Infezione da HIV cronica, acuta e riattivata in modelli di topo immunodeficienti umanizzati

Il modello murino umorizzato NOD/SCID/interleukin (IL)-2 receptor-chain^null (qui di seguito indicato come huNS-chain^null) è stato ampiamente utilizzato per studiare la patogenesi delle infezioni, l’autoimmunità e il cancro, così come per gli studi preclinici di farmaci e terapie basate su cellule umane^1,2. Questi topi sono basati su un background non obeso diabetico (NOD), con la mutazione scid e mutazione mirata al locus a catena del recettore IL-2 (comune catena z per IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 e IL-21), che provocano una grave compromissione nello sviluppo delle cellule T-, B-, naturali e (NK killer)¹. Così, essi sostengono l’innesto di tessuto umano, il CD34 umano^– cellule staminali ematopoietiche (HSC) e le cellule mononucleari periferiche umane (PBMC)^3,4,5. Inoltre, l’espressione transgenica di fattori ematopoietici umani, come il fattore delle cellule staminali (SCF), il fattore di stimolazione della colonia di granulociti/macrofasi (GM-CSF) e IL-3 promuove l’innesto delle popolazioni mieloidi umane^6,7,8.

Per gli studi sull’HIV, sono stati descritti diversi modelli di topo^null huNS a catena, che differiscono nel ceppo del topo, nel tipo di cellule umane utilizzate, nel tipo di tessuti per l’innesto e nell’origine delle cellule (cioè sane vs. donatore infetto dall’HIV)^9,10. Il ceppo originale, tuttavia, è ampiamente utilizzato a causa degli alti livelli di innesto di cellule umane e della replicazione virale a seguito di infezione con un ceppo HIV di riferimento^11,12,13. Ceppi di topi immunodeficienti simili con espressione transgenica di fattori ematopoietici umani (ad es. NOG-EXL o NSG-SGM3) o con impianti di fegato e timo umano (topogonico osseo-fegato-fegato [BLT]) sono utili per valutare il ruolo delle popolazioni mieloidi nella risposta immunitaria anti-HIV, gli effetti dell’HIV su questi tessuti e la loro partecipazione come serbatoi virali^14,15. Inoltre, alcuni ceppi con espressione transgenica di molecole di antigene leucocito umano (HLA), così come topi BLT, possono essere utilizzati per studiare la risposta delle cellule T all’infezione da HIV^16,17.

In generale, in questi topi, l’umanizzazione dipende dall’origine cellulare, dal percorso di consegna (intraperitonetale, intraepatico, endovenoso, intracardiaco) e dall’età del topo al momento dell’innesto^18,19,20. Per quanto riguarda l’origine cellulare, l’uomo CD34^– HSC derivato dal sangue cordonale, dal fegato fetale o dal sangue periferico mobilitato può essere iniettato nei neonati o nei giovani topi^3,21. Inoltre, i topi^nulli adulti a catena possono essere umanizzati con l’iniezione di PBMC (qui, indicati come hu-PBL-NS-catena zz), permettendo la circolazione temporale di queste cellule nel sangue, organi linfoidi secondari e tessuti infiammati^22,23,24.

Descritto qui è un protocollo dettagliato per la creazione di modelli di topo^null huNS -catena per lo studio dell’infezione da HIV. Il primo è il modello cronico, in cui i CD34^{umani –} HSC derivati dal sangue cordonale da un donatore sano vengono iniettati nei topi neonati, seguito da infezione con un ceppo HIV di riferimento dopo 14 settimane di ricostituzione del sistema immunitario umano. Questo modello permette il monitoraggio dei topi fino a 36 settimane dopo l’infezione. Il secondo modello è un modello acuto, in cui i PbMC derivati da un donatore sano vengono iniettati in topi^null adulti NS , seguiti da infezione con un ceppo HIV di riferimento dopo 3 settimane di espansione delle cellule T umane nel topo. Infine, il terzo modello è il modello di riattivazione, in cui i PMC derivati da un donatore infetto dall’HIV sottoposto a terapia antiretrovirale soppressiva (ART) vengono iniettati nei topi^nulli adulti NS – catena. In questo caso, un ambiente privo di farmaci consente la riattivazione virale e l’aumento del carico virale. Questi due ultimi modelli consentono il monitoraggio fino a 9 settimane dopo l’innesto.

Nel complesso, questi tre modelli sono utili per studi virologici, studi preclinici su nuovi farmaci e valutazione degli effetti dell’infezione da HIV sulla risposta immunitaria globale. È inoltre importante considerare che l’uso di topi umanizzati affetti da HIV richiede la revisione e l’approvazione da parte del Comitato di Biosicurezza Istituzionale (IBC) e dal Comitato istituzionale per la cura e l’uso degli animali (IACUC) prima di qualsiasi esperimento. Ciò garantisce che lo studio segua tutte le normative istituzionali interne ed esterne per l’uso di materiale biologico pericoloso e la manipolazione umana di animali sperimentali.