ヒト化KIマウス

事例1 | ヒト特異的受容体の研究

‍SchwarzF ほか.ペアをなすSiglec受容体は、ヒト特有の病原体に対して相反する炎症反応を引き起こす。EMBO J. 2017.

大腸菌K1は、ヒトの脳にのみ発現する受容体Siglec-11を利用すると考えられる、ヒト特異的な病原体である。
マウスには、対をなすSiglec受容体は存在しない。

モデル：ヒト型ペア型Siglec受容体E16のキメラ型を発現するマウス。

目的：Siglecsを活性化させることで、細菌感染に対する防御効果が向上することを実証すること in vivo。

結果：Siglec-E16は、細菌感染に対して防御的な炎症反応を誘導することができた。

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図1. Siglec-EおよびSiglec-E16受容体の模式図。

マウスSiglec-Eに由来するSiglec-E16の部分は灰色で、ヒトSiglec-16に由来する部分は黒色で示されている。

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図2. Siglecの活性化は、大腸菌K1への曝露に対する防御効果をもたらす。

A)感染1時間後、E16/E16マウスの血液中における大腸菌の生存率の低下。

B)E16/E16マウスの血液、脾臓、および肝臓から回収された細菌の数が少なかった。

C)細菌感染1時間後のE16/E16マウスの血清におけるサイトカイン濃度の増加。

事例 2 | 希少疾患であるALDモデルにおけるバイオマーカーの同定

van de Beek MC ほか.C26:0-カルニチンは、マウスおよびヒトにおけるX連鎖性副腎白質ジストロフィーの新たなバイオマーカーである.PLoS One. 2016.

X連鎖性副腎白質ジストロフィー（ALD）は、進行性の神経変性疾患であり、関連する酵素（Abcd1遺伝子の変異）が正常に機能しないことにより、超長鎖脂肪酸（VLCFA）が蓄積することで引き起こされる。

モデル：VLCFA（C22:0～C26:0）の伸長に不可欠な酵素であるヒトEvolv1を過剰発現させるAbcd1ノックアウト株。

目的：ALDの新たなバイオマーカーを特定するため、中枢神経系におけるVLCFA（C22以上）の濃度が高くなるALDモデルを開発すること。

結果：VLCFA C26:0-カルニチンは、マウスおよびヒトの中枢神経系に見られるVLCFA濃度の上昇を反映する、ALDの新たなバイオマーカーである。

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図1. C26:0-カルニチンは中枢神経組織において著しく高値を示す。

野生型（n=6）、^Abcd1y/-ノックアウト（n=6）、^{およびAbcd1y/-};^{Cnp-ELOVL1+/-}（n=6）マウスの脳および脊髄におけるC26:0-カルニチン濃度。

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図2. マウスおよびヒトの血液スポットにおいて、C26:0-カルニチンの濃度が著しく上昇している。

（左）野生型（n=8）、^{Abcd1y/-ノックアウト}（n=10）、および^Abcd1y/-;^{Cnp-ELOVL1+/-}（n=6）マウスにおけるブラッドスポット法によるC26:0-カルニチンの測定結果。

（右）対照群（n=23）およびALD患者群（n=10）におけるBloodspot C26:0-カルニチンの測定結果。

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事例3 | GPCRに対する抗体の機能的検証

Butcher AJ ほか.抗体バイオセンサーにより、学習および記憶の過程におけるM1ムスカリン性アセチルコリン受容体の活性化が実証された。J Biol Chem. 2016.

Gタンパク質共役受容体（GPCR）の in vivo Gタンパク質共役受容体（GPCR）の活性化状態を明らかにすることは、GPCRの生理学的役割を示すだけでなく、薬剤と受容体の結合関係を解明することで、創薬にも寄与するだろう。

モデル：GPCR M1mAChRのヒト化・変異型を発現するマウス。

目的： invitroにおいてM1ムスカリン性アセチルコリン受容体の活性化を検出するための、リン酸化特異的抗体を用いたバイオセンサーを開発すること、および in vivo。

結果：リン酸化部位を利用することで、生理的反応時および薬物投与時のGPCRの活性化状態を調べることができる。

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図1. 選択的アゴニストによる受容体活性化後の海馬におけるM1 DREADD受容体のリン酸化の検出。

A)M1 DREADD受容体の模式図。ヒトM1 mAChRに2つの点変異を導入した結果、AChによる活性化は失われたが、代わりに薬剤CNOによって受容体が活性化されるようになった。

B)M1 mAChRKOマウス（M1-KO）またはM1 DREADD KIマウスから採取した固定切片を、溶媒またはCNOで処理した後、抗HA抗体（緑）および抗リン酸化特異的抗体（赤）を用いて二重染色した。

矢印は2つのニューロンを示しており、そこでは受容体およびリン酸化受容体の染色が同一のニューロン内で確認される。

白い枠で囲まれた部分は、下の図で拡大表示されています。

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事例4 | 急性骨髄性白血病（AML）のヒト疾患モデル

Sportoletti P 他.ヒトNPM1変異Aは、 コンディショナル マウスモデルにおいて巨核球形成を乱す。Blood. 2013.

NPM1変異は、急性骨髄性白血病（AML）において頻繁に認められる遺伝的変異である。NPM1変異型AMLの臨床的・生物学的特徴解明には進展が見られるものの、白血病発生におけるNPM1変異の役割については in vivo については、まだ完全には解明されていない。

モデル：造血系において、ヒトのNPM1遺伝子における最も一般的な変異（A型）を条件付きで発現するマウス。

目的：白血病発症におけるNPM1の役割を解明するためのAMLモデルを開発すること。

結果：NPM1変異体は、マウスの巨核球の発達に影響を及ぼし、ヒトのNPM1変異型急性骨髄性白血病（AML）のいくつかの特徴を再現する。

図1. ヘテロ接合体（Npm1-TCTG/WT;Cre1）の変異マウスでは未熟なメガカリサイトが2倍に、ホモ接合体（Npm1-TCTG/TCTG;Cre1）の変異マウスでは4倍に増加した。

A)骨髄（BM）の単一細胞懸濁液のフローサイトメトリーによる解析。

B)パネルAと同様の方法で解析した、同年齢の変異マウスにおける骨髄中のCD411陽性巨核球の定量。

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図2.体外コロニー形成アッセイで示された巨核球の増殖における異常。

A)Npm1-TCTG/WT;Cre1 BM細胞は、半固体培地において、Cre2対照群と比較して有意に多くの巨核球コロニー（CFU-MK）を形成した（34.00 ± 5.367 対 9.0 ± 1.265 CFU-MK/10⁵ BM細胞；n=56、P<0.01）。

B)CFU-MKのサイズはほぼ同じだった。