《Laboratory Animal Research》：A novel hairless highly immunodeficient mice model optimized for in vivo imaging
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为优化活体荧光成像质量，解决因毛囊和皮肤厚度导致的光信号衰减问题，研究人员成功构建了BALB/c背景的Hairless Rag2/Jak3双敲除（Hairless R/J）小鼠模型。该模型兼具无毛、T细胞、B细胞和NK细胞完全缺失的表型，其皮肤更薄，在移植荧光标记的胆管癌和黑色素瘤细胞后，活体荧光成像的信号强度和穿透性显著优于Nude R/J小鼠，为非侵入性肿瘤监测和抗癌疗法评估提供了更优工具。
在癌症研究的战场上，科学家们经常需要借助一种特殊的“探针”——活体成像技术，来实时、无创地观察肿瘤在体内的生长、转移以及对治疗的反应。这就像给研究者一双“透视眼”，能直接看到身体内部的动态。然而，这双“眼睛”的视力常常受到阻碍。传统上，用于此类研究的裸鼠（Nude mice）虽然缺少毛发，但它们的皮肤相对较厚，且毛囊依然存在，这些结构会吸收和散射荧光信号，导致成像质量下降。更重要的是，裸鼠虽然缺乏T细胞，但依然保留着B细胞、NK细胞等免疫组分，这些残留的免疫细胞可能攻击并排斥移植的人类肿瘤细胞，干扰实验结果的准确性。那么，能否创造一种更“透明”、免疫系统更“空白”的理想小鼠模型，让“透视”更清晰，让人类肿瘤细胞“安家”更顺利呢？
为了回答这个问题，研究人员在《Laboratory Animal Research》上发表了一项研究，成功构建并鉴定了一种新型的小鼠模型：BALB/c背景的无毛Rag2/Jak3双敲除（Hairless Rag2/Jak3 KO，简称Hairless R/J）小鼠。这个模型融合了两个关键特性：一是来自Hr基因突变的无毛（Hairless）表型，旨在减少光信号在皮肤层的衰减；二是通过基因敲除技术同时破坏Rag-2和Jak3基因，导致T细胞、B细胞和NK细胞（自然杀伤细胞）的完全缺失，创造出比裸鼠更彻底的免疫缺陷状态。研究证实，这种新型小鼠不仅实现了预期的免疫表型，其皮肤厚度显著薄于同样免疫缺陷的无毛裸鼠（Nude R/J mice），并且在皮下注射荧光微球和移植表达mCherry红色荧光蛋白的人胆管癌细胞后，活体成像检测到的荧光信号强度显著更强。这标志着研究者们获得了一个功能更强大的“活体成像平台”，有望提升肿瘤研究和药物评价的精准度。
为了完成这项研究，作者运用了几个关键技术方法。首先，通过杂交育种的方法，将BALB/c背景的无毛（Hairless）小鼠与BALB/c Rag2-/-Jak3-/-（BRJ）重度免疫缺陷小鼠进行交配，培育出目标基因型的Hairless R/J小鼠。其次，利用流式细胞术分析了小鼠脾脏细胞，通过检测CD3（T细胞标记）、CD19（B细胞标记）、DX5和CD122（NK细胞标记）等表面蛋白，确认了模型小鼠淋巴细胞和NK细胞的完全缺失。再者，采用电子卡尺直接测量以及苏木精-伊红（H&E）染色后测量组织切片的方法，对比了Hairless R/J小鼠与Nude R/J小鼠的皮肤和表皮厚度。最后，利用Maestro活体荧光成像系统，对皮下注射的绿色荧光微球以及皮下移植的mCherry荧光标记的人胆管癌细胞系（KKU-213A-mCherry）进行非侵入性的荧光信号定量分析，并分析了荧光强度与肿瘤体积、重量之间的相关性。
研究结果
Hairless Rag2/Jak3 KO (Hairless R/J) 小鼠表现出淋巴细胞和NK细胞的完全缺失
通过流式细胞术分析脾脏细胞，确认了Hairless R/J小鼠中完全检测不到成熟的CD3+T细胞、CD19+B细胞以及DX5+CD122+NK细胞，而作为对照的野生型无毛（Hairless）小鼠则拥有这些免疫细胞群。这证实了该模型达到了预期的重度免疫缺陷表型。
由于皮肤更薄，Hairless R/J小鼠相比Nude R/J小鼠具有更高的荧光通透性
对皮肤厚度的直接测量和H&E染色切片的显微测量均显示，Hairless R/J小鼠的皮肤和表皮厚度显著小于Nude R/J小鼠。为了验证这能否带来更好的成像效果，研究者将黄色-绿色荧光微球皮下注射到两组小鼠体内，并用活体成像系统检测。结果显示，Hairless R/J小鼠的荧光信号强度显著高于Nude R/J小鼠，证明其更薄的皮肤确实带来了更高的光学通透性。
皮下肿瘤细胞非侵入性荧光的可视化
将表达mCherry的人胆管癌细胞（KKU-213A-mCherry）皮下移植到Hairless R/J小鼠两侧腹部。活体成像显示，可以在小鼠体内清晰观察到肿瘤发出的红色荧光。对取出肿瘤后的分析表明，活体检测到的荧光强度与肿瘤离体后的荧光强度、肿瘤体积及重量均呈显著正相关。这意味着，通过无创监测Hairless R/J小鼠体内的荧光信号，可以准确、定量地反映皮下移植瘤的生长情况。此外，研究还成功将人黑色素瘤细胞系Ihara皮下移植到Hairless R/J小鼠体内并观察到其生长，进一步证明了该模型支持不同类型人类肿瘤细胞移植的能力。
结论与讨论
本研究的核心结论是，成功构建的BALB/c背景Hairless R/J小鼠，兼具无毛特征和T、B、NK细胞完全缺失的重度免疫缺陷。与同样免疫缺陷的Nude R/J小鼠相比，其关键优势在于皮肤更薄，这直接转化为在活体荧光成像中更优的信号强度和穿透力，使其成为肿瘤研究，特别是基于光学成像的肿瘤进展监测和疗法评估中更具价值的工具。
在讨论中，作者将Hairless R/J小鼠与现有的其他免疫缺陷无毛模型进行了比较。传统的裸鼠（Nude mice）缺乏T细胞但保留其他免疫细胞，且存在“淋巴细胞渗漏”现象。SCID（重症联合免疫缺陷）鼠缺乏T、B细胞，但保留NK细胞，且对辐射和DNA损伤剂敏感。市售的SHrN等基于NOD/SCID背景的无毛鼠，可能存在毛发稀疏生长和DNA修复缺陷导致的放射敏感性问题。而本研究构建的Hairless R/J小鼠，基于BALB/c背景，通过Rag2和Jak3的基因敲除，实现了稳定的、无渗漏的T、B、NK细胞联合缺失，且BALB/c品系对辐射的敏感性与人类更接近，在用于涉及放疗或DNA损伤性化疗药物的临床前研究时可能更具优势。其源自Hairless小鼠的更薄表皮，是相比Nude背景模型在光学成像上的独特改进。
综上所述，这项研究提供了一种经过优化的新型重度免疫缺陷无毛小鼠模型。它不仅为人类肿瘤异种移植提供了更“宽容”的体内环境，更重要的是，其卓越的光学特性使得对移植瘤的非侵入性、实时、定量监测变得更加灵敏和可靠。这有望推动癌症生物学研究和抗癌药物开发进入一个可视化更强、数据更精准的新阶段，尤其在构建和评估患者来源异种移植（PDX）模型方面展现出巨大潜力。
