背景：过去的几十年中，生命科学和生物医学研究飞速发展并取得了一系列的重要的成就，令人鼓舞。然而，针对严重影响人类健康的疾病，如艾滋病、恶性肿瘤、糖尿病的治疗领域却鲜有突破性进展。主要原因之一是：由于种属间的差异，利用传统动物模型，如小鼠、大鼠等，得出的实验结论往往无法反应人体中的实际情况。为此，建立更能模拟人体情况，且使用较简便的动物模型显得非常重要，而人源化小鼠模型的发展和进步就是最具代表模型之一。人源化小鼠模型是指移植有人的细胞、组织，或表达人基因的小鼠模型，在本论文中特指具有人造血免疫系统的人源化小鼠。人源化小鼠的发展已经有20多年的历史，其中由当时在哈佛大学医学院工作的杨永广（Yong-Guang Yang）教授在2006年提出的通过共移植人胚胎胸腺组织块（肾被膜下移植）和人胚胎肝脏CD34+造血干细胞（尾静脉注射）建立的人源化小鼠模型被公认为是人免疫系统功能最为健全、研究人类免疫系统相关疾病最理想的模型之一。并且，该模型在艾滋病、肿瘤、移植排斥等领域已经有广泛的应用。但是，该模型的缺点是建立模型所需的人胚胎组织获取较为困难，影响了该模型的进一步推广、应用。因此我们考虑，结合本人在胸心外科的临床工作中的优势，利用相关手术（如小儿先天性心脏病）需要切除的胸腺组织，比较不同发育阶段和病理情况下的人胸腺组织的组成，并探索利用该胸腺建立不依赖人胚胎组织使用的人源化小鼠的方案，以期建立更加简便且易于推广的新型具有人免疫系统的人源化小鼠模型。实验目的：比较不同发育阶段和病理情况的人胸腺的细胞组成情况，尝试利用这些胸腺替代人胚胎胸腺组织，结合人脐带血造血干细胞移植，建立不依赖于人胚胎组织使用的新型人源化小鼠模型。并通过分析该新型人源化小鼠中人的免疫系统组成，探索其在人类免疫系统疾病研究中的应用价值，以及进一步优化人源化小鼠模型的方法。实验方法：依赖人胚胎组织使用的人源化小鼠模型的构建：通过将大小约1mm3的人胚胎胸腺移植到亚致死剂量（2Gy）全身照射的NOD-SCID小鼠的肾被膜下，并且将同一胚胎肝脏来源的CD34+造血干细胞通过静脉注射入小鼠体内，建立具有人造血免疫系统的人源化小鼠模型。不同发育阶段、不同病理情况下人胸腺的免疫学组成分析：利用多色流式分析的方法检测人免疫细胞在不同时期、不同淋巴组织的发育、组成的情况，并使用组织病理学的方法，如H/E染色等，检测人源化小鼠的淋巴器官组织结构；利用流式分析的方法技术比较幼儿胸腺、胸腺瘤、胸腺增生和胸腺炎性假瘤内人免疫细胞的发育的情况，同时使用H/E染色和免疫组化的方法用来诊断炎性假瘤。探索不依赖于人胚胎组织使用的人源化小鼠模型的构建：在经过2Gy亚致死剂量全身照射的NOD/SCID小鼠中，移植人胸腺（如幼儿胸腺）和人异体来源的CD34+造血干细胞（如脐血或胎肝来源），并利用免疫抑制剂环孢素A（CsA，CyclosporineA）克服可能产生的异基因免疫排斥。实验结果：第一部分：本研究通过在经过亚致死剂量照射的NOD/SCID小鼠上，移植人胚胎胸腺组织（肾被膜下移植），以及相同来源的人胎肝造血干细胞（尾静脉注射），建立了具有高水平人免疫系统组成的人源化小鼠的模型。具体的说，在移植后3周的小鼠体内有约1~10%的人淋巴造血细胞重建。此后随该小鼠的免疫系统人源化水平逐渐增加，到移植后12周人淋巴造血细胞可以占小鼠外周血单个核细胞（PBMC，Peripheral blood mononuclear cell）约70%。其中CD3+的T细胞和CD19+的B细胞占很大的比例，也能够在小鼠体内检测到人CD14+单核细胞。在移植后12周处死小鼠时发现在小鼠的免疫器官脾脏和骨髓都能检测到人的嵌合体细胞。第二部分：分析和比较幼儿胸腺与胸腺增生或胸腺瘤组织及炎性假瘤组织中的人免细胞组成。检测结果显示，人幼儿胸腺的人胸腺细胞组成与人胚胎胸腺的情况相近。然而，人AB型胸腺瘤与人胚胎胸腺的组成却明显不同。另外，用HE染色和免疫组化方法还发现临床较少见的炎性假瘤的病例。因此可以尝试用幼儿胸腺替代人胚胎胸腺建立人源化小鼠的模型。第三部分：利用幼儿胸腺结合异体来源的人造血干细胞移植，在NOD-SCID小鼠中建立不依赖人胚胎组织的人源化小鼠。结果显示，由于幼儿胸腺和造血干细胞来源的不同产生的排斥作用，一些小鼠中初见了人CD19+B细胞消失的现象。所以，当我们给予免疫抑制剂CsA抑制这种排斥后，在一些人源化小鼠体内既可以检测到人的T细胞，也可检测到造血干细胞来源的CD19+B细胞，证明该方法可能克服了免疫排斥。在下一步的研究中我们将尝试新的方法来清除幼儿胸腺内残留的T细胞从而抑制幼儿胸腺对造血干细胞的排斥，从而支持T细胞发育，增加移植的成功率。结论：首先，利用人胚胎组织，我们成功的建立了具有高水平人淋巴造血细胞组成的人源化小鼠的模型。其次，我们分析比较了不同发育阶段和不同病理条件下人胸腺的免疫系统组成和组织学结构差异，发现胸腺疾病组织内免疫细胞的发育可能与胸腺疾病常伴随自身免疫疾病相关，为选取合适的组织建立新型人源化小鼠模型奠定基础。最后，我们通过幼儿胸腺肾被膜移植、异基因人造血干细胞微静脉注射，结合免疫抑制剂环孢素A的使用，初步建立了一种新型的不依赖人胚胎组织使用的人源化小鼠模型。