Enhancement of Human Immune System Development in Mouse Models

增强小鼠模型中的人类免疫系统发育

基本信息

  • 批准号:
    10548100
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.03万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Animal models are essential for studying biological processes underlying human health and diseases and developing safe and effective therapeutic approaches before human clinical trials. We dedicated our proposal to developing and characterizing new and significantly improved genetically modified animal models for human immune system establishment in mice. The conception of genetically engineered mice to engraft functional human immune systems opened a new horizon to study human-specific infections and associated multiorgan pathology. These models enable the successful engraftment of stem cells of non-fetal human tissue origin, including ex vivo engineered cells. Humanized mice are permissible to direct infection or challenges with wild- type human pathogens. Moreover, human cells isolated from experimental models became valuable for analyzing transcriptional and metabolic changes during infections and treatment. Thus, humanized mice have allowed researchers to address questions related to the treatment and prevention of important diseases like human immunodeficiency virus, hepatitis viruses (HIV/HBV/HDV/HCV), and newly emerging pathogens. Such models are directly applicable to study human health and diseases like human-specific infections, cancer immunology, transplantation of genetically modified human stem cells, and phenotypic characterization of various organ systems by omics approaches. We designed a new mouse background to avoid common cytokine gamma chain knockout and preserved secondary lymphoid organs for the efficient population with human immune cells. Nuclear factor interleukin-3 (Nfil3; also known as E4-binding protein 4, E4Bp4) transcription factor will be knocked out by CRISPR/Cas technology. By introducing human receptors and chemokines involved in the formation and growth of lymphoid tissues, we will improve the development of human adaptive immunity. To enable new strains of mice with the improved human immune system for the studies of human-specific hepatocytes infections, we will introduce fumarylacetoacetate hydrolase (Fah) gene knockout. Disruption of Fah gene on these new backgrounds will induce enzyme deficiency, currently regarded as the best model for human hepatocytes engraftment. Combining strain modifications will facilitate creating a dual humanized mouse model with immune system and liver to study human-specific infections, therapeutics development, and evaluation of vaccines. We will test our hypothesis by completing two specific aims: 1) to characterize the development and function of the human immune system in Nfil3/E4Bp4 knockout NOD/scid mice. Further improvement of human immune system functionality will be achieved by expressing the human lymphotoxin beta receptor, the chemokine CXCL13, and the thymic stromal lymphopoietin; 2) To disrupt Fah gene activity on NOD/scid-Nfil3-/- strain using CRISPR/Cas approaches. Advances in human immune system reproduction will fulfill increasing demands for developing improved animal models that are more predictable, accessible, and widely applicable for biomedical research.
动物模型对于研究人类健康和疾病的生物学过程至关重要 在人类临床试验之前开发安全有效的治疗方法。我们将建议献给 为人类开发和表征新的和显着改善的转基因动物模型 小鼠的免疫系统建立。基因工程小鼠植入功能的概念 人类免疫系统开辟了一个新的视野,以研究人类特异性感染和相关的多器官 病理。这些模型使非爆发人类组织起源的干细胞成功地植入了 包括离体工程细胞。人性化小鼠可以直接感染或野生挑战 键入人类病原体。此外,从实验模型中分离出的人类细胞变得有价值 分析感染和治疗过程中的转录和代谢变化。因此,人性化的小鼠有 允许研究人员解决与治疗和预防重要疾病有关的问题 人免疫缺陷病毒,肝炎病毒(HIV/HBV/HDV/HCV)和新兴的病原体。这样的 模型直接适用于研究人类健康和疾病,例如人类特异性感染,癌症 免疫学,转基因人类干细胞的移植以及表型表征 OMICS方法的各种器官系统。 我们设计了一种新的鼠标背景,以避免常见的细胞因子伽马链敲除并保存 次生淋巴机器人,用于具有人类免疫细胞的有效群体。核因子白介素3 (NFIL3;也称为E4结合蛋白4,E4BP4)转录因子将被CRISPR/CAS淘汰 技术。通过引入涉及淋巴样形成和生长的人体受体和趋化因子 组织,我们将改善人类适应性免疫的发展。与 改善了人类特异性肝细胞感染研究的人类免疫系统,我们将引入 富马乙酸水解酶(FAH)基因敲除。在这些新背景下FAH基因的破坏将 诱导酶缺乏症,目前被视为人类肝细胞植入的最佳模型。结合 应变修饰将有助于创建具有免疫系统和肝脏的双重人源化小鼠模型 人类特异性感染,疗法发展和疫苗评估。我们将通过 完成两个具体目标:1)表征人类免疫系统的发展和功能 NFIL3/E4BP4敲除点头/SCID小鼠。人类免疫系统功能的进一步改善将是 通过表达人淋巴毒素β受体,趋化因子CXCL13和胸腺基质来实现 淋巴细胞生物; 2)使用CRISPR/CAS方法破坏对NOD/SCID-NFIL3 - / - 菌株的FAH基因活性。 人类免疫系统繁殖的进步将满足不断发展的改善动物的需求 更可预测,可访问且广泛适用于生物医学研究的模型。

项目成果

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