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CD137人源化模型体内药效实验

(BALB/c-hCD137, BALB/c-hPD1/hCD137, BALB/c-hPD1/hPDL1/hCD137, C57BL/6-hCD137, C57BL/6-hPD1/hCD137)

CD137(4-1BB,TNFRSF9)属肿瘤坏死因子受体超家族成员,I型跨膜蛋白。在活化的CD4+T、CD8+T细胞表面表达,与CD137L结合构成T细胞共刺激信号[1]。CD137主要在T细胞的免疫应答中发挥作用,可以协同CD28在免疫后期提供共刺激信号以及T细胞的存活信号,在维持免疫应答、抵抗免疫细胞凋亡、减少抗原特异性免疫细胞的清除以及增强免疫记忆方面发挥重要作用。CD137能够刺激NK细胞增殖及IFNγ产生[2],通过促进细胞因子产生及B7上调表达介导DC活化[3]; 同时,CD137能够保护T细胞免于活化诱导的细胞死亡(activation-induced cell death,AICD)[1]。另外,CD137表达于肿瘤组织血管壁,CD137L表达于多种人体肿瘤组织细胞表面,CD137/CD137L在肿瘤微环境中发挥重要作用。

构建策略:集萃药康将BALB/c及C57BL/6小鼠的CD137基因编码胞外区的部分替换为相应的人源基因序列,而胞内区则保留完整的鼠源序列,成功构建了CD137人源化小鼠模型,包括单人源化小鼠BALB/c-hCD137及C57BL/6-hCD137,双人源化小鼠BALB/c-hPD1/hCD137及C57BL/6-hPD1/hCD137,三人源化小鼠BALB/c-hPD1/hPDL1/hCD137。CD137人源化小鼠模型可用于人CD137激动剂的药效评价及安全性评价。


1. BALB/c-hCD137:Urelumab药效实验

在BALB/c-hCD137小鼠模型皮下接种CT26.WT肿瘤细胞后测试人CD137抗体Urelumab的肿瘤抑制药效。


左图:小鼠肿瘤生长曲线  右图:小鼠体重变化曲线

将对数生长期的结肠癌细胞CT26.WT接种至5-8周的BALB/c-hCD137人源化小鼠皮下,待肿瘤生长至平均体积约100 mm3时随机分为Vehicle(对照)组,Urelumab组(n=6),并使用相应的药物进行治疗。每周给药2次,共给药6次。数据以Mean ± SEM形式呈现。

结果显示:抗人CD137抗体Urelumab对肿瘤生长有明显的抑制作用(TGI=64.26%)。

结果证明:BALB/c-hCD137小鼠是评估人CD137抗体药效的理想动物模型。


2.C57BL/6-hCD137:Urelumab和Utomilumab类似物药效实验

在C57BL/6-hCD137小鼠模型皮下接种MC38肿瘤细胞后测试人CD137抗体Urelumab和Utomilumab类似物的肿瘤抑制药效。


 左图:小鼠肿瘤生长曲线    右图:小鼠体重变化曲线

基于B6-hCD137小鼠皮下接种MC38模型的体内药效实验。 将小鼠结肠癌细胞MC38接种到B6-hCD137人源化小鼠皮下,待肿瘤平均体积约100 mm3时将动物随机分为对照组和治疗组(n=6)。数据以Mean ± SEM形式呈现。

结果显示:抗人CD137抗体Urelumab对肿瘤生长有明显的抑制作用(TGI=100%),而抗人CD137抗体Utolumab对肿瘤生长仅有部分的肿瘤抑制作用(TGI=47.67%),药效结果与临床结果一致。

结果证明:B6-hCD137小鼠是评估人CD137抗体体内药效的有力工具。


3. BALB/c-hPD1/hPDL1/hCD137:Urelumab类似物Keytruday药效实验

在BALB/c-hPD1/hPDL1/hCD137小鼠模型皮下接种CT26-hPDL1(Tg)-mPDL1(KO)肿瘤细胞后测试抗人CD137抗体Urelumab类似物和抗人PD1抗体的肿瘤抑制药效。


小鼠肿瘤生长曲线

基于BALB/c-hPD1/hPDL1/hCD137小鼠皮下接种CT26-hPDL1(Tg)-mPDL1(KO)模型的体内药效试验。将对数生长期的结肠癌细胞CT26-hPDL1(Tg)-mPDL1(KO)接种至6-8周龄BALB/c-hPD1/hPDL1/hCD137人源化小鼠皮下,待肿瘤生长至平均体积100 mm3时随机分为PBS组、Keytruda组、Urelumab analogue组及Keytruda与Urelumab analogue联合给药组 (n=8),并使用相应的药物进行治疗。每周给药2次,共给药5次。数据以Mean ± SEM形式呈现。

结果显示: Keytruda组和Urelumab analogue单药组的肿瘤体积抑制率(TGI)分别为69.68%和72.21%;Keytruda与Urelumab analogue联合用药组的TGI为87.22%,各给药组均对肿瘤的生长有显著的抑制作用,且联合给药组抑制作用更显著。

结果表明: BALB/c-hPD1/hPDL1/hCD137小鼠可以用来评价人源CD137抗体、PD-1/PD-L1抗体及联合用药的抗肿瘤药效作用。


4. C57BL/6-hPD1 /hCD137:Anti-CD137 Ab和Keytruday药效实验 

在B6-hPD1/hCD137小鼠模型皮下接种MC38肿瘤细胞系后测试抗人CD137抗体及抗人PD1抗体KEYTRUDA®(Pembrolizumab)的肿瘤抑制药效。


左图:小鼠肿瘤生长曲线  右图:小鼠体重变化曲线

基于B6-hPD1/hCD137的体内抗人CD137抗体及抗人PD1抗体药效实验。将对数生长期的结肠癌细胞MC38接种至6-8周龄的B6-hPD1/hCD137人源化小鼠皮下,待肿瘤生长至平均体积约100 mm3时随机分为Vehicle(对照组,n=5),CD137 Ab 3mg/kg组(n=5),Opdivo 5mg/kg组(n=4),CD137 Ab 3mg/kg + Opdivo 5mg/kg组(联合用药组,n=5)。每3天给药1次,共给药6次。数据以Mean ± SEM形式呈现。

结果显示:CD137 Ab与Opdivo联合用药组(TGI=86.2%)及Opdivo 5mg/kg组(TGI=98.8%)对肿瘤生长均有明显的抑制效果,CD137 Ab 3mg/kg组可部分抑制肿瘤生长(TGI=48.3%)(左图)。四组小鼠体重无明显变化(右图)。

结果证明:B6-hPD1/hCD137小鼠是评估抗人CD137抗体及抗人PD1抗体联合药效的理想动物模型。


参考文献

[1] Cannons JL, et al. 4-1BB ligand induces cell division, sustains survival, and enhances effector function of CD4 and CD8 T cells with similar efficacy. J.Immunol. 2001; 167:1313‒1324.
[2] Wilcox RA, Tamada K, Strome SE, Chen L. Signaling through NK cell-associated CD137 promotes both helper function for CD8+ cytolytic T cells and responsiveness to IL-2 but not cytolytic activity. J. Immunol. 2002; 169:4230‒4236.

[3] Wilcox RA, et al. Cutting edge: expression of functional CD137 receptor by dendritic cells. J. Immunol. 2002;168:4262‒4267.

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