Том 17 № 2 (2024), ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Том 17 № 2 (2024)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ксенотрансплантация гемопоэтических стволовых клеток человека мышам линии NBSGW: базовая модель для доклинической разработки подходов генной терапии

Опубликовано 01.04.2024
Алена Игоревна Шакирова
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
И.Н. Гапоненко
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
Я.В. Комарова
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
О.С. Епифановская
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
Д.А. Сеничкина
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
В.С. Сергеев
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
А.Р. Муслимов
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
А.В. Онопченко
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
Е.В. Щелина
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
С.А. Осипова
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
О.Г. Бреднева
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
М.Л. Васютина
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
Я.Г. Торопова
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
К.В. Лепик
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
М.О. Попова
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
И.С. Моисеев
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
А.Д. Кулагин
НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России, ул. Льва Толстого, д. 6/8, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197022
PDF_2024-17-2_82-93

Ключевые слова

ксенографтная модель
иммунодефицитные мыши NBSGW
трансплантация
гемопоэтические стволовые клетки
доклиническая разработка продуктов генной и клеточной терапии

Как цитировать

1.
Шакирова А.И., Гапоненко И.Н., Комарова Я.В., Епифановская О.С., Сеничкина Д.А., Сергеев В.С., Муслимов А.Р., Онопченко А.В., Щелина Е.В., Осипова С.А., Бреднева О.Г., Васютина М.Л., Торопова Я.Г., Лепик К.В., Попова М.О., Моисеев И.С., Кулагин А.Д. Ксенотрансплантация гемопоэтических стволовых клеток человека мышам линии NBSGW: базовая модель для доклинической разработки подходов генной терапии. Клиническая онкогематология. 2024;17(2):82-93. doi:10.21320/2500-2139-2024-17-2-82-93
ACM ACS APA ABNT Chicago Harvard IEEE MLA Turabian Vancouver AMA ГОСТ

Скачать ссылку

Endnote/Zotero/Mendeley (RIS) BibTeX

Ключевые слова

Аннотация

Актуальность. Генная терапия на основе трансплантации кроветворных клеток становится мощной и универсальной стратегией лечения все более расширяющегося спектра различных заболеваний человека. Одна из актуальных проблем при внедрении технологий модификации генома в гемопоэтических стволовых клетках (ГСК) в клиническую практику — обеспечение качества и безопасности продуктов генной и клеточной терапии при их использовании у человека. Это достигается путем тестирования на животных моделях на этапе доклинических исследований. В этом отношении линия мышей NBSGW представляется уникальной и перспективной моделью, которая позволяет обеспечивать приживление ГСК человека без предварительного кондиционирования.

Цель. Апробация модели мышей NBSGW для приживления ГСК человека, оптимизация методов оценки состояния животных и мониторинга уровня химеризма для трансляционной доклинической разработки продуктов генной и клеточной терапии на основе ГСК.

Материалы и методы. Для создания моделей ксенотрансплантатов мышей NBSGW использовали образцы отобранных CD34+ ГСК периферической крови здорового донора. Серийную трансплантацию проводили методом внутривенной инъекции клеток костного мозга от первичных реципиентов с высоким уровнем химеризма. Эффективность приживления оценивали методами проточной цитофлюориметрии (ПЦФ) и цифровой капельной полимеразной цепной реакции (цкПЦР). Субпопуляционный состав приживления клеток человека оценивали с помощью ПЦФ.

Результаты. Апробированный протокол трансплантации ГСК отличается благоприятным профилем токсичности. По результатам ПЦФ у всех мышей исследуемой выборки отмечалось долгосрочное приживление клеток человека с высоким уровнем химеризма (23,5–93,6 %) в костном мозге животных, в т. ч. после серийной трансплантации, что было подтверждено данными цкПЦР. Зафиксировано преобладание клеток B-линейной дифференцировки во всех протестированных образцах (периферической крови, костного мозга, селезенки) мышей после первичной и серийной трансплантаций. Метод цкПЦР может использоваться как дополнительный способ валидации данных об уровне приживления клеток человека, полученных с помощью ПЦФ.

Заключение. Мыши NBSGW являются перспективной базовой моделью доклинической разработки продуктов генной и клеточной терапии на основе первичных ГСК человека с модифицированным геномом.

PDF_2024-17-2_82-93

Библиографические ссылки

  1. Koniali L, Lederer CW, Kleanthous M. Therapy development by genome editing of hematopoietic stem cells. Cells. 2021;10(6):1492. doi: 10.3390/cells10061492.
  2. Cring MR, Sheffield VC. Gene therapy and gene correction: targets, progress, and challenges for treating human diseases. Gene Ther. 2022;29(1–2):3–12. doi: 10.1038/s41434-020-00197-8.
  3. Sagoo P, Gaspar HB. The transformative potential of HSC gene therapy as a genetic medicine. Gene Ther. 2023;30(3–4):197–215. doi: 10.1038/s41434-021-00261-x.
  4. Morgan RA, Gray D, Lomova A, Kohn DB. Hematopoietic stem cell gene therapy: progress and lessons learned. Cell Stem Cell. 2017;21(5):574–90. doi: 10.1016/j.stem.2017.10.010.
  5. Radtke S, Humbert O, Kiem HP. Mouse models in hematopoietic stem cell gene therapy and genome editing. Biochem Pharmacol. 2020;174:113692. doi: 10.1016/j.bcp.2019.113692.
  6. Mian SA, Anjos-Afonso F, Bonnet D. Advances in Human Immune System Mouse Models for Studying Human Hematopoiesis and Cancer Immunotherapy. Front Immunol. 2021;11:619236. doi: 10.3389/fimmu.2020.619236.
  7. McDermott SP, Eppert K, Lechman ER, et al. Comparison of human cord blood engraftment between immunocompromised mouse strains. Blood. 2010;116(2):193–200. doi: 10.1182/blood-2010-02-271841.
  8. McIntosh BE, Brown ME, Duffin BM, et al. Nonirradiated NOD,B6.SCID Il2rγ-/- Kit(W41/W41) (NBSGW) mice support multilineage engraftment of human hematopoietic cells. Stem Cell Reports. 2015;4(2):171–80. doi: 10.1016/j.stemcr.2014.12.005.
  9. Sun G, Liang X, Qin K, et al. Functional analysis of KIT gene structural mutations causing the porcine dominant white phenotype using genome edited mouse models. Front Genet. 2020;11:138. doi: 10.3389/fgene.2020.00138.
  10. Rojas-Sutterlin S, Lecuyer E, Hoang T. Kit and Scl Regulation of Hematopoietic Stem Cells. Curr Opin Hematol. 2014;21(4):256–64. doi: 10.1097/moh.0000000000000052.
  11. Cosgun KN, Rahmig S, Mende N, et al. Kit regulates HSC engraftment across the human-mouse species barrier. Cell Stem Cell. 2014;15(2):227–38. doi: 10.1016/j.stem.2014.06.001.
  12. Theocharides AP, Rongvaux A, Fritsch K, et al. Humanized hemato-lymphoid system mice. Haematologica. 2016;101(1):5–19. doi: 10.3324/haematol.2014.115212.
  13. Ito M, Hiramatsu H, Kobayashi K, et al. NOD/SCID/gamma(c)(null) mouse: an excellent recipient mouse model for engraftment of human cells. Blood. 2002;100(9):3175–82. doi: 10.1182/blood-2001-12-0207.
  14. Pattabhi S, Lotti SN, Berger MP, et al. In vivo outcome of homology-directed repair at the HBB gene in HSC using alternative donor template delivery methods. Mol Ther Nucleic Acids. 2019;17:277–88. doi: 10.1016/j.omtn.2019.05.025.
  15. Wu Y, Zeng J, Roscoe BP, et al. Highly efficient therapeutic gene editing of human hematopoietic stem cells. Nat Med. 2019;25(5):776–83. doi: 10.1038/s41591-019-0401-y.
  16. Metais JY, Doerfler PA, Mayuranathan T, et al. Genome editing of HBG1 and HBG2 to induce fetal hemoglobin. Blood Adv. 2019;3(21):3379–92. doi: 10.1182/bloodadvances.2019000820.
  17. Everette KA, Newby GA, Levine RM, et al. Ex vivo prime editing of patient haematopoietic stem cells rescues sickle-cell disease phenotypes after engraftment in mice. Nat Biomed Eng. 2023;7(5):616–28. doi: 10.1038/s41551-023-01026-0.
  18. Leonard A, Yapundich M, Nassehi T, et al. Low-dose busulfan reduces human CD34(+) cell doses required for engraftment in c-kit mutant immunodeficient mice. Mol Ther Methods Clin Dev. 2019;15:430–7. doi: 10.1016/j.omtm.2019.10.017.
  19. Hess NJ, Lindner PN, Vazquez J, et al. Different human immune lineage compositions are generated in non-conditioned NBSGW mice depending on HSPC source. Front Immunol. 2020;11:573406. doi: 10.3389/fimmu.2020.573406.
  20. Adigbli G, Hua P, Uchiyama M, et al. Development of LT-HSC- reconstituted nonirradiated NBSGW mice for the study of human hematopoiesis in vivo. Front Immunol. 2021;12:642198. doi: 10.3389/fimmu.2021.642198.
  21. Amoah A, Keller A, Emini R, et al. Aging of human hematopoietic stem cells is linked to changes in Cdc42 activity. Haematologica 2022;107(2):393–402. doi: 10.3324/haematol.2020.269670.
  22. Karuppusamy KV, Demosthenes JP, Venkatesan V, et al. The CCR5 gene edited CD34+CD90+ hematopoietic stem cell population serves as an optimal graft source for HIV gene therapy. Front Immunol. 2022;13:792684. doi: 10.3389/fimmu.2022.792684.
  23. Magis W, DeWitt MA, Wyman SK, et al. High-level correction of the sickle mutation is amplified in vivo during erythroid differentiation. iScience 2022;25(6):104374. doi: 10.1016/j.isci.2022.104374.
  24. Suchy FP, Nishimura T, Seki S, et al. Streamlined and quantitative detection of chimerism using digital PCR. Sci Rep. 2022;12(1):10223. doi: 10.1038/s41598-022-14467-5.
  25. Maganti HB, Bailey AJM, Kirkham AM, et al. Persistence of CRISPR/Cas9 gene edited hematopoietic stem cells following transplantation: A systematic review and meta-analysis of preclinical studies. Stem Cells Transl Med. 2021;10(7):996–1007. doi: 10.1002/sctm.20-0520.
  26. Fiorini C, Abdulhay NJ, McFarland SK, et al. Developmentally-faithful and effective human erythropoiesis in immunodeficient and Kit mutant mice. Am J Hematol. 2017;92(9):Е513–E519. doi: 10.1002/ajh.24805.
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.

Copyright (c) 2024 Клиническая онкогематология