進展將是將微生物素分析納入臨床前模型。鑒于臨床前模型中的微生物群可能受到若干變量的影響,，這些變量包括在研究中購買動物的供應商和住房條件,，因此在評估免疫治療反應時必須納入這些變量。此外,，作者預計旨在改變微生物的治療方法將越來越多地納入免疫治療軍備庫,。

另一個需要進一步研究的臨床前腫瘤模型的關鍵應用是irAEs的建模,，因為臨床前模型沒有對ICB治療患者觀察到的毒性的性質、動力學和嚴重程度進行重述,。由于免疫抗腫瘤藥物在患者體內表現(xiàn)出不可預測的irAEs模式,，早期發(fā)現(xiàn)irAEs的生物標志物和逆轉致命毒性的策略，如心肌炎,，是臨床上免疫腫瘤聯(lián)合治療安全發(fā)展的關鍵步驟,。這包括利用腫瘤回歸動力學較慢的模型(允許有足夠的時間框架來發(fā)展irAEs)，納入更廣泛的毒性度量,，以及在更易受自身免疫影響的腫瘤模型中評估這些療法(如Treg缺失的模型系統(tǒng)),。由于irAEs在不同的腫瘤組織中可以有不同的表現(xiàn)，因此在臨床觀察中納入能夠準確反映irAEs的模型至關重要),。