JPH11155420A - トランスジェニック動物 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 新規なトランスジェニック動物の提供。
【解決手段】 内因性の破骨細胞形成抑制因子（ＯＣＩ
Ｆ）を生成することができないトランスジェニック動
物、詳しくは骨代謝異常症さらに詳しくは骨粗鬆症を発
症するトランスジェニック動物、さらに、本発明トラン
スジェニック動物を用いることを特徴とする、骨代謝異
常症予防及び／又は治療薬のスクリーニング方法。 【効果】 骨代謝の研究用、あるいは骨代謝異常症の予
防及び／又は治療剤の評価、スクリーニングなどの試験
用動物として有用。
Ｆ）を生成することができないトランスジェニック動
物、詳しくは骨代謝異常症さらに詳しくは骨粗鬆症を発
症するトランスジェニック動物、さらに、本発明トラン
スジェニック動物を用いることを特徴とする、骨代謝異
常症予防及び／又は治療薬のスクリーニング方法。 【効果】 骨代謝の研究用、あるいは骨代謝異常症の予
防及び／又は治療剤の評価、スクリーニングなどの試験
用動物として有用。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内因性の破骨細胞
形成抑制因子（ＯＣＩＦ）を生成することができないト
ランスジェニック動物、詳しくは骨代謝異常症さらに詳
しくは骨粗鬆症を発症するトランスジェニック動物に関
する。さらに、本発明トランスジェニック動物を用いる
ことを特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は治療薬
のスクリーニング方法に関する。本発明トランスジェニ
ック動物は、破骨細胞形成機序に基づいて作製された理
想的なモデルであり、ヒトの骨粗鬆症と酷似している。
さらに、出産直後の四肢の骨折などによる死亡率が非常
に低く、又、生存率が高いため通常の成育を示すと共
に、生殖能を獲得し繁殖させることが可能であり、一度
トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖により骨粗
鬆症発症モデル動物の継代を容易に行える。このような
利点を有することから、骨代謝の研究用、あるいは骨代
謝異常症の予防及び／又は治療剤の評価、スクリーニン
グなどの試験用動物として有用である。
形成抑制因子（ＯＣＩＦ）を生成することができないト
ランスジェニック動物、詳しくは骨代謝異常症さらに詳
しくは骨粗鬆症を発症するトランスジェニック動物に関
する。さらに、本発明トランスジェニック動物を用いる
ことを特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は治療薬
のスクリーニング方法に関する。本発明トランスジェニ
ック動物は、破骨細胞形成機序に基づいて作製された理
想的なモデルであり、ヒトの骨粗鬆症と酷似している。
さらに、出産直後の四肢の骨折などによる死亡率が非常
に低く、又、生存率が高いため通常の成育を示すと共
に、生殖能を獲得し繁殖させることが可能であり、一度
トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖により骨粗
鬆症発症モデル動物の継代を容易に行える。このような
利点を有することから、骨代謝の研究用、あるいは骨代
謝異常症の予防及び／又は治療剤の評価、スクリーニン
グなどの試験用動物として有用である。
【０００２】
【従来の技術】骨代謝は、骨形成を担当する骨芽細胞と
骨吸収を担当する破骨細胞の、総合された活性に依存し
ている。骨代謝異常は、骨形成と骨吸収の均衡が崩れる
ことにより発生すると考えられている。骨代謝の異常を
伴う疾患として、骨粗鬆症、高カルシウム血症、骨ペー
ジェット病、腎性骨異栄養症、慢性関節リューマチ、あ
るいは変形性関節炎等が知られている。これらの骨代謝
異常疾患の代表として、骨粗鬆症が挙げられる。この疾
患は、破骨細胞による骨吸収が骨芽細胞による骨形成を
上回ることにより発生する疾患であり、骨の石灰質と骨
基質とが等しく減少することを特徴とする。この疾患の
発生メカニズムについては未だ完全には解明されていな
いが、骨の疼痛が発生し、骨の脆弱化による骨折が起こ
る。高齢者人口の増加に伴い、骨折による寝たきり老人
の原因にもなるこの疾患は社会問題にもなっており、そ
の治療薬の開発が急務となっている。このような骨代謝
異常による骨量減少症は、骨吸収の抑制、骨形成の促
進、あるいはこれらのバランスの改善により治療するこ
とが期待される。即ち、骨形成は、骨形成を担当する骨
芽細胞の増殖、分化、機能を促進すること、あるいは破
骨細胞前駆細胞からの破骨細胞への分化、成熟を抑制す
ること、あるいは破骨細胞の骨吸収活性等の機能を抑制
することにより促進されると期待される。このような活
性を有するホルモン、低分子物質あるいは生理活性蛋白
質について、現在精力的な探索及び開発研究が進められ
ている。
骨吸収を担当する破骨細胞の、総合された活性に依存し
ている。骨代謝異常は、骨形成と骨吸収の均衡が崩れる
ことにより発生すると考えられている。骨代謝の異常を
伴う疾患として、骨粗鬆症、高カルシウム血症、骨ペー
ジェット病、腎性骨異栄養症、慢性関節リューマチ、あ
るいは変形性関節炎等が知られている。これらの骨代謝
異常疾患の代表として、骨粗鬆症が挙げられる。この疾
患は、破骨細胞による骨吸収が骨芽細胞による骨形成を
上回ることにより発生する疾患であり、骨の石灰質と骨
基質とが等しく減少することを特徴とする。この疾患の
発生メカニズムについては未だ完全には解明されていな
いが、骨の疼痛が発生し、骨の脆弱化による骨折が起こ
る。高齢者人口の増加に伴い、骨折による寝たきり老人
の原因にもなるこの疾患は社会問題にもなっており、そ
の治療薬の開発が急務となっている。このような骨代謝
異常による骨量減少症は、骨吸収の抑制、骨形成の促
進、あるいはこれらのバランスの改善により治療するこ
とが期待される。即ち、骨形成は、骨形成を担当する骨
芽細胞の増殖、分化、機能を促進すること、あるいは破
骨細胞前駆細胞からの破骨細胞への分化、成熟を抑制す
ること、あるいは破骨細胞の骨吸収活性等の機能を抑制
することにより促進されると期待される。このような活
性を有するホルモン、低分子物質あるいは生理活性蛋白
質について、現在精力的な探索及び開発研究が進められ
ている。
【０００３】既に、骨に関わる疾患の治療及び治療期間
の短縮を図る医薬品として、カルシトニン製剤、活性型
ビタミンＤ3 製剤、エストラジオールを含有するホルモ
ン製剤、イプリフラボン、ビタミンＫ2 、ビスフォスフ
ォネート系化合物等があり、さらに、より副作用が少な
く、有効性に優れた治療薬の開発を目指して活性型ビタ
ミンＤ3 誘導体、エストラジオール誘導体、第２世代又
は第３世代のビスフォスフォネート系化合物等の臨床試
験が実施されている。しかし、これらの薬剤を用いた治
療法は、その効果並びに治療結果において必ずしも満足
出来るものではなく、より安全かつ有効性の高い新しい
治療薬の開発が期待されている。又、骨代謝疾患の治療
に使用されている薬剤の中には、その副作用により治療
可能な疾患が限定されているものもある。更に現在、骨
粗鬆症等の骨代謝疾患の治療には、複数の薬剤を同時に
使用する多剤併用療法が主流になってきている。このよ
うな観点から、従来の医薬品とは異なった作用メカニズ
ムを持ち、しかもより有効性が高くかつ副作用の少ない
医薬品の開発が期待されている。
の短縮を図る医薬品として、カルシトニン製剤、活性型
ビタミンＤ3 製剤、エストラジオールを含有するホルモ
ン製剤、イプリフラボン、ビタミンＫ2 、ビスフォスフ
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く、有効性に優れた治療薬の開発を目指して活性型ビタ
ミンＤ3 誘導体、エストラジオール誘導体、第２世代又
は第３世代のビスフォスフォネート系化合物等の臨床試
験が実施されている。しかし、これらの薬剤を用いた治
療法は、その効果並びに治療結果において必ずしも満足
出来るものではなく、より安全かつ有効性の高い新しい
治療薬の開発が期待されている。又、骨代謝疾患の治療
に使用されている薬剤の中には、その副作用により治療
可能な疾患が限定されているものもある。更に現在、骨
粗鬆症等の骨代謝疾患の治療には、複数の薬剤を同時に
使用する多剤併用療法が主流になってきている。このよ
うな観点から、従来の医薬品とは異なった作用メカニズ
ムを持ち、しかもより有効性が高くかつ副作用の少ない
医薬品の開発が期待されている。
【０００４】前述したように、骨代謝を担当する細胞は
骨芽細胞と破骨細胞である。これらの細胞は互いに密接
に相互作用していることが知られており、この現象はカ
ップリングと呼ばれている。即ち、破骨細胞の分化、成
熟には骨芽細胞様ストローマ細胞が分泌するサイトカイ
ン類、インターロイキン1 (IL-1)、6 (IL-6)、11 (IL-1
1)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子（GM-CSF)
、マクロファージコロニー刺激因子（M-CSF)、インタ
ーフェロンガンマー(IFN- γ) 、TNF-α、トランスフォ
ーミング増殖因子β(TGF- β) などが促進的又は抑制的
に作用することが報告されている(Raisz :Disorders of
Bone and Mineral Metabolism, 287-311,1992; Suda e
t al.: Principles of Bone Biology, 87-102, 1996; S
uda et al.:Endocrine Reviews, 4, 226-270, 1995; La
cey et al. : Endocrinology, 136, 2367-2376, 199
5)。骨芽細胞様ストローマ細胞は、未熟な破骨細胞前駆
細胞や破骨細胞との細胞間接着により、それぞれ破骨細
胞の分化、成熟や成熟破骨細胞による骨吸収等の機能に
重要な役割を演じていることが知られている。この細胞
間接着による破骨細胞形成に関与する因子として、骨芽
細胞様ストローマ細胞の膜上に発現される破骨細胞分化
誘導因子（osteoclast differentiation factor,ＯＤ
Ｆ）(Suda et al.: Endocrine Rev. 13, 66-80, 1992;
Suda et al.: Bone 17, 87S-91S, 1995)という分子が仮
想されており、この仮説によれば破骨細胞の前駆細胞に
ODF のレセプターが存在している。しかし、ODF 及びこ
のレセプターとも未だ精製及び同定もされておらず、そ
れらの性質、作用機作及び構造に関する報告もない。こ
のように、破骨細胞の分化成熟のメカニズムは未だ十分
に解明されておらず、このメカニズムの解明は基礎医学
領域の発展に多大な貢献をするだけでなく、新しい作用
メカニズムに基づく新規な骨代謝異常症治療薬の開発に
も貢献することが期待される。すでに、本発明者らはこ
のような現状に鑑み鋭意探索を進めた結果、ヒト胎児肺
線維芽細胞IMR-90 (ATCC CCL186)の培養液中に破骨細胞
形成抑制因子(osteoclastogenesis inhibitory factor,
ＯＣＩＦ）を見いだした (WO96/26217号) 。引き続き、
本発明者らは、ＯＣＩＦのｃＤＮＡクローニング、動物
細胞を用いた遺伝子組み換え型ＯＣＩＦ（ｒＯＣＩＦ)
の生産、ｒＯＣＩＦによるin vivo 薬効( 骨代謝改善効
果 )の確認等に成功した(WO96/26217 号) 。正常ラット
にｒＯＣＩＦを薬効発現量 (有効投与量) の約10及び10
0倍量を1 日1 回、14日間連続投与 (静注) したとこ
ろ、血液や尿の臨床化学的パラメーター、血球組成や骨
組織以外の各種臓器組織には如何なる変化も発現せず、
骨密度や骨容量を顕著に増強し、大理石病症状を引き起
こした。このことから、ＯＣＩＦは骨組織にのみ作用
し、破骨細胞の分化、成熟を特異的に抑制することによ
り、骨形成を促進することが明らかになった。
骨芽細胞と破骨細胞である。これらの細胞は互いに密接
に相互作用していることが知られており、この現象はカ
ップリングと呼ばれている。即ち、破骨細胞の分化、成
熟には骨芽細胞様ストローマ細胞が分泌するサイトカイ
ン類、インターロイキン1 (IL-1)、6 (IL-6)、11 (IL-1
1)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子（GM-CSF)
、マクロファージコロニー刺激因子（M-CSF)、インタ
ーフェロンガンマー(IFN- γ) 、TNF-α、トランスフォ
ーミング増殖因子β(TGF- β) などが促進的又は抑制的
に作用することが報告されている(Raisz :Disorders of
Bone and Mineral Metabolism, 287-311,1992; Suda e
t al.: Principles of Bone Biology, 87-102, 1996; S
uda et al.:Endocrine Reviews, 4, 226-270, 1995; La
cey et al. : Endocrinology, 136, 2367-2376, 199
5)。骨芽細胞様ストローマ細胞は、未熟な破骨細胞前駆
細胞や破骨細胞との細胞間接着により、それぞれ破骨細
胞の分化、成熟や成熟破骨細胞による骨吸収等の機能に
重要な役割を演じていることが知られている。この細胞
間接着による破骨細胞形成に関与する因子として、骨芽
細胞様ストローマ細胞の膜上に発現される破骨細胞分化
誘導因子（osteoclast differentiation factor,ＯＤ
Ｆ）(Suda et al.: Endocrine Rev. 13, 66-80, 1992;
Suda et al.: Bone 17, 87S-91S, 1995)という分子が仮
想されており、この仮説によれば破骨細胞の前駆細胞に
ODF のレセプターが存在している。しかし、ODF 及びこ
のレセプターとも未だ精製及び同定もされておらず、そ
れらの性質、作用機作及び構造に関する報告もない。こ
のように、破骨細胞の分化成熟のメカニズムは未だ十分
に解明されておらず、このメカニズムの解明は基礎医学
領域の発展に多大な貢献をするだけでなく、新しい作用
メカニズムに基づく新規な骨代謝異常症治療薬の開発に
も貢献することが期待される。すでに、本発明者らはこ
のような現状に鑑み鋭意探索を進めた結果、ヒト胎児肺
線維芽細胞IMR-90 (ATCC CCL186)の培養液中に破骨細胞
形成抑制因子(osteoclastogenesis inhibitory factor,
ＯＣＩＦ）を見いだした (WO96/26217号) 。引き続き、
本発明者らは、ＯＣＩＦのｃＤＮＡクローニング、動物
細胞を用いた遺伝子組み換え型ＯＣＩＦ（ｒＯＣＩＦ)
の生産、ｒＯＣＩＦによるin vivo 薬効( 骨代謝改善効
果 )の確認等に成功した(WO96/26217 号) 。正常ラット
にｒＯＣＩＦを薬効発現量 (有効投与量) の約10及び10
0倍量を1 日1 回、14日間連続投与 (静注) したとこ
ろ、血液や尿の臨床化学的パラメーター、血球組成や骨
組織以外の各種臓器組織には如何なる変化も発現せず、
骨密度や骨容量を顕著に増強し、大理石病症状を引き起
こした。このことから、ＯＣＩＦは骨組織にのみ作用
し、破骨細胞の分化、成熟を特異的に抑制することによ
り、骨形成を促進することが明らかになった。
【０００５】近年、骨代謝機構について、骨の細胞生物
的及び分子生物的研究が活発に展開され、骨粗鬆症の病
態解明への期待がもたれている。本発明者らは、ＯＣＩ
Ｆの作用機序を解明すべく、ＯＣＩＦを用いて発現クロ
ーニング法により、骨芽細胞様ストローマ細胞株、ST2
のｃＤＮＡライブラリーからＯＣＩＦのターゲット分子
（OCIF binding molecule,ＯＢＭ）のｃＤＮＡクローニ
ングに成功した。このＯＢＭｃＤＮＡによりコードされ
るＯＢＭはタイプIIの膜結合蛋白質であり、invitroで
の破骨細胞形成系における破骨細胞の分化、成熟を支
持、促進する因子であることを明らかにした (マウスＯ
ＢＭ；特願平9-217897号、ヒトＯＢＭ；特願平9-224803
号) 。破骨細胞形成 (osteoclastogenesis) におけるＯ
ＣＩＦとＯＢＭの関係を以下に簡単に説明する。よく知
られている破骨細胞形成のインビトロ培養系として、活
性型ビタミンD3とデキサメサゾンの存在下、マウス骨芽
細胞様ストローマ細胞株、ST2 細胞とマウス脾臓細胞と
の共培養系がある。本培養系において、骨芽細胞様スト
ローマ細胞株、ST2 の存在は破骨細胞形成に不可欠であ
るが、ST2 細胞の代わりに、ＯＢＭｃＤＮＡを発現させ
たサル腎臓細胞株、COS-7 を固定化し、ST2 細胞の培養
液又はM-CSF 存在下でマウス脾臓細胞を培養することに
より破骨細胞の形成が起こること、この破骨細胞の形成
はＯＣＩＦの添加で完全に抑制されること、またＯＣＩ
Ｆ存在下やＯＢＭｃＤＮＡを含まないベクターだけを含
むCOS-7 細胞では破骨細胞形成は起こらないことを明ら
かにした。又、ＯＢＭｃＤＮＡから膜結合領域（トラン
スメンブラン領域）をコードするフラグメントを欠損さ
せた可溶性ＯＢＭ（ｓＯＢＭ）をコードするｓＯＢＭｃ
ＤＮＡを大腸菌や293EBNA 細胞で発現させ、組み換えs
ＯＢＭを精製し、このｓＯＢＭをST2 の培養液又はM-CS
F 存在下で培養したマウス脾臓細胞に添加するだけで脾
臓細胞からの破骨細胞の分化、成熟が生じることを証明
した (特願平9-217897号、特願平9-224803号) 。以上の
事実から、ＯＣＩＦ及びＯＢＭはそれぞれ骨代謝、特に
破骨細胞形成(osteoclastogenesis)に特異的に関与する
重要な因子であること、破骨細胞形成の分化、成熟を担
う因子、ＯＢＭは骨芽細胞側に存在し、ＯＣＩＦはＯＢ
Ｍに特異的に結合し、その生物活性をブロックすること
により破骨細胞形成を抑制することが明らかになった。
的及び分子生物的研究が活発に展開され、骨粗鬆症の病
態解明への期待がもたれている。本発明者らは、ＯＣＩ
Ｆの作用機序を解明すべく、ＯＣＩＦを用いて発現クロ
ーニング法により、骨芽細胞様ストローマ細胞株、ST2
のｃＤＮＡライブラリーからＯＣＩＦのターゲット分子
（OCIF binding molecule,ＯＢＭ）のｃＤＮＡクローニ
ングに成功した。このＯＢＭｃＤＮＡによりコードされ
るＯＢＭはタイプIIの膜結合蛋白質であり、invitroで
の破骨細胞形成系における破骨細胞の分化、成熟を支
持、促進する因子であることを明らかにした (マウスＯ
ＢＭ；特願平9-217897号、ヒトＯＢＭ；特願平9-224803
号) 。破骨細胞形成 (osteoclastogenesis) におけるＯ
ＣＩＦとＯＢＭの関係を以下に簡単に説明する。よく知
られている破骨細胞形成のインビトロ培養系として、活
性型ビタミンD3とデキサメサゾンの存在下、マウス骨芽
細胞様ストローマ細胞株、ST2 細胞とマウス脾臓細胞と
の共培養系がある。本培養系において、骨芽細胞様スト
ローマ細胞株、ST2 の存在は破骨細胞形成に不可欠であ
るが、ST2 細胞の代わりに、ＯＢＭｃＤＮＡを発現させ
たサル腎臓細胞株、COS-7 を固定化し、ST2 細胞の培養
液又はM-CSF 存在下でマウス脾臓細胞を培養することに
より破骨細胞の形成が起こること、この破骨細胞の形成
はＯＣＩＦの添加で完全に抑制されること、またＯＣＩ
Ｆ存在下やＯＢＭｃＤＮＡを含まないベクターだけを含
むCOS-7 細胞では破骨細胞形成は起こらないことを明ら
かにした。又、ＯＢＭｃＤＮＡから膜結合領域（トラン
スメンブラン領域）をコードするフラグメントを欠損さ
せた可溶性ＯＢＭ（ｓＯＢＭ）をコードするｓＯＢＭｃ
ＤＮＡを大腸菌や293EBNA 細胞で発現させ、組み換えs
ＯＢＭを精製し、このｓＯＢＭをST2 の培養液又はM-CS
F 存在下で培養したマウス脾臓細胞に添加するだけで脾
臓細胞からの破骨細胞の分化、成熟が生じることを証明
した (特願平9-217897号、特願平9-224803号) 。以上の
事実から、ＯＣＩＦ及びＯＢＭはそれぞれ骨代謝、特に
破骨細胞形成(osteoclastogenesis)に特異的に関与する
重要な因子であること、破骨細胞形成の分化、成熟を担
う因子、ＯＢＭは骨芽細胞側に存在し、ＯＣＩＦはＯＢ
Ｍに特異的に結合し、その生物活性をブロックすること
により破骨細胞形成を抑制することが明らかになった。
【０００６】前述したように骨代謝異常症、特に骨粗鬆
症治療薬の研究開発が活発に行われている。これらの薬
物の生理学的及び薬理学的効果を調べるために、骨粗鬆
症の発症機序に基づいて作製された本病態を示すモデル
動物を使用することは非常に重要である。現在、本症に
対する薬物の効果を調べるために、主として用いられて
いるモデル動物は、本症に類似した病態を示す人為的処
置を施した卵巣摘出雌ラットがあるにすぎない。この卵
巣摘出ラットを用いた解析だけでは、種々の病態及び要
因を包含している骨粗鬆症に対する薬物の効果を調べる
ことは、極めて困難である。従って、ヒト骨粗鬆症に対
する薬物の効果をin vivo で調べる時、本症に部分的に
病態が類似している複数のタイプの異なるモデル動物を
使い分けることが重要である。特に、本症の発症機序に
基づいた病態モデル作製とそのモデルの使用が本症に対
する薬物の効果を評価する上で肝要である。
症治療薬の研究開発が活発に行われている。これらの薬
物の生理学的及び薬理学的効果を調べるために、骨粗鬆
症の発症機序に基づいて作製された本病態を示すモデル
動物を使用することは非常に重要である。現在、本症に
対する薬物の効果を調べるために、主として用いられて
いるモデル動物は、本症に類似した病態を示す人為的処
置を施した卵巣摘出雌ラットがあるにすぎない。この卵
巣摘出ラットを用いた解析だけでは、種々の病態及び要
因を包含している骨粗鬆症に対する薬物の効果を調べる
ことは、極めて困難である。従って、ヒト骨粗鬆症に対
する薬物の効果をin vivo で調べる時、本症に部分的に
病態が類似している複数のタイプの異なるモデル動物を
使い分けることが重要である。特に、本症の発症機序に
基づいた病態モデル作製とそのモデルの使用が本症に対
する薬物の効果を評価する上で肝要である。
【０００７】骨の再形成（リモデリング）は、破骨細胞
による骨吸収とそれに引き続く骨芽細胞による骨形成の
２相に大きく分けることができる。骨再形成に関与する
この２つの異なる細胞間には機能的カップリングが存在
し、そのカップリングは細胞間応答機構により保持され
ていると考えられている。骨芽細胞は前破骨細胞及び成
熟破骨細胞との細胞間接着により、前破骨細胞からの破
骨細胞の分化、成熟（Suda et al.: Bone 17,87S-91S,
1995; Suda et al.: Endocrine Rev. 13, 66-80, 199
2) 及び成熟破骨細胞の骨吸収等の機能 (Takahashi et
al. Endocrinology Rapid Communications, 2187-2190)
に重要な役割を演じている。これまでに、骨芽細胞か
らの骨形成促進因子 (TGF-β、BMP 等) や成長因子(IGF
-I, IGF-II, FGF 等) の産生、分泌が知られており、こ
れらの各種因子は骨の代謝平衡を維持する上で重要な役
割を演じていると考えられている。しかしながら、これ
ら因子の多くは、骨細胞、骨組織特異的でなく、多機能
なサイトカインであり、骨形成におけるそれらの作用
は、主作用とはいうよりは副次作用と考えも差し支えな
いものである。しかも骨芽細胞が分泌するこれらのサイ
トカインは、上記細胞間応答、即ち破骨細胞の分化、成
熟や成熟破骨細胞の骨吸収機能に関与する本質的な因子
であるとの証拠は存在しない。
による骨吸収とそれに引き続く骨芽細胞による骨形成の
２相に大きく分けることができる。骨再形成に関与する
この２つの異なる細胞間には機能的カップリングが存在
し、そのカップリングは細胞間応答機構により保持され
ていると考えられている。骨芽細胞は前破骨細胞及び成
熟破骨細胞との細胞間接着により、前破骨細胞からの破
骨細胞の分化、成熟（Suda et al.: Bone 17,87S-91S,
1995; Suda et al.: Endocrine Rev. 13, 66-80, 199
2) 及び成熟破骨細胞の骨吸収等の機能 (Takahashi et
al. Endocrinology Rapid Communications, 2187-2190)
に重要な役割を演じている。これまでに、骨芽細胞か
らの骨形成促進因子 (TGF-β、BMP 等) や成長因子(IGF
-I, IGF-II, FGF 等) の産生、分泌が知られており、こ
れらの各種因子は骨の代謝平衡を維持する上で重要な役
割を演じていると考えられている。しかしながら、これ
ら因子の多くは、骨細胞、骨組織特異的でなく、多機能
なサイトカインであり、骨形成におけるそれらの作用
は、主作用とはいうよりは副次作用と考えも差し支えな
いものである。しかも骨芽細胞が分泌するこれらのサイ
トカインは、上記細胞間応答、即ち破骨細胞の分化、成
熟や成熟破骨細胞の骨吸収機能に関与する本質的な因子
であるとの証拠は存在しない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記し
たように繊維芽細胞や骨芽細胞が破骨細胞形成抑制因子
ＯＣＩＦを生産、分泌し、又骨芽細胞が発現する膜結合
蛋白分子ＯＢＭは、前破骨細胞との細胞間シグナル伝達
に関与し、破骨細胞の分化、成熟を支持、促進する特異
的因子であることを明らかにした (特願平9-217897号、
特願平9-224803号) 。すでに述べたように、これまで報
告されている骨形成に関与する各種サイトカインの殆ど
は多機能であるのに対して、ＯＣＩＦ及びＯＢＭは、そ
れぞれ破骨細胞形成抑制活性及び破骨細胞形成( 分化、
成熟) 促進活性しか有さない極めて骨細胞及び骨組織特
異性の高いサイトカインである。更に、骨芽細胞による
ＯＣＩＦの生産は、破骨細胞形成に不可欠である骨吸収
因子である活性型ビタミンD3、副甲状腺ホルモン PTH、
プロスタグランジンE2、インターロイキン(IL)-1, 6及
び11等の刺激によりダウンレギュレーションされ、一方
骨芽細胞によるＯＢＭの発現は、これら骨吸収因子の存
在下ではアップレギュレーションされる。これらのレギ
ュレーションを通して破骨細胞の分化、成熟、即ち破骨
細胞形成 (osteoclastogenesis) が制御されていること
が明らかになった。以上の事実から、ＯＣＩＦ及びＯＢ
Ｍは骨吸収を担当する破骨細胞の形成 (osteoclastogen
esis) に関与する本質的な因子であることが判明した。
ヒト骨粗鬆症は閉経後の女性に多く見られ、女性ホルモ
ンの減少、枯渇により起こる。この女性ホルモンの減
少、枯渇が破骨細胞形成(osteoclastogenesis)の亢進を
もたらし、骨形成を担当する骨芽細胞と骨吸収を担当す
る破骨細胞間のバランスを破壊し、骨吸収が骨形成を上
回ることにより骨粗鬆症が発症すると考えられている。
従って、ＯＣＩＦを欠損させたトランスジェニック動物
は、破骨細胞形成が亢進され、ヒト骨粗鬆症と本質的に
最も近似した本症モデルが作製できることが期待され
る。本発明者らは鋭意研究の結果、マウスの染色体上の
内因性ＯＣＩＦ遺伝子を、ＯＣＩＦの活性発現に必須の
ドメインをコードするエクソンの一部を欠損させ、その
欠損部分にネオマイシン耐性遺伝子を保持する外来性Ｏ
ＣＩＦ遺伝子 (トランスジーン) で置換することによっ
て、ＯＣＩＦが欠損し、典型的な骨粗鬆症を発症するト
ランスジェニック動物が得られることを見出すに至っ
た。即ち本発明は、内因性の破骨細胞形成抑制因子（Ｏ
ＣＩＦ）を生成することができないトランスジェニック
動物、詳しくは骨代謝異常症、特に骨粗鬆症を発症する
トランスジェニック動物を提供することを課題とする。
さらに、本発明トランスジェニック動物を用いることを
特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は治療薬のスク
リーニング方法を提供することを課題とする。
たように繊維芽細胞や骨芽細胞が破骨細胞形成抑制因子
ＯＣＩＦを生産、分泌し、又骨芽細胞が発現する膜結合
蛋白分子ＯＢＭは、前破骨細胞との細胞間シグナル伝達
に関与し、破骨細胞の分化、成熟を支持、促進する特異
的因子であることを明らかにした (特願平9-217897号、
特願平9-224803号) 。すでに述べたように、これまで報
告されている骨形成に関与する各種サイトカインの殆ど
は多機能であるのに対して、ＯＣＩＦ及びＯＢＭは、そ
れぞれ破骨細胞形成抑制活性及び破骨細胞形成( 分化、
成熟) 促進活性しか有さない極めて骨細胞及び骨組織特
異性の高いサイトカインである。更に、骨芽細胞による
ＯＣＩＦの生産は、破骨細胞形成に不可欠である骨吸収
因子である活性型ビタミンD3、副甲状腺ホルモン PTH、
プロスタグランジンE2、インターロイキン(IL)-1, 6及
び11等の刺激によりダウンレギュレーションされ、一方
骨芽細胞によるＯＢＭの発現は、これら骨吸収因子の存
在下ではアップレギュレーションされる。これらのレギ
ュレーションを通して破骨細胞の分化、成熟、即ち破骨
細胞形成 (osteoclastogenesis) が制御されていること
が明らかになった。以上の事実から、ＯＣＩＦ及びＯＢ
Ｍは骨吸収を担当する破骨細胞の形成 (osteoclastogen
esis) に関与する本質的な因子であることが判明した。
ヒト骨粗鬆症は閉経後の女性に多く見られ、女性ホルモ
ンの減少、枯渇により起こる。この女性ホルモンの減
少、枯渇が破骨細胞形成(osteoclastogenesis)の亢進を
もたらし、骨形成を担当する骨芽細胞と骨吸収を担当す
る破骨細胞間のバランスを破壊し、骨吸収が骨形成を上
回ることにより骨粗鬆症が発症すると考えられている。
従って、ＯＣＩＦを欠損させたトランスジェニック動物
は、破骨細胞形成が亢進され、ヒト骨粗鬆症と本質的に
最も近似した本症モデルが作製できることが期待され
る。本発明者らは鋭意研究の結果、マウスの染色体上の
内因性ＯＣＩＦ遺伝子を、ＯＣＩＦの活性発現に必須の
ドメインをコードするエクソンの一部を欠損させ、その
欠損部分にネオマイシン耐性遺伝子を保持する外来性Ｏ
ＣＩＦ遺伝子 (トランスジーン) で置換することによっ
て、ＯＣＩＦが欠損し、典型的な骨粗鬆症を発症するト
ランスジェニック動物が得られることを見出すに至っ
た。即ち本発明は、内因性の破骨細胞形成抑制因子（Ｏ
ＣＩＦ）を生成することができないトランスジェニック
動物、詳しくは骨代謝異常症、特に骨粗鬆症を発症する
トランスジェニック動物を提供することを課題とする。
さらに、本発明トランスジェニック動物を用いることを
特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は治療薬のスク
リーニング方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、内因性の破骨
細胞形成抑制因子（ＯＣＩＦ）を生成することができな
いトランスジェニック動物、詳しくは骨代謝異常症、さ
らに詳しくは骨粗鬆症を発症するトランスジェニック動
物に関する。さらに、本発明トランスジェニック動物を
用いることを特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は
治療薬のスクリーニング方法に関する。本発明トランス
ジェニック動物は、破骨細胞形成機序に基づいて作製さ
れた理想的なモデルであり、ヒトの骨粗鬆症と酷似して
いる。さらに、出産直後の四肢の骨折などによる死亡率
が非常に低く、又、生存率が高いため通常の成育を示す
と共に、生殖能を獲得し繁殖させることが可能であり、
一度トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖により
骨粗鬆症発症モデル動物の継代を容易に行える。このよ
うな利点を有することから、骨代謝の研究用、あるいは
骨代謝異常症の予防及び／又は治療剤の評価、スクリー
ニングなどの試験用動物として有用である。現在、前述
したように、より有効性が高く、副作用の少ない骨粗鬆
症治療薬の研究開発が活発に行われている。しかしなが
ら、今のところ本症に対する薬物の効果を評価するため
に、主に用いられているモデル動物は本症に類似した病
態を示す人為的処置を施した卵巣摘出雌ラットだけであ
り、この種のモデル動物だけで薬物の本症に対する効果
を評価することは困難である。本発明によるトランスジ
ェニック動物は、本症の発生機序に基づく典型的な骨粗
鬆症モデルを提供し、それによって骨代謝異常症治療薬
の効果を評価可能にするだけでなく、新しい治療薬のシ
ーズのスクリーニングにも有用である。
細胞形成抑制因子（ＯＣＩＦ）を生成することができな
いトランスジェニック動物、詳しくは骨代謝異常症、さ
らに詳しくは骨粗鬆症を発症するトランスジェニック動
物に関する。さらに、本発明トランスジェニック動物を
用いることを特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は
治療薬のスクリーニング方法に関する。本発明トランス
ジェニック動物は、破骨細胞形成機序に基づいて作製さ
れた理想的なモデルであり、ヒトの骨粗鬆症と酷似して
いる。さらに、出産直後の四肢の骨折などによる死亡率
が非常に低く、又、生存率が高いため通常の成育を示す
と共に、生殖能を獲得し繁殖させることが可能であり、
一度トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖により
骨粗鬆症発症モデル動物の継代を容易に行える。このよ
うな利点を有することから、骨代謝の研究用、あるいは
骨代謝異常症の予防及び／又は治療剤の評価、スクリー
ニングなどの試験用動物として有用である。現在、前述
したように、より有効性が高く、副作用の少ない骨粗鬆
症治療薬の研究開発が活発に行われている。しかしなが
ら、今のところ本症に対する薬物の効果を評価するため
に、主に用いられているモデル動物は本症に類似した病
態を示す人為的処置を施した卵巣摘出雌ラットだけであ
り、この種のモデル動物だけで薬物の本症に対する効果
を評価することは困難である。本発明によるトランスジ
ェニック動物は、本症の発生機序に基づく典型的な骨粗
鬆症モデルを提供し、それによって骨代謝異常症治療薬
の効果を評価可能にするだけでなく、新しい治療薬のシ
ーズのスクリーニングにも有用である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、ＯＣＩＦの活性発現に
必須のドメイン（Ｎ末端からドメイン１からドメイン
４）をコードするＯＣＩＦ染色体遺伝子のエクソン（５
つのエクソンからなり、その内エクソン２からエクソン
４がドメイン１からドメイン４をコードする）のいずれ
かを破壊し、内因性ＯＣＩＦが欠損した骨粗鬆症発症ト
ランスジェニック動物、及びそのトランスジェニック動
物を用いる骨代謝異常症治療薬の薬効評価及びスクリー
ニング方法に関する。マウスの胚幹細胞の遺伝子標的挿
入法は、特異的蛋白質のインビボ機能を決定するための
有力な方法である。本発明に係わる特異的蛋白質である
ＯＣＩＦは、７つのドメインからなっており、Ｎ末端か
らのドメイン１から４が活性発現に必須であることが明
らかにされている (WO96/26217号、WO96/20621号) 。
又、本発明者らは、ヒト及びマウスの染色体ＯＣＩＦ遺
伝子のクローニングにもそれぞれ成功し、いずれの遺伝
子も5 つのエクソンから構成されており、ＯＣＩＦの活
性発現に必要なドメイン１−４は5'側からのエクソン２
からエクソン４によりコードされていることを明らかに
した。本発明者らはマウス胚幹細胞としてES細胞を用
い、相同組み換えを利用して染色体上の内因性ＯＣＩＦ
遺伝子を、ＯＣＩＦの活性発現に必須のドメイン１−４
をコードするエクソン２から４のいずれかのエクソンに
欠損あるいはエクソン内部にネオマイシン耐性遺伝子な
どを有するトランスジーンを導入した。本発明では、ホ
モ接合性であるマウスがこの遺伝子置換のために、ＯＣ
ＩＦを欠損し、典型的な骨粗鬆症を発症することを証明
すると共に、このトランスジェニック動物は完全な致死
的ではなく、通常の成育を示すと同時に生殖能を発揮
し、同疾患を有する個体が多数生まれ、骨粗鬆症モデル
として極めて有用であることを示す。
必須のドメイン（Ｎ末端からドメイン１からドメイン
４）をコードするＯＣＩＦ染色体遺伝子のエクソン（５
つのエクソンからなり、その内エクソン２からエクソン
４がドメイン１からドメイン４をコードする）のいずれ
かを破壊し、内因性ＯＣＩＦが欠損した骨粗鬆症発症ト
ランスジェニック動物、及びそのトランスジェニック動
物を用いる骨代謝異常症治療薬の薬効評価及びスクリー
ニング方法に関する。マウスの胚幹細胞の遺伝子標的挿
入法は、特異的蛋白質のインビボ機能を決定するための
有力な方法である。本発明に係わる特異的蛋白質である
ＯＣＩＦは、７つのドメインからなっており、Ｎ末端か
らのドメイン１から４が活性発現に必須であることが明
らかにされている (WO96/26217号、WO96/20621号) 。
又、本発明者らは、ヒト及びマウスの染色体ＯＣＩＦ遺
伝子のクローニングにもそれぞれ成功し、いずれの遺伝
子も5 つのエクソンから構成されており、ＯＣＩＦの活
性発現に必要なドメイン１−４は5'側からのエクソン２
からエクソン４によりコードされていることを明らかに
した。本発明者らはマウス胚幹細胞としてES細胞を用
い、相同組み換えを利用して染色体上の内因性ＯＣＩＦ
遺伝子を、ＯＣＩＦの活性発現に必須のドメイン１−４
をコードするエクソン２から４のいずれかのエクソンに
欠損あるいはエクソン内部にネオマイシン耐性遺伝子な
どを有するトランスジーンを導入した。本発明では、ホ
モ接合性であるマウスがこの遺伝子置換のために、ＯＣ
ＩＦを欠損し、典型的な骨粗鬆症を発症することを証明
すると共に、このトランスジェニック動物は完全な致死
的ではなく、通常の成育を示すと同時に生殖能を発揮
し、同疾患を有する個体が多数生まれ、骨粗鬆症モデル
として極めて有用であることを示す。
【００１１】本発明のトランスジェニック動物は、以下
の方法により作製することができる。即ち、(1) ＯＣＩＦ染色体遺伝子のクローニング 相同組み換え用トランスジーンを含むターゲッティング
ベクターの作製に必要なマウスＯＣＩＦ染色体遺伝子を
クローニングする工程である。E14 ES細胞(129系マウス
由来) のゲノムライブラリーから、ＯＣＩＦｃＤＮＡを
プローブとしてＯＣＩＦ染色体遺伝子をクーロニングす
る。このようにして得られたＯＣＩＦ染色体遺伝子は、
５つのエクソンから構成されている。(2) 相同組み換えに必要なトランスジーンを含むターゲ
ッティングベクターの構築 相同組み換え用トランスジーンを含むターゲッティング
ベクターを構築する工程である。ＯＣＩＦの生物活性の
発現に必須であるドメイン 1からドメイン4 は、工程
(1) で得られたＯＣＩＦ染色体遺伝子の5'側からのエク
ソン2 からエクソン4 によりコードされている。これら
のエクソンのいずれかの一部を欠損、あるいは外来遺伝
子の挿入により、ＯＣＩＦをコードできないトランスジ
ーンを作製し、このトランスジーンを含むターゲッティ
ングベクターを構築する。ここで用いられるベクターは
特に限定されないが、例えばpBR 322 など大腸菌内で機
能するもの、pUB110など枯草菌内で機能するもの、ある
いはpSG5、pXT1など動物細胞内で機能するものなどが挙
げられる。(3) ターゲッティングベクターのES細胞への導入 工程(2) で得られたターゲッティングベクターをエレク
トロポレーション法によりE14 ES細胞内に導入する。(4) トランスジーンが染色体に組み込まれたES細胞の選
別 相同組み換えにより、ＯＣＩＦ染色体遺伝子上の一部の
遺伝子が工程(2) で作製されたトランスジーンで置換さ
れているES細胞を、polymerase chain reaction (PCR)
法により選別し、さらにサザンブロット分析により期待
される通り、トランスジーンで置換され、かつ他部位へ
の非相同組み換えが生じていないことを確認する。(5) ＯＣＩＦ遺伝子がトランスジーンで置換されたES細
胞の仮親の子宮内への移植及びトランスジェニック動物
の作製 工程 (4)で選別されたES細胞を胚盤胞期に達した受精卵
に注入し、その受精卵を仮親の子宮内に移植し、トラン
スジェニック動物を作製する工程である。トランスジェ
ニック動物は体毛におけるES細胞側の寄与率及びサザン
ブロット分析により確認する。さらにヘテロ型トランス
ジェニック動物同士の交配により、ホモ型トランスジェ
ニック動物を作製する。
の方法により作製することができる。即ち、(1) ＯＣＩＦ染色体遺伝子のクローニング 相同組み換え用トランスジーンを含むターゲッティング
ベクターの作製に必要なマウスＯＣＩＦ染色体遺伝子を
クローニングする工程である。E14 ES細胞(129系マウス
由来) のゲノムライブラリーから、ＯＣＩＦｃＤＮＡを
プローブとしてＯＣＩＦ染色体遺伝子をクーロニングす
る。このようにして得られたＯＣＩＦ染色体遺伝子は、
５つのエクソンから構成されている。(2) 相同組み換えに必要なトランスジーンを含むターゲ
ッティングベクターの構築 相同組み換え用トランスジーンを含むターゲッティング
ベクターを構築する工程である。ＯＣＩＦの生物活性の
発現に必須であるドメイン 1からドメイン4 は、工程
(1) で得られたＯＣＩＦ染色体遺伝子の5'側からのエク
ソン2 からエクソン4 によりコードされている。これら
のエクソンのいずれかの一部を欠損、あるいは外来遺伝
子の挿入により、ＯＣＩＦをコードできないトランスジ
ーンを作製し、このトランスジーンを含むターゲッティ
ングベクターを構築する。ここで用いられるベクターは
特に限定されないが、例えばpBR 322 など大腸菌内で機
能するもの、pUB110など枯草菌内で機能するもの、ある
いはpSG5、pXT1など動物細胞内で機能するものなどが挙
げられる。(3) ターゲッティングベクターのES細胞への導入 工程(2) で得られたターゲッティングベクターをエレク
トロポレーション法によりE14 ES細胞内に導入する。(4) トランスジーンが染色体に組み込まれたES細胞の選
別 相同組み換えにより、ＯＣＩＦ染色体遺伝子上の一部の
遺伝子が工程(2) で作製されたトランスジーンで置換さ
れているES細胞を、polymerase chain reaction (PCR)
法により選別し、さらにサザンブロット分析により期待
される通り、トランスジーンで置換され、かつ他部位へ
の非相同組み換えが生じていないことを確認する。(5) ＯＣＩＦ遺伝子がトランスジーンで置換されたES細
胞の仮親の子宮内への移植及びトランスジェニック動物
の作製 工程 (4)で選別されたES細胞を胚盤胞期に達した受精卵
に注入し、その受精卵を仮親の子宮内に移植し、トラン
スジェニック動物を作製する工程である。トランスジェ
ニック動物は体毛におけるES細胞側の寄与率及びサザン
ブロット分析により確認する。さらにヘテロ型トランス
ジェニック動物同士の交配により、ホモ型トランスジェ
ニック動物を作製する。
【００１２】このようにして得られた本発明トランスジ
ェニック動物は、破骨細胞形成抑制因子 (Osteoclastog
enesis inhibitory factor：ＯＣＩＦ) の遺伝子のノッ
クアウトにより、ＯＣＩＦが欠損し典型的な骨粗鬆症を
発症するものである。特に本発明動物は、骨粗鬆症モデ
ル動物として以下のような優れた特徴を有するものであ
る。即ち、■骨代謝、特に破骨細胞形成機序に基づいて
作製された理想的なモデルである。骨代謝に本質的に関
与する破骨細胞形成抑制因子、ＯＣＬＦ（wo96/26217
号、wo96/20621号）の遺伝子ノックアウトにより、破骨
細胞形成が亢進し、過剰な骨吸収により発症する骨粗鬆
症モデルである。又、閉経後の女性の骨粗鬆症において
も、破骨細胞形成が亢進し、骨吸収が骨形成を上回るこ
とにより発症することが知られており、上記したように
本発明動物の骨粗鬆症発症機序は、ヒトのそれと酷似し
ている。■本発明による骨粗鬆症モデル動物は、重症
(四肢の骨折等) により死亡する割合は生まれた動物の
約10％程度であり、残りの大多数は骨粗鬆症を呈するも
のの、正常に比べ体重減少も少なくモデル動物として使
用可能である。更に■生まれたマウスの50％以上は成育
すると共に生殖能を獲得し繁殖させることが可能であ
り、一度トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖に
より望みの数の骨粗鬆症発症モデル動物が得られる。
ェニック動物は、破骨細胞形成抑制因子 (Osteoclastog
enesis inhibitory factor：ＯＣＩＦ) の遺伝子のノッ
クアウトにより、ＯＣＩＦが欠損し典型的な骨粗鬆症を
発症するものである。特に本発明動物は、骨粗鬆症モデ
ル動物として以下のような優れた特徴を有するものであ
る。即ち、■骨代謝、特に破骨細胞形成機序に基づいて
作製された理想的なモデルである。骨代謝に本質的に関
与する破骨細胞形成抑制因子、ＯＣＬＦ（wo96/26217
号、wo96/20621号）の遺伝子ノックアウトにより、破骨
細胞形成が亢進し、過剰な骨吸収により発症する骨粗鬆
症モデルである。又、閉経後の女性の骨粗鬆症において
も、破骨細胞形成が亢進し、骨吸収が骨形成を上回るこ
とにより発症することが知られており、上記したように
本発明動物の骨粗鬆症発症機序は、ヒトのそれと酷似し
ている。■本発明による骨粗鬆症モデル動物は、重症
(四肢の骨折等) により死亡する割合は生まれた動物の
約10％程度であり、残りの大多数は骨粗鬆症を呈するも
のの、正常に比べ体重減少も少なくモデル動物として使
用可能である。更に■生まれたマウスの50％以上は成育
すると共に生殖能を獲得し繁殖させることが可能であ
り、一度トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖に
より望みの数の骨粗鬆症発症モデル動物が得られる。
【００１３】上述のように、本発明トランスジェニック
動物は、骨粗鬆症モデル動物として優れた特徴を有して
いる。従って、骨代謝異常症治療薬、その多くは骨粗鬆
症治療薬として開発されているが、これらの薬物のヒト
の本症に対する効果を評価するために、本発明の骨粗鬆
症トランスジェニック動物を利用することができる。即
ち、これらの薬物を本発明のトランスジェニック動物に
投与し、骨密度や骨強度等の改善を調べることにより、
それらの効果を評価することができる。又、本発明によ
るトランスジェニック動物は新規な骨代謝異常症治療薬
シーズのin vivo スクリーニングにおいても有用であ
る。
動物は、骨粗鬆症モデル動物として優れた特徴を有して
いる。従って、骨代謝異常症治療薬、その多くは骨粗鬆
症治療薬として開発されているが、これらの薬物のヒト
の本症に対する効果を評価するために、本発明の骨粗鬆
症トランスジェニック動物を利用することができる。即
ち、これらの薬物を本発明のトランスジェニック動物に
投与し、骨密度や骨強度等の改善を調べることにより、
それらの効果を評価することができる。又、本発明によ
るトランスジェニック動物は新規な骨代謝異常症治療薬
シーズのin vivo スクリーニングにおいても有用であ
る。
【００１４】
【実施例】以下の実施例をもって本発明をより詳細に説
明するが、これらは単に例示するのみであり、これらに
よって本発明は何ら限定されるものではない。
明するが、これらは単に例示するのみであり、これらに
よって本発明は何ら限定されるものではない。
【００１５】
【実施例１】マウスＯＣＩＦ染色体遺伝子のクローニン
グ マウスES細胞株E14 の染色体DNA を抽出し、その染色体
DNA を制限酵素Sau3AIで切断し、ファージベクターλDA
SH II （Stratagene社）に組み込んでゲノムライブラリ
ーを作製した。次に、このマウスゲノムライブラリーか
ら、ＯＣＩＦｃＤＮＡをプローブとしてプラークハイブ
リダイゼーション法により５個のファージクローンを分
離した。これら５個のファージクローンのインサート部
分を図１に示す制限酵素で消化してサザンブロット解析
した後、プラスミドベクターpBluescriptSK(+)（以降pS
K と記す、Stratagene社）のマルチクローニング部位に
サブクローニングし、サザンブロット解析及び塩基配列
の解析によりマウスＯＣＩＦ染色体遺伝子の構造を明ら
かにした。マウスＯＣＩＦ染色体遺伝子は、図１(A) に
示すように全長約30kb、エクソン１からエクソン５の５
個のエクソンを持つ構造をしており、このうちエクソン
２からエクソン４がＯＣＩＦの活性発現に必須な部分
(ドメイン１からドメイン４）をコードしていた。
グ マウスES細胞株E14 の染色体DNA を抽出し、その染色体
DNA を制限酵素Sau3AIで切断し、ファージベクターλDA
SH II （Stratagene社）に組み込んでゲノムライブラリ
ーを作製した。次に、このマウスゲノムライブラリーか
ら、ＯＣＩＦｃＤＮＡをプローブとしてプラークハイブ
リダイゼーション法により５個のファージクローンを分
離した。これら５個のファージクローンのインサート部
分を図１に示す制限酵素で消化してサザンブロット解析
した後、プラスミドベクターpBluescriptSK(+)（以降pS
K と記す、Stratagene社）のマルチクローニング部位に
サブクローニングし、サザンブロット解析及び塩基配列
の解析によりマウスＯＣＩＦ染色体遺伝子の構造を明ら
かにした。マウスＯＣＩＦ染色体遺伝子は、図１(A) に
示すように全長約30kb、エクソン１からエクソン５の５
個のエクソンを持つ構造をしており、このうちエクソン
２からエクソン４がＯＣＩＦの活性発現に必須な部分
(ドメイン１からドメイン４）をコードしていた。
【００１６】
【実施例２】トランスジーン及びそれを含むターゲッテ
ィングベクターの構築 マウスＯＣＩＦ染色体遺伝子のエクソン２を破壊するた
めのターゲッティングベクターを構築した。即ち、実施
例１で作製したサブクローン、pSK2H4-2（エクソン２を
含む４.5kbのDNA 断片）及びpSK2E5（イントロン１の3'
側約５kbのDNA断片）を用いてエクソン２のPstI部位よ
り上流約６kb、同PstI部位より下流約１kbのDNA 断片を
単離した。又、neo カセットベクターpKJ2（Popo H. et
al., Biochemical Genetics, 28, 299-308 (1990)、ラ
イフテックオリエンタル社) に含まれている1.3kb のne
o カセットDNA 断片（PGK プロモーターの下流にneo 耐
性遺伝子）を単離した。次に、上記３種のDNA 断片が、
約６kb断片、neo カセットDNA 断片、約１kbのDNA 断片
の順に順向きに連結し、この連結したDNA （約8.3kb）
を予めSacIとBamHI （宝酒造社）で開裂させておいたpS
K に挿入し、ベクターpSKT (-DT)を作製した。このpSKN
T(-DT)から7.3kb のSalI-BamHI DNA断片と1kb のBamHI-
HindIII DNA 断片とを単離した。pMCDT-A(A+T/pau) (ラ
イフテックオリエンタル社) をSalIとHindIII で開裂さ
せた後、三者をＤＮＡリガーゼ（宝酒造社）で連結し
て、最終産物であるターゲッティングベクターpSKOCIFT
arg を作製した。構築されたpSKOCIFTarg は図１(B) に
示すように、ポジティブ選択マーカーであるneo 耐性遺
伝子をOCIF遺伝子のエクソン２内部に持ち、ネガティブ
選択マーカーであるジフテリアトキシンＡ断片の遺伝子
(DT-A) をOCIF相同領域の短腕部分外側に有している。
pSKOCIFTarg はSalIで直線状にすることができる。本発
明の図１(b) のターゲッティングベクター、pSKOCIFTar
g で形質転換した大腸菌は、 DH5α／pSKOCIFTarg とし
て、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所に受
託番号FERM BP-6153として平成９年10月23日に寄託され
ている。
ィングベクターの構築 マウスＯＣＩＦ染色体遺伝子のエクソン２を破壊するた
めのターゲッティングベクターを構築した。即ち、実施
例１で作製したサブクローン、pSK2H4-2（エクソン２を
含む４.5kbのDNA 断片）及びpSK2E5（イントロン１の3'
側約５kbのDNA断片）を用いてエクソン２のPstI部位よ
り上流約６kb、同PstI部位より下流約１kbのDNA 断片を
単離した。又、neo カセットベクターpKJ2（Popo H. et
al., Biochemical Genetics, 28, 299-308 (1990)、ラ
イフテックオリエンタル社) に含まれている1.3kb のne
o カセットDNA 断片（PGK プロモーターの下流にneo 耐
性遺伝子）を単離した。次に、上記３種のDNA 断片が、
約６kb断片、neo カセットDNA 断片、約１kbのDNA 断片
の順に順向きに連結し、この連結したDNA （約8.3kb）
を予めSacIとBamHI （宝酒造社）で開裂させておいたpS
K に挿入し、ベクターpSKT (-DT)を作製した。このpSKN
T(-DT)から7.3kb のSalI-BamHI DNA断片と1kb のBamHI-
HindIII DNA 断片とを単離した。pMCDT-A(A+T/pau) (ラ
イフテックオリエンタル社) をSalIとHindIII で開裂さ
せた後、三者をＤＮＡリガーゼ（宝酒造社）で連結し
て、最終産物であるターゲッティングベクターpSKOCIFT
arg を作製した。構築されたpSKOCIFTarg は図１(B) に
示すように、ポジティブ選択マーカーであるneo 耐性遺
伝子をOCIF遺伝子のエクソン２内部に持ち、ネガティブ
選択マーカーであるジフテリアトキシンＡ断片の遺伝子
(DT-A) をOCIF相同領域の短腕部分外側に有している。
pSKOCIFTarg はSalIで直線状にすることができる。本発
明の図１(b) のターゲッティングベクター、pSKOCIFTar
g で形質転換した大腸菌は、 DH5α／pSKOCIFTarg とし
て、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所に受
託番号FERM BP-6153として平成９年10月23日に寄託され
ている。
【００１７】
【実施例３】ES細胞の培養とターゲッティングベクター
のES細胞への導入 マウス線維芽細胞由来のフィーダー層用細胞株を10％ウ
シ胎児血清添加DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地、GIB
CO BRL 社）を用いて、37℃、５％CO2 条件下で培養し
た。次いで、ES細胞株E14 を、20％ウシ胎児血清を含む
DMEMを基本とするES細胞用培地（Robertson E.J.: Tera
tocarcinomas and Embryonic Stem Cells, pp. 71-112,
IRL press, 1987）を用いて、マイトマイシンＣ処理済
みフィーダー層上で、37℃、５％CO2 条件下で培養し
た。増殖中のES細胞をトリプシン処理により培養ディッ
シュから剥離させたのち単一細胞の懸濁液とし、遠心処
理後、1.25×107/ml濃度になるようにリン酸緩衝液（PB
S ）に懸濁させた。１回あたり0.8ml のES細胞懸濁液と
実施例２で得られたSalIで開裂した直鎖状ターゲッティ
ングベクター（pSKOICFTarg ）25μg とを混合した液を
0.4cm キュベット内に移し、エレクトロポレーション
(220 - 250 V 、500 μF)によりES細胞にターゲッティ
ングベクターを導入した。エレクトロポレーションに
は、Bio-Rad 社のGene pulser を用いた。その後、各キ
ュベットからの細胞を３枚の６cmフィーダー層を敷いた
ディッシュ上に均等に分散させた。細胞をES細胞用培地
で培養し、翌日に培養液を新鮮な同培地で交換した後、
G418（GIBCO BRL 社）を最終濃度が250 μg/mlになるよ
うに添加した。以降７〜10日目まで毎日、同濃度のG418
を含む培地で交換しながら培養した。７〜10日後に耐性
クローンであるES細胞塊を拾い上げ、軽くトリプシン処
理を施して懸濁液とし、その半量をフィーダー層を敷い
た48穴プレートに移した。残り半量を遠心チューブに移
し、cell lysate を調製しpolymerase chain reaction
(PCR) 用試料とした。48穴プレートはES細胞用培地にて
培養した。
のES細胞への導入 マウス線維芽細胞由来のフィーダー層用細胞株を10％ウ
シ胎児血清添加DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地、GIB
CO BRL 社）を用いて、37℃、５％CO2 条件下で培養し
た。次いで、ES細胞株E14 を、20％ウシ胎児血清を含む
DMEMを基本とするES細胞用培地（Robertson E.J.: Tera
tocarcinomas and Embryonic Stem Cells, pp. 71-112,
IRL press, 1987）を用いて、マイトマイシンＣ処理済
みフィーダー層上で、37℃、５％CO2 条件下で培養し
た。増殖中のES細胞をトリプシン処理により培養ディッ
シュから剥離させたのち単一細胞の懸濁液とし、遠心処
理後、1.25×107/ml濃度になるようにリン酸緩衝液（PB
S ）に懸濁させた。１回あたり0.8ml のES細胞懸濁液と
実施例２で得られたSalIで開裂した直鎖状ターゲッティ
ングベクター（pSKOICFTarg ）25μg とを混合した液を
0.4cm キュベット内に移し、エレクトロポレーション
(220 - 250 V 、500 μF)によりES細胞にターゲッティ
ングベクターを導入した。エレクトロポレーションに
は、Bio-Rad 社のGene pulser を用いた。その後、各キ
ュベットからの細胞を３枚の６cmフィーダー層を敷いた
ディッシュ上に均等に分散させた。細胞をES細胞用培地
で培養し、翌日に培養液を新鮮な同培地で交換した後、
G418（GIBCO BRL 社）を最終濃度が250 μg/mlになるよ
うに添加した。以降７〜10日目まで毎日、同濃度のG418
を含む培地で交換しながら培養した。７〜10日後に耐性
クローンであるES細胞塊を拾い上げ、軽くトリプシン処
理を施して懸濁液とし、その半量をフィーダー層を敷い
た48穴プレートに移した。残り半量を遠心チューブに移
し、cell lysate を調製しpolymerase chain reaction
(PCR) 用試料とした。48穴プレートはES細胞用培地にて
培養した。
【００１８】
【実施例４】ターゲッティングベクターで標的挿入置換
されたES細胞のDNA 解析 相同組み換えES細胞クローンの同定は、PCR 法により行
った。実施例３で採取したES細胞入りの遠心チューブを
1,000 ×10分間遠心し、上清を捨てた後、蒸気滅菌した
２段蒸留水40μl を添加し混合した。遠心チューブ内の
細胞懸濁液にミネラルオイル（Sigma 社）を上層し、95
℃10分間保持した後55℃にし、1mg/mlのプロテナーゼＫ
（MERCK 社）10μl を添加して55℃で60〜120 分間酵素
処理した後、95℃10分間で酵素を不活化し４℃に保っ
た。次の反応に直ちに入らない場合には、２段蒸留水添
加後の細胞懸濁液又は酵素処理後のcell lysate を-20
℃以下にて保存した。目的とする相同組み換えが起こっ
たマウスＯＣＩＦ遺伝子に特異的な1157bpのDNA 断片を
増幅する１対のプライマーセット、NEOF3 （neo 遺伝子
の3'端近傍に位置するneo 遺伝子特異的なセンスプライ
マー；配列表配列番号１）とTR3 （ターゲティングベク
ター3'端の下流にあるゲノムDNA 上に存在するマウスＯ
ＣＩＦ遺伝子特異的なアンチセンスプライマー；配列表
配列番号２）をＤＮＡシンセサイザーにて合成した。PC
R は、リコンビナントTaq ポリメラーゼ（宝酒造社）と
添付の緩衝液を用い、前述の酵素処理したcell lysate
20μl に10倍濃度のMg不含の同緩衝液４μl 、10mMのdN
TP 3.2μl 、25mMのMgCl2 ４μl、DMSO２μl 、20μM
のプライマー各１μl 、Taq ポリメラーゼ0.4 μl 、２
段蒸留水4.4 μl を加え合計40μl の溶液中で行った。
95℃30秒、58℃１分及び72℃１分の反応を35サイクル繰
り返した後、72℃５分反応させ、その後４℃に冷却し
た。PCR 産物をアガロースゲルを用いて電気泳動し特異
的バンドの有無を確認した。陽性と判断されたESクロー
ンのみを増殖させ、液体窒素中に保存するとともに、一
部の細胞から、DNAzol(GIBCO BRL社) を用いその説明書
に従ってDNA を抽出し、図１に示す制限酵素で消化した
後サザンブロット解析を行って相同組み換えの確認及び
非相同組み換えが起こっていないことを検査した。この
一連の方法により図１(C) に示したような、相同組み換
えされたＯＣＩＦ遺伝子を持つターゲテッドESクローン
が得られた。
されたES細胞のDNA 解析 相同組み換えES細胞クローンの同定は、PCR 法により行
った。実施例３で採取したES細胞入りの遠心チューブを
1,000 ×10分間遠心し、上清を捨てた後、蒸気滅菌した
２段蒸留水40μl を添加し混合した。遠心チューブ内の
細胞懸濁液にミネラルオイル（Sigma 社）を上層し、95
℃10分間保持した後55℃にし、1mg/mlのプロテナーゼＫ
（MERCK 社）10μl を添加して55℃で60〜120 分間酵素
処理した後、95℃10分間で酵素を不活化し４℃に保っ
た。次の反応に直ちに入らない場合には、２段蒸留水添
加後の細胞懸濁液又は酵素処理後のcell lysate を-20
℃以下にて保存した。目的とする相同組み換えが起こっ
たマウスＯＣＩＦ遺伝子に特異的な1157bpのDNA 断片を
増幅する１対のプライマーセット、NEOF3 （neo 遺伝子
の3'端近傍に位置するneo 遺伝子特異的なセンスプライ
マー；配列表配列番号１）とTR3 （ターゲティングベク
ター3'端の下流にあるゲノムDNA 上に存在するマウスＯ
ＣＩＦ遺伝子特異的なアンチセンスプライマー；配列表
配列番号２）をＤＮＡシンセサイザーにて合成した。PC
R は、リコンビナントTaq ポリメラーゼ（宝酒造社）と
添付の緩衝液を用い、前述の酵素処理したcell lysate
20μl に10倍濃度のMg不含の同緩衝液４μl 、10mMのdN
TP 3.2μl 、25mMのMgCl2 ４μl、DMSO２μl 、20μM
のプライマー各１μl 、Taq ポリメラーゼ0.4 μl 、２
段蒸留水4.4 μl を加え合計40μl の溶液中で行った。
95℃30秒、58℃１分及び72℃１分の反応を35サイクル繰
り返した後、72℃５分反応させ、その後４℃に冷却し
た。PCR 産物をアガロースゲルを用いて電気泳動し特異
的バンドの有無を確認した。陽性と判断されたESクロー
ンのみを増殖させ、液体窒素中に保存するとともに、一
部の細胞から、DNAzol(GIBCO BRL社) を用いその説明書
に従ってDNA を抽出し、図１に示す制限酵素で消化した
後サザンブロット解析を行って相同組み換えの確認及び
非相同組み換えが起こっていないことを検査した。この
一連の方法により図１(C) に示したような、相同組み換
えされたＯＣＩＦ遺伝子を持つターゲテッドESクローン
が得られた。
【００１９】
【実施例５】ターゲッティングベクターで標的置換され
たES細胞の仮親への移植 妊馬血清性性腺刺激ホルモン（PMSG）及びヒト絨毛性性
腺刺激ホルモン（hCG）を48時間間隔でそれぞれ５IU腹
腔内に投与し、過剰***させたC57BL/6N又はB6C3F1(C57
BL/6N とC3H/HeとのF1) 雌マウスを同系統の雄と交配し
た後、雌の卵管又は子宮角からM2培地（Sigma 社）を用
いて潅流により受精卵を採取した。いずれの時期に採取
した受精卵もすべて胚盤胞期に達するまでM16 培地中
で、37℃、５％CO2 条件下で培養した。受精卵採取に先
立ち予め培養しておいた相同組み換えされたターゲテッ
ドES細胞をトリプシン処理により単一細胞懸濁液とし、
胚盤胞一個当たり10〜15個のES細胞を胚盤胞の腔内にマ
イクロマニプレーションにより注入した。偽妊娠させた
ICR 系雌マウスの子宮角内に ES 細胞が注入された胚盤
胞を移植することにより、産仔を得た。
たES細胞の仮親への移植 妊馬血清性性腺刺激ホルモン（PMSG）及びヒト絨毛性性
腺刺激ホルモン（hCG）を48時間間隔でそれぞれ５IU腹
腔内に投与し、過剰***させたC57BL/6N又はB6C3F1(C57
BL/6N とC3H/HeとのF1) 雌マウスを同系統の雄と交配し
た後、雌の卵管又は子宮角からM2培地（Sigma 社）を用
いて潅流により受精卵を採取した。いずれの時期に採取
した受精卵もすべて胚盤胞期に達するまでM16 培地中
で、37℃、５％CO2 条件下で培養した。受精卵採取に先
立ち予め培養しておいた相同組み換えされたターゲテッ
ドES細胞をトリプシン処理により単一細胞懸濁液とし、
胚盤胞一個当たり10〜15個のES細胞を胚盤胞の腔内にマ
イクロマニプレーションにより注入した。偽妊娠させた
ICR 系雌マウスの子宮角内に ES 細胞が注入された胚盤
胞を移植することにより、産仔を得た。
【００２０】
【実施例６】トランスジェニックマウスの表現型及び遺
伝子型決定によるヘテロ型トランスジェニックマウスの
選別 産仔の中からES細胞由来の体細胞を持つキメラマウスを
選別した。ES細胞株E14 は、薄い黄色の体毛と赤い目を
表現系として持つ129/Ola マウスに由来しており、従っ
て、得られた産仔の体毛と目の色によりキメラマウスの
判別を容易に行うことができる。キメラマウス雄をC57B
L/6N雌又はICR 雌と交配させ、得られた産仔のうちES細
胞由来が疑われる体毛色の個体について、相同組み換え
されたＯＣＩＦ遺伝子を持つＯＣＩＦ変異ヘテロマウス
をPCR 法により選択した。PCR に供する鋳型はChen S.
and Evans G.A.の方法(Methods in Molecular Biology,
15, 75-80 (1993) ）に従って調製した。即ち、小動物
用イヤーパンチを用いてマウスの耳に個体識別用の穴を
あけると同時に、それに伴い得られる直径１〜２mmの組
織片を採取した後プロテインナーゼ（MERCK 社）処理
し、蒸留水にて希釈したものをPCR の鋳型とした。PCR
は、実施例４記載のプライマーNEOF3 （配列表配列番号
１）と TR3（配列表配列番号２）を用い、反応液に添加
する鋳型の量を液量の20分の1 以下にすること以外は実
施例４記載の方法に従って実施し、その産物を電気泳動
してキメラマウスかどうか判定した。この判定の結果、
２株の独立したES細胞クローンから生殖系列キメラマウ
スが得られ、正常マウスとの交配からそれぞれＯＣＩＦ
変異ヘテロマウスが生まれた。これらのマウスでは、い
ずれの系統とも外見上特筆すべき異常は認められなかっ
た。
伝子型決定によるヘテロ型トランスジェニックマウスの
選別 産仔の中からES細胞由来の体細胞を持つキメラマウスを
選別した。ES細胞株E14 は、薄い黄色の体毛と赤い目を
表現系として持つ129/Ola マウスに由来しており、従っ
て、得られた産仔の体毛と目の色によりキメラマウスの
判別を容易に行うことができる。キメラマウス雄をC57B
L/6N雌又はICR 雌と交配させ、得られた産仔のうちES細
胞由来が疑われる体毛色の個体について、相同組み換え
されたＯＣＩＦ遺伝子を持つＯＣＩＦ変異ヘテロマウス
をPCR 法により選択した。PCR に供する鋳型はChen S.
and Evans G.A.の方法(Methods in Molecular Biology,
15, 75-80 (1993) ）に従って調製した。即ち、小動物
用イヤーパンチを用いてマウスの耳に個体識別用の穴を
あけると同時に、それに伴い得られる直径１〜２mmの組
織片を採取した後プロテインナーゼ（MERCK 社）処理
し、蒸留水にて希釈したものをPCR の鋳型とした。PCR
は、実施例４記載のプライマーNEOF3 （配列表配列番号
１）と TR3（配列表配列番号２）を用い、反応液に添加
する鋳型の量を液量の20分の1 以下にすること以外は実
施例４記載の方法に従って実施し、その産物を電気泳動
してキメラマウスかどうか判定した。この判定の結果、
２株の独立したES細胞クローンから生殖系列キメラマウ
スが得られ、正常マウスとの交配からそれぞれＯＣＩＦ
変異ヘテロマウスが生まれた。これらのマウスでは、い
ずれの系統とも外見上特筆すべき異常は認められなかっ
た。
【００２１】
【実施例７】ホモ型トランスジェニックマウスの作製と
DNA 分析 同系統のＯＣＩＦ変異ヘテロマウス同士を交配させて次
世代マウスを得た。次世代マウスの遺伝子型の分析は、
実施例６記載のPCR 法を一部改変して実施した。正常な
ＯＣＩＦ遺伝子の有無を識別する目的で、マウスＯＣＩ
Ｆ遺伝子のエクソン２に特異的な203bp のDNA 断片が増
幅されるプライマーセット、EX2F1 （配列表配列番号
３）及びEX2R1 （配列表配列番号４）を用いてPCR を行
った。結果を図２に示す。この結果、正常なＯＣＩＦ遺
伝子のみを持つワイルド型（＋／＋）ではプライマーセ
ットEX2F1-EX2R1 を用いたPCR から203bp の明瞭なバン
ドが観察された。一方のＯＣＩＦ遺伝子が組み換えら
れ、一方のみが正常なヘテロ型（＋／−）ではNEOF3-TR
3 で1157bpとEX2F1-EX2R1 で203bp の明瞭なバンドがそ
れぞれ観察された。又、変異したＯＣＩＦ遺伝子のみを
持ち、正常なＯＣＩＦ遺伝子を持たないホモ型（即ちノ
ックアウトマウス）（−／−）ではNEOF3-TR3 でのみバ
ンドが確認された。さらに、遺伝子型をサザンブロット
分析により確認した。遺伝子型分析の結果、ヘテロマウ
スの交配から得られた次世代マウスには、図２に示すよ
うに、ＯＣＩＦ変異についてヘテロ（＋／−）、ワイル
ド（＋／＋）、ホモ（−／−）の遺伝子型を持つものが
含まれており、従ってＯＣＩＦ遺伝子欠損は、発生途上
で致死を引き起こさないことが明らかとなった。出生
後、通常の飼育環境において観察した結果、ＯＣＩＦ変
異ホモマウスでは、１〜２割程度の比率で離乳前に衰弱
死する個体が散見され、その一部では、肉眼所見で明白
な四肢の曲折等の異常が観察された。しかしながら、Ｏ
ＣＩＦ変異ホモマウスの約８割は外見上特筆すべき異常
も少なく、成体に達することが確認された。なお、ノー
ザンブロット分析の結果、ホモマウスではＯＣＩＦｍＲ
ＮＡの発現は認められなかった。
DNA 分析 同系統のＯＣＩＦ変異ヘテロマウス同士を交配させて次
世代マウスを得た。次世代マウスの遺伝子型の分析は、
実施例６記載のPCR 法を一部改変して実施した。正常な
ＯＣＩＦ遺伝子の有無を識別する目的で、マウスＯＣＩ
Ｆ遺伝子のエクソン２に特異的な203bp のDNA 断片が増
幅されるプライマーセット、EX2F1 （配列表配列番号
３）及びEX2R1 （配列表配列番号４）を用いてPCR を行
った。結果を図２に示す。この結果、正常なＯＣＩＦ遺
伝子のみを持つワイルド型（＋／＋）ではプライマーセ
ットEX2F1-EX2R1 を用いたPCR から203bp の明瞭なバン
ドが観察された。一方のＯＣＩＦ遺伝子が組み換えら
れ、一方のみが正常なヘテロ型（＋／−）ではNEOF3-TR
3 で1157bpとEX2F1-EX2R1 で203bp の明瞭なバンドがそ
れぞれ観察された。又、変異したＯＣＩＦ遺伝子のみを
持ち、正常なＯＣＩＦ遺伝子を持たないホモ型（即ちノ
ックアウトマウス）（−／−）ではNEOF3-TR3 でのみバ
ンドが確認された。さらに、遺伝子型をサザンブロット
分析により確認した。遺伝子型分析の結果、ヘテロマウ
スの交配から得られた次世代マウスには、図２に示すよ
うに、ＯＣＩＦ変異についてヘテロ（＋／−）、ワイル
ド（＋／＋）、ホモ（−／−）の遺伝子型を持つものが
含まれており、従ってＯＣＩＦ遺伝子欠損は、発生途上
で致死を引き起こさないことが明らかとなった。出生
後、通常の飼育環境において観察した結果、ＯＣＩＦ変
異ホモマウスでは、１〜２割程度の比率で離乳前に衰弱
死する個体が散見され、その一部では、肉眼所見で明白
な四肢の曲折等の異常が観察された。しかしながら、Ｏ
ＣＩＦ変異ホモマウスの約８割は外見上特筆すべき異常
も少なく、成体に達することが確認された。なお、ノー
ザンブロット分析の結果、ホモマウスではＯＣＩＦｍＲ
ＮＡの発現は認められなかった。
【００２２】
【実施例８】ホモ型トランスジェニックマウスの表現型 ＯＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウスの表現型を、解剖学的及
び病理組織学的に解析した。マウスをジエチルエーテル
により深麻酔し軟Ｘ線撮影後、放血致死させて剖検し
た。大腿骨及び脛骨を摘出し４％パラホルムアルデヒ
ド、１％グルタールアルデヒド液で固定、脱灰後、ヘマ
トキシリン・エオジン染色標本を作製した。一方の大腿
骨及び腰椎についてはアルコール固定後、皮膚と筋肉を
除去し、骨密度を測定した。軟Ｘ線解析の結果を図３に
示す。この結果、ＯＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウスでは、
全身の骨組織においてＸ線像の大幅な低下が認められ
た。ホモマウス（−／−）では、ヘテロマウス（＋／
−）に比較して大腿骨、脛骨をはじめ尾椎にいたるま
で、透明性の高い像が得られた。特に、大腿骨骨端や尾
椎ではその違いが明瞭であった。又、図４に示すよう
に、病理組織学的検査において、ワイルドマウス（＋／
＋）では大腿骨の骨頭部内部に存在する骨梁部分、即ち
海綿骨がホモマウス（−／−）では殆ど存在せず、大腿
骨内部は骨髄が占めている状態であった。さらに、ＯＣ
ＩＦ遺伝子欠損ホモマウス（−／−）、ヘテロマウス
（＋／−）及びワイルドマウス（＋／＋）の大腿骨の骨
端部の骨密度 (bone mineral density, BMD)を測定し
た。その結果を図５に示す。この結果、ＯＣＩＦ遺伝子
欠損ホモマウスでは、ヘテロ及びワイルドマウスに比べ
BMD の顕著な低下が認められた。これらの所見から、Ｏ
ＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウス（−／−）は典型的な骨粗
鬆症を発症していることが明らかとなった。尚、ＯＣＩ
Ｆ遺伝子欠損ホモマウスでは、他臓器において全く異常
は認められなかった。
び病理組織学的に解析した。マウスをジエチルエーテル
により深麻酔し軟Ｘ線撮影後、放血致死させて剖検し
た。大腿骨及び脛骨を摘出し４％パラホルムアルデヒ
ド、１％グルタールアルデヒド液で固定、脱灰後、ヘマ
トキシリン・エオジン染色標本を作製した。一方の大腿
骨及び腰椎についてはアルコール固定後、皮膚と筋肉を
除去し、骨密度を測定した。軟Ｘ線解析の結果を図３に
示す。この結果、ＯＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウスでは、
全身の骨組織においてＸ線像の大幅な低下が認められ
た。ホモマウス（−／−）では、ヘテロマウス（＋／
−）に比較して大腿骨、脛骨をはじめ尾椎にいたるま
で、透明性の高い像が得られた。特に、大腿骨骨端や尾
椎ではその違いが明瞭であった。又、図４に示すよう
に、病理組織学的検査において、ワイルドマウス（＋／
＋）では大腿骨の骨頭部内部に存在する骨梁部分、即ち
海綿骨がホモマウス（−／−）では殆ど存在せず、大腿
骨内部は骨髄が占めている状態であった。さらに、ＯＣ
ＩＦ遺伝子欠損ホモマウス（−／−）、ヘテロマウス
（＋／−）及びワイルドマウス（＋／＋）の大腿骨の骨
端部の骨密度 (bone mineral density, BMD)を測定し
た。その結果を図５に示す。この結果、ＯＣＩＦ遺伝子
欠損ホモマウスでは、ヘテロ及びワイルドマウスに比べ
BMD の顕著な低下が認められた。これらの所見から、Ｏ
ＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウス（−／−）は典型的な骨粗
鬆症を発症していることが明らかとなった。尚、ＯＣＩ
Ｆ遺伝子欠損ホモマウスでは、他臓器において全く異常
は認められなかった。
【００２３】
【実施例９】ホモ型トランスジェニックマウスの生殖能 ＯＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウス（−／−）の繁殖能力を
交配実験により確認した。ICR 系マウスを遺伝的背景と
するマウスのうち、外見上異常が認められない８〜12週
齢のホモマウス雄（−／−）を同系のヘテロマウス雌
（＋／−）又はホモマウス雌（−／−）と交配させた。
その結果、すべてのペアから産仔が得られた。ホモマウ
ス同士４組の交配からは、合計38匹の産仔が得られ、４
週間後に生存していたのは24匹（63％）であった。一
方、ヘテロマウス雌との交配６組からは59匹が生まれ、
４週間後には51匹（90％）が生存していた。この結果か
ら、ＯＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウスにおいては、ホモ雌
個体が出産育児した場合、ヘテロ雌が出産育児するより
は、若干、仔の生存率が低下する傾向がみられるもの
の、生まれた仔の6 割は離乳時期を越えて生育すること
が確認された。又、生育したホモマウスの性比は１：１
に近く、性別による生存率の差異は観察されなかった。
交配実験により確認した。ICR 系マウスを遺伝的背景と
するマウスのうち、外見上異常が認められない８〜12週
齢のホモマウス雄（−／−）を同系のヘテロマウス雌
（＋／−）又はホモマウス雌（−／−）と交配させた。
その結果、すべてのペアから産仔が得られた。ホモマウ
ス同士４組の交配からは、合計38匹の産仔が得られ、４
週間後に生存していたのは24匹（63％）であった。一
方、ヘテロマウス雌との交配６組からは59匹が生まれ、
４週間後には51匹（90％）が生存していた。この結果か
ら、ＯＣＩＦ遺伝子欠損ホモマウスにおいては、ホモ雌
個体が出産育児した場合、ヘテロ雌が出産育児するより
は、若干、仔の生存率が低下する傾向がみられるもの
の、生まれた仔の6 割は離乳時期を越えて生育すること
が確認された。又、生育したホモマウスの性比は１：１
に近く、性別による生存率の差異は観察されなかった。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、内因性の破骨細胞形成抑
制因子（ＯＣＩＦ）を生成することができないトランス
ジェニック動物、詳しくは骨代謝異常症、さらに詳しく
は骨粗鬆症を発症するトランスジェニック動物に関す
る。さらに、本発明トランスジェニック動物を用いるこ
とを特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は治療薬の
スクリーニング方法が提供される。本発明トランスジェ
ニック動物は、破骨細胞形成機序に基づいて作製された
理想的なモデルであり、ヒトの骨粗鬆症と酷似してい
る。さらに、出産直後の四肢の骨折などによる死亡率が
非常に低く、又、生存率が高いため通常の成育を示すと
共に、生殖能を獲得し繁殖させることが可能であり、一
度トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖により骨
粗鬆症発症モデル動物の継代を容易に行える。このよう
な利点を有することから、骨代謝の研究用、あるいは骨
代謝異常症の予防及び／又は治療剤の評価、スクリーニ
ングなどの試験用動物として有用である。
制因子（ＯＣＩＦ）を生成することができないトランス
ジェニック動物、詳しくは骨代謝異常症、さらに詳しく
は骨粗鬆症を発症するトランスジェニック動物に関す
る。さらに、本発明トランスジェニック動物を用いるこ
とを特徴とする、骨代謝異常症予防及び／又は治療薬の
スクリーニング方法が提供される。本発明トランスジェ
ニック動物は、破骨細胞形成機序に基づいて作製された
理想的なモデルであり、ヒトの骨粗鬆症と酷似してい
る。さらに、出産直後の四肢の骨折などによる死亡率が
非常に低く、又、生存率が高いため通常の成育を示すと
共に、生殖能を獲得し繁殖させることが可能であり、一
度トランスジェニック動物を作製すれば、繁殖により骨
粗鬆症発症モデル動物の継代を容易に行える。このよう
な利点を有することから、骨代謝の研究用、あるいは骨
代謝異常症の予防及び／又は治療剤の評価、スクリーニ
ングなどの試験用動物として有用である。
【００２５】
配列番号：１ 配列の長さ：25 配列の型：核酸 鎖の数：１本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 ATCGCCTTCT ATCGCCTTCT TGACG 25
【００２６】配列番号：２ 配列の長さ：25 配列の型：核酸 鎖の数：１本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 GAGCAAATGG ACCTCCCGTA ATGGA 25
【００２７】配列番号：３ 配列の長さ：25 配列の型：核酸 鎖の数：１本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 TCCTGGCACC TACCTAAAAC AGCAC 25
【００２８】配列番号：４ 配列の長さ：24 配列の型：核酸 鎖の数：１本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 GGTAACGCCC TTCCTCACAC TCAC 24
【図１】 マウスＯＣＩＦ遺伝子、ターゲッティングベ
クター、マウスＯＣＩＦ遺伝子における相同組み換え現
象をそれぞれ示す。 (A)マウスOCIF遺伝子の模式図を示す。
クター、マウスＯＣＩＦ遺伝子における相同組み換え現
象をそれぞれ示す。 (A)マウスOCIF遺伝子の模式図を示す。
■：エクソン ━：イントロン →：プライマー Ｈ：HindIII Ｅ：EcoRI Ｐ：PstI切断部位 (B)ターゲッティングベクターpSKOCIFTarg の模式図を
示す。
示す。
ＰＧＫ−ｎｅｏ： ＤＴ−Ａ： Ｈ：HindIII Ｅ：EcoRI Ｐ：PstI切断部位 (C)予想及び観察される置換現象の模式図を示す。
ＰＧＫ−ｎｅｏ： →：プライマー Ｈ：HindIII Ｅ：EcoRI Ｐ：PstI切断部位
【図２】 実施例７における、PCR 産物を電気泳動した
結果の写真を示す。 Ａ）２０３ｂｐのＤＮＡの電気泳動図を示す。 Ｂ）１１５７ｂｐのＤＮＡの電気泳動図を示す。
結果の写真を示す。 Ａ）２０３ｂｐのＤＮＡの電気泳動図を示す。 Ｂ）１１５７ｂｐのＤＮＡの電気泳動図を示す。
Ｍ：分子量マーカー +/- ：ヘテロ型 +/+ ：ワイルド型 -/- ：ホモ型
【図３】 実施例８における、軟Ｘ線像を示す。
【図４】 実施例８における、大腿骨骨端の脱灰組織標
本を示す。
本を示す。
【図５】 実施例８における、骨密度測定の結果を示
す。
す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】このようにして得られた本発明トランスジ
ェニック動物は、破骨細胞形成抑制因子（Ｏｓｔｅｏｃ
ｌａｓｔｏｇｅｎｅｓｉｓ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｆ
ａｃｔｏｒ：ＯＣＩＦ）の遺伝子のノックアウトによ
り、ＯＣＩＦが欠損し典型的な骨粗鬆症を発症するもの
である。特に本発明動物は、骨粗鬆症モデル動物として
以下のような優れた特徴を有するものである。即ち、
骨代謝、特に破骨細胞形成機序に基づいて作製された理
想的なモデルである。骨代謝に本質的に関与する破骨細
胞形成抑制因子、ＯＣＩＦ（Ｗ０９６／２６２１７号、
Ｗ０９６／２０６２１号）の遺伝子ノックアウトによ
り、破骨細胞形成が亢進し、過剰な骨吸収により発症す
る骨粗鬆症モデルである。又、閉経後の女性の骨粗鬆症
においても、破骨細胞形成が亢進し、骨吸収が骨形成を
上回ることにより発症することが知られており、上記し
たように本発明動物の骨粗鬆症発症機序は、ヒトのそれ
と酷似している。 本発明による骨粗鬆症モデル動物
は、重症（四肢の骨折等）により死亡する割合は生まれ
た動物の約１０％程度であり、残りの大多数は骨粗鬆症
を呈するものの、正常に比べ体重減少も少なくモデル動
物として使用可能である。更に 生まれたマウスの５０
％以上は成育すると共に、生殖能を獲得し繁殖させるこ
とが可能であり、一度トランスジェニック動物を作製す
れば、繁殖により望みの数の骨粗鬆症発症モデル動物が
得られる。
ェニック動物は、破骨細胞形成抑制因子（Ｏｓｔｅｏｃ
ｌａｓｔｏｇｅｎｅｓｉｓ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｆ
ａｃｔｏｒ：ＯＣＩＦ）の遺伝子のノックアウトによ
り、ＯＣＩＦが欠損し典型的な骨粗鬆症を発症するもの
である。特に本発明動物は、骨粗鬆症モデル動物として
以下のような優れた特徴を有するものである。即ち、
骨代謝、特に破骨細胞形成機序に基づいて作製された理
想的なモデルである。骨代謝に本質的に関与する破骨細
胞形成抑制因子、ＯＣＩＦ（Ｗ０９６／２６２１７号、
Ｗ０９６／２０６２１号）の遺伝子ノックアウトによ
り、破骨細胞形成が亢進し、過剰な骨吸収により発症す
る骨粗鬆症モデルである。又、閉経後の女性の骨粗鬆症
においても、破骨細胞形成が亢進し、骨吸収が骨形成を
上回ることにより発症することが知られており、上記し
たように本発明動物の骨粗鬆症発症機序は、ヒトのそれ
と酷似している。 本発明による骨粗鬆症モデル動物
は、重症（四肢の骨折等）により死亡する割合は生まれ
た動物の約１０％程度であり、残りの大多数は骨粗鬆症
を呈するものの、正常に比べ体重減少も少なくモデル動
物として使用可能である。更に 生まれたマウスの５０
％以上は成育すると共に、生殖能を獲得し繁殖させるこ
とが可能であり、一度トランスジェニック動物を作製す
れば、繁殖により望みの数の骨粗鬆症発症モデル動物が
得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ (Ｃ１２Ｎ 5/10 Ｃ１２Ｒ 1:91） (72)発明者 佐藤 靖 栃木県宇都宮市若松原１−11−30 (72)発明者 菅野 剛 栃木県宇都宮市兵庫塚１−９−26 グラン ドヒル幹Ｆ−201 (72)発明者 津田 英資 栃木県河内郡南河内町祇園２−13−１ ダ イアパレス自治医大５番館407 (72)発明者 森永 伴法 栃木県下都賀郡壬生町幸町３−11−12 (72)発明者 東尾 侃二 埼玉県川越市山田1769−10
Claims (5)
- 【請求項１】 内因性の破骨細胞形成抑制因子（ＯＣＩ
Ｆ）を生成することができないトランスジェニック動
物。 - 【請求項２】 骨代謝異常症を発症する請求項１記載の
トランスジェニック動物。 - 【請求項３】 骨代謝異常症が骨粗鬆症である、請求項
２記載のトランスジェニック動物。 - 【請求項４】 動物がマウスである、請求項１〜３記載
のトランスジェニック動物。 - 【請求項５】 請求項１〜４記載のトランスジェニック
動物を用いることを特徴とする、骨代謝異常症予防及び
／又は治療薬のスクリーニング方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9332240A JPH11155420A (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | トランスジェニック動物 |
| EP98122542A EP0922760A3 (en) | 1997-12-02 | 1998-12-01 | Transgenic animal not expressing endogenous osteoclastogenesis inhibitory factor (OCIF) |
| CA002254949A CA2254949A1 (en) | 1997-12-02 | 1998-12-02 | Transgenic animal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9332240A JPH11155420A (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | トランスジェニック動物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11155420A true JPH11155420A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18252752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9332240A Pending JPH11155420A (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | トランスジェニック動物 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0922760A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11155420A (ja) |
| CA (1) | CA2254949A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004026026A1 (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-01 | Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha | 7f4遺伝子トランスジェニック動物 |
| JP2005124402A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Pharmaceuticals & Medical Devices Agency | 骨疾患のモデル動物 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1757619B1 (en) | 2001-04-03 | 2010-02-17 | Société des Produits Nestlé S.A. | Osteoprotegerin in milk |
| JP3949520B2 (ja) | 2001-09-20 | 2007-07-25 | 独立行政法人科学技術振興機構 | レギュカルチン過剰発現モデル動物 |
Family Cites Families (4)
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