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Perspectiva de la industria

Ratones humanizados: generación, ventajas y aplicaciones

Perspectiva de la industria

Ratones humanizados: generación, ventajas y aplicaciones

Crédito: Pixabay

Los ratones se utilizan comúnmente como modelos de enfermedades humanas, lo que ayuda a los científicos a comprender el funcionamiento de patologías complejas y a desarrollar fármacos seguros y eficaces. Ahora es posible crear una gama de modelos de ratones modificados genéticamente, incluidos los humanizados, knock-in y knock-out modelos, que se pueden utilizar para avanzar más en nuestra comprensión y tratamiento de las enfermedades humanas.

Redes tecnológicas
habló recientemente con el Dr. Marvin Ouyang,
de Cyagen e vicepresidente ejecutivo y director científico, para obtener más información sobre los ratones humanizados y las aplicaciones que pueden beneficiar. En esta entrevista, el Dr. Ouyang también explica cómo se pueden generar ratones humanizados y destaca algunas de las capacidades de Cyagen en esta área.

Anna MacDonald AM: ¿Qué son los ratones humanizados?

Dr. Marvin Ouyang MO :
Un modelo de ratón humanizado es un término amplio que se refiere a un ratón injertado con genes, células o tejidos humanos funcionales. Este tipo de modelo se suele utilizar como potente in vivo modelo para el estudio preclínico de enfermedades humanas y descubrimiento de fármacos. Los modelos de ratón humanizados se han convertido en un modelo animal importante para identificar cómo los genes humanos afectan el desarrollo y la enfermedad.

AM:
¿Por qué los ratones humanizados son una herramienta de investigación popular?

MO : El objetivo predominante de toda investigación biomédica es superar las enfermedades humanas. Debido a la ética médica, inicialmente no podemos probar medicamentos con efectos inciertos en el cuerpo humano. Por lo tanto, evaluar la seguridad y eficacia de los medicamentos a través de modelos animales se ha convertido en la mejor alternativa.Desde entonces, los modelos de ratón se han vuelto insustituibles para el estudio de la función genética y la patogénesis y también han acelerado el proceso de detección de fármacos. Los ratones humanizados sirven ampliamente como modelos en la medicina traslacional, desempeñando un papel importante en la investigación biológica y el descubrimiento de fármacos, incluida la medicina regenerativa y el trasplante.e inmunología.

AM: ¿Qué aplicaciones pueden beneficiarse particularmente los ratones humanizados?

MO
: Los ratones humanizados son herramientas importantes para la investigación preclínica que permiten a los investigadores realizar estudios traslacionalmente relevantes. Benefician a una amplia gama de campos de investigación, incluidos :

  • Evaluación de la eficacia de la inmunoterapia
  • experimentos farmacodinámicos
  • Predicción de respuesta clínica
  • Investigación inmunológica a tumores
  • y más

AM: ¿Puede contarnos más sobre el uso de ratones humanizados en la investigación del cáncer?

MO
: Los ratones humanizados se pueden aplicar al estudio de la edición de células T como método de evaluación para optimizar la eficacia y seguridad de la regulación de TCR / CAR y ampliar el alcance del tratamiento del cáncer. Mecanismos optimizados para introducir TCR específicos de tumores en las células Ta través del método transgénico TG se han investigado en modelos de ratones humanizados. Existe una preocupación principal con respecto a la seguridad de la terapia TG TCR, que es el potencial de emparejamiento incorrecto entre el TG TCR y el TCR endógeno, lo que causa una especificidad fuera del objetivo y, por lo tanto,aumento de la citotoxicidad. Después de destruir endógenos TCRa y TCRb genes con el método ZFN, los investigadores encontraron que el modelo Hu-PBL-SCID trasplantado con una fuente de células T TG editadas con leucemia wt-1 positiva podía expresar solo TCR específicos del tumor WT-1.

Los ratones humanizados también pueden servir como herramientas de evaluación para inhibidores de puntos de control inmunitarios. En la actualidad, se han desarrollado con éxito en la clínica dos anticuerpos monoclonales de puntos de control inmunitarios, el anticuerpo monoclonal anti-linfocito T anti-citotóxico 4 CTLA-4 y el anticuerpo monoclonal anti-células programadas.anticuerpo monoclonal de muerte-1 anti-PD-1. Tanto los tratamientos con anticuerpos monoclonales CTLA-4 como anti-PD-1 han demostrado eficacia en la lucha contra el melanoma, pero no todos los pacientes responden tanto a la terapia CTLA-4 como a la terapia anti-PD-1. Por lo tanto, ratones humanizados trasplantados con tumores pueden revelar el mecanismo de interacción entre el bloqueo y el sistema inmunológico y evaluar la eficacia y eficiencia de los inmunomoduladores. Estudios recientes han demostrado que la administración combinada de anticuerpos monoclonales anti-hcd137 y anti-PD-1 tiene un efecto significativoefecto antitumoral en ratones deficientes en RAG2 / IL2RG trasplantados con células cancerosas colorrectales humanas HT-29 y células mononucleares de sangre periférica humana heterólogas PBMC, o en ratones trasplantadoscon tejido de cáncer gástrico de pacientes y PBMC autólogas.

AM: ¿Puede explicar las diferentes formas en que se pueden generar ratones humanizados?

MO
: Hay dos métodos principales para generar modelos de ratón humanizados, que se describen a continuación.

1 Trasplante de células o tejidos humanos en ratones inmunodeficientes

Los modelos de ratón humanizados convencionales se establecieron trasplantando células o tejidos humanos en ratones inmunodeficientes. Debido a las ventajas de la alta eficiencia, la economía y el proceso de operación relativamente simple, este método se ha utilizado ampliamente como modelo animal experimental preclínico en la investigación deenfermedades infecciosas humanas, cáncer, medicina regenerativa, trasplantes, alergia e inmunidad.

2 Inserción de genes humanos en el genoma del ratón utilizando tecnología transgénica / focalización de genes / edición de genes

Los modelos de ratones humanizados genéticamente modificados se han difundido ampliamente aplicado en la investigación de la función de genes humanos, desarrollo de fármacos inmunes a tumores, enfermedades infecciosas, evaluación preclínica de fármacos y más. Por ejemplo, humanizando genes de ratón relacionados con puntos de control inmunitarios como CTLA4 y PD1, ratones humanizados que pueden interactuar con anti-Se pueden construir anticuerpos humanizados CTLA4 y PD1, que proporcionan una herramienta eficaz para la detección preclínica y la evaluación de fármacos de anticuerpos.

AM:
¿Cuáles son las ventajas de utilizar modelos de ratón humanizados para la producción de anticuerpos?

MO
: Con el rápido avance de la producción de anticuerpos humanizados, el uso de la modificación genética para desarrollar ratones que producen anticuerpos humanos se ha convertido en una faceta importante de la investigación de desarrollo de fármacos de anticuerpos. Un ratón humanizado que expresa anticuerpos humanos se puede obtener mediante múltiples rondas de selección de genes, reemplazando respectivamente la región homóloga del ratón con la región variable de la cadena pesada / cadena ligera del anticuerpo humano. Después de ser estimulado por el antígeno correspondiente, el ratón humanizado puede producir un anticuerpo que contiene una porción de la región variable humanizada contra el antígeno junto con la región constante de unAnticuerpo de ratón. Los estudios han demostrado que los anticuerpos humanos obtenidos a través del cribado de ratón humanizado tienen una afinidad y actividad más eficaces en comparación con los anticuerpos humanos obtenidos por in vitro métodos de recombinación de ADN.

AM:
¿Qué factores deben considerar los investigadores al elegir entre CRISPR / Cas o métodos de selección de células madre embrionarias ES?

MO
: CRISPR, que significa "repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas", trabaja junto con las proteínas Cas para formar el complejo CRISPR-Cas, una tecnología biológica derivada originalmente de un sistema de inmunidad adaptativa procariota. Aunque CRISPR es conocido por ventajas como alta eficiencia, respuesta rápida, proceso conveniente, bajo costo y aplicación exitosa a diferentes especies; las desventajas incluyen los riesgos impredecibles e incontrolables fuera del objetivo, las limitaciones del tamaño de los fragmentos y las disputas de patentes en curso, lo que a menudo lo hace inadecuado para proyectos complejos de modificación genética.

La tecnología de selección de genes mediada por células madre embrionarias, ampliamente considerada como el "estándar de oro" de la industria, proporciona cambios genéticos precisos sin efectos fuera del objetivo, lo que permite una modificación genética compleja.

Desde los inicios de la investigación sobre la edición de genes, la capacidad de modificar con precisión grandes regiones genómicas se ha mantenido como un impulsor principal de la innovación en el campo. Aunque las tecnologías de edición de genes se han perfeccionado continuamente, el tamaño de la región modificable sigue estando limitado según elmétodos utilizados.

Desarrollar modelos de ratón humanizados con grandes modificaciones genómicas ha demostrado ser una tarea desafiante para muchos núcleos institucionales y empresas. La investigación de reemplazos de genes completos, utilizados en la terapia de reemplazo de genes, a menudo empuja los límites de las tecnologías de edición de genes. Golpe de fragmentos grandes-ins LFKI, igualmente limitadas, se utilizan para desarrollar modelos de ratón humanizados.

AM:
¿Puede contarnos más sobre las capacidades de generación de ratones humanizados de Cyagen y las ventajas que ofrecen a los investigadores?

MO
: Si bien se puede utilizar la edición CRISPR / Cas9 o el direccionamiento genético mediado por ESC para desarrollar modelos de ratón con knock-in humanizado KI, cada método ofrece sus propios beneficios para el desarrollo de modelos. El Cyagen TurboKnockout® el servicio de selección de genes reúne las ventajas de cada método para proporcionar un modelado genético complejo en modelos de ratón C57BL / 6 o BALB / c, incluidos LFKI de hasta 300 kb, en una línea de tiempo acelerada. TurboKnockout ® ofrece modelos de ratón de humanización listos para la investigación en tan solo 6 meses.

En comparación con la ingeniería genética basada en CRISPR / Cas9, TurboKnockout® proporciona cambios genéticos precisos sin efectos fuera del objetivo, está libre de disputas de patentes y es la tecnología elegida para proyectos de desarrollo de fármacos que requieren libertad para operar.

El Dr. Marvin Ouyang estaba hablando con Anna MacDonald, redactora científica de Technology Networks.

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