综述：免疫缺陷小鼠模型的逐步演进：聚焦NCG品系及其在人源化免疫系统研究中的应用

《Vaccines》：Stepwise Evolution of Immunodeficient Mouse Models: Focus on NCG Strains and Their Applications in Humanized Immune System Research

　　

免疫缺陷和人源化小鼠模型已成为研究人类免疫、疾病发病机制和治疗评价的重要工具。本综述总结了这些平台从裸鼠和SCID小鼠到先进NOD/SCID/Il2rg^null品系（NCG、NSG或NOG）的逐步演进过程，并强调了逐步清除小鼠免疫屏障如何提高人细胞植入效率和实验实用性。研究人员比较了主要的人源化免疫系统（HIS）策略，包括Hu-PBMC/PBL、Hu-HSC和Hu-BLT模型，并评估了其在植入动力学、免疫组成、移植物抗宿主病（GVHD）以及不同研究应用中的适用性。特别关注了增强特定人免疫区室的下一代工程化品系，包括用于髓系、树突状细胞、自然杀伤细胞和中性粒细胞重建的细胞因子人源化模型；基于TSLP的模型可恢复次级淋巴器官发生并改善适应性免疫应答；以及先进的HLA人源化模型。这些进展极大地扩展了人源化小鼠在自身免疫病、癌症免疫治疗和疫苗评价研究中的价值。然而，没有任何单一模型能完全再现人类免疫系统的复杂性，主要局限仍然存在，包括基质人源化不完整、HLA多样性受限以及模型间差异。持续改进对于提高转化相关性和疫苗及免疫学研究的预测能力至关重要。

1. 引言
本文回顾了免疫缺陷小鼠模型从裸鼠、SCID小鼠到NOD/SCID/Il2rg^null品系（NCG、NSG、NOG）的逐步演进，并比较了Hu-PBMC/PBL、Hu-HSC和Hu-BLT等人源化免疫系统（HIS）模型。重点介绍了下一代工程化品系，包括细胞因子人源化、TSLP基础和HLA人源化模型，及其在自身免疫病、肿瘤免疫治疗和疫苗评价中的应用价值。同时指出当前模型仍存在基质人源化不完整、HLA多样性有限和模型间差异等问题。

2. 免疫缺陷小鼠模型的演进
2.1 裸鼠
1966年首次报道，裸鼠携带Foxn1自发突变，导致胸腺发育不全和成熟T淋巴细胞选择性缺失。血清IgM占优势，B细胞和NK细胞功能保留，限制了人免疫细胞的有效植入，因此仅适用于基础肿瘤和免疫相关疾病研究。

2.2 SCID小鼠
1983年发现的CB-17 SCID小鼠携带Prkdc隐性突变，损害V(D)J重组，使T、B淋巴细胞成熟受阻，血清免疫球蛋白水平降低。NK细胞和巨噬细胞功能完整，且2%–23%的动物出现年龄依赖性免疫渗漏。Rag1或Rag2敲除小鼠表现出稳定的SCID样表型且无自发回复，但残留的NK细胞活性仍限制人细胞植入。

2.3 NOD/SCID小鼠
NOD小鼠具有固有免疫缺陷，包括NK细胞和巨噬细胞功能受损及补体缺陷。NOD型SIRPα多态性通过抑制巨噬细胞吞噬促进人细胞植入。1995年引入Prkdc突变后建立的NOD/SCID小鼠可支持人肿瘤和造血细胞植入，但存在残留NK活性、T/B细胞渗漏、高自发胸腺淋巴瘤、约8个月的短寿命和辐射敏感性增加等局限。

2.4 NOD/SCID-Il2rg^null小鼠
Il2rg编码共同γ链，对IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21信号传导不可或缺，其靶向破坏导致T、B、NK细胞三重缺乏，且无免疫渗漏和自发胸腺瘤。NCG、NSG和NOG为代表品系，成为异种移植的金标准。NOD背景存在C5缺乏和DNA-PKcs缺陷，导致补体介导的细胞溶解活性受损及辐射敏感性增加。BRGS等替代品系可耐受较高辐射剂量。

3. 工程化免疫缺陷小鼠模型：细胞因子增强与功能优化
3.1 髓系增强人源化模型
传统品系因物种特异性细胞因子不相容，人髓系重建不足。通过表达人SCF、IL-3、GM-CSF、M-CSF等，开发了NSG-SGM3（人IL-3/GM-CSF/SCF）、NOG-EXL（人IL-3/GM-CSF）、NCG-M（Rosa26位点敲入人IL-3/GM-CSF/SCF）、MISTRG（人M-CSF/IL-3/GM-CSF/TPO及人SIRPα）等模型。这些模型增强了单核细胞、巨噬细胞和DC重建，但部分品系存在移植后致死性贫血。

3.2 DC增强人源化模型
FLT3L是DC发育的关键细胞因子。NSG-FLT3L、NSG-SGM3-FLT3L等品系可将人mDC和pDC频率提高至接近生理水平。NCG-TF6（人IL-6转基因、鼠Flt3敲除、鼠Tslp过表达）联合外源FLT3L，显著增强DC发育和T细胞启动能力，适用于疫苗免疫原性评价。

3.3 淋巴结增强人源化模型
Il2rg缺失导致淋巴组织诱导（LTi）细胞发育障碍和次级淋巴器官结构异常。TSLP通过γc非依赖信号恢复淋巴结生成。NCG-mTslp模型可形成下颌、腋窝、腹股沟和肠系膜等多个淋巴结簇，并支持人IgG/IgM产生。RG SKI IL-6和MISTRG6通过人IL-6信号改善淋巴结构，但前者不能形成完整生发中心。外源雌激素处理也可促进淋巴组织和抗体应答。

3.4 先进NK细胞人源化模型
IL-15对NK细胞发育、存活和活化不可或缺。NOG-hIL15和NCG-hIL15表达人IL-15，支持功能性人NK细胞重建，已用于ADCC和CAR-NK研究。SRG-15敲入人SIRPA和IL-15，其NK细胞具备内在细胞毒活性。IL-2人源化模型如NCG-hIL2和NOG-hIL-2 Tg主要产生NK细胞而T细胞极少，便于在无T细胞干扰下评价ADCC机制。

3.5 中性粒细胞重建专用模型
人G-CSF在小鼠G-CSFR上信号活性低，导致常规人源化模型中性粒细胞重建差。MISTRGGR人源化G-CSF并敲除鼠G-CSFR，hG-CSF敲入NOG也促进中性粒细胞植入。NCG-Gfi1-KO通过敲除鼠Gfi1消除内源性中性粒细胞竞争，实现骨髓、脾脏、外周血和肿瘤微环境中人中性粒细胞的多组织重建，并具备趋化、NET形成和免疫抑制功能。

3.6 HLA人源化模型
HLA分子是适应性免疫中抗原呈递的核心介质。HLA-A2/HHD等单链构建体可在免疫缺陷背景下教育功能性CD8⁺T细胞。HLA-DR4转基因NOG模型改善HLA匹配HSC植入后的B细胞功能。双HLA模型如NSG-A2/DR1、DRAGA（HLA-A2/DR4）和BRGS-A2/DR2可同时支持HLA限制性CD8⁺T细胞毒性和CD4⁺T细胞依赖性抗体产生。

4. HIS小鼠模型的分类与特征
4.1 Hu-PBMC/PBL模型
通过尾静脉或腹腔注射人外周血单个核细胞（PBMC）或外周血淋巴细胞（PBL）建立。植入后两周内人CD45⁺细胞占外周血和脾脏的20%–50%，以CD3⁺T细胞为主，供体差异明显。MHC-I/II双敲除（dKO）品系如NCG-MHC-dKO可减轻移植物抗宿主病（GVHD），将实验窗口延长至8–12周。

4.2 Hu-HSC模型
移植人CD34⁺造血干细胞（HSC）后，12周时人CD45⁺细胞占外周血25%–60%，T细胞和未成熟B细胞为主，NK和髓系细胞较少，无GVHD，稳定期超过20周。携带Kit受体W41突变的品系（NSGW41、NBSGW、NCG-X）可免除照射预处理。但该模型T细胞成熟受小鼠MHC限制，缺乏HLA依赖的抗原特异性应答。

4.3 Hu-BLT模型
通过将人胎肝和胸腺组织移植至肾包膜下，并静脉输注自体CD34⁺HSC，形成人胸腺基质微环境。该模型支持HLA限制性T细胞分化、多谱系重建和抗原特异性抗体产生，适用于HIV和疫苗研究。但需胎儿组织和复杂手术，难以广泛推广。

5. 免疫重建人源化自身免疫病模型
5.1 系统性红斑狼疮（SLE）模型
PBMC移植模型可快速人源化，用于评估靶向自身抗体、致病性B细胞和促炎因子的药物。NCG小鼠移植SLE患者PBMC后可再现B细胞动态和自身抗体进展。HSC移植联合pristane或TLR7激动剂诱导的模型具有较高稳定性和典型器官病变。

5.2 类风湿关节炎（RA）模型
NSG小鼠移植RA患者PBMC并联合抗II型胶原抗体和LPS诱导，可复制急性炎症特征，但供体变异大。NCG-M重建人HSC并用完全弗氏佐剂（CFA）诱导的模型更接近慢性RA病变，阿达木单抗治疗可缓解疾病。

5.3 炎症性肠病（IBD）模型
克罗恩病（CD）患者PBMC移植至NSG小鼠后可自发产生肠重塑和纤维化；溃疡性结肠炎（UC）患者PBMC移植后需乙醇诱导才出现严重炎症和轻度纤维化。模型组织学表现与供体临床评分相关，可用于评价人靶向药物。

5.4 哮喘模型
表达人IL-3/GM-CSF的NOG小鼠在HSC移植和IL-33诱导后，可再现气道高反应性和嗜酸性粒细胞增多。额外表达人IL-5可进一步促进气道嗜酸性粒细胞浸润。尘螨和花粉诱导的人源化模型也用于变应原特异性免疫应答研究。

5.5 系统性硬化症（SSc）模型
NSG小鼠移植SSc患者PBMC并用博来霉素诱导，可同时产生自身免疫反应、纤维化和血管病变。基于Rag2^-/-Il2rg^-/-的模型显示B细胞浸润和自身抗体升高，适合抗CD20药物评价。

5.6 神经自身免疫病
MOG肽诱导的人源化NSG模型显示EBV感染可加重脱髓鞘，支持药物筛选和患者分层。BRGSF小鼠建立的抗NMDAR脑炎模型可复制血脑屏障损伤，IL-1阻断可缓解症状。重症肌无力模型通过PBL或胸腺移植复制神经肌肉功能障碍。

5.7 皮肤自身免疫病
NSG人源化特应性皮炎（AD）和寻常型银屑病（PV）模型分别维持Th2优势和IL-23/Th17激活特征。银屑病关节炎（PsA）模型在NSG-SGM3小鼠中完整复现皮肤和关节病变，证明患者免疫球蛋白和CD8⁺T细胞共同驱动发病。

6. 肿瘤研究中的免疫重建人源化模型
6.1 免疫检查点抗体治疗
在Hu-PBMC-NOG模型中，抗PD-L1抗体atezolizumab可抑制PD-L1阳性肿瘤生长。在Hu-HSC-NCG模型中，ipilimumab单药仅中度抑制肿瘤，而与pembrolizumab联用产生协同效应。髓系增强模型（NCG-M、NSG-SGM3）能更好地再现MDSC、TAM与淋巴细胞的交互，提高疗效预测价值。

6.2 T细胞衔接器（TCE）治疗
Hu-PBMC-MHC-dKO模型可用于评价抗EpCAM/CD3双特异性抗体，在六周内实现肿瘤完全消退且无致死性GVHD。CD3×HER2 TCE在HER2阳性胃癌Hu-HSC-NCG模型中显著抑制肿瘤生长并增加瘤内CD8⁺T细胞浸润。

6.3 细胞与基因治疗（CGT）
MSLN靶向CAR-T在NCG模型中通过阻断TGF-β/SMAD信号发挥抗肿瘤活性。CD19靶向体内CAR-T在MHC-I/II缺陷NSG小鼠中呈剂量依赖性抗肿瘤作用。NSG-SGM3人源化小鼠可灵敏评估CAR-T诱导的细胞因子释放综合征（CRS），其表现为IL-6、IFN-γ、TNF-α和GM-CSF升高及低体温、体重下降。

7. 讨论
模型演进遵循逐步消除小鼠免疫屏障的原则，人免疫重建程度与残留小鼠免疫（尤其NK活性、抗原提呈和吞噬功能）呈负相关。但植入效率与实验保真度之间存在矛盾：Hu-PBMC快速但受GVHD限制，Hu-HSC/BLT长期稳定但技术复杂。各模型互补：NOD/SCID/Il2rg^null品系提供高植入效率，细胞因子人源化模型改善髓系和DC重建但可能引起贫血，TSLP工程化模型恢复淋巴结生发中心反应，Gfi1敲除模型通过清除鼠中性粒细胞竞争创造人中性粒细胞发育龛位。当前瓶颈包括基质和内皮龛位人源化不完整、残留鼠固有免疫干扰、HLA多样性不足以及缺乏黏膜免疫和三级淋巴结构。未来需通过CRISPR多基因整合（如HLA I/II类、细胞因子、SIRPα和基质因子）构建更全面的人源化免疫微环境。

8. 结论
从裸鼠到NOD/SCID/Il2rg^null品系的演进建立了人源化免疫系统研究的强大平台。MHC-I/II缺失、人细胞因子转基因、TSLP表达和Gfi1缺陷等改良显著提高了重建保真度。这些模型支持人类自身免疫病机制研究、肿瘤免疫治疗（包括免疫检查点抑制剂、TCE和CAR-T）以及感染性疾病建模和疫苗评价。然而，没有任何单一模型能完全再现人免疫系统的复杂性，模型选择需依赖于植入效率、谱系多样性、免疫成熟度、实验周期和成本等参数。未来将整合HLA匹配、人基质龛和精细细胞因子调控，借助CRISPR工程和合成生物学构建个性化“人免疫avatar”，以提高临床前预测能力并减少对非人灵长类模型的依赖。