技术资料分享
Basic Scientific Research
您当前的位置:首页  > 技术资料分享
肝细胞癌同种免疫完整小鼠动物模型:Hepa1-6、RIL-175还是H22应该怎么选
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

肝细胞癌候选药进入免疫治疗、抗血管生成联合、STING激动剂、溶瘤病毒、放疗联合或者其他肿瘤微环境调节方向以后,普通人源CDX很快会遇到一个限制:肿瘤可以正常生长,但宿主没有完整的小鼠抗肿瘤免疫系统,很多真正决定药效的CD8⁺T细胞、Treg、巨噬细胞、树突状细胞和髓系抑制细胞反应无法完整评价。

同种免疫完整模型因此成为很多肝癌项目进入免疫药效阶段后的重要选择。实际项目里最常遇到的三个模型是Hepa1-6、RIL-175和H22。它们都可以在免疫功能完整的小鼠中建立肿瘤,但三者绝不是可以随意替换的三个“肝癌细胞系”。

Hepa1-6最大的特点是免疫浸润明显,CD8⁺T细胞、B细胞以及多种抗原呈递细胞丰富,对免疫检查点治疗容易表现出较强响应;RIL-175则具有更明确的C57BL/6遗传背景和TP53缺失、HRAS激活背景,肿瘤微环境相对更具免疫抑制性,对单药PD-1反应有限,更适合联合免疫和耐药研究;H22的优势则是成瘤快、操作成熟、成本相对可控,在国内药效筛选和局部治疗研究中使用非常广,但其细胞来源、长期传代以及不同保藏体系之间的一致性需要特别重视。

更重要的是,细胞系选择不能脱离接种位置讨论。同一个Hepa1-6,长在背部皮下和长在肝脏里,并不是同一个免疫模型。肝脏本身具有特殊的免疫耐受环境,还有Kupffer细胞、肝窦内皮细胞、肝星状细胞以及纤维化背景。如果产品准备主张真正的肝癌免疫微环境药效,只比较三个皮下瘤哪个长得快,往往已经把最重要的问题漏掉了。

因此,这三个模型真正的选择原则不是“哪一个最好做”,而是候选药准备回答什么研发问题。

导读

一、为什么同样叫同种免疫完整肝癌模型,三种细胞系不能混着用 二、Hepa1-6为什么适合免疫首筛,却最容易把免疫药效做得过于漂亮 三、RIL-175为什么更适合免疫抑制和联合治疗项目 四、H22为什么适合快速药效,却不一定适合承担最关键的免疫机制结论 五、皮下和肝原位为什么可能比细胞系差异还重要 六、PD-1、VEGF联合、STING和局部治疗分别应该优先选哪个模型 七、阳性药和抗体交叉反应为什么必须在建模前确认 八、随机、治疗窗口和终点应该怎样设计 九、首轮阳性以后,什么时候必须换第二个模型

一、为什么同样叫同种免疫完整肝癌模型,三种细胞系不能混着用

同种免疫完整模型的核心价值,在于肿瘤能够在具有完整免疫系统的宿主中生长,从而评价药物对肿瘤细胞和宿主免疫系统的共同作用。

但“有完整免疫系统”只是第一层条件。

真正决定免疫药效的,还包括肿瘤本身产生多少抗原、基础CD8⁺T细胞浸润有多少、PD-L1处于什么水平、髓系抑制强不强、CAF是否丰富,以及肿瘤细胞和宿主之间是否存在额外的组织相容性差异。

Hepa1-6、RIL-175和H22在这些方面差异很大。

模型常用宿主主要特点更适合的研发场景主要风险
Hepa1-6C57BL/6T/B细胞浸润较丰富、免疫反应较强IO早筛、联合免疫、免疫激活机制容易高估免疫治疗效果
RIL-175C57BL/6TP53缺失、HRAS激活,免疫抑制更明显PD-1联合、髓系/CAF、耐药、纤维化背景单药窗口可能较窄
H22常用BALB/c等免疫完整宿主成瘤快、重复性较好、应用成熟快速药效、化疗、局部治疗、组合筛选来源/宿主匹配和免疫外推需谨慎

所以项目开始前最先要问的不是“实验室哪个细胞有现货”,而是候选药需要一个容易响应的免疫模型,还是一个具有一定免疫阻力的模型。

这会直接改变Go/No-Go结论。

SECTION 01

01

Hepa1-6为什么适合免疫首筛,却最容易把免疫药效做得过于漂亮

Hepa1-6是目前使用非常广的一类小鼠肝癌细胞。

它的一个明显特点,是肿瘤内部可以出现比较丰富的免疫浸润。原位肿瘤中可见较多CD4⁺、CD8⁺T细胞、B细胞、树突状细胞和肿瘤相关巨噬细胞,甚至可以形成明显的淋巴细胞聚集结构。PD-L1水平也可以较高。

对于免疫药研发来说,这意味着肿瘤里已经存在一批可以被重新激活的效应细胞。

因此,PD-1阻断、免疫激活剂、放疗联合、溶瘤病毒以及其他能够提高抗原呈递和T细胞反应的治疗,在Hepa1-6中比较容易观察到药效。

这个特点非常适合首轮PoC。

例如一个新的STING激动剂,如果连Hepa1-6这种免疫反应基础较好的模型中都无法增加CD8⁺T细胞、IFN相关信号和肿瘤控制,那么继续推进复杂模型的意义通常不大。

但Hepa1-6最大的风险也恰恰来自这里。

这条细胞系最初来源于C57L背景的BW7756肝瘤,目前却通常接种到C57BL/6小鼠。两个品系并不是完全相同的组织相容性背景,存在MHC单倍型差异。严格来说,Hepa1-6与C57BL/6并不是一个完全意义上的遗传同系组合。

这种轻度组织相容性差异可能增加宿主对肿瘤的免疫识别。

在系统比较不同HCC模型时,Hepa1-6表现出非常丰富的T细胞和B细胞浸润,对PD-1治疗也表现出明显的肿瘤控制;即使不治疗,部分原位Hepa1-6肿瘤自身也受到较强宿主免疫限制。

这就带来一个非常现实的研发风险:

候选免疫药在Hepa1-6中效果特别漂亮,并不一定说明它面对典型免疫抑制型人HCC仍然能够获得同样结果。

因此,Hepa1-6更适合回答:

这个候选物有没有免疫激活能力?

能不能与PD-1形成增效?

能不能促进T细胞进入肿瘤?

而如果项目准备进一步声称“能够逆转免疫冷肿瘤”或者“能够克服PD-1耐药”,只做Hepa1-6就明显不够。

SECTION 02

02

RIL-175为什么更适合免疫抑制和联合治疗项目

RIL-175与Hepa1-6最大的不同,首先来自细胞来源。

RIL-175来自C57BL/6背景的TP53缺失胎肝细胞,并进一步导入活化型HRAS,因此具有比较明确的TP53缺失和RAS驱动特征。它与C57BL/6宿主的遗传背景匹配也更加清楚。

更重要的是,它形成的肿瘤免疫环境与Hepa1-6明显不同。

RIL-175中T细胞总体浸润低于Hepa1-6,部分CD8⁺T细胞表现出较低的增殖和细胞毒活性,同时肿瘤内存在α-SMA较高的CAF以及髓系免疫抑制成分。单独给予PD-1抗体时,整体药效比较有限,只会有部分动物获得较长时间的肿瘤控制。

这个特点反而非常适合很多目前真正的HCC研发项目。

现在越来越多肝癌免疫候选物并不是准备替代PD-1,而是希望解决“为什么PD-1只有部分患者响应”的问题,包括:

CXCR4抑制剂+PD-1;VEGF/VEGFR抑制+PD-1;STING激动剂+PD-1;髓系细胞调节+PD-1;CAF/TGF-β通路+免疫治疗;树突状细胞激活+免疫检查点。

这类项目真正需要的不是一个PD-1自己就能轻松清瘤的模型,而是一个PD-1单药有一定基础作用,但存在明显剩余疾病负担的模型。

RIL-175恰好能够提供这样的窗口。

如果PD-1单药TGI已经达到非常高水平,再加入候选药以后,联合组很难继续拉开差异;反过来,如果PD-1完全没有任何生物学作用,又很难判断候选药究竟是在恢复PD-1响应,还是完全独立产生药效。

比较理想的联合模型,是PD-1存在有限效应,但仍然留有足够的增量空间。

RIL-175在这一点上通常比Hepa1-6更加合适。

此外,RIL-175也已经被用于CCl4诱导肝损伤/纤维化背景中的原位HCC研究。对于准备评价“肝硬化背景+肝癌+免疫治疗”的项目,它的扩展空间明显更大。

SECTION 03

03

H22为什么适合快速药效,却不一定适合承担最关键的免疫机制结论

H22在国内肝癌动物药效研究中使用非常广。

它的优势非常现实:成瘤率通常较高,生长速度快,皮下操作成熟,短周期内就可以获得比较清晰的TGI结果,而且可以扩展到肝原位、双侧瘤、再挑战以及局部治疗模型。

对于以下项目,H22仍然很有价值:

小分子抗肿瘤药首轮筛选;化疗联合;局部放疗或介入治疗;材料和递药体系;免疫联合的快速概念验证;双侧瘤远隔效应;治疗后再挑战和免疫记忆。

但H22在高要求免疫药开发中的问题,也需要提前说明。

首先,H22是一条历史非常久的移植性肝瘤细胞系,不同实验室、不同保藏机构经过长期传代以后,生物学特征可能存在差异。关于H22历史来源和常用宿主的记录也不像RIL-175那样简单统一。

国内大量实验把H22接种于BALB/c免疫完整小鼠,也有研究使用KM、ICR等宿主。因此,对于普通药效筛选,这种经验体系可以继续使用;但对于需要精确解释T细胞免疫、MHC依赖反应或者免疫记忆的关键项目,不建议仅仅看到“H22+BALB/c”就默认它与宿主之间不存在任何额外免疫学变量。

其次,H22生长往往比较快。

生长快对于短期TGI非常方便,却可能使免疫药物还没有完成足够的免疫启动和克隆扩增,Vehicle组就已经接近终点。这对于疫苗、STING、溶瘤病毒和T细胞依赖型联合并不一定有利。

所以,H22最适合承担的角色往往是“快速筛选平台”,而不是单独承担整个免疫转化结论。

如果H22中得到很强的免疫联合效果,后续最好进入RIL-175或者其他来源更明确、TME特征更加清楚的同种模型重复验证。

SECTION 04

04

皮下和肝原位为什么可能比细胞系差异还重要

同种肝癌项目里非常常见的一个误区,是花很多时间讨论Hepa1-6还是RIL-175,却默认皮下和肝原位可以互相替代。

实际上,对于免疫治疗,接种位置可能直接重塑药效。

皮下模型的优势是简单、稳定,可以连续用游标卡尺测量肿瘤体积,适合快速剂量筛选、组合筛选和初步PK/PD。

但肝脏具有特殊的免疫环境。

Kupffer细胞、肝窦内皮细胞、肝星状细胞以及肝脏本身的免疫耐受特征,都会参与HCC的免疫微环境。如果再叠加纤维化或者脂肪性肝炎,T细胞、髓系细胞和CAF状态还会继续改变。

因此,同一种细胞皮下有效,进入肝原位以后完全可能出现不同结果。

建模位置主要优势更适合的研发阶段
皮下建模快、测量方便、成本低剂量探索、组合首筛
肝原位保留肝脏器官微环境关键免疫PoC、抗血管、局部治疗
肝原位+纤维化更接近慢性肝病背景HCCPD-1联合、髓系和CAF项目
双侧皮下易观察远隔效应放疗、局部治疗、STING、溶瘤病毒
原位+转移可评价疾病进展抗转移和晚期项目

对于普通小分子直接杀伤肿瘤细胞,皮下首轮筛选通常足够。

但对于PD-1联合、VEGF联合、TGF-β、CXCR4、STING、巨噬细胞或肝窦微环境相关药物,项目做到关键节点后最好升级肝原位。

SECTION 05

05

PD-1、VEGF联合、STING和局部治疗分别应该优先选哪个模型

三个模型并没有固定排名,更合理的是按产品类型选择。

1、PD-1/PD-L1单药或免疫激活首筛

可以优先Hepa1-6。

它具有丰富的基础免疫浸润,比较容易观察T细胞激活、PD-L1变化以及免疫检查点药效。

但如果候选药的核心卖点是“克服PD-1耐药”,Hepa1-6不能作为唯一模型。

更合理的路径是:

Hepa1-6证明候选药能够激活抗肿瘤免疫→RIL-175验证在更强免疫抑制背景下能否保留药效。

2、PD-1联合和耐药逆转

优先考虑RIL-175。

尤其是CXCR4、髓系抑制、CAF、TGF-β以及其他希望重新塑造免疫抑制微环境的药物,RIL-175通常能够提供更有价值的增量治疗窗口。

如果候选药+PD-1在Hepa1-6中非常强,而到了RIL-175几乎完全丢失,就需要重新判断产品究竟是真正克服免疫抑制,还是只在预先存在大量效应T细胞的肿瘤中有效。

3、VEGF/VEGFR+免疫治疗

RIL-175原位模型通常更有优势。

这类项目的核心不仅是杀伤肿瘤,还包括血管正常化、免疫细胞进入以及髓系和基质环境重塑。肝原位比皮下更能够体现肝脏血供和肝窦微环境。

如果项目进一步模拟临床HCC,可以叠加慢性肝损伤或纤维化背景。

4、STING、溶瘤病毒和局部免疫激活

首轮可以选择Hepa1-6或H22。

H22生长快、局部操作方便,适合做瘤内给药、局部治疗以及双侧瘤远隔效应;Hepa1-6则更容易观察明显T细胞免疫重塑。

但如果局部治疗的核心主张是“把冷肿瘤变热”,最终仍建议加入RIL-175这类基础免疫浸润较低的模型。

5、化疗+免疫检查点

H22和Hepa1-6都可以用于首轮。

例如研究免疫原性细胞死亡时,可以看化疗后CRT暴露、HMGB1、ATP释放,再观察PD-1联合。如果首轮阳性,再进入RIL-175进一步验证是否能够在更强免疫抑制背景下建立同样的联合优势。

SECTION 06

06

阳性药和抗体交叉反应为什么必须在建模前确认

同种免疫完整模型有一个经常被低估的问题:肿瘤和免疫系统都是小鼠来源。

因此,人源治疗抗体不能默认可以直接拿来用。

例如候选药是针对人PD-1、PD-L1、CTLA-4或者其他人源免疫靶点的抗体,如果本身不结合鼠源蛋白,那么Hepa1-6、RIL-175和H22做得再好也没有意义。

正式项目开始前至少需要确认:

候选抗体是否结合鼠源靶点;亲和力是否与人源靶点相近;是否保留Fc效应;肿瘤细胞本身是否表达鼠源靶点;目标免疫细胞是否表达对应受体。

如果没有鼠源交叉反应,通常有三条路:

使用mouse surrogate抗体完成机制PoC;构建人靶点敲入小鼠或肿瘤细胞;直接升级到人源化免疫系统模型。

这三种方案回答的问题并不完全一样。

mouse surrogate适合证明靶点机制,但不能直接代表临床候选抗体本身的PK、亲和力和Fc性质;人源化模型能够直接评价人源候选物,但成本、变异和免疫重建复杂度明显增加。

阳性药也同样需要注意。

小分子lenvatinib这类跨物种酶靶点药物可以直接使用,但人源特异性治疗抗体不能简单把临床药名放进小鼠方案。免疫检查点项目通常需要使用明确的抗鼠PD-1、PD-L1或CTLA-4抗体克隆。

所以,同种模型真正适合的是“鼠源免疫系统中的药理机制验证”,并不自动等于所有临床候选抗体都可以原药直接评价。

SECTION 07

07

随机、治疗窗口和终点应该怎样设计

1、皮下模型可以按肿瘤体积随机,但不能只看终点TGI

皮下早筛通常可以在肿瘤达到约50~100 mm³或者平台历史验证的合适范围后进行随机。

如果候选药是免疫类产品,除了肿瘤体积和终末瘤重,还应该至少留出肿瘤组织进行免疫分析。

对于免疫治疗项目,最后只有一条TGI曲线,实际上浪费了同种模型最重要的价值。

推荐至少拆成:

肿瘤药效;CD8⁺T细胞;CD4⁺T细胞;Treg;TAM;MDSC;树突状细胞;PD-1/PD-L1;Ki-67/Granzyme B;目标PD。

具体指标则应围绕候选药机制调整。

2、原位模型最好基线成像后再随机

RIL-175、Hepa1-6肝原位肿瘤不能通过卡尺直接测量,因此更适合使用超声、BLI或MRI进行基线确认。

如果所有动物接种以后直接按体重随机,很容易出现给药前各组肝内肿瘤负荷已经不一致。

一个较清晰的流程可以是:

肝内接种→肿瘤建立→超声/BLI确认→按照基线肿瘤负荷分层随机→开始治疗→重复成像→终点免疫和病理分析。

对于RIL-175原位模型,研究中已有在肿瘤达到约5 mm左右后进入正式治疗的设计。实际项目应根据平台历史成瘤动力学调整。

3、免疫联合需要留出足够治疗时间

传统细胞毒药可能几个给药周期就能够看到明显缩瘤,而免疫药需要经历抗原呈递、T细胞激活、克隆扩增和进入肿瘤等过程。

如果模型生长过快,Vehicle组过早达到伦理终点,联合免疫药还没有完成一个完整免疫反应周期,实验就结束了。

这也是为什么H22虽然非常适合快速药效,但某些慢起效免疫项目不一定是最理想的唯一模型。

4、样本量应该根据模型波动而不是固定套数字

皮下同种模型早期药效常见每组约8~10只,涉及免疫终点、部分动物需要组织分流或者模型变异较大时,可以考虑10~12只甚至更多。

原位模型还需要考虑手术损耗、未成瘤和基线不合格动物。

最终样本量应根据平台历史成瘤率、肿瘤体积变异和预期效应量计算,而不是所有HCC项目统一每组8只。

SECTION 08

08

首轮阳性以后,什么时候必须换第二个模型

肝癌免疫项目最不建议做的一件事,是在一个模型里得到特别漂亮的结果以后不断增加检测,却始终不换模型。

不同模型本身就是验证转化稳健性的重要工具。

1、Hepa1-6阳性以后,优先考虑RIL-175

尤其是PD-1、STING、疫苗和免疫激活类项目。

如果Hepa1-6表现出接近完全缓解,最先应该排除的就是其本身免疫浸润高以及宿主组织相容性差异带来的药效放大。

RIL-175能够提供更加明显的免疫抑制背景。

如果候选药在两者中都有效,证据强度明显高于只把Hepa1-6做得越来越复杂。

2、RIL-175联合阳性以后,再考虑慢性肝病背景

如果项目准备进入较后期研发,尤其是PD-1+VEGF、CAF、CXCR4、巨噬细胞或纤维化相关机制,可以进一步加入CCl4纤维化、MASH-HCC等疾病背景。

真正的HCC患者很少拥有一块“完全正常的肝脏+一颗孤立肿瘤”。

慢性肝炎、肝纤维化、肝硬化和代谢性肝病本身都会重塑免疫治疗响应。

3、H22首轮阳性以后,最好进入来源更明确的同种模型

H22非常适合快速筛选,但如果产品后续要用数据支持精细免疫机制,尤其是PD-1耐药、T细胞记忆或者特定髓系亚群,建议再用RIL-175或其他来源清晰的同种模型重复。

这样可以降低细胞系历史传代和宿主匹配因素对结论的影响。

4、人源特异候选药最终不能停在鼠同种模型

如果产品是人源特异双抗、TCE、CAR-T/NK或者缺乏鼠交叉反应的抗体,同种模型更适合作为surrogate机制验证。

真正评价临床候选物本身,还需要人源化免疫模型、靶点敲入体系或者其他能够表达临床靶点的模型。

对于一个典型免疫类HCC项目,可以采用这样的递进路径:

研发阶段推荐模型主要回答的问题
早期快速筛选Hepa1-6或H22皮下候选物有没有基本药效
免疫机制确认Hepa1-6免疫完整能不能激活抗肿瘤免疫
联合/耐药验证RIL-175能否克服免疫抑制
关键转化验证RIL-175肝原位肝脏微环境下是否仍有效
慢病背景验证原位+纤维化/MASH临床疾病背景是否影响药效
人源候选物验证人源化/靶点敲入临床分子本身是否有效

所以,Hepa1-6、RIL-175和H22真正的区别,不是简单的“哪个成瘤率高、哪个便宜”。

Hepa1-6更像一个免疫反应基础比较好的模型,适合证明候选药有没有能力启动和增强抗肿瘤免疫,但要防止高免疫浸润以及C57L来源与C57BL/6宿主之间的组织相容性差异把药效放大;RIL-175具有更清晰的C57BL/6背景和更明显的免疫抑制特征,对PD-1单药反应有限,更适合评价联合免疫、免疫耐药以及肝纤维化背景;H22最大的价值则是快速、成熟和操作方便,适合药效首筛、局部治疗和组合探索,但关键免疫结论最好再用来源和免疫生态更明确的模型确认。

真正高质量的同种肝癌药效方案,通常不会执着于找一个“万能细胞系”。更合理的思路是让第一个模型负责发现药效,让第二个模型负责挑战药效,再让肝原位和慢性肝病背景回答候选药离真实HCC还有多远。这样得到的数据,才真正能够支持后续的Go/No-Go,而不仅仅是得到一条漂亮的肿瘤生长曲线。

联系我们
Contact us
地址:南京市雨花台区长虹路445号6号楼
电话:86-025-52169496
传真:86-025-52169496
业务咨询专线:17302579479
邮编:210000
邮箱:biornservice@163.com
微信扫码关注
我们的公众号
文字内容为主
小红书APP扫码关注
我们的小红书官方号
短视频博客形式为主
基础科研入口:
聚焦前沿生命科学研究方向、研究热点、科研思路、思维、 研究方案设计指南分享
如您是医药企业,请切换至医药企业界面
E-mail
biornservice@163.com
Tel
86-025-52169496
17302579479
微信扫描二维码
快捷添加售前技术
返回顶部
Contact us