ヒト化KIマウス

事例1 | ヒト特異的受容体の研究

‍SchwarzF 他.ペアをなすSiglec受容体は、ヒト特異的な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：ヒト型ペアードSiglec受容体E16のキメラ型を発現するマウス。

目的：Siglecsを活性化させると、生体内において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。

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を過剰発現させたAbcd1ノックアウト株。

目的：ALDの新たなバイオマーカーを同定するため、中枢神経系におけるVLCFA（C22以上）濃度の上昇を特徴とする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明らかになった。J Biol Chem. 2016.

Gタンパク質共役受容体（GPCR）の生体内で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： in vitro およびin vivo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。

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ところ、AChによる活性化は失われたが、その代わりに薬剤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）を用いて共染色した。

矢印が示すのは2つのニューロンであり、受容体およびリン酸化受容体の染色が同じニューロン内で確認されている。

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遺伝子のA型変異は、 コンディショナル モデルにおいて巨核球形成を阻害する。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化である。NPM1変異型AMLの臨床的および生物学的特徴に関する解明が進んでいるにもかかわらず、生体内における白血病発症におけるNPM1変異の役割は、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成熟メガカリサイトが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解析。

B)パネルAと同様の方法で解析した、年齢を一致させた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.インビトロ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、半固形培地において、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。