JP2001517065A - トランスジェニック動物モデルを用いてアルツハイマー病治療薬を同定する方法 - Google Patents

トランスジェニック動物モデルを用いてアルツハイマー病治療薬を同定する方法

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Abstract

(57)【要約】 アルツハイマー病の潜在的な処置を試験するためのトランスジェニック動物モデルの構築を記載する。このモデルは、βアミロイド前駆体タンパク質(APP)の3つすべての形態(APP695、APP751、およびAPP770)、ならびに天然に存在する変異(例えば、アミノ酸717でのLondonおよびIndiana家族性アルツハイマー病(FAD)変異)に基づく種々の点変異、APP遺伝子における推定変異、およびAβ領域を含むAPPの短縮形態の発現に基づいて、アルツハイマー病において観察される病理と類似した病理によって特徴づけられる。APP遺伝子構築物は、ヒト血小板由来成長因子B(PDGF-B)鎖遺伝子プロモーター、またはトランスジェニック動物の脳組織において高レベルでA$(b)もしくは変異形態のAPPを発現し得る他のプロモーターを使用して調製される。動物細胞は、トランスジェニック動物から単離され得るか、またはリポフェクションもしくはエレクトロポレーションのような標準的な技術を用いて、同じ構築物を使用して調製され得る。トランスジェニック動物または動物細胞は、APP、βアミロイドペプチドの量、神経病理、および動物の行動変化に対するそれらの効果により測定されるような、アルツハイマー病の病理学的経過を変化させる化合物についてのスクリーニングのために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 トランスジェニック動物モデルを用いてアルツハイマー病治療薬を同定する方法 発明の背景 アルツハイマー病のトランスジェニック動物モデルが、トランスジェニック動 物モデルを用いてアルツハイマー病の処置に有用な治療薬をスクリーニングする ための方法と共に、記載される。 アルツハイマー病(AD)は、脳の変性性障害であって、Alios Alzheimerに よって1907年に初めて、認識能力の著しい減退と全般的な痴呆とを示した患 者の一人を調べた後に、記載された。(The early story of Alzheimer's Disea se,編者Bickら(Raven Press,New York 1987))。これは、高齢者における痴呆 の主要な病因である。AD患者は、記憶の欠失および知的機能について困難を有 し、進行すると正常な個人として機能し得なくなる。知的技能の欠失と共に、患 者は、人格の変化、社会的に不適格な行動、および精神分裂症を示す(A Guide to the Understanding of Alzheimer's Disease and Related Disorders,編者J orm(New York University Press,New York 1987)。ADは、その不可避の神 経変性に対する有効な緩和または予防処置がないため、犠牲者および家族の両方 を疲弊させる。 ADの社会および国家経済への影響は甚大である。2000年までに、米国に おける痴呆症の高齢者人口は41%増加すると予測される。医療システムにとっ て、AD患者に対する施設および補助のケアを年間400億ドルの見積りコスト で提供しなければならないことは高価である(Jorm(1987);Fisher,"Alzheimer' s Disease",New York Times,August 23,1989,page D1,編者Reisberg(The Fr ee Press,New York & London 1983))。これらの要因は、ADに対する効果的 な処置を創出するための行動をとらねばならないことを意味する。 巨視的レベルでは、AD患者の脳は通常小さく、時には1000g以下となる 。微視的レベルでは、ADの組織病理学的特徴として、神経細線維のもつれ(N FT)、神経突起(neuritic)プラーク、およびニューロンの変性が挙げられる 。 AD患者は、大脳皮質の前頭および側頭部の皮質の神経細胞、海馬のピラミッド 状ニューロン、扁桃体の内部、内中部、および皮質核のニューロン、青斑核のノ ルアドレナリン作動性ニューロン、および基底前脳のコリン作動性システムのニ ューロンの変性を示す。コリン作動性システムのニューロンの喪失は、ADにお けるコリン作動性シナプス前マーカーの一貫した欠損をもたらす(Fisher(1983) ;Alzhelmer's Disease and Related Disorders,Research and Development編者 Kelly(Charles C.Thomas,Springfield,IL.1984))。事実、ADは脳の神経病 理によって定義される。 ADは、皮質、海馬、海馬台、海馬回、および扁桃体における直径200μm までの神経突起プラークに関連する。神経突起プラークの主要な構成成分の1つ はアミロイドであって、これはCongo Redで染色される(Fisher(1983);Kelly(19 84))。Congo Redで染色されるアミロイドプラークは細胞外であり、明視野で桃 色または錆色、そして偏光で複屈折する。プラークはポリペプチド線維からなり 、多くは血管の周りに存在して、脳内の種々のニューロンへの血液供給を減少さ せる。 遺伝的素因、感染因子、毒素、金属、および頭部外傷などの種々の因子が、い ずれもAD神経障害の可能な機構として示唆されている。しかし、入手可能な証 拠は、ADに関して明確な型の遺伝的素因があることを強く示す。まず分子分析 は、ある種の被AD家系において、アミロイド前駆体タンパク質(APP)遺伝 子の変異の証拠を提供した(Goateら、Nature 349:704-706(1991);Murrellら、S cience 254:97-99(1991);Chartier-Harlinら、Nature 353:844-846(1991);Mulla nら,Nature Genet.1:345-347(1992))。AD初期発症の優勢な形態についての さらなる遺伝子は、染色体14および染色体1に存在する(Rogaevら,Nature 3 76:775-778(1995);Levy-Lahadら,Science 269:973-977(1995);Sherringtonら, Nature 375:754-760(1995))。ADに関連する他の遺伝子座は、染色体19に存 在し、アポリポタンパク質Eの変異形態をコードする(Corder,Science 261:92 1-923(1993))。 アミロイドプラークは、AD患者および40歳まで生存したダウン症個体にお いて豊富に存在する。ダウン症におけるAPPの過剰発現は、30歳を越えるダ ウン症患者におけるADの発症の可能な原因として認識されている(Rumbleら, New England J.Med.320:1446-1452(1989);Mannら,Neurobiol.Aging 10:397- 399(1989))。プラークはまた、数は少ないが、正常な高齢の脳においても存在 する。これらのプラークは、主としてアミロイドβペプチドからなり(Aβ;文 献において時にβ−アミロイドペプチドまたはβペプチドとも称される)(Glen nerおよびWong,Biochem.Biophys.Res.Comm.120:885-890(1984))、これは また、脳血管のアミロイド沈着における主要なタンパク質構成成分である。アミ ロイドは、ベータひだ状シートに配置された線維状物質である。Aβは、43ア ミノ酸までを含む疎水性ペプチドである。そのアミノ酸配列の決定は、APPc DNA(Kangら,Nature 325:733-735(1987);Goldgaberら,Science 235:877-88 0(1987);Robakisら,Proc.Natl.Acad.Sci.84:4190-4194(1987);Tanziら,Na ture 331:528-530(1988))およびゲノムAPPDNA(Lemaireら,Nucl.Acids Res.17:517-522(1989);Yoshikaiら,Gene 87,257-263(1990))のクローニン グを導いた。APPcDNAの多数の形態が同定され、そこには3つの最も多量 な形態、APP695、APP751、およびAPP770が含まれる。これら の形態は、単一の前駆体RNAからオルタネートスプライシングによって生じる 。この遺伝子は、18エクソンを伴う175kb超にまたがる(Yoshikaiら(199 0))。APPは、細胞外ドメイン、膜貫通領域、および細胞質ドメインを含む。 Aβは、疎水性の膜貫通ドメインのすぐ外側の28アミノ酸まで、およびこの膜 貫通ドメインの15残基までからなる。従って、Aβは、脳ならびに心臓、腎臓 および脾臓などの他の組織に正常に見出されるAPPに由来する切断産物である 。しかし、Aβ沈着は普通、脳のみにおいて豊富に見出される。 APPのより大きな形態(APP751、APP770)は、APP695お よび1つまたは2つのさらなるドメインからなる。APP751は、APP69 5の695アミノ酸全ておよびさらなる56アミノ酸からなり、これはセリンプ ロテアーゼインヒビターのKunitzファミリー(KPI)に対して相同性を有する (Tanziら(1988);Weidemannら,Cell 57:115-126(1989);Kitaguchiら,Nature 3 31:530-532(1988);Tanziら,Nature 329:156(1987))。APP77 0は、APP751の751アミノ酸全て、および、ニューロン細胞表面抗原O X−2に相同なさらなる19アミノ酸ドメインを含む(Weidemannら(1989);Kita guchiら(1988))。他に注記のない限り、本明細書において指示されるアミノ酸 位置は、APP770に見られるものとしての位置である。APP695および APP751における等価な位置のアミノ酸数は、場合によって、OX−2およ びKPIドメインの不存在のために異なっている。慣習上、APPの全ての形態 のアミノ酸位置はAPP770形態の等価な位置によって指示される。他に注記 のない限り、本明細書はこの慣習に従う。他に注記のない限り、本明細書におい て指示されるAPPおよびAPPフラグメントの全ての形態(Aβの全ての形態 を含む)は、ヒトAPPアミノ酸配列に基づく。APPは、リーダー配列の除去 および硫酸および糖基の付加によって翻訳後に修飾される。 Van Broeckhavenら,Science 248:1120-1122(1990)は、2つのオランダ人家系 において、APP遺伝子が、アミロイドーシスを伴う遺伝性脳出血(HCHWA −D)に密接に関連することを示した。これは、2人のオランダ人患者での、A PPコード領域における点変異の発見によって確認された(Levyら,Science 24 8:1124-1128(1990))。この変異は、Aβの22位(APP695の618位、 またはAPP770の693位)においてグルタミン酸をグルタミンで置換した 。さらに、ある種の家系は遺伝的にアルツハイマー病の素因があり(この病態は 家族性アルツハイマー病(FAD)と称される)、これは全長タンパク質の71 7位でのアミノ酸置換の結果生じる変異による(Goateら(1991);Murrellら(1991 );Chartier-Harlinら(1991))。これらの変異は家系内で疾患と共分離し、後期 発症ADの家系には存在しない。このアミノ酸717での変異は、APPからの Aβ1-42形態のAβ形態の産生を増加させる(Suzukiら,Science 264:1336-134 0(1994))。他の変異形態は、全長タンパク質の670位および671位でのア ミノ酸の変化を含む(Mullanら(1992))。アミノ酸670および671へのこの 変異は、APPからの全Aβの産生を増加させる(Citronら,Nature 360:622-6 74(1992))。 AD研究のための確固とした動物モデルはないが、高齢の非ヒト霊長類は、脳 実質組織において、およびある種の間質および皮質管の壁において、Aβのアミ ロイドプラークを生じるようである。高齢の霊長類およびイヌは、動物モデルと して役立ち得るが、維持するには高価であり、長期の研究期間を要し、そして発 症する病理の範囲が極めて変動し得る。 実験モデルとして有用であるに充分なほどADへの類似性を有する自然発生的 な動物での変異はない。種々のモデルが提案され、これらではある種のAD様の 徴候が、電解、AD脳サンプルの移植、塩化アルミニウム、カイニン酸またはコ リン類縁体によって誘導され得る(Kisnerら,Neurobiol.Aging 7:287-292(198 6);Mistryら,J Med Chem 29:337-343(1986))。Floodら,Proc.Natl.Acad.S ci.88:3363-3366(1986)は、マウスにおける、Aβに相同な4つの合成ペプチド の記憶喪失効果を報告した。これらはいずれも、ADとは、共通の徴候、生化学 または病因(pathogenesis)を共有しないため、病因(etiology)または処置に ついての有用な情報を多く与えそうもない。 数種のトランスジェニック齧歯類系が作製され、これらは、多様なプロモータ ーによって制御されるヒトAPP遺伝子またはヒトAPP相補性DNAを発現す る。E.coliβ−ガラクトシダーゼに連結したヒトAPPプロモーターを有するト ランスジェニックマウス(Wirakら,The EMBO J 10:289-296(1991))、ならびに ヒトAPP751cDNAを発現するトランスジェニックマウス(Quonら,Nature 352:239-241(1991))またはAβを含むcDNAのサブフラグメントを発現する トランスジェニックマウス(Wirakら,Science 253:323-325(1991);Sandhuら,J .Biol.Chem.266:21331-21334(1991);Kawabataら,Nature 354:476-478(1991) )が作製されている。異なる研究において得られた結果は、用いられるプロモー ターのソースおよびタンパク質コード配列に依存するようである。例えば、Wira kら,Science 253:323-325(1991)は、ある形態のAβを発現するトランスジェニ ックマウスにおいて、Aβに対して調製された抗体と反応性の「アミロイド様」 物質の細胞内蓄積が観察されることを見出したが、他の組織病理学的な疾患徴候 は見出さなかった。抗体反応性物質が細胞内であることおよび他の徴候がないこ とは、この特定のトランスジェニック動物がアルツハイマー病の忠実なモデル系 でないことを示唆する。その後の研究は、同様な染色が非トランスジェニックの コントロールマウスで見られたことを示し、Wirakら,Scienc e 253:323-325(1991)は、Science 255:143-145(1992)でのコメントにおいて、部 分的に撤回された。従って、Wirakらによって見られた染色は、人工産物のよう である。 Kawabataら(1991)は、トランスジェニック動物におけるアミロイドプラークの 生成、神経細線維のもつれ、および神経細胞死を報告した。これらの研究のそれ ぞれにおいて、AβまたはAβ含有フラグメントが発現された。Wirakら(1991) がヒトAPPプロモーターを用いたのに対して、Kawabataら(1991)はヒトthy −1プロモーターを用いた。しかし、Kawabataら(1991)はその後、Kawabataら, Nature 356:23(1992)およびKawabataら,Nature 356:265(1992)によって撤回さ れた。Quonら(1991)のニューロン特異的エノラーゼプロモーターからAPP75 1cDNAを発現するトランスジェニックマウスにおいて、合成Aβに対して調 製された抗体と反応性の物質の、まれな小さな細胞外沈着が観察された。この初 期のトランスジェニックマウスを記載した報文を考察すると、特徴的なアルツハ イマー病状を生じていないことが示される(Marx,Science 255:1200-1202(1992 )を参照)。 ニューロン特異的エノラーゼ(NSE)プロモーターからAPP751を発現 するトランスジェニックマウスが、最近、以下に記載されている:McConlogueら ,Neurobiol.Aging 15:S12(1994),Higginsら,Ann Neurol.35:598-607(1995) ,Muckeら,Brain Res.666:151-167(1994),Higginsら,Proc.Natl.Acad.Sc i.USA 92:4402-4406(1995),およびU.S.Patent 5,387,742 to Cordell。Higgi nsら,Ann Neurol.35:598-607(1995)は、Quonら(1991)に記載されたものと同じ マウスでの結果を記載する。そのようなマウスは、極初期のADおよび若年ダウ ン症の症例により典型的であるAβ沈着を、ごくわずかしか有さない。このトラ ンスジェニックマウスに見られた沈着は、より低い量ではあるが、非トランスジ ェニックのコントロール動物においても見られた。より進行した障害、例えば高 頻度の濃縮プラーク、神経突起ジストロフィー、および著しい神経膠症は、これ らのマウスでは見られない(Higginsら,Ann Neurol.35:598-607(1995))。McC onlogueら(1994)は、これらのマウスではAβ沈着は見られなかったと報じた。 APPがニューロン特異的シナプトフィシン(synaptophysin)プロモーター から発現されるトランスジェニックマウスは、上記のNSEAPPマウスからの 脳組織におけると等価な低レベルでAPPを発現する。これらのマウスはまた、 いかなる脳障害も示さないと報じられた(Higginsら)。 酵母人工染色体(YAC)APP構築物を含むトランスジェニックマウスもま た作製されている(PearsonおよびChoi,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:10578 -10582(1993);Lambら,Nature Genetics 5:22-30(1993);Buxbaumら,Biochem.B iophys.Res.Comm.197:639-645(1993))。これらのマウスはヒトAPPゲノム 遺伝子全体を含み、ヒトAPPタンパク質を、内因性APPと類似のレベルで発 現する;NSEプロモーターを用いるマウスにおいて得られるよりも高レベルの 発現である。しかし、これらのマウスのいずれも、ADに類似の病状の証拠を示 さない。 アルツハイマー病動物モデルは、トランスジェニックモデルを含めて、最近、 Lannfeltら,Behavioural Brain Res.57:207-213(1993),およびFukuchiら,Ann .N.Y.Acad.Sci.695:217-223(1993)によって総説された。Lannfeltらは、見 かけ上のプラークを示す従来のトランスジェニック動物のいずれも、ADに特徴 的な神経病理学的変化を示さないことを指摘する。Lannfeltらはまた、従来のト ランスジェニック動物モデルの「失敗」の可能性のある理由を議論する。同様に 、Fukuchiらは、従来のトランスジェニック動物モデルがADに関連することが 公知の特徴の大部分を示さないことを議論する。例えば、Quonらによるトランス ジェニックマウスは、Aβ免疫反応性の沈着を生じると報じられるが、これはチ オフラビンSでごくまれに染色され、Congo Redでは全く染色されず、AD Aβ 沈着の染色パターンと対照的である。 従って、本発明の目的は、トランスジェニック技術を用いて構築される、アル ツハイマー病の動物モデルを提供することにある。 本発明のさらなる目的は、アミロイド前駆体タンパク質の発現におけるある種 の遺伝的異常によって特徴付けられる、トランスジェニック動物を提供すること にある。 本発明のさらなる目的は、アルツハイマー病の組織病理に類似の1種またはそ れ以上の組織病理を示す、トランスジェニック動物を提供することにある。 本発明のさらなる目的は、脳組織において高レベルで1つまたはそれ以上のA β−含有タンパク質を発現する、トランスジェニック動物を提供することにある 。 本発明のさらなる目的は、トランスジェニック動物モデルを用いる、アルツハ イマー病の処置のための潜在的な薬物をスクリーニングする方法を提供すること にある。 発明の要約 アルツハイマー病の潜在的な処置を試験するための、トランスジェニック動物 モデルの構築が記載される。このモデルは、天然のアルツハイマー病において存 在する状態への類似性が大きいことによって特徴付けられ、β−アミロイド前駆 体タンパク質(APP)の3つの主要な形態、APP695、APP751、お よびAPP770、またはそのサブフラグメントの1つまたはそれ以上の発現を 制御する能力、および、天然の変異に基づく種々の点変異、例えばアミノ酸71 7でのFAD変異、およびAPP遺伝子における予想される変異に基づく。AP P遺伝子構築物は、ヒト、マウスまたはラット由来の天然のAPPプロモーター を用いて調製される。効果的なプロモーターは、ヒト血小板由来成長因子β鎖( PDGF−B)遺伝子プロモーター、および、動物への水または食餌に亜鉛など の重金属を添加することによって制御し得る、マウスメタロチオネイン(metall othionine)プロモーターなどの誘導性プロモーターである。構築物のニューロ ン特異的な発現が、ラットニューロン特異的エノラーゼプロモーターを用いるこ とによって達成し得る。 構築物は、マイクロインジェクションなどの標準的手法を用いて動物の胚、ま たは胚性幹細胞へと導入される。2つの方法によって、細胞培養に基づくモデル も調製され得る。細胞は、トランスジェニック動物から単離され得、または、標 準的な細胞トランスフェクション技術をもって、同じ構築物を用いて、確立され た細胞培養物から調製され得る。 本明細書において開示される構築物は、一般にAPPの3つの形態:APP6 95、APP751、またはAPP770のうちの1つのすべてまたは連続する 部分、好ましくは本明細書において記載されるAβ−含有タンパク質をコードす る。Aβ−含有タンパク質の例として、以下のすべてまたは連続する部分を含む タンパク質が挙げられる:APP770、アミノ酸669、670、671、6 90、692および/または717において変異を有するAPP770、APP 751、アミノ酸669、670、671、690、692および/または71 7において変異を有するAPP751、APP695、アミノ酸669、670 、671、690、692および/または717において変異を有するAPP6 95、ここで、これらAβ−含有タンパク質は、それぞれヒトAPPのアミノ酸 672から714を含む。記載される特定の構築物のいくつかは、以下のタンパ ク質コード配列を用いる:APP770cDNA;アミノ酸669、670、6 71、690、692、717における変異、またはこれらの変異の組合せを有 するAPP770cDNA;構築物中にOX−2ドメインを有さず、KPIプロ テアーゼインヒビタードメインを含むAPP751cDNA;アミノ酸669、 670、671、690、692、717における変異、またはこれらの変異の 組合せを有するAPP751cDNA;APP695cDNA;アミノ酸669 、670、671、690、692、717における変異、またはこれらの変異 の組合せを有するAPP695cDNA;それぞれβ−セクレターゼまたはα− セクレターゼ切断部位である、アミノ酸671または685において短縮型とな った(truncated)APP695、APP751、またはAPP770cDNA ;APPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となったAPP cDNA;APPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となっ た、少なくとも1つのイントロンを含むAPPcDNA;Aβ領域(APPのア ミノ酸672から714)およびAPPの残りのカルボキシ末端56アミノ酸を 伴う、APPリーダー配列;Aβ領域およびアミノ酸717に変異を加えた残り のカルボキシ末端56アミノ酸を伴う、APPリーダー配列;Aβ領域を伴う、 APPリーダー配列;Aβ領域およびAPPの残りのカルボキシ末端56アミノ 酸;Aβ領域およびアミノ酸717に変異を加えたAPPの残りのカルボキシ末 端56アミノ酸;コンビネーションcDNA/ゲノムAPP遺伝子構築物;アミ ノ酸669、670、671、690、692、717における変異、またはこ れらの 変異の組合せを加えた、コンビネーションcDNA/ゲノムAPP遺伝子構築物 ;アミノ酸671または685において短縮型となったコンビネーションcDN A/ゲノムAPP遺伝子構築物;および少なくともAPPのアミノ酸672から 722を含む、APPcDNA構築物。 これらのタンパク質コード配列は、コードされたAβ関連タンパク質の輸送お よび分泌を特定するリーダー配列に作動可能に連結される。好ましいリーダー配 列は、APPリーダー配列である。これらのタンパク質コード配列組合せは、ト ランスジェニック動物脳組織においてAβの高度の発現を生じるプロモーターに 作動可能に連結される。好ましいプロモーターは、ヒト血小板由来成長因子β鎖 (PDGF−B)遺伝子プロモーターである。さらなる構築物は以下のものを含 む:PDGF−Bプロモーターによって制御されるヒト酵母人工染色体構築物; アミノ酸669、670、671、690、692、717における変異、また はこれらの変異の組合せを加えた、PDGF−Bプロモーターによって制御され るヒト酵母人工染色体構築物;相同組換えプロセスによって改変された内因性マ ウスまたはラットAPP遺伝子であって、相同組換えはマウスまたはラット胚性 幹(ES)細胞のAPP遺伝子と、アミノ酸669、670、671、690、 692、717における変異、またはこれらの変異の組合せ有するヒトAPPc DNAを保持するベクターとの間で行われ、常在性(resident)齧歯類染色体A PP遺伝子において組換え点(組換えの好ましい部位はAPPエクソン9内にあ る)を越えた配列が、アミノ酸669、670、671、690、692、71 7における変異、またはこれらの変異の組合せを有する類似のヒト配列によって 置換される。これら構築物は、トランスジェニック動物に導入され、そして異な る構築物を発現する動物の交尾によって結合(combine)され得る。 トランスジェニック動物または動物細胞は、動物におけるAPP、Aβの量、 および動物における神経病理、ならびに行動変化に対する効果により測定される ような、アルツハイマー病の病理学的経過を変化させる化合物についてのスクリ ーニングのために使用される。 図面の簡単な説明 図面の囲み(boxed)部分は、構築物のアミノ酸コード部分を示す。描線(fil led)部分は、図面の脚注に示されるようなタンパク質の種々のドメインを示す 。線は、5’または3’非翻訳配列、隣接するゲノム配列、またはイントロンで ある、クローン中の配列を示す。図7および8における構築物の左側の線の中断 は、長いDNA配列の存在を示す。 図1aは、APP770cDNAコード配列の概略図である。 図1bは、717位において変異を有するAPP770cDNAコード配列の 概略図である。 図2aは、APP751cDNAコード配列の概略図である。 図2bは、717位において変異を有するAPP751cDNAコード配列の 概略図である。 図3aは、APP695コード配列の概略図である。 図3bは、717位において変異を有するAPP695cDNAコード配列の 概略図である。 図4aは、APPのカルボキシ末端部分のコード配列の概略図である。 図4bは、717位において変異を有するAPPのカルボキシ末端部分のコー ド配列の概略図である。 図5は、APPのAβ部分のコード配列の概略図である。 図6aは、KPIおよびOX−2エクソンのオルタナティブスプライシングを 可能にする、コンビネーションcDNA/ゲノムコード配列の概略図である。 図6bは、717位において変異を有する、KPIおよびOX−2エクソンの オルタナティブスプライシングを可能にする、コンビネーションcDNA/ゲノ ムコード配列の概略図である。 図7aは、ヒトAPPのYACコード配列の概略図である。 図7bは、717位において変異を有するヒトAPPのYACコード配列の概 略図である。 図8aおよび8bは、相同組換えによるマウスAPP遺伝子の遺伝的改変の概 略図であって、相同組換えはマウスES細胞のマウスAPP遺伝子と、ヒトAP PcDNA(野生型(図8a)またはFAD変異形態(図8b))を保持するベ クターとの間で行われ、遺伝子のエクソン9部分を指向する。この組換え事象の 結果、常在性(resident)マウス染色体APP遺伝子においてエクソン9にある 組換え点を越えた配列が、類似のヒト配列によって置換される。 図9は、コンビネーションcDNA/ゲノムAPP構築物である、PDAPP ベクターの概略地図である。 図10は、PDAPP構築物中に存在するAPPのゲノム領域の図表である。 図表に、元のイントロン6、7および8のサイズ、および最終イントロンのサイ ズを示す。PDAPP構築物中に存在する、イントロン6および8中の欠失の部 位も示す。 図11は、APPスプライシングカセットおよびPDAPPベクターの構築に 用いた、中間体構築物を示す図表である。 図12は、PDAPP−wtベクター、およびPDAPP−wtベクターの作 製に用いたプラスミドを示す図表である。 図13は、PDAPP−Sw/Haベクター、およびPDAPP−Sw/Ha ベクターの作製に用いたプラスミドおよび中間体構築物を示す図表である。 図14は、PDAPP695V-Fベクター、およびPDAPP695V-Fベクタ ーの作製に用いたプラスミドおよび中間体構築物を示す図表である。 図15は、PDAPP751V-Fベクター、およびPDAPP751V-Fベクタ ーの作製に用いたプラスミドおよび中間体構築物を示す図表である。 発明の詳細な説明 構築物およびトランスジェニック動物および動物細胞は、下記の方法および材 料を用いて調製した。 材料の入手源 制限エンドヌクレアーゼは、New England Biolabs(Beverly,MA.)、Promega Biological Research Products(Madison,WI.)、およびStratagene(La Jolla ,CA.)などの一般的な商業的入手源から得られる。放射性物質は、Dupont/NEN またはAmershamなどの一般的な商業的入手源から得られる。部位特異的変異誘発 のための注文設計オリゴヌクレオチドは、Bio-Synthesis Inc.,Lewisville,TX な どの、そのような材料の商業的提供者数社のいずれからも入手可能である。部位 特異的変異誘発を行うためのキットは、Promega Biological Research Products およびStratageneなどの商業的供給者から入手可能である。APPmRNAのA PP695、APP751、およびAPP770形態を含むcDNAのクローン は、Dr.Dmitry Goldgaber,NIHより直接得た。DNAのライブラリーは、Strata gene,La Jolla,CA.またはClontech,Palo Alto,CA.などの商業的供給者から 入手可能である。PC12および3T3細胞は、ATCCから得た(それぞれ、 #CRL1721および#CCL92)。さらなるPC12細胞株を、Harvard Medical SchoolのDr.Charles Marotta、Massachusetts General Hospital、およ びMcLean Hospitalから得た。この細胞株に適切な、標準的な細胞培養培地は、G ibco/BRLなどの一般的な商業的入手源から得られる。マウス幹細胞、D3株はDr .Rolf Kemlerから得た(Doetschmanら,J.Embryol.Exp.Morphol.87:27(1985 ))。DNAトランスフェクションのためのリポフェクチン、および安定な形質 転換体の選択のための薬剤G418は、Gibco/BRLから入手可能である。 APPcDNAクローンの定義 cDNAクローンAPP695は、Kangら(Nature 325:733-735(1987))によ って記載されたcDNAの形態であり、脳におけるAPPのもっとも優性な形態 を表す。cDNAクローンAPP751は、Ponteら(Nature 331:525-527(1988 ))によって記載された形態である。この形態はAPP695cDNAに対して 、168ヌクレオチドのインサートを含む。168ヌクレオチドのインサートは 、KPIドメインをコードする。cDNAクローンAPP770は、Kitaguchi ら(Nature 331:530-532(1988))によって記載された形態である。この形態はA PP695cDNAに対して、225ヌクレオチドのインサートを含む。このイ ンサートは、APP751cDNAのインサートに存在する168ヌクレオチド 、および、APP751cDNAには見られないさらなる57ヌクレオチド領域 を含む。225ヌクレオチドのインサートは、KPIドメインおよびOX−2ド メインをコードする。3つの形態はすべて、同一の前駆体RNA転写産物から、 オルタナティブスプライシングによって生じる。168ヌクレオチドのインサー トは、APP751cDNAおよびAPP770cDNAの両方に存在する。 APP695をコードする配列を配列番号:1に示す。この配列は、開始コド ンAUGの最初の塩基から始まり、695アミノ酸タンパク質をコードする。配 列番号:1のヌクレオチド1789から1917の領域はAβをコードする。A PP695のアミノ酸配列を配列番号:2に示す。配列番号:2のアミノ酸59 7から639がAβを形成する。APP695のアミノ酸構成は、A57、C1 2、D47、E85、F17、G31、H25、123、K38、L52、M2 1、N28、P31、Q33、R33、S30、T45、V62、W8、Y17 であり、計算上の分子量は78,644.45となる。これらの配列は、Kangら (1988)から引用した。 APP751をコードする配列を配列番号:3に示す。この配列は、開始コド ンAUGの最初の塩基から始まり、751アミノ酸タンパク質をコードする。配 列番号:3のヌクレオチド866から1033は、APP695cDNAには見 られない。配列番号:3のヌクレオチド1957から2085の領域はAβをコ ードする。APP751のアミノ酸配列を配列番号:4に示す。配列番号:4の アミノ酸289から345はAPP695には見られない。この57アミノ酸領 域はKPIドメインを含む。配列番号:4のアミノ酸653から695がAβを 形成する。これらの配列は、Ponteら(1988)から引用した。 APP770をコードする配列を配列番号:5に示す。この配列は、開始コド ンAUGの最初の塩基から始まり、770アミノ酸タンパク質をコードする。配 列番号:5のヌクレオチド866から1090は、APP695cDNAには見 られない。配列番号:5のヌクレオチド1034から1090は、APP751 cDNAには見られない。ヌクレオチド2014から2142の領域はAβをコ ードする。APP770のアミノ酸配列を配列番号:6に示す。配列番号:6の アミノ酸289から364はAPP695には見られない。この76アミノ酸領 域はKPIおよびOX−2ドメインを含む。配列番号:6のアミノ酸345から 364はAPP751には見られない。この20アミノ酸領域はOX−2ドメイ ンを含む。アミノ酸672から714がAβを形成する。APPの推定上の膜貫 通領域は、アミノ酸700から723に生じる。そうでない旨の記載がない限り 、本明細書におけるヌクレオチド位置への言及は、配列番号:5の番号付けを指 す。 これは、APP770cDNAに由来する番号付けである。そうでない旨の記載 がない限り、本明細書におけるアミノ酸位置への言及は、配列番号:6の番号付 けを指す。これは、APP770に由来する番号付けである。この番号付け規則 に従うと、例えば、アミノ酸717位は、APP770のアミノ酸717、AP P751のアミノ酸698、およびAPP695のアミノ酸642を指す。上記 の配列は、Kangら(1988)およびKitaguchiら(1988)から引用した。 そうでない旨の注記がない限り、本明細書において言及するAPPおよびAP Pのフラグメントの全ての形態(Aβの全ての形態を含む)は、ヒトAPPアミ ノ酸配列に基づく。例えば、AβはヒトAβを、APPはヒトAPPを、APP 770はヒトAPP770を指す。本明細書において、用語cDNAは、mRN Aの逆転写によって実際に調製されたDNA分子のみならず、コード領域が中断 されずにタンパク質をコードする任意のDNA分子、すなわち、タンパク質をコ ードする連続したオープンリーディングフレームを有するDNA分子をも指す。 従って、本明細書における用語cDNAは、タンパク質コード領域がイントロン 配列(またはタンパク質をコードしない任意の他の配列)によって中断されない 、タンパク質をコードするDNA分子を指す便利な手段を提供する。 APPゲノム遺伝子座(locus)の定義 以下の表1に列記したヒトゲノムDNAクローンのファージおよびコスミドク ローンの特徴付けは、アルツハイマー遺伝子について少なくとも100kbの最 小サイズを初めて確立した。APP遺伝子には全体で18エクソンが存在する( Lemaireら、Nucl.Acid Res 17:517-522(1989);Yoshikaiら(1990);Yoshikaiら、N ucleic Acids Res 102:291-292(1991))。Yoshikaiら(1990)は、APP遺伝子 のエクソン−イントロン境界の配列を記載する。これらの結果を総合すると、ア ルツハイマー遺伝子の最小サイズが175kbであることが示される。 表1.アルツハイマーのコスミドおよびラムダクローン 表2は、17のイントロンがAPPコード配列を中断する場所を示す。番号付 けは、配列番号:5に示されるAPP770cDNAのヌクレオチド位置を指す 。エクソン1の開始ヌクレオチドは、最初の転写されるヌクレオチドを表す。こ れが負であるのは、+1ヌクレオチドが習慣上AUG開始コドンの最初のヌクレ オチドだからである(Kangら(1988))。エクソン18の終止ヌクレオチドは、m RNA中で、ポリ(A)テールの前に存在する最後のヌクレオチドを表す(Yosh ikaiら(1990))。Yoshikaiら(1990)およびYoshikaiら(1991)がエクソン8の位置 において誤りを含むことが発見された。Yoshikaiら(1991)のFigure1は、エクソ ン7およびエクソン8を含むEcoRIフラグメントの間にEcoRIフラグメ ントを含む。実際は、この中間のEcoRIフラグメントはエクソン8の直後に 位置するため、エクソン7を含むEcoRIフラグメントおよびエクソン8を含 むEcoRIフラグメントは互いに隣接している。 表2.APP遺伝子配列におけるイントロンの位置APP遺伝子変異 特定の家系は、遺伝的にアルツハイマー病にかかりやすく、この状態を家族性 アルツハイマー病(FAD)と称するが、これは全長タンパク質の717位での アミノ酸置換をもたらす変異による(Goateら(1991);Murrellら(1991);Chartier -Harlinら(1991))。これらの変異は、家系内で疾患と共に分離(co-segregate )する。例えば、Murrellら(1991)は、エクソン17(Murrellらはエクソン1 5と呼ぶ)に見いだされる特定の変異を記載したが、この変異では717位のバ リンがフェニルアラニンによって置換される。 他のFAD変異形態は、全長タンパク質の670および671位でのアミノ酸 の変化を含む(Mullanら(1992))。この変異の1つの形態においては、670位 のリジンがアスパラギンによって置換され、671位のメチオニンがロイシンに よって置換される。この変異の効果は、培養細胞におけるAβの産生を約7倍増 加させることである(Citronら,Nature 360:672-674(1992);Laiら,Science 25 9:514-516(1993))。671位のメチオニンのロイシンによる置換自体もAβの 産生を増加させることが示された。APP中のアミノ酸669、670および6 71位でのさらなる変異は、APPからプロセシングされるAβの量を減少させ ることが示された(Citronら,Neuron 14:661-670(1995))。アミノ酸690に Valを有するAPP構築物は、増加した量のAβの短縮形態を産生する。 全長タンパク質のアミノ酸669、670、671、690、692、または 717での変異を有するAPP発現クローンを構築し得る。アミノ酸670およ び671でのLysからAsnへの変異、およびMetからLeuへの変異は、 それぞれ時にスウェーデン型(Swedish)変異と称される。さらなる変異もまた 、アミノ酸669、670、または671に導入され得、これらはAPPからプ ロセシングされるAβの量を増加または減少させる。任意のAPPクローンまた はトランスジーンにおけるこれらのアミノ酸での変異は、部位特異的変異誘発に よって創出され得るか(Vincentら,Genes&Devel.3:334-347(1989))、または 、一旦作られた後、標準的な遺伝子操作技術を用いて他の構築物に組み込まれ得 る。アミノ酸717でのいくつかの変異は、時にハーディ(Hardy)変異と称さ れる。そのような変異は、野生型のVal717コドンの、Ile、Phe、G ly、Tyr、Leu、Ala、Pro、Trp、Met、Ser、Thr、A sn、またはGlnのコドンへの変換を含み得る。Val717の好ましい置換 は、Pheである。これらの変異は、変異タンパク質を発現する個体をアルツハ イマー病を発症させやすくさせる。当該変異は、APPの発現および/またはプ ロセシングに影響し、バランスをアルツハイマー病理の方向へ傾けると考えられ る。アミノ酸669での変異は、野生型のVal669コドンの、Trpのコド ンへの変換、またはコドンの欠失を含み得る。アミノ酸670での変異は、野生 型のLys670コドンの、AsnまたはGluのコドンへの変換、またはコド ンの欠失を含み得る。アミノ酸671での変異は、野生型のMet671コドン の、Leu、Val、Lys、Tyr、Glu、またはIleのコドンへの変換 、またはコドンの欠失を含み得る。Lys670の好ましい置換はAsnであり 、Met671の好ましい置換はLeuである。これらの変異は、変異タンパク 質を発現する個体をアルツハイマー病を発症させやすくさせる。アミノ酸669 ,670および671への列記した他の変異は、APPからプロセシングされる Aβの量を減少させることが知られる(Citronら(1995))。これらの変異は、A PPのプロセシングに影響し、Aβ産生の変化をもたらすと考えられる。 APPの短縮形態もまた、トランスジーン構築物から発現され得る。例えば、 APPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となったAPPc DNAである。APPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型と なったAPPcDNA構築物であって、PDGF−Bプロモーターに作動可能に 連結したものは、PDAPPc125と称される。 Aβ−含有タンパク質をコードする核酸構築物 トランスジェニック動物において使用するための構築物は、哺乳動物細胞にお ける構築物の発現のためのプロモーター、およびAPPの3つの形態:APP6 95、APP751、またはAPP770のうちの1つのすべてまたは連続する 部分を含むタンパク質をコードする領域(本明細書に記載の特定のアミノ酸変異 を伴った、または伴わない)を含有する。コードされるタンパク質は、Aβ−含 有タンパク質が好ましい。本明細書において、Aβ−含有タンパク質はAPPの 3つの形態:APP695、APP751、またはAPP770のうちの1つの すべてまたは連続する部分を含むタンパク質(本明細書に記載の特定のアミノ酸 変異を伴った、または伴わない)であって、このタンパク質は、ヒトAPPのア ミノ酸672から714のすべてまたは一部分を含む。好ましいAβ−含有タン パク質は、ヒトAPPのアミノ酸672から714を含む。このようなAβ−含 有タンパク質の好ましい形態は、以下のもののすべてまたは連続する部分を含む :APP770、アミノ酸669、670、671、690、692および/ま たは717において変異を有するAPP770、APP751、アミノ酸669 、670、671、690、692および/または717において変異を有する APP751、APP695、アミノ酸669、670、671、690、69 2および/または717において変異を有するAPP695、ここで、これらA β−含有タンパク質は、それぞれヒトAPPのアミノ酸672から714を含む 。 上記のAβ−含有タンパク質の好ましい形態は、以下のものである:APP7 70;アミノ酸669、670、671、690、692、717からなる群か ら選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変異を 有するAPP770;APP751;アミノ酸669、670、671、690 、 692、717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコー ドするコドンにおいて変異を有するAPP751;APP695;アミノ酸66 9、670、671、690、692、717からなる群から選択される1つま たはそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変異を有するAPP695 ;APPのアミノ酸646から770からなるタンパク質;APPのアミノ酸6 70から770からなるタンパク質;APPのアミノ酸672から770からな るタンパク質;およびAPPのアミノ酸672から714からなるタンパク質。 本明細書に開示された構築物において、Aβ−含有タンパク質をコードするD NAは、cDNAまたはcDNA/ゲノムDNAハイブリッドであり得、ここで cDNA/ゲノムDNAハイブリッドは少なくとも1つのAPPイントロン配列 を含み、このイントロン配列はスプライシングに十分である。 好ましい構築物は、以下のものを含む:APP770をコードするDNA;ア ミノ酸669、670、671、690、692、717をコードするコドンに おける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP770をコードするD NA;APP770のアミノ酸672から714を含むアミノ酸配列をコードす るAPP770をコードするDNAのフラグメント;APP751をコードする DNA;アミノ酸669、670、671、690、692、717をコードす るコドンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP751をコ ードするDNA;APP770のアミノ酸672から714を含むアミノ酸配列 をコードするAPP751をコードするDNAのフラグメント;APP695を コードするDNA;アミノ酸669、670、671、690、692、717 をコードするコドンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP 695をコードするDNA;APP770のアミノ酸672から714を含むア ミノ酸配列をコードするAPP695をコードするDNAのフラグメント;AP Pのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となったAPPcDN A;コンビネーションcDNA/ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築物 ;アミノ酸669、670、671、690、692、717をコードするコド ンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有する、コンビネーションcD NA/ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築物;または、アミノ酸67 1または685で短縮型となった、コンビネーションcDNA/ゲノムDNAハ イブリッドAPP遺伝子構築物。 このような構築物の好ましい形態は、以下のものである:APP770cDN A;アミノ酸669、670、671、690、692、717をコードするコ ドンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP770cDNA ;APP770のアミノ酸672から714を含むAPPアミノ酸配列をコード するAPP770cDNAのフラグメント;APP751cDNA;アミノ酸6 69、670、671、690、692、717をコードするコドンにおける変 異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP751cDNA;APP770 のアミノ酸672から714を含むAPPアミノ酸配列をコードするAPP75 1cDNAのフラグメント;APP695cDNA;アミノ酸669、670、 671、690、692、717をコードするコドンにおける変異、またはこれ らの変異の組合せを有するAPP695cDNA;APP770のアミノ酸67 2から714を含むAPPアミノ酸配列をコードするAPP695cDNAのフ ラグメント;APPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型とな ったAPPcDNA;コンビネーションcDNA/ゲノムDNAハイブリッドA PP遺伝子構築物;アミノ酸669、670、671、690、692、717 をコードするコドンにおける変異、およびこれらの変異の組合せを有する、コン ビネーションcDNA/ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築物;および 、アミノ酸671または685で短縮型となった、コンビネーションcDNA/ ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築物。 トランスジーンの構築 種々のAPPトランスジーンの構築は、任意の適切な遺伝子操作技術、例えば Sambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor La boratory,N.Y.,1989)に記載のものを用いて達成し得る。操作または変異され たAPPクローンの領域が、APPcDNAクローン中に存在する便利な制限酵 素部位を用いて交換され得る。NruI部位は(AUG開始コドンの最初のヌク レオチドに対して)−5位で始まる。KpnIおよびAsp718部位は、いず れも57位で始まる(これらはイソ制限酵素であり、異なる付着末端を残す)。 XcmI部位は836位で始まり、843位で切断する。ScaI部位は100 4位で始まる。XhoI部位は1135位で始まる。BamHI部位は1554 位で始まる。BglII部位は1994位で始まる。EcoRI部位は2020 位で始まる。SpeI部位は2583位で始まる。別のEcoRI部位は307 6位で始まる。 図1から5に示したヒトAPP遺伝子配列の種々の部分を有するクローンを、 標準的な遺伝子操作技術を用いて、一般的な態様で構築し得る。例えば、これら のクローンは、まず、SV40ウイルスからのポリA付加シグナルを、253塩 基対のBclI〜BamHIフラグメント(Reddyら,Science 200:494-502(197 8))として、pUCシリーズ由来の改変ベクター中にクローニングすることによ って構築し得る。次に、cDNAコード配列(APP770、APP751、ま たはAPP695)を挿入し得る。挿入されたフラグメントの配向および内容が 正しいことは、制限エンドヌクレアーゼマッピングおよび限定された配列決定に よって決定し得る。図4および5に示したヒトAPP遺伝子配列の種々のカルボ キシ末端部分を有するクローンは、上述のステップにさらに数ステップを加えて 構築し得る。例えば、APP770cDNAクローン(配列番号:5)をAsp 718で消化し得、これはヌクレオチド57位の後ろを切断する。生じる5’伸 長部をクレノウ酵素(Sambrookら,(1989))を用いて埋めて、BglIIの認識 部位である以下の配列:AGATCTのヘキサヌクレオチドに連結する。Bgl IIでの切断(これはまた1994位の後ろも切断する)および再連結の後で、 このタンパク質の翻訳リーディングフレームは保存される。こうしてコードされ た短縮型タンパク質は、リーダー配列、その後のAβに先立つ約6アミノ酸、そ の後のAβ、およびAPPの56末端アミノ酸を含む。図5のクローンは、図4 aのクローンにおける部位特異的変異誘発によって2138位のヌクレオチドを Tに変換し、これによって、Aβの最後のアミノ酸コドンの直後に終止コドンを 作ることで創出される。APPcDNAクローンは天然にNruI部位を含み、 これは、開始メチオニンコドンから2ヌクレオチド上流を切断する。この部位は 、使用する異なるプロモーターを付着させて個々の構築物を完成させるために用 い得る。 APPトランスジーンはまた、PCRクローニング技術を用いても構築し得る 。そのような技術は、トランスジーン中でのDNAフラグメントの正確なカップ リングを可能にする。 コンビネーションcDNA/ゲノムDNAクローン 内因性のAPP発現の結果、前駆体mRNAの転写に続いてオルタナティブス プライシングが生じ、APPの3つの主要な形態が産生する。このオルタナティ ブスプライシングは、アルツハイマー病に関与するAPP発現のパターンを生成 するに当たって重要であり得る。また、発現構築物におけるイントロンの存在は 、例えば、前駆体mRNAをmRNAプロセシングおよび輸送経路に標的化する ことによって(Huangら,Nucleic Acids Res.18:937-947(1990))、発現のレベ ルおよび性質に影響し得る。従って、cDNAとゲノムDNAとを結合した、イ ントロン配列を含むトランスジーンは、好ましいタイプの構築物である。 RNAスプライシングの機構は、ごく少数の特定かつ周知のコンセンサス配列 を要求する。そのような配列は、APPゲノムDNAにおいて、Yoshikaiら(19 90)によって同定された。開示されるトランスジーンは、1つまたはそれ以上の 完全かつ無傷のイントロン配列を用いて構築し得る。しかし、トランスジーンは 、スプライシングを可能にするに効果的な量のイントロン配列を含む、短縮型イ ントロン配列を用いて構築することが好ましい。一般に、スプライシングドナー 部位、スプライシングアクセプター部位、およびスプライシング分岐点配列を保 持する短縮型イントロン配列は、効果的な量のイントロンを構成する。任意の短 縮型イントロン配列が充分であるかは、下記の方法を用いて、トランスジェニッ ク細胞における正しくスプライシングされたmRNAの存在について試験するこ とによって、決定し得る。 APP遺伝子配列に由来しない他のイントロン配列およびスプライシングシグ ナルもまた、トランスジーン構築物において用い得る。そのようなイントロン配 列は、トランスジーン構築物の発現を増強する。好ましい異種イントロンは、ア デノウイルス主要後期領域第1エクソンおよびイントロン接合部、およびIgG 可変領域スプライスアクセプターのハイブリッドである。このハイブリッドイン トロンは、例えば、Bothwellら,Cell 24:625-637(1981)に記載のように、アデ ノウイルス主要後期領域の162bpのPvuII〜HindIIIフラグメン ト(第1エクソンの8bpおよび第1イントロンの145bpを含む)と、Ig G可変領域スプライスアクセプタークローン6の99bpのHindIII〜P stIフラグメントとを連結することによって構築し得る。Manleyら,Nucleic Acids Res.18:937-947(1990)に記載のように、同様なスプライスシグナルは、 それが付着した構築物の発現を増強することが示されている。異種イントロンは 、プロモーターとAPPをコードする領域との間に配置することが好ましい。 好ましいAPPコンビネーションcDNA/ゲノム発現クローンは、図6に示 されるように、イントロン6、7および8の有効な量を含む。そのようなトラン スジーンは、以下のように構築し得る。好ましい構築方法は、実施例5に記載さ れる。クローンのcDNA部分を含むプラスミドを、まず、APP770cDN Aクローン中の860位のTaqI部位を、部位特異的変異誘発によってXho I部位に変換することによって構築し得る。生じるプラスミドのXhoIでの切 断は、新しいXhoI部位および既に存在する1135位のXhoI部位で起こ り、KPIおよびOX−2コード配列を放出する。こうして作製されたプラスミ ドは、KPIおよびOX−2オルタナティブスプライシングカセットのためのア クセプターとして作用する。 オルタナティブスプライシングカセットは、ゲノムDNAが関与する一連のク ローニング工程によって創出し得る。まず、エクソン6および隣接する下流のイ ントロンを含むゲノムクローン中の860位のTaqI部位を、部位特異的変異 誘発によってXhoI部位に変換し得る。生じるプラスミドのXhoIでの切断 は、新しいXhoI部位およびイントロン6または7内のXhoI部位で起こる 。エクソン6の一部および隣接するイントロン6の少なくとも一部分を含むこの フラグメントは、次にプラスミドベクター中のXhoI部位にクローニングし得 る。次に、エクソン9および隣接する上流のゲノム配列を含むゲノムクローンを 、XhoIで切断し、このクローンを1135位のXhoI部位(Kangら(1987) の番号付けを用いれば910位)およびイントロン7または8内のXhoI部位 で切断する。エクソン9の一部および隣接するイントロン8の少なくとも一部分 を含むこのフラグメントは、次に別のプラスミドベクター中のXhoI部位にク ロー ニングし得る。これら2つのエクソン/イントロン接合部フラグメントは、次に 、それぞれのプラスミドベクターから、XhoI、およびBamHIまたはBg lIのいずれかでの切断によって放出され、別のプラスミドベクター中のXho I部位に一緒にクローニングし得る。このエクソン/イントロン接合部フラグメ ントは、BamHIによって切り出されることが好ましい。BamHI部位を、 切り出しの前に、エクソン/イントロン接合部フラグメントのイントロン部分へ と導入操作することが最も好ましい。これは、cDNA/ゲノムクローンからの 長い余分なイントロン配列の除去を可能にする。 2つのエクソン/イントロン接合部フラグメントを一緒にクローニングして得 られたXhoIフラグメントは、上記の切り出し工程においてどちらの酵素を使 ったかによって、BamHIまたはBglIIで切断し得、そして、KPIおよ びOX−2コード領域をその隣接イントロン配列と共に含む、ゲノム6.8kb BamHIセグメントを挿入し得る。このフラグメントは、Kitaguchiら(1988) によって、APP770cDNAの212bpのTaqI−AvaIフラグメン ト(ヌクレオチド862〜1073)をハイブリダイゼーションプローブとする 、1人の正常個体および8人のアルツハイマー病患者からのBamHI消化リン パ球DNAのサザンブロット分析によって同定された。225bpインサートの 領域を含むゲノムDNAクローンは、例えば、212bpのTaqI−AvaI フラグメントをプローブとして、ヒト白血球DNAライブラリーから単離し得る 。ゲノムDNAにおいては、この225bp配列は、168bpエクソン(エク ソン7)および57bpエクソン(エクソン8)に、約2.6kbのイントロン (イントロン7)で分離されて、位置する。両方のエクソンとも、イントロン− エクソンコンセンサス配列に挟まれている。エクソン7はAPP770のヌクレ オチド866から1033に、エクソン8はヌクレオチド1034から1090 に相当する。エクソン7は、Kunitz型プロテアーゼインヒビターファミリードメ インの高度に保存された領域をコードする。 XhoIでの切断の後、エクソンおよびイントロン配列を含む、このオルタナ ティブスプライシングカセットは、次にXhoIでの切断により切り出されて、 上記で構築された改変APP770cDNAプラスミド(アクセプタープラスミ ド)のXhoI部位へと挿入され得る。これらのクローニング工程は、コンビネ ーションcDNA/ゲノム発現クローンを生じ、これは、トランスジェニック動 物において細胞が、天然のオルタナティブスプライシング機構によるKPIおよ びOX−2ドメインの含有を調節することを可能にする。アミノ酸669、67 0、671、690、692、717における変異、またはこれらの変異の組合 せを有する、類似の遺伝子は、インビトロ変異誘発によって直接構築し得る。ア ミノ酸717における変異はまた、上述のAPP770cDNAの変異形態を用 いてアクセプタープラスミドを構築することで、作製し得る。 プロモーター 異なるプロモーター配列を用いて、Aβ−含有タンパク質をコードするヌクレ オチド配列の発現を制御し得る。トランスジェニック動物においてAβ−含有タ ンパク質をコードする遺伝子の発現を調節できることは、ADにおける異なるA PP遺伝子産物の役割を評価するに当たって有用であると考えられる。培養細胞 においてAβ−含有タンパク質をコードする遺伝子の発現を調節できることは、 異なるAβ−含有遺伝子産物の発現およびプロセシングを評価するに当たって有 用であり、細胞培養薬剤スクリーニングの基礎を提供し得ると考えられる。好ま しいプロモーターは、ヒト血小板由来成長因子β(PDGF−B)鎖遺伝子プロ モーターである(Sasaharaら,Cell 64:217-227(1991))。 開示されるAPP構築物のための好ましいプロモーターは、タンパク質コード 配列に作動可能に連結されたとき、開示されるAPP構築物の1つについての2 〜4月齢のトランスジェニック動物の脳組織において、以下の発現産物の1つま たはそれ以上の少なくとも特定のレベルでの発現を仲介するものである。産物お よびその発現レベルは、Aβtotが、脳組織1g当たり少なくとも30ng(6 .8pmoles/g)、そして好ましくは脳組織1g当たり少なくとも40ng(9 .12pmoles/g)のレベル、Aβ1-42が、脳組織1g当たり少なくとも8.5 ng(1.82pmoles/g)、そして好ましくは脳組織1g当たり少なくとも1 1.5ng(2.5pmoles/g)のレベル、全長APP(FLAPP)およびA PPαの合計(FLAPP+APPα)が、脳組織1g当たり少なくとも150 pmolesのレベル、APPβが、脳組織1g当たり少なくとも42pmolesのレベル 、お よびヒトAβ−含有タンパク質をコードするmRNAが、トランスジェニック動 物の内因性APPをコードするmRNAの場合の少なくとも2倍のレベルである 。Aβtotは、全ての形態のAβの合計である。Aβ1-42は、Aβのアミノ酸1 から42(APPのアミノ酸672から714に相当)を有する形態のAβであ る。FLAPP+APPαは、Aβ領域の最初の12アミノ酸(APPのアミノ 酸672から684に相当)を含むAPP形態をいう。従って、FLAPP+A PPαは、APPの全長形態およびα−セクレターゼ部位で切断されたAPPの 混合物を表す(Eschら,Science 248:1122-1124(1990))。APPβは、β−セ クレターゼ部位で切断されたAPPである(Seubertら,Nature 361:260-263(19 93))。 上記の発現レベルは、存在する発現産物の量を指し、上記で用いられた特定の 測定単位には限定されないことが意図される。従って、発現レベルは、例えば、 組織グラム当たりのモル数で、組織グラム当たりのグラム数で、組織容積当たり のモル数で、および組織容積当たりのグラム数で測定し得る。これらの測定単位 の、上記の測定との対応は、公知の変換法によって決定し得る。 上記の発現レベルは、全ての脳組織において生じる必要はない。従って、ある プロモーターは、脳組織の少なくとも1つのタイプにおいて上記の発現レベルの 少なくとも1つが生じるならば、好ましいとされる。発現が組織特異的である場 合、もしも発現レベルが特異的脳組織において充分であれば、そのプロモーター は好ましいとされ、たとえ脳組織全体においての発現レベルが閾値に達しなくて もよく、またそうである必要はないことが理解される。この発現レベルは、脳組 織の海馬および/または皮質において観察されることが好ましい。プロモーター は、上記の発現産物の上記のレベルでの発現を、構成的にまたは誘導によって仲 介し得る。誘導は、例えば、アクチベーター分子の投与によって、熱によって、 または、Aβ−含有タンパク質をコードする遺伝子に作動可能に連結されたプロ モーターのための転写のタンパク質アクチベーターの発現によって、達成し得る 。この目的に適切な多くの誘導発現システムが、当業者には公知である。 上記の測定に当たっては、脳組織を以下の方法で調製することが好ましい。ト ランスジェニック試験動物から脳を切除し、その組織は、特記される場合を除い て、ホモジナイゼーション手順の間を通して氷上で保持する。脳組織は、10倍 容(w/v)の5Mグアニジン−HCl、50mM Tris−HCl、pH8 .5中でホモジナイズする。このサンプルを次に室温で2〜4時間、穏やかに混 合する。ホモジネートを次に、冷カゼイン緩衝液#1(0.25%カゼイン/リ ン酸緩衝化食塩水(PBS)、0.05%アジ化ナトリウム、pH7.4、1X プロテアーゼインヒビターカクテル)で1:10に希釈して、最終0.5Mグア ニジン濃度とし、氷上で保持する。100Xプロテアーゼインヒビターカクテル は、2mg/mlアプロチニン、0.5M EDTA、pH8.0、1mg/m lロイペプチンから構成される。希釈したホモジネートは次に、Eppendorfマイ クロフュージ中で、4℃にて20分間、14000rpmで遠心する。さらなる 希釈が必要な場合は、冷グアニジン緩衝液#2(グアニジン緩衝液#1の1部を カゼイン緩衝液#1の9部へ)でなされ得る。 好ましいプロモーターは、上記のレベルでのAβの発現を仲介するその能力に ついて、以下のアッセイを用いて同定することが好ましい。抗体266(Seuber tら,Nature 359:325-327(1992))を緩衝液(0.23g/L NaH2PO4−H2 O、26.2g/L NaHPO4−7H2O、1g/L アジ化ナトリウム、p H7.4に調整)中10μg/mlで溶解して、100μl/ウェルを96−ウ ェル免疫アッセイプレート(Costar)上にコートして、一晩結合させる。このプ レートを次に、吸引して、0.25%ヒト血清アルブミン溶液(25g/L ス クロース、10.8g/L Na2HPO4−7H2O、1.0g/L NaH2PO4 −H2O、0.5g/L アジ化ナトリウム、pH7.4に調整)で少なくとも 1時間ブロッキングする。この266コート化プレートを次に、Skatronプレー トワッシャーを用いて、洗浄緩衝液(PBS/0.05% Tween20)で 洗浄(1X)する。Aβ1−40標準および脳組織サンプルの100μl/ウェ ルをプレートに3連で添加し、一晩4℃でインキュベートする。Aβ1−40標 準は、DMSO中−40℃で保存した、0.0156、0.0312、0.06 25、0.125、0.250、0.500、および1.000μg/mlのス トック、およびバックグラウンド決定のためのDMSOのみのコントロールから 作られる。Aβ標準は、個々の標準のグアニジン緩衝液#3(BSA緩衝液の1 部をグアニジン緩衝液#1の9部へ)への1:100希釈、その後のカゼイン緩 衝液#1への1:10希釈からなる(注:最終Aβ濃度範囲は15.6から10 00pg/ml、最終グアニジン濃度は0.5Mである)。BSA緩衝液は、1 %ウシ血清アルブミン(BSA、免疫グロブリン−フリー)/PBS/0.05 %アジ化ナトリウムからなる。プレートおよびカゼイン緩衝液#2(0.25% カゼイン/PBS/0.05% Tween20/pH7.4)を次に室温(R T)にする。プレートを次に洗浄緩衝液で洗浄(3X)する。次に、3D6−ビ オチン(カゼイン緩衝液#2中で0.5μg/ml)の100μl/ウェルを、 各ウェルに添加して、1時間RTにてインキュベートする。 モノクローナル抗体3D6は、ヒツジの抗マウス免疫グロブリンにシステイン を介して結合させた、合成ペプチドDAEFRGGC(配列番号:10)に対し て生成させた。この抗体は、分泌されたAPPは認識しないが、Aβ1位(As p)で始まる種を認識する。3D6のビオチン化のためには、IgGの標識のた めのPierceのNHS−ビオチン・プロトコール(cat.#20217X)に従う、ただし 、100mM重炭酸ナトリウム、pH8.5、および24mgNHS−ビオチン (DMSO 1ml当たり)を使う。 プレートを次に、洗浄緩衝液で再度洗浄(3X)する。次に、カゼイン緩衝液 #2で1:4000希釈した西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)−アビジン (Vector Labs,cat.#A-2004)の100μl/ウェルを、各ウェルに加え、1時 間RTにてインキュベートする。プレートを洗浄緩衝液で洗浄(4X)し、次に 、RTでのTMB基質(Slow TMB-ELISA(Pierce cat.#34024))の100μl/ ウェルを、各ウェルに加え、15分間RTにてインキュベートする。最後に、2 N H2SO4の25μl/ウェルを、各ウエルに加えて酵素反応を停止させ、プ レートを、Molecular Devices Vmaxリーダーを用いて450nmから650nm で読みとる。 ヒトAβ−含有タンパク質をコードするmRNAおよびトランスジェニック動 物の内因性APPをコードするmRNAの相対レベルは、Bordonaroら,Biotech niques 16:428-430(1994)およびRockensteinら,J.Biol.Chem.270:28257-28267 (1995)に記載された態様によって測定することが好ましい。Aβ1-42、FLAP P+APPα、およびAPPβの発現レベルを測定する好ましい方法は、実施例 8に記載される。 酵母人工染色体 図7に示す構築物は、以下のように構築し得る。ヒトゲノムDNAの大きなセ グメントは、ある種のベクターにクローニングしたとき、酵母細胞中で自己複製 単位として増殖し得る。そのようなベクター上のセグメントは、酵母人工染色体 と称される(YAC;Burkeら,Science 236:806(1987))。ヒトYACライブラ リーは250,000塩基対の平均挿入サイズ(180,000から500,00 0塩基対の範囲)で商業的に入手可能である(Clontech,Palo Alto,CA)。ア ルツハイマー遺伝子のYACクローンは、このライブラリーをヒトAPP770 cDNAでスクリーニングすることによって直接的に単離し得る。クローン中に 必須の遺伝子領域全てを含むことは、PCR分析によって確認し得る。 図7aに示すYAC−APPクローンは、YACベクターによってコードされ たネオマイシン耐性について選択することによって、胚性幹(ES)細胞中で確 立し得る。YAC−APPクローンを有するES細胞を用いて、以下に「トラン スジェニックマウス」および「胚性幹細胞法」の見出しのもとで記載した確立さ れた方法によって、トランスジェニックマウスを作製し得る。アミノ酸717で の変異を有するYAC−APP遺伝子(図7b)は、アミノ酸717での変異に 冒された個人からのゲノムDNAを用いたYACライブラリーの創出によって、 産生し得る。そのようなクローンは、上述のように同定しそしてES細胞中で確 立し得る。 マウスAPP遺伝子の遣伝的改変 ヒトおよびマウスのアルツハイマータンパク質遺伝子の間のヌクレオチド配列 相同性は、約85%である。Aβ−コード領域内で、この2つの配列の間には3 つのアミノ酸の相違がある。変異してAPPプロセシングを変更し得るアミノ酸 Lys670、Met671およびVal717は、マウス、ラットおよびヒト の間で保存されている。野生型の齧歯類はアルツハイマー病を発病せず、その中 枢神経系(CNS)において、ヒトアルツハイマー患者に存在するものに類似の 沈着またはプラークも生じない。従って、(齧歯類形態でなく)ヒト形態のAβ が疾患を生じ得る可能性がある。相同組換え(Capecchi,Science 244:1288-129 2(1989))を用いて、遺伝子置換により、マウスアルツハイマー遺伝子をインサ イチュでヒトAβをコードする遺伝子に変換し得る。この組換えは、トランスジ ェニック動物内の全ての細胞に適切な天然のオルタナティブスプライシング機構 が最終遺伝子産物の発現に用いられ得るように、KPIおよびOX−2ドメイン から下流の部位、例えばエクソン9に指向される。 ヒトcDNAの野生型(図8a)および変異(図8b)形態の両方が、APP の野生型または変異形態を発現するトランスジェニックモデルの作製に用いられ 得る。組換えベクターは、ヒトAPPcDNA(APP695、APP751ま たはAPP770形態)の野生型、アミノ酸669、670、671、690、 692、717での変異、またはこれらの変異の組合せからから構築され得る。 組換えベクターの切断(例えばエクソン9内のXhoI部位での)は、直接隣接 する配列内での相同組換えを促進する(Capecchi(1989))。この事象の結果生じ る内因性APP遺伝子は、(この例ではエクソン9内での)組換えの地点までは 正常であり、それ以降はヒトcDNA配列からなる。 トランスフェクションおよびマイクロインジェクションのための構築物の調製 マイクロインジェクションのためのDNAクローンを、細菌のプラスミド配列 を除去するために適切な酵素、例えばSalIおよびNotIで切断し、このD NAフラグメントをTBE緩衝液中の1%アガロースゲル上で電気泳動する(Sa mbrookら(1989))。DNAバンドをエチジウムブロミド染色で可視化させ、AP P発現配列を含むバンドを切り出す。切り出したバンドを次に0.3M酢酸ナト リウム、pH7.0を含む透析バッグに入れる。DNAを透析バッグに電気溶出 させ、フェノール−クロロホルム(1:1)で抽出し、2倍容のエタノールで沈 殿させる。DNAを1mlの低塩緩衝液(0.2M NaCl、20mM Tri s、pH7.4、および1mM EDTA)に再溶解させ、Elutip−DTM カラムで精製する。カラムはまず3mlの高塩緩衝液(1M NaCl、20m M Tris、pH7.4、および1mM EDTA)で初期化させ(primed)、 その後5mlの低塩緩衝液で洗浄する。DNA溶液をカラムに3回通過させ、カ ラムのマトリックスにDNAを結合させる。3mlの低塩緩衝液での1回の洗浄 の後、DNAを0.4mlの高塩緩衝液で溶出させ、2倍容のエタノールで沈殿 させる。DNA濃度はUV吸光光度計での260nmの吸収によって測定する。 マイクロインジェクションのために、DNA濃度は、5mM Tris、pH7 .4、および0.1mM EDTA中で3μg/mlに調整する。マイクロイン ジェクション用DNAの精製のための他の方法はまた、以下に記載されている: Hoganら,Manipulating the Mouse Embryo(Cold Spring Harbor Laboratory,C old Spring Harbor,NY,1986);Palmiterら,Nature 300:611(1982);The Qiagen ologist,Application Protocols,第3版,Qiagen,Inc.,Chatsworth,CA.に より発行;およびSambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Cold S pring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,N.Y.,1989)。 トランスジェニック動物の構築 A.動物入手源 トランスジェニック実験に適切な動物は、標準的な商業的入手源、例えばChar les River(Wilmington,MA),Taconic(Germantown,NY),およびHarlan Sprague Dawley(Indianapolis,IN)から入手し得る。多くの株が適切であるが、Swiss W ebster(Taconic)雌マウスが胚採取および移植のために好ましい。B6D2F1(T aconic)雄は、交尾のために使用し得、精管切除したSwiss Webster繁殖用個体は 、偽妊娠を刺激するために用い得る。精管切除したマウスおよびラットは供給者 から入手し得る。 B.マイクロインジェクション手順 齧歯類胚の操作およびDNAのマイクロインジェクションのための手順は、Ho ganら,Manipulating the Mouse Embryo(Cold Spring Harbor Laboratory,Col d Spring Harbor,NY,1986)に詳述されている。その教示は、一般的に知られ ており、本明細書において援用される。 C.トランスジェニックマウス 6週齢の雌マウスで、妊馬血清ゴナドトロピン(PMSG;Sigma)の5IU 注射(0.1cc、ip)、その48時間後のヒト絨毛膜ゴナドトロピン(hC G;Sigma)の5IU注射(0.1cc、ip)により過剰排卵を誘発させる。 hCG注射の直後、雌を雄と共存させる。hCG注射の21時間後、交尾した雌 をCO2窒息または頚部脱臼により屠殺して、切り出した卵管から胚を回収し、 0.5%ウシ血清アルブミン(BSA;Sigma)を含むダルベッコのリン酸緩衝 食塩水中に置く。ヒアルロニダーゼ(1mg/ml)で周囲の卵丘細胞を除去す る。前核胚を次に洗浄し、インジェクション時まで、5%CO2、95%空気の 湿潤雰囲気下の37.5℃インキュベーター中で、0.5%BSAを含むアール (Earle)の調整塩溶液(EBSS)中に置く。胚は、2細胞段階で移植し得る 。 ランダム周期の成熟雌マウスを精管切除した雄と対にする。Swiss Websterま たは他の匹敵する株がこの目的に使用し得る。レシピエントの雌は、ドナーの雌 と同時に交尾させる。胚移植の際に、レシピエントの雌は、体重1g当たり0. 015mlの2.5%アベルチン(avertin)の腹腔内注射で麻酔させる。卵管 を、単一の正中線背部の切開によって暴露させる。次に、体壁を通して直接卵管 上を切開する。卵巣嚢を次にウオッチメーカー・ピンセットで裂く。移植すべき 胚は、移植ピペットのチップ中(約10〜12胚)、DPBS(ダルベッコのリ ン酸緩衝食塩水)中に置く。ピペットのチップを卵管漏斗へと挿入して、胚を移 植する。移植後、切開口を2縫合で閉じる。 D.トランスジェニックラット トランスジェニックラット作製の手順は、マウスの場合と同様である(Hammer ら,Cell 63:1099-112(1990))。30日齢の雌ラットに、PMSG(0.1cc )の20IUを皮下注射し、その48時間後に各雌を検証した(proven)雄と共 存させる。同時に、40〜80日齢の雌ラットをケージ内で精管切除した雄と共 存させる。これは、胚移植のための養母を提供する。翌朝、雌の膣栓をチェック する。精管切除した雄と交尾した雌は、移植時まで保持する。交尾したドナーの 雌を屠殺し(CO2窒息)、卵管を除去し、0.5%BSAを含むDPBS(ダ ルベッコのリン酸緩衝食塩水)中に置き、そして胚を回収した。胚の周囲の卵丘 細胞は、ヒアルロニダーゼ(1mg/ml)で除去する。胚を次に洗浄し、マイ クロインジェクション時まで、37.5℃インキュベーター中で、0.5%BS Aを含むEBSS(アールの調整塩溶液)中に置く。 胚をインジェクトした後、養母への移植のために、生存した胚をDPBSに移 す。養母は、ケタミン(40mg/kg、ip)およびキシラジン(5mg/k g、ip)で麻酔させる。背部正中切開を皮膚を通して行い、卵巣および卵管を 卵巣の直上の筋肉層の切開によって暴露させる。卵巣嚢を裂き、胚を移植ピペッ トへと取り出し、移植ピペットのチップを卵管漏斗へと挿入する。約10〜12 胚を各ラットの卵管に、卵管漏斗を通して移植する。切開口を次に縫合して閉じ 、養母を単独で収容する。 E.胚性幹(ES)細胞法 1.cDNAのES細胞への導入 ES細胞の培養方法およびその後のトランスジェニック動物の作製方法、エレ クトロポレーション、リン酸カルシウム/DNA沈殿、および直接インジェクシ ョンなどの多様な方法によるDNAのES細胞への導入は、Teratocarcinomas a nd Embryonic Stem Cells,A Practical Approach,編者E.J.Robertson,(IRL P ress 1987)に詳述されている。その教示は、一般的に知られており、本明細書に おいて援用される。所望の、トランスジーン含有ES細胞のクローンの選択は、 数種の手段の1つで達成され得る。ランダムな遺伝子組み込みのために、APP クローンは、ネオマイシン耐性をコードする遺伝子と共沈させる。トランスフェ クションは、Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells,A Practical Appro ach,編者E.J.Robertson,(IRL Press 1987)中のLovell-Badge、またはPotterら ,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:7161(1984)に詳述された数種の方法の1つで行い 得る。リポフェクションは、市販のキット、例えばDOTAP(Boehringer-Man nheim)またはリポフェクチン(BRL)に提供されている試薬を用いて行い得る。 リン酸カルシウム/DNA沈殿、リポフェクション、直接インジェクション、お よびエレクトロポレーションは好ましい方法である。これらの手順において、0 .5X106ES細胞が組織培養皿にプレートされ、以下の混合物でトランスフ ェクトされる:直線化APPクローンおよび1mgのpSV2neoDNA(So uthernおよびBerg,J.Mol.Appl.Gen.l:327-341(1982))であって、50mgリ ポフェクチン(BRL)の存在下に沈殿させ、最終容量100μlとしたもの。細 胞は選択培地に供され、これは、G418(200および500μg/mlの間 )で補われたDMEM中、10%ウシ胎児血清を含む。G418に耐性の細胞 のコロニーは、クローニングリングで単離し、拡大(expanded)させる。薬剤耐 性のクローンからDNAを抽出し、APP770cDNAプローブを用いるサザ ンブロットを用いて、APP配列を有するクローンを同定し得る。PCR検出法 を用いても、目的のクローンを同定し得る。 ES細胞に導入されるDNA分子はまた、Capecchi(1989)に記載された、相同組 換えプロセスによって染色体中へ組み込まれ得る。直接インジェクションは、高 効率の組み込みを生じる。所望のクローンは、インジェクトされたES細胞のプ ールから調製されたDNAのPCRによって同定し得る。プール内の陽性細胞は 、細胞クローニングに続くPCRによって同定し得る(ZimmerおよびGruss,Nat ure 338:150-153(1989))。エレクトロポレーションによるDNA導入は、効率 がより低く、選択工程を要する。組換え事象の陽性選択(例えばneo耐性)、 および二重陽性−陰性選択(例えばneo耐性およびガンシクロビル耐性)、お よびその後の、PCRによる所望のクローンの同定の方法は、Joynerら,Nature 338:153-156(1989)およびCapecchi(1989)に記載されている。その教示は、一般 的に知られており、本明細書において援用される。 2.胚の回収およびES細胞のインジェクション 雄と交尾させた、自然周期または過剰排卵させた雌マウスを用いて、ES細胞 の移入のための胚を採取し得る。マウスを用いる場合、この目的にはC57BL /6株を使うことが好ましい。適切な齢の胚は、交尾成功後約3.5日に回収す る。交尾した雌をCO2窒息または頚部脱臼により屠殺して、切り出した子宮角 から胚を洗出し(flushed)、ES細胞のインジェクションのための10%仔ウ シ血清を含むダルベッコの改変必須培地中に置く。約10〜20ES細胞を、内 径約20μmのガラスミクロ針を用いて、胚盤胞へとインジェクトする。 3.胚の偽妊娠雌への移植 ランダム周期の成熟雌マウスを精管切除した雄と対にする。Swiss Webster、 ICRまたは他のマウス株がこの目的に使用し得る。レシピエントの雌は、ES 細胞含有胚盤胞での移植に要求されるとき交尾後2.5〜3.5日であるように 、交尾させる。胚移植の際に、レシピエントの雌は、体重1g当たり0.015 mlの2.5%アベルチンの腹腔内注射で麻酔させる。卵管直上の体壁を切開す る ことによって、卵巣を暴露させ、卵巣と子宮とを外に出す(externalized)。子 宮角に25ゲージの針で穴を開け、そこを通して胚盤胞を移植する。移植後、卵 巣および子宮を体内に押し戻し、切開口を2縫合で閉じる。さらなる移植をすべ き場合は、この手順を反対側で繰り返す。 トランスジェニックマウスおよびラットの同定、特徴付け、および利用 トランスジェニック齧歯類は、そのDNAを分析することにより同定され得る 。 この目的で、尾のサンプル(1〜2cm)を、3週齢の動物から除去し得る。こ れらまたは他のサンプルからのDNAを次に調製し、サザンブロット、PCR、 またはスロットブロットによって分析してトランスジェニック創始(founder) (F0)動物およびその子孫(F1およびF2)を検出し得る。 A.病理学的研究 トランスジーンを有する種々のF0、F1およびF2動物を、Aβ沈着、APP またはAPP切断産物の発現、ニューロンまたは神経突起異常、および脳におけ る炎症反応の証拠について、免疫組織学により分析し得る。各トランスジェニッ ク系統からのマウスおよびラットの脳を固定しそして切片とする。切片をAPP および/またはAβと反応性の抗体によって染色する。フルオレセイン、ローダ ミン、西洋ワサビペルオキシダーゼ、またはアルカリ性フォスファターゼと結合 させた2次抗体を用いて、1次抗体を検出する。これらの方法は、脳の特定領域 におけるアミロイドプラークおよび他の病理学的病変の同定を可能にする。9か ら>50μmサイズの範囲のプラークが、AD患者の脳の中で、大脳皮質におい て特徴的に生じるが、扁桃核、線条体および間脳を含む濃灰白質においても観察 され得る。切片はまた、アルツハイマーのプラークを診断し得る他の抗体で染色 し得、これらの抗体は、APP、Alz−50、タウ、A2B5、神経フィラメ ント、シナプトフィシン、MAP−2、ユビキチン、補体、ニューロン特異的エ ノラーゼなどの抗原、およびアルツハイマー病理の特徴である他の抗原を認識す る(Wolozinら,Science 232:648(1986);HardyおよびAllsop,Trends in Pharm .Sci.12:383-388(1991);Selkoe,Ann.Rev.Neurosci.12:463-490(1989);Arai ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA87:2249-2253(1990);Majochaら,Amer.Assoc.Neuro pathology Abs 99:22(1988);Mastersら,Proc.Natl.Acad.Sci.82:4245-4249 (1985);Majochaら,Can J Biochem Cell Biol 63:577-584(1985))。チオフラビ ンSおよびCongo Redでの染色もまた、神経突起プラークおよびNFT内でのア ミロイドの存在およびAβ沈着の共局在化を分析するために行い得る。 B.APPおよびAβ発現の分析 1.mRNA メッセンジャーRNAは、トランスジェニック動物の細胞株および組織から、 酸グアニジウムチオシアネート−フェノール:クロロホルム抽出法によって単離 し(ChomaczynskiおよびSacchi,Anal Biochem 162:156-159(1987))、発現レベ ルをノーザンブロット、RNAseおよびヌクレアーゼ保護アッセイによって決 定し得る。 2.タンパク質 APP、Aβ、およびAPPの他のフラグメントは、APP細胞質外ドメイン 、Aβ領域、Aβ1-42、Aβ1-40、APPβ、FLAPP+APPα、およびA PPのC−末端に特異的なポリクローナルおよびモノクローナル抗体を用いて検 出され得、またそうされてきた。ヒト配列特異的な多様な抗体、例えば10D5 および6C6は、この目的に非常に有用である(Gamesら(1995))。 3.ウエスタンブロット分析 タンパク質画分は、組織ホモジネートおよび細胞溶解物から単離され、例えば 以下に記載のように、ウエスタンブロット分析に付され得る:Harlowら,Antibo dies:A Laboratory Manual,(Cold Spring Harbor,NY,1988);Brownら,J.Neur ochem 40:299-308(1983);およびTate-Ostroffら,Proc Natl Acad Sci 86:745-7 49(1989)。 簡単に言うと、タンパク質画分は、Laemmliサンプル緩衝液中で変性させ、S DS−ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動させる。タンパク質を次に、ニトロ セルロースフィルターに、エレクトロブロッティングによって移す。フィルター をブロックし、1次抗体とインキュベートし、そして最後に酵素結合2次抗体と 反応させる。その後の適切な発色基質とのインキュベーションは、APP由来タ ンパク質の位置を明らかにする。 C.病理学的および行動的研究 1.病理学的研究 免疫組織学およびチオフラビンS染色は、本明細書中の他の箇所で記載される ように行われる。 インサイチュハイブリダイゼーション:放射能または酵素的に標識された核酸 プローブを用いて、mRNAをインサイチュで検出し得る。プローブは、細胞の 透過を良好にするために、分解または調製して約100ヌクレオチドの長さとす る。固定化またはパラフィン包埋サンプルについての、Chouら,J.Psych.Res.24 :27-50(1990)のハイブリダイゼーション手順を以下に概説するが、同様な手順は 凍結材料として切片にしたサンプルでも用い得る。インサイチュハイブリダイゼ ーションのためのパラフィンスライドは、キシレン中で脱ロウして、段階的な一 連のエタノールで再水和させ、最後にリン酸緩衝化食塩水(PBS)ですすぐ。 切片を、新鮮な4%パラホルムアルデヒド中で後固定する。スライドをPBSで 2回5分間洗浄し、パラホルムアルデヒドを除去する。次に切片を、20μg/ mlプロテイナーゼK溶液での処理で透過可能にする(permeabilized)。切片 を、4%パラホルムアルデヒド中で再固定し、バックグラウンドのプローブ結合 を生じるベース分子を、0.1Mトリエタノールアミン、0.3M酢酸無水物溶 液で10分間アセチル化する。スライドをPBSで洗浄し、次に段階的な一連の エタノールで脱水させ、風乾する。切片を、センスプローブをコントロールとし て、アンチセンスプローブでハイブリダイズさせる。適切な洗浄の後、結合した 放射能プローブをオートラジオグラフィーで検出し、または酵素標識したプロー ブを適切な発色基質との反応によって検出する。 2.行動的研究 学習および記憶欠陥を評価するために設定された行動試験が、用いられる。こ のような試験の例として、モリスの水迷路(Morris,Learn Motivat.12:239-260 (1981))がある。この手順では、動物は、水を満たし、水面直下に水浸した退避 プラットフォームを有する循環プールに置かれる。動物が隣接する可視表示に向 かって進むことにより見つけられるように、可視マーカーがプラットフォームに 置かれる。または、動物は、プラットフォームの位置を示す位置表示が置かれな い、より複雑な形態の試験に供される。この形態では、動物は遠くの可視表示と の関係でプラットフォームの位置を学ぶ必要があり、参照および作用記憶(work ing memory)の評価に用い得る。水迷路における学習欠陥が、PDAPPトラン スジェニックマウスで示された。Aβ−含有タンパク質のトランスジェニック発 現の効果を評価するための行動分析の例を、実施例9に記載する。 トランスジェニックマウスを試験するために適用される手順は、トランスジェ ニックラットについても同様である。 D.好ましい特徴 開示されたトランスジェニック動物の上記の表現型の特徴は、開示されたトラ ンスジェニック動物のうち動物モデルとして好ましい形態を同定するために用い 得る。開示されたトランスジェニック動物のうち動物モデルとして好ましい形態 を同定するためにやはり用い得る、さらなる表現型の特徴およびこれらの特徴を 測定するためのアッセイは、実施例6に記載される。これらの特徴は、好ましく は、アルツハイマー病において観察される表現型の特徴に類似するものである。 開示されたトランスジェニック動物のうち動物モデルとして好ましい形態を同定 するためにやはり有用な、APPおよびAβマーカーを、以下に記載する。これ らのマーカーまたは表現型の特徴のいずれかまたは全ては、単独でまたは組み合 わせて、開示されたトランスジェニック動物の好ましい形態を同定するために用 い得る。例えば、脳組織におけるCongo Redで染色され得るプラークの存在は、 開示されたトランスジェニック動物を好ましいものと同定し得る表現型の特徴で ある。好ましいトランスジェニック動物(上述)において存在するある種のAP P関連タンパク質の発現レベルは、好ましいトランスジェニック動物を同定する ための独立した特徴であることが意図される。従って、最も好ましいトランスジ ェニック動物は、APP関連タンパク質の1つまたはそれ以上について開示した 発現レベルを示し、かつ上記の表現型の特徴の1つまたはそれ以上を示す。特に 好ましい表現型の特徴(その存在が動物を好ましいトランスジェニック動物と同 定させる)は以下のものである:Congo Redで染色され得るアミロイドプラーク の存在(Kelly(1984))、12月齢までに電子顕微鏡観察によって同定される細 胞外アミロイド原線維の存在、および、12月齢までに電子顕微鏡観察によって 同定されるI型ジストロフィー性神経突起の存在(シナプスタンパク質およびA PPを含む、球形の神経突起から構成される;Dicksonら,Am J Pathol 132:86- 101(1988);Dicksonら,Acta Nuropath.79:486-493(1990);Masliahら,J Neurop athol Exp Neurol 52:135-142(1993);Masliahら,Acta Neuropathol.87:135-14 2(1994);WangおよびMunoz,J Neuropathol Exp Neurol 54:548-556(1995))。こ れらの特徴の検出の例は、実施例6に提示される。トランスジェニック動物は、 14月齢時点で、Congo Redで染色され得るアミロイドプラークを有することが 最も好ましい。 アルツハイマー病の処置のための化合物のスクリーニング トランスジェニック動物、またはトランスジェニック動物に由来する動物細胞 は、標準的な方法論を用いて、アルツハイマー病の処置における潜在的な効果に ついて化合物をスクリーニングするために使用され得る。このようなADスクリー ニングアッセイにおいて、化合物は、経時的に、そして種々の投薬量で、動物に 投与されるか、またはこれらの動物に由来する細胞の培養培地に導入され、次い で動物または動物細胞は、上記の手順および以下の実施例に記載される手順を用 いて、APPの発現またはプロセシングにおける変化、組織病理学、および/また は、動物の場合、行動について試験される。一般に、行動試験における任意の改 善(トランスジェニック動物において存在するADに特徴的な組織病理の重篤度の 減少、および/または処置動物において観察されるAβまたはAPP切断産物のレベ ルの減少(未処置の動物と比べて))は、アルツハイマー病を処置するために有 用な化合物の指標である。 APPおよびAβの種々の形態の発現は、上記および実施例において記載されるよ うに、免疫組織化学および定量的なELISAまたはイムノブロット測定により直接 測定され得、そして処置トランスジェニック動物および未処置トランスジェニッ ク動物において比較され得る。現在、2つの形態のAPP産物(APPおよびAβ)が 見出されていることが知られている(HaassおよびSelkoe,Cell 75:1039-1042(1 993))。これらは、時間依存性の様式でADの病原と内因的に関連することが示さ れている。それゆえ、好ましいアッセイは、トランスジェニックマウスにおける APPおよびAβ発現の年齢関連性変化を比較する。実施例6において記載するよう に、Aβの増加はPDAPPマウスの加齢の間に示されている。 発現測定についての標的は、アルツハイマー病の特定のマーカーの発現または 位置の変化に基づいて選択され得る。アッセイ測定についての好ましい標的は、 アルツハイマー病を有する個体において増加することが知られているAβマーカ ーであり、これらは全Aβ(Aβtot)、Aβ1-42(Aβ1-42;アミノ酸1-42を有す るAβ)、Aβ1-40(アミノ酸1-40を有するAβ)、AβN3(pE)(AβN3(pE)) ;AβX-42(AβX-42;アミノ酸42で終わるAβ形態);AβX-40(AβX-40;アミ ノ酸40で終わるAβ形態);不溶性Aβ(Aβinsoluble);および可溶性Aβ(Aβsoluble ;Kuoら、J.Biol.Chem.271(8):4077-4081(1996))。AβN3(pE )は、3位にピログルタミン酸を有する(Saido、Neuron 14:457-466(1995))。A βX-42はAβ13-42のようなAβの任意のC末端形態をいう。Aβinsolubleは、Gra vina、J.Biol.Chem.270:7013-7016(1995)に記載のように回収されるAβの 形態である。APPβはまた、βセクレターゼ活性の量を評価するために特異的に 測定され得る(Seubertら、Nature 361:260-263(1993))。これらのAβ形態およ びそれらのアルツハイマー病との関連のいくつかは、HaassおよびSelkoe(1993 )により記載されている。Aβtot、Aβ11-42、およびAβX-42の検出および測定 を実施例6に記載する。一般的に、Aβの特異的形態は、特異的抗体を用いて下 記のように定量的または定性的のいずれかでアッセイされ得る。Aβの形態にお けるアミノ酸の位置をいう場合、この位置は、APPのAβ領域に対応する。Aβの アミノ酸1は、APPのアミノ酸672に対応し、そしてAβのアミノ酸42は、APPのア ミノ酸714に対応する。 アッセイ測定のための標的として好ましいのはまた、APPマーカーである。例 えば、分泌されるAPPの異なる形態(APPαおよびAPPβと呼ばれる)はまた、測 定され得る(Seubertら、Nature 361:260-263(1993))。他のAPP形態はまた、ア ルツハイマー病に影響をおよぼす化合物についての潜在性を評価するアッセイの ための標的として作用し得る。これらとしては、FLAPP+APPα、完全長APP、APP のC末端フラグメント(特に、C100(APPの最後の100アミノ酸)およびC57〜C 60(APPの最後の57〜60アミノ酸))、ならびにAβ1-40に対応する領域を含む任 意の形態のAPPが挙げられる。 APP形態はまた、アルツハイマー病に影響をおよぼす化合物についての潜在性 を評価するアッセイのための好ましい標的である。APPおよびAPP転写産物の絶対 レベル、異なるAPP形態およびそれらの切断産物の相対レベル、ならびにAPPの発 現またはプロセシングの局在化は、すべてアルツハイマー病と関連するマーカー であり、潜在的な治療学的化合物での処置の効果を測定するために使用され得る 。プラークおよび神経突起組織へのAPPの局在化は、これらのアッセイのための 特に好ましい標的である。 定量的測定は、多くの標準的なアッセイを用いて達成され得る。例えば、転写 産物レベルは、RNase保護を含むRT-PCRおよびハイブリダイゼーション法、ノー ザン分析、ならびにRドット分析を用いて測定され得る。APPおよびAβレベルは 、ELISA、ウエスタン分析により、および免疫組織化学的に染色した組織切片の 比較によりアッセイされ得る。免疫組織化学的染色はまた、特定の組織および細 胞型へのAPPおよびAβの局在化をアッセイするために使用され得る。このような アッセイは上述されており、そして特定の例は以下に提供される。 A.培養細胞を用いるスクリーニングアッセイ。 化合物の治療学的潜在性を決定するためのスクリーニングアッセイはまた、開 示されるAPP構築物についてのトランスジェニック動物に由来する細胞、および 開示される構築物で安定にトランスフェクトされた細胞培養物を用いて行われ得 る。例えば、このようなアッセイは、以下の様式で培養細胞に対して行われ得る 。細胞培養物は、国際特許出願第94/10569号およびCitronら(1995)に記載され る様式で、一般にトランスフェクトされ得る。次いで、得られたトランスジェニ ック細胞またはトランスフェクト細胞培養物は、Corning 96ウエルプレートにお いて、ダルベッコ最小必須培地プラス10%ウシ胎児血清中、ウェル当たり1.5〜2. 5×104細胞でプレートされ得る。 10%二酸化炭素で平衡化したインキュベーターにおける37℃での一晩のインキ ュベーション後、培地を除去し、そして試験する化合物を含有する培地で、2時 間の前処理の期間に置き換え、そして細胞を上述のようにインキュベートした。 処理に使用される化合物の最終濃度で、ジメチルスルホキシドの濃度が0.5%を超 えない、好ましくは約0.1%を超えないように、試験する化合物を含むストックを 、100%ジメチルスルホキシド中で最初に調製する。 前処理期間の終わりに、上述のように、培地を再び除去し、そして試験される 化合物を含む新鮮な培地で置き換え、そして細胞をさらに2〜16時間インキュベ ートする。処理後、プレートをBeckman GPRにおいて、1200rpmで5分間室温で遠 心分離して、馴化培地から細胞残査をペレット化させる。各ウェルから、100μL の馴化培地またはその適切な希釈物を、国際特許出願第94/10569号に記載される ように抗体266(Aβのアミノ酸13〜28に対して指向される抗体)で予めコートし たELISAプレート中に移し、そして4℃で一晩保存した。標識抗体6C6(Aβのア ミノ酸1〜16に対して指向される)を用いるELISAアッセイを行い得、産生され たAβの量を測定し得る。異なる捕獲および検出抗体もまた使用され得る。 化合物の細胞傷害性効果は、Hansenら、J.Immun.Method.119:203-210(198 9)の方法の改変により測定される。組織培養プレートに残存する細胞に、25μ lの3,(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミ ド(MTT)ストック溶液(5mg/mL)を添加して1mg/mLの最終濃度にする。細胞を 1時間37℃にてインキュベートし、そして細胞活性を等容量のMTT溶解緩衝液(5 0%ジメチルホルムアミド中の20% w/vドデシル硫酸ナトリウム、pH4.7)の添加に より停止する。完全な抽出は、室温での一晩の振とうにより達成される。細胞生 存のインディケーターとして、OD562nmとOD650nmとの間の差異をMolecular Devi ceのUVmaxマイクロプレートリーダー、または等価物において測定する。 Aβ ELISAの結果は、標準曲線に合わせられ、そしてng/mL Aβとして表される 。細胞傷害性を標準化するために、これらの結果はMTT結果で割られ、そして化 合物の非存在下で行われるコントロールアッセイからの結果のパーセンテージと して表される。 B.Aβ毒性アッセイ。 Aβのニューロン細胞に対する毒性に対する潜在的な治療的化合物の効果は、 以下の様式で決定され得る。 ラット皮質1次細胞培養物:ラット皮質1次細胞培養物を、18日のラット胎児 から確立する。皮質組織をトリプシン/EDTA溶液(HBSS中の0.05%トリプシン+0 .53mM EDTA;GIBCO Laboratories,Grand Island,New York,USA)中で、37℃ で20分間インキュベーションすることによって解離させる。次いで、細胞を血清 含有培地(DMEM/FBS:4.5g/Lグルコース、1mMピルビン酸ナトリウム、1mMグル タ ミン、100単位/mLペニシリン、100μg/mLストレプトマイシンを含有し、そして1 0%熱不活化ウシ胎児血清(GIBCO Laboratories,Grand Island,New York,USA )を補充したダルベッコ改変イーグル培地(DMEM))中に再懸濁することによっ て、トリプシンを不活化する。次いで、細胞を遠心分離によってペレット化し、 そしてFBSの代わりに化学的に規定された培地(DMEM/B27:B27補充物を含むDMEM ;GIBCO Laboratories,Grand Island,New York,USA)中に再懸濁する。ポリ エチレンイミン(PEI;Sigma Chemical Company,St.Louis,Missouri,USA) でコーティングした6.4mm(96ウェル)のディッシュを、DMEM/FBSで一度リンス し、次いで0.1mLのDMEM/B27中で、ウェルあたり0.75〜1.25×10細胞で播種する 。培養物を、37℃で、90%空気/10%CO2の雰囲気を含有するH2O飽和インキュベ ーター中で維持する。細胞の生存能を、位相差顕微鏡によって視覚的に評価し、 そしてalamarBlueTM(Alamar Biosciences,Inc.,Sacramento,California,US A)の還元を測定することによって下記のように定量する。B27補充物による血清 の置換により、膠原線維酸性タンパク質およびニューロン特異的エノラーゼに対 する免疫細胞化学によって判断されるような(Brewerら、J.Neuro.Sci.Res. 35(5):567-577(1993))、ほぼ純粋なニューロンの培養物が得られる。この手順 を用いて、開示されたトランスジェニック動物由来の細胞培養物もまた調製され 得る。 本明細書中に引用された全ての刊行物は、参考として本明細書中に援用される 。これらの刊行物に含まれる情報(これについて、その刊行物を引用する)は、 一般に公知である。 実施例1:NIH3T3およびPC12細胞におけるpMTAPP-1の発現。 クローンpMTAPP-1は、図1aに示すAPP770発現構築物の1例である。ここで使 用されるプロモーターは、メタロチオネイン(metallothionine)プロモーター である。安定な細胞株を、NIH3T3およびPC12細胞株(ATCC #CCL92およびCRL1721 )をトランスフェクトすることによって得る。500,000のNIH3T3またはPCl2細胞 を、100mmディッシュにプレーティングし、そして最終容量100μl中で、50mgの リポフェクチン(Gibco,BRL)の存在下で沈澱させた、5mgのSalIフラグメント と1mgのpSV2neo DNA(SouthernおよびBerg(1982))との混合物を用いてトラン スフェクトした。PC12細胞についてはポリリジンでコーティングしたプレートを 用いた。この細胞は通常組織培養ディッシュに良好に接着しない。細胞を、DMEM またはRPMI中に10%ウシ胎児血清を含有し、かつG418を補充した選択培地で増殖 させた。500mg/ml(生物学的重量)および250mg/mlのG418を用いて、それぞれ、 NIH3T3およびPC12細胞からコロニーを選択した。トランスフェクションの15日後 、G418に耐性の細胞のコロニーをクローニングリングによって単離し、そしてT フラスコ中で拡大させた。細胞中のAPPc DNAの存在を、MullisおよびFaloona,M ethods Enzymol.155:335-350(1987)(この教示は、一般に公知であり、そし て本明細書中に援用される)の手順を用いるPCRによって検出した。 各細胞株からの25コロニーにおけるAPPの発現を、免疫染色(Majochaら(1988) )によって分析した。細胞をサブコンフルエントまで増殖させ、そして4%パラ ホルムアルデヒド、0.12M NaCl、および20mm Na3PO4(pH7.0)を含有する溶液中 で固定した。これらを、合成Aβ配列(Mastersら(1985);GlennerおよびWong)に 対する1次モノクローナル抗体(Ronald Majocha博士,Massachusetts General Hospital,Boston,MAにより提供された)とともに、続いて一般化された、ビオ チンに結合された抗マウス抗体(Jacksonl ImmunoResearch Labs,PA)とともに 一晩インキュベートした。次いで、アビジン-西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP )(Vector Labs,Burlingame,CA)、および色素原としてのジアミノベンジジ ン(Majochaら(1985))を添加することにより、免疫染色を行なった。結果は、p MTAPP-1ベクターが、NIH3T3およびPC12細胞の両方においてAPPを発現しているこ とを示した。 実施例2:PC12細胞におけるpEAPP-1の発現。 pEAPP-1は、図1aに示すAPP770発現構築物の1例である。ここで使用されるプ ロモーターは、25kbのヒトAPP遺伝子プロモーターである。この構築物由来のDNA を、上記のように、PC12細胞にトランスフェクトした。pEAPP-1でトランスフェ クトした細胞の特定のクローンは、神経成長因子(NGF)で処理したPC12細胞に よって示される分化表現型と、形態学的に類似の分化表現型を示した。PC12細胞 は通常、かなり円く、かつ平坦な細胞である。pEAPP-1でトランスフェクトした これらの細胞は、神経突起に似た細胞質伸長物(extension)を有する。NGFで処 理したPC12細胞は、非常に長い神経突起伸長物を伸ばした。pEAPP-1でトランス フェクトした13のPC12細胞クローンを、選択し、そして繁殖させた。これらの細 胞クローンのうちの8クローンは、自発的な分化表現型を示し、クローン1-8、1 -1、および1-4は最も強い表現型を示した。実施例1に記載したようなAβに対 する抗体を用いた、pEAPP-1でトランスフェクトしたPC12細胞の染色により、分 化を示すこれらの細胞はまた、APPも発現していることが示された。pMTAPP-1ク ローンでトランスフェクトしたPC12細胞は、たとえAPP770のcDNAが発現されると してもこの表現型を示さなかったので、これらの結果は、ヒトプロモーターから のAPP770の発現が細胞の生理機能に関して新規の特性を有することを示唆する。 実施例3:PC12細胞におけるpMTA4の発現。 pMTA4は、図4aに示される構築物のタイプの1例である。ここで、使用され るプロモーターは、メタロチオネインプロモーターである。この構築物がコード するタンパク質は、図4aに示したタンパク質とはわずかに異なる。APP770 cDN Aクローンを、Asp718で消化した。これは、57位の後を切断する(Kangら(1987 )の番号システム)。得られた5'伸長部を、Klenow酵素を用いてフィルインし た(Sambrookら(1989))。同一のDNA調製物をまた、EcoRIで切断した。これもま た、2020位の後を切断する。得られた5'伸長部をKlenow酵素を用いてフィルイ ンした(Sambrookら(1989))。この分子の自己連結は、このようにコードされた 短縮型タンパク質が、リーダー配列、続いてAβの配列Phe-Arg-Val-Gly-Ser-で 始まるAβの短縮されたバージョン、続いてAPPの56の末端アミノ酸を含む、発 現クローンを生じる。この構築物由来のDNAを、上記のように、PC12細胞中にト ランスフェクトした。 実施例4:MT-1プロモーターの制御下でAPPを発現するトランスジェニックマウ スの生成。 前核胚に、pMTAPP-1ベクターDNAをマイクロインジェクションすることによっ て、トランスジェニックマウスを作製した。pMTAPP-1は、図1aに示す構築物の タイプの1例である。ここで、APP770コード配列はメタロチオネインプロモータ ーに作動可能に連結されている。マウス胚へのマイクロインジェクションのため の手順は、Hoganら(1986)によるManipulating the Mouse Embryoに記載される 。この手順の簡単な説明のみを、以下に記載する。 マウスを、Taconic Laboratories(German Town,New York)から入手した。Swi ss Webster雌性マウスを、胚の回復(retrieval)および移植のために用いた。B 6D2F1雄性を交配のために用い、そして精管切除したSwiss webster種畜を用いて 、偽妊娠を刺激した。 A.胚の回収。 雌性マウス(4〜8週齢)に、5IUの妊馬血清ゴナドトロピン(PMSG;Sigma) 、続いて48時間後に5IUのヒト絨毛膜ゴナドトロピン(hCG;Sigma)を用いて過 剰排卵を誘導させた。hCG注射の後直ちに、雌を雄とともに入れた。hCGの21時間 後に、交配した雌の切除した卵管から胚を、0.5%のウシ血清アルブミン(BSA;S igma)を含有するダルベッコリン酸緩衝化生理食塩水に回収した。周囲の卵丘細 胞を、ヒアルロニダーゼ(1mg/ml)を用いて除去した。次いで、前核胚を洗浄 し、そして7%CO2、5%O2、および88%N2で湿潤雰囲気を含有する37.5℃のイ ンキュベーター内の、0.4%のBSAを含有するEarle平衡塩類溶液(EBSS)中に、 インジェクション時まで置いた。 B.マイクロインジェクション。 Elutip-DTMで精製したSalI DNAを、5mM Tris(pH7.4)および0.1mM EDTA中に 、マイクロインジェクションのために3μg/mlの濃度で溶解した。極微針および 保持ピペットを、DKIモデル720pipette pullerのFisher凝固チューブ(Fisher) から引っ張った。次いで、保持ピペットを、約70μm(O.D.)で折り、そしてNar ishige microforge(model MF-83)で約30μmのI.D.に口焼きした。ピペットを 、Nikon Diaphot顕微鏡に取り付けたNarishige micromanipulatorに装備した。 空気を満たしたインジェクションピペットに、保持ピペットに対してチップを折 った後に、チップ中をDNA溶液で満たした。胚(30〜40の群)を、マイクロマニ ピュレーションのためのパラフィンオイル下で100μl滴のEBSS中に置いた。胚を 、方向をあわせ、そして保持ピペットで保持した。次いで、インジェクションピ ペットを、雄の前核中に挿入した(通常大きい方)。ピペットが膜を通り抜けな かった場合、直ちに載物台を軽くたたいて貫通を補助した。次いで、核を注入し 、そ してこの注入を、核の膨張によってモニターした。注入後、胚の群をレシピエン トの雌に移入するまでEBSS中に置いた。 C.移入。 ランダム周期の成体雌性マウスを、精管切除したSwiss Websterの雄とつがわ せた。レシピエントの雌をドナーの雌と同時に交配させた。移入時に、雌をアベ ルチンで麻酔した。卵管を、一回の正中背面切開により露出させた。次いで、卵 管の直上の体壁を通るように切開した。次いで、卵巣嚢を、時計用のピンセット を用いて裂いた。移入すべき胚を、DPBS中に、かつ移入ピペットの先端に置いた (約10〜12の胚)。ピペットの先端を卵管漏斗部に挿入し、そして胚を移入した 。移入後、切開を2本の縫合糸によって縫合した。 D.トランスジーン組み込みについてのマウスの解析。 3週齢以上で、約1cm長の尾のサンプルを、DNA分析のために切除した。尾の サンプルを、0.7mlの5mM Tris(pH8.0)、100mMEDTA、0.5%SDS、および350μg のプロテイナーゼKの存在下で、55℃で一晩振盪させながらインキュベーション することによって消化した。消化した材料を、等容量のフェノールで1度抽出し 、そして等容量のフェノール:クロロホルム(1:1混合物)で1度抽出した。 上清を、70μlの3M酢酸ナトリウム(pH6.0)と混合し、そしてDNAを、等容量の 100%エタノールを添加することによって沈澱させた。DNAを、微量遠心でスピン ダウンし、70%エタノールで1度洗浄し、乾燥させ、そして100μlのTE緩衝液( 10mM Tris(pH8.0)および1mM EDTA)中に溶解した。 各サンプルからの10〜20μlのDNAを、BamHIで消化し、1%アガロースゲルに おいて電気泳動し、ニトロセルロース紙上にブロッティングし、そして32P標識 したAPP cDNAフラグメントとハイブリダイズさせた。トランスジェニック動物を 、ハイブリダイズしたニトロセルロースフィルターのオートラジオグラフィーに よって同定した。このDNAをまた、APP DNAの800bpフラグメントを生成する合成 プライマーを用いて行うPCRによって分析した。 全部で671の前核胚をマイクロインジェクションし、そのうち73匹の生存した 子供、および6匹の死亡した子供が生まれた。DNA分析によって9匹のトランス ジェニックマウス(5匹の雌および4匹の雄)が同定され、これらをF1および F2トランスジェニックを生じさせるために交配した。これらの動物は、上記の ように、種々の組織におけるAPPのmRNAおよびタンパク質の発現、ならびに行動 性異常および病理学的異常の分析について分析され得る。この構築物を有するト ランスジェニックマウスは、トランスジェニックRNAを発現する。 実施例5:cDNA/ゲノムコード配列の組み合わせを含むAPP構築物の構築。 イントロン6、7、および8を含むcDNA/ゲノムAPP構築物を、エクソン1〜6 および9〜18をコードするAPP cDNAと、イントロン6、7、および8、ならびに エクソン7および8をコードするゲノムAPP配列とを組み合わせることによって 調製した(図6を参照のこと)。pUCベクター中の都合のよい挿入のための十分 に小さなスプライシングカセットを作製するために、イントロン配列中に2つの 欠失を作製した。1つの欠失は、イントロン6の143位からエクソン7の始まり の上流に位置するBamHI部位(エクソン7の始まりの前1658bp)までのイントロ ン6の中に作製した。もう一つの欠失は、イントロン8中の最初のBamHI部位か らエクソン9の始まりの前の263bpの部位までのイントロン8の中に作製した。 混乱を避けるため、これらの短縮型のAPPイントロン6および8を、本明細書中 でイントロンΔ6およびイントロンΔ8という。BamHI部位は、これらの欠失の 部位で操作され、その結果、これらはBamHI部位の存在によって印を付けられる 。PDAPPと呼ばれるこの構築物において、エクソン7および8ならびにイントロ ン7は、イントロン7中の唯一のXhoI部位が破壊されたことを除いて、インタク トなゲノム配列である。 短縮したイントロンを含むDNAフラグメントは、以下のように生成される:Bam HI部位を、PCR変異誘発によってイントロン6のヌクレオチド中の143bpで操作し (「PCRによる変異誘発」PCR Technology:Current Innovations(Griffithおよ びGriffith編、CRC Press,1994)69-83頁)、そして別のBamHI部位を、PCR変異 誘発によってエクソン9の始まりの前の263bpで操作した。これらの部位を、そ れぞれ、エクソン6およびイントロン6、ならびにイントロン8およびエクソン 9の接合部を含む別のAPPゲノムDNAクローン中に操作し、改変したAPPゲノムDNA クローンを生じた。 全カセットを、以下のようにAPP cDNAクローン中に組み立てた(図11)。エク ソン1〜5およびエクソン6の一部を含むAPP cDNAの889bpのBamHI−XcmIフラグ メント(配列番号5のヌクレオチド1〜843を含む)を、挿入部位から下流のBam HIおよびXhoI部位を含むベクター中にクローン化してAPP770x-オリゴ-xを作製し た。次いで、APP770x-オリゴ-xを、XcmIおよびBamHIで切断した。次いで、2つ のフラグメントを、上記のエクソン6およびイントロン6の接合部を含む改変さ れたAPPゲノムDNAクローンから、XcmIおよびBamHIで切断することにより得た。 エクソン6中のXcmIからイントロン6中のXcmIまでの得られた34bpのフラグメン ト、およびイントロン6中のXcmIからイントロン6の位置143bpで人工的に作製 したBamHI部位までの131bpを、3点連結(three-way ligation)工程においてAP P770x-オリゴ-x中に連結してAPP770x-E6オリゴ-xを作製した。フラグメントの方 向を、配列決定によって確認した。次いで、APP770x-E6オリゴ-xを、BamHIおよ びXhoIで切断した。次いで、イントロン8とエクソン9との接合部を含む改変し たAPPゲノムDNAクローン由来の313bpのBamHIおよびXhoIフラグメントを、APP770 x-E6オリゴ-x中に連結してAPP770xE6E9xを作製した。 次いで、APP770xE6E9xを、BamHIで切断し、そしてKPIおよびOX-2ドメイン(エ クソン7および8)をコードするAPPゲノムDNAの6.8kbのBamHIフラグメントをこ の部位に挿入した。このフラグメントは、エクソン7の始まりの上流1658bpのBa mHI部位で開始し、そしてイントロン8中の最初のBamHI部位まで伸長する。この BamHIフラグメントを、APP遺伝子のこの部分をコードするラムダファージゲノム クローンから得た。このクローンは、Stratageneから得られるLambda FIXIIベク ター中のヒト胎盤ゲノムライブラリーから入手された。このBamHIフラグメント は本来はXhoIを含んでいた。このXhoI部位は、切断、フィルイン、および再連結 によって破壊された。欠失の位置を、図10に図解する。エクソン1〜8および9 の一部、ならびにイントロン6、7、および8を含むこのクローンを、「APPス プライシングカセット」と名付けた。APPスプライシングカセットを、NruIおよ びXhoIで切り離し、そしてHardy変異を有するAPP cDNAのNruI-XhoI cDNAフラグ メントを置き換えるために使用した。APP cDNAのこの変異形態を、部位特異的変 異誘発によってヌクレオチド2145位のGをTに変換することによって作製した。 これにより、コードされるアミノ酸はValからPheに変化する。得られた構築物は 、 cDNA/ゲノムAPPの組み合わせ「ミニ遺伝子」である。 この構築物を生成するために用いたAPPゲノムクローン由来のAPPエクソン7お よび8を含む6.8kbのBamHIフラグメントの配列決定により、イントロン7が2.6k bの長さであること、そしてイントロン8中の最初のBamHI部位(APPミニ遺伝子 構築物中に操作されたイントロン8中の欠失の上流部位)が、エクソン8の末端 より下流の2329bpであることが示された。このことは、Yoshikaiら(1990)およ びYoshikaiら(1991)により公表されたAPP遺伝子の制限マップと一致しない。 彼らのマップと本発明者らの配列との比較により、Yoshikaiらは彼らの制限マッ ピングにおいて2つのEcoRIフラグメントの順番を交換したことが示唆される。 エクソン8を含む1.60kbのEcoRIフラグメントは実際、1.48kbのEcoRIフラグメン トの上流であり、そしてYoshikaiらがイントロン7中にマッピングした1.48kbの EcoRIフラグメントは実際、イントロン8中にある。本発明者らは、ヒトDNAから PCRで生成したフラグメントのサイズ測定によって、エクソン8を含むEcoRIフラ グメントに関してこの位置を確認した。 このAPPミニ遺伝子は、PDGF-Bプロモーターに作動可能に連結されて哺乳動物 細胞におけるAPP cDNA/ゲノム構築物の発現を提供する。PDGFβ鎖の5'隣接配列 を、APPミニ遺伝子の始まりのNruI部位の上流に挿入した。このフラグメントは 転写開始部位の1.3kb上流(ここに、PDGF-Bプロモーターが存在する)、および 5'非翻訳領域の約70bpを含み、AurII部位で終わる(Higginsら(1994))。240 bpのBamHIからBclIまでのフラグメントを有する後期SV40ポリアデニル化シグナ ルを、APPミニ遺伝子の下流に付加した。PDGF-Bプロモーター、APPスプライシン グカセット、Hardy変異、およびSV40ポリアデニル化シグナルを組み合わせたこ の構築物を、PDAPP(図9)という。 実施例6:PDAPP構築物を含むトランスジェニックマウス。 実施例5に記載したPDAPP構築物を用いて、トランスジェニックマウスを生成 した。上記の標準的な技術を用いるマイクロインジェクションによって、トラン スジェニックマウスを生成した。PDAPP DNAを、2細胞期で胚中にマイクロイン ジェクションした。マイクロインジェクションの前に、プラスミド配列(pUC) を、SacIおよびNotIの消化によって除去した。7匹の創始(founder)マウスを 生成し、そして109系統を広範な分析に用いた。ヘテロ接合体の動物のみを用い た。4世代由来の104匹の動物のサザン分析により、約40コピーのトランスジー ンが単一部位に挿入され、そして安定な様式で遺伝されたことが示された。ヒト APPメッセンジャーRNAは、トランスジェニックマウスの数種の組織で産生された が、脳において特に高レベルに産生された。RNase保護アッセイにより、Quonら (1991)、Muckeら、Brain Res.666:151-167(1994),McConlogueら、Neurobiol .Aging 15:S12(1994)、およびHigginsら、Ann Neurol.35:598-607(1994)によ って以前に記載されたニューロン特異的エノラーゼ(NSE)プロモーターに駆動 されるAPPトランスジーンを発現するマウス系統においてよりも、109系統の動物 の脳において、少なくとも20倍多いAPPの発現が示された。 A.APP転写産物およびタンパク質の発現。 RNAを、ChomaczynskiおよびSacchi,Analyt.Biochem.162:156-159(1987)に 記載されるように、脳組織から単離し、そしてヒト特異的APPプライマー(5'-CC GATGATGACGAGGACGAT-3'、配列番号7;5'-TGAACACGTGACGAGGCCGA-3'、配列番号 8)を用いて、94℃で1分、60℃で40秒、および72℃で50秒の40サイクルを使用 して、Wangら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.86:9717-9721(1989)に記載され るように、RT-PCRに供した。RT-PCR分析は、トランスジェニック動物の脳におけ るヒトAPPの695、751、および770イソ型をコードする転写産物の存在を実証した が、非トランスジェニック同腹子由来の脳におけるその存在を実証しなかった。 トランスジェニックマウスRNA由来のヒトAPP RT-PCRバンドの同一性を、サブク ローニングおよび配列決定によって確認した。 PDAPPトランスジェニックマウス、NSE-APPトランスジェニックマウス、非トラ ンスジェニックマウス、ならびにADに罹患したヒトおよび罹患していないヒトの 脳におけるAPP転写産物の相対的レベルおよびオルタナティブスプライシングを 、RNase保護アッセイにおいて比較した(Rockensteinら、J.Biol.Chem.270:2 8257-28267(1995))。PDAPPマウスは、非トランスジェニックコントロールより も約5倍高い総APP mRNAレベル、およびほとんどのNSE-APPトランスジェニック マウスよりも少なくとも20倍高いヒトAPP mRNAレベルを発現した。NSEで駆動さ れるヒトAPP発現は、マウスAPP mRNAのレベルに影響を及ぼさないが、PDAPPトラ ン スジェニックマウスは、マウスAPP転写産物において有意な30%の減少を示した 。非トランスジェニックマウスの脳におけるマウスAPP770:751:695 mRNAの相対 的発生量は、およそ1:1:35であったが、PDAPPトランスジェニックマウスの 脳における対応するヒトAPP mRNAレベルは、5:5:1であった。 ホロ-APPの分析を、0.5m MEDTA、10μ ml-1ロイペプチン、および1mM PMSFを 含有する10容量のPBS中での脳のホモジナイゼーションにより行なった。サンプ ルを、12,000gで10分間スピンし、そしてペレットをRIPA(150mM NaCl、50mM Tr is(pH8.0)、20mM EDTA、1.0%デオキシコール酸塩、1.0% Triton X-100、0.1 % SDS、1mM PMSF、および10μg ml-1ロイペプチン)中に再懸濁した。サンプ ル(それぞれ30μgの総タンパク質を含む)を、SDS-PAGEによって分析し、Immob ilon膜に移し、そしてホロ-APP抗体である抗-6(抗Bx 6)(Oltersdorfら、J. Biol.Chem.285:4492-4497(1990)に記載される)、または8E5モノクローナル抗 体のいずれかと反応させた。8E5は、ヒトAPPの残基444-692を含む細菌性融合タ ンパク質に対して調製され(Oltersdorfら(1990))、そしてヒト特異的であり 、マウスAPPに対する交差反応性を本質的に示さない。トランスジェニックマウ ス109系統およびコントロールの同腹子の脳組織における総APP発現(ヒトおよび マウス)の、C末端APP抗体である抗-6を用いたイムノブロット分析により、ト ランスジェニックマウスにおいてははるかに高い発現レベルが示された。ホロ-A PPポリクローナル抗体である抗-6またはヒト特異的APPモノクローナル抗体であ る8E5のいずれかを用いた脳のホモジネートのイムノブロット分析により、内因 性マウスAPPレベルまたはADの脳におけるAPPレベルのいずれかよりも、トランス ジェニックマウスにおけるヒトAPPの過剰発現が、海馬において少なくとも3倍 高いレベルで示された。 Aβのイムノブロット分析のために、9月齢のマウスの脳を、5mlの6Mグア ニジンHCl、50mM Tris(pH7.5)中でホモジナイズした。ホモジネートを、100,0 00gで15分間遠心分離し、そして上清をH2Oに対して一晩透析し、1mM PMSFおよ び25μg ml-1ロイペプチンを含むPBSに調整した。この材料を、抗体266樹脂を用 いて免疫沈降させ、そしてSeubertら、Nature 359:325-327(1992)によって記載 されるように、ヒト特異的Aβ抗体である6C6を用いてイムノブロットした。こ のヒト特異的Aβ抗体(6C6)を用いて、4kDのβアミロイド免疫反応性ペプチド を、トランスジェニック動物の脳から単離した。これは、Aβの相対的分子量に 一致する。脳のAβレベルは、以前記載されたヒトAPPトランスジェニックマウ スにおいてよりも109系統の動物において少なくとも10倍高かった。トランスジ ェニック動物由来の初期の16日の皮質細胞培養物は、Seubertら(1992)およびM cConlogueら(1994)によって記載されたように、そして実施例8に記載するよ うに、ヒト特異的Aβ酵素結合免疫吸着アッセイによって培地中に検出されるよ うな、Aβ1-42の実質的画分(5ng ml-1の総Aβ;0.7ng ml-1のAβ1-42)を含 むヒトAβを構成的に分泌した。従って、109系統の動物はその脳において、ヒ トAPP mRNA、ホロ-APP、およびAβを非常に過剰発現した。 B.PDAPPトランスジェニックマウスの組織病理。 109系統の5世代に相当する、180匹のトランスジェニックおよび160匹の月齢 の匹敵する非トランスジェニックの月齢の匹敵するコントロール(4〜20月齢) 由来の脳を、組織病理学的に広範に調べた。いくつかのマウスの脳を取り出し、 そして48時間アルコール固定液中に入れ、その後パラフィン包埋した(Araiら、 Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87:2249-2253(1990))。他のマウスを生理食塩 水、続いて0.1Mリン酸ナトリウム中の4%パラホルムアルデヒドで灌流した。パ ラフィンに包埋した脳について、トランスジェニックおよび非トランスジェニッ クマウス由来の6μmの冠状縫合(coronal)または側矢状縫合(parasaggital) の切片を、ポリ-L-リジンでコーティングしたスライド上に、互いに近接させて 置いた。切片を脱パラフィン処理し、再水和させ、そして0.03%H2O2で30分間処 理し、その後、1:1,000希釈のAβ抗体、R1280(Tamaokaら、Proc.Natl.Aca d.Sci.U.S.A.89:1345-1349(1992))とともに4℃で一晩インキュベーション した。吸着実験のために、10%の水性ジメチルスルホキシド中の合成ヒトAβ1- 40ペプチド(Gamesら、Neurobiol.Aging 13:569-576(1992))を、希釈した抗体 に添加して最終濃度7.0μMにし、そして37℃で2時間インキュベーションした。 希釈物を、切片にアプライし、そして標準抗体溶液と同じ条件下でプロセスした 。次いで、ペルオキシダーゼウサギIgGキット(Vector Labs)を、推奨されたよ うに、色素原として3,3'-ジアミノベンジジン(DAB)とともに使用した。同 様に固定したヒトAD脳を、同一条件下で同時にプロセスした。 4月齢の前に、明らかなAβ沈着は検出されなかった。しかし、約4月齢まで に、トランスジェニック動物は、海馬、脳梁、および大脳皮質においてヒトAβ の沈着を示し始めた。これらのAβプラークは、加齢とともに増加し、そして8 月齢までに、30〜200μmの多数の沈着が認められた。動物が、9ヶ月以上加齢し た場合、Aβ染色パターンがADのパターンに類似するまで、プラークの密度が増 加した。脈管のアミロイド(AD病理の別の特徴)が、より高齢のマウスで発生し た。強い病理はまた、PDAPPベクターから生成された別のトランスジェニック系 統(35系統)においても観察された。 種々の形態のAβ沈着が、種々のAβ抗体(十分に特徴づけられたヒト特異的 Aβ抗体、ならびにAβ1-42の遊離のアミノ末端およびカルボキシ末端に特異的 な抗体を含む)の使用の結果として明らかに明白であった。抗体9204(Saidoら 、J.Biol.Chem.289:15253-15257(1994)に記載される)は、Aβ1-5に特異的 であり、そしてこれを7.0μg ml-1の濃度で使用した。Aβ1-42に特異的である 抗体277-2を、標準的な免疫化プロトコル(注射あたり500μg)を用いてカチオ ン化BSA(「Super Carriers」;Pierce)に結合したペプチドシステイン-アミノ ヘプタン酸-Aβ33-42で、New Zealand白ウサギを免疫化することによって調製 した。特異的な抗体を、アガロースビーズ上に固定化した免疫原に対して、血清 からアフィニティー精製した。抗体277-2とインキュベーションする前に、切片 を80%蟻酸で、1〜2分間処理した。検出のために、抗体を、ペルオキシダーゼ ウサギIgGキット(Vector Labs)を用いて反応させた。次いで、生成物を、色素 原としてDABを用いて可視化した。次いで、いくつかの切片を、1:500希釈のポ リクローナル抗GFAP(Sigma)とともに4℃で一晩インキュベーションした。GFA P抗体を、アルカリ性ホスファターゼ抗ウサギIgGキットおよびアルカリ性ホスフ ァターゼ基質キット1(Vector Labs;製造者の推奨に従って用いた)を使用して 反応させた。さらなる切片を、1:40希釈で用いられるF480抗体(Serotec)と ともに一晩インキュベーションして、小膠細胞を可視化した。次いで、マウスペ ルオキシダーゼキット(Vector Labs)を製造者の推奨に従って用いた。いくつ かの切片を、標準的な手順(Dicksonら、Acta Neuropath.79:486-493(1990)) を用いて、チオフラビンSで染色し、そして、最大波長440nmのFITCフィルター を通した紫外線を用いて調べた。 連続切片により、多数のプラークが9204および277-2抗体の両方でポジティブ に染色されることが実証された。Aβ沈着の形態は、拡散した不規則なタイプか らコアを有する濃縮プラークまでの範囲で変化した。ほぼ球状の、かつ星雲状で 不規則な沈着を、Aβの遊離アミノ末端に対して特異的な抗体9204で標識した。 Aβ沈着に関連する星状細胞の神経膠症は、膠原線維酸性タンパク質(GFAP)お よびヒトAβに対する抗体を用いた2重免疫標識の後に明らかであった。濃縮し たAβのコアおよび「輪(halo)」が、いくつかのプラークで明らかであった。 非トランスジェニックの同腹子は、これらの神経病理学的変化を示さなかった。 免疫染色は、関連した合成ペプチドで十分に吸着可能であり、そして種々のプロ セシング条件(パラホルムアルデヒドを用いた固定およびTrojanowski法を含む )を用いて明らかであった。多数のプラークがチオフラビンSで染色され、そし ていくつかはまた、Bielschowsky銀法を用いて染色され、そしてCongo Redで複 屈折し、これらの沈着の真のアミロイドの性質を示した。 プラークの大部分は、ADプラークにおいて見出される神経膠症と同様に、GFAP ポジティブ反応性星状細胞に個々に取り囲まれていた。トランスジェニックマウ スの新皮質は、アメーバ状の外見、短くなった突起、そしてMac-1抗体での染色 によって規定されるような、広く活性化された小膠細胞を含んでいた。リン酸化 された神経フィラメントおよびリン酸化されたタウを認識する抗体による染色は 、異常なリン酸化が、ADに類似したPDAPPの脳において生じたことを示した。こ れらのリン酸化は、ADにおいて観察され、そして神経細線維のもつれの形成を妨 げると考えられている。ペアードヘリカルフィラメント(PHF)は、未だPDAPPマ ウスにおいて検出されていないが、異常にリン酸化された神経フィラメントおよ びタウの検出は、ADにおけるPHFの形成に関連し、そしてその最初の段階である と考えられる。 神経突起病理の明らかな証拠は、従来および共焦点免疫顕微鏡の両方を用いて 明らかである。40μmの厚さのビブラトーム(vibratome)の切片を、ポリクロー ナル抗シナプトフィシン(1:150;Dako)または8E5(7.0μg-1)と組み合わせ たR1280(1:1000)とともに、4℃で一晩インキュベーションした。いくつか の切片を、抗シナプトフィシンまたはモノクローナル抗MAP 2(1:20,Boehrin ger-Mannheim)とともにインキュベーションし、次いで、ヤギ抗ウサギビオチン 化抗体(1:100)と反応させ、続いてFITC結合ウマ抗マウスIgG(1:75)およ びアビジンDテキサスレッド(1:100)(Vector Labs)の混合物と反応させた 。二重免疫標識切片を、レーザ一共焦点スキャンニングシステムMRC600(Bio-Ra d)を取り付けたZeiss Axiovert 35顕微鏡で調べた。テキサスレッドチャンネル は、R1280またはシナプトフィシン標識の画像を収集し、そしてFITCチャンネル は、シナプトフィシン、8E5、またはMAP 2標識を収集した。厚さ0.5μmの光学z -切片を、Masliahら、J.Neuropath.Exp Neurol.52:619-632(1993)に記載され る画像プロセシングおよび貯蔵と同様に、各領域から収集した。 多くのAβプラークが、ヒトAPP特異的抗体および抗シナプトフィシン抗体で 検出され得る歪んだ神経突起と密接に関連し、このことは、これらの神経突起が 、ADの脳において観察されるように、軸索の芽に部分的に由来することを示唆し た。プラークは、またADの脳のように、周囲の神経網を圧縮し、そして歪めてい た。シナプスおよび樹状突起の密度もまた、トランスジェニックマウスの海馬歯 状回の分子層において減少した。このことは、AD脳におけるシナプス前マーカー であるシナプトフィシン、および樹状突起マーカーであるMAP-2についての免疫 染色の減少によって明らかであった(Masliahら、Am.J.Path.138:235-246(19 91))。 細胞外Aβの存在の確認を、免疫電子顕微鏡法を用いて得た。免疫電子顕微鏡 法のために、マウスを、生理食塩水で灌流し、続いてカコジル酸緩衝液中の2.0 %パラホルムアルデヒドおよび1.0%グルタルアルデヒドで灌流した。40μmの厚 さのビブラトーム切片を、R1280抗体とともにインキュベーションし、そしてペ ルオキシダーゼウサギIgGキット(Vector Labs)を用いて反応させた。次いで、 Aβ沈着を伴う免疫標識した切片を、1.0%アンモニウムテトラオキシド中で固 定し、そしてエポン/アラルダイト中に包埋した後、Jeol CX100電子顕微鏡で超 薄切片を調べた(Masliahら、Acta Neuropath.81:428-433(1991))。 表3.ADとPDAPPトランスジェニックプラークとの間の 超微細構造の類似性および相違。 表3および4は、上記の結果の概要を示し、ADとPDAPPマウスとの間の細胞学 的および病理学的類似性を示す。調べた全ての特徴について、ペアードヘリカル フィラメントを除いては、PDAPPマウスはADに特徴的な病理を示した。これらの 知見は、トランスジェニック(TG)マウスにおけるヒトAPPの産生が、アミロイ ド沈着のみでなく、ADに関連する複合亜細胞性変性性変化の多くをも引き起こす のに十分であることを示す。 表4.アルツハイマー病およびPDAPPマウスにおける病理 これらのトランスジェニックマウスの最も顕著な特徴は、そのアルツハイマー 様神経病理である。これには、ADの局所的特異性と類似した局所的類似性を伴う 、細胞外Aβ沈着、ジストロフィー性神経突起成分、神経膠症、およびシナプス 密度の喪失が含まれる。プラーク密度は、これらのトランスジェニックマウスに おいて、ヒトにおいてそうであるように(Selkoe,Rev.Neurosi.17:489-517(1 994))、加齢とともに増加し、これは、ADについてもまた提唱されている(Magg ioら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.89:5462-5466(1992))ように、そのクリ アランスを上回る進行性のAβ沈着を意味する。PDAPPトランスジェニックマウ スは、ADの神経病理におけるAPP発現およびAβ沈着の第1の強力な新しい証拠 を提供する。このようなマウスはまた、薬物をヒトの試験に進める前に、Aβ産 生を低下させ、そして/またはその神経毒性をインビトロで減少させる化合物が 、 この動物モデルにおいて有益な効果を生じ得るか否かを試験するための、十分に 確固としたADモデルを提供する。 実施例7:P8GP-BプロモーターからAPPを発現するAPPトランスジーンの構築。 PDAPPトランスジェニックマウスは、3つの主要なヒトAPPイソ型のすべての発 現を可能にするスプライシングカセットを含む。ここで発現は、PDGF-Bプロモー ターによって駆動され、そしてこれは、家族性のAD変異の部位であるアミノ酸71 7に変異を含む。これらの特性、および上記の他の特性を独立して使用してアル ツハイマー病のモデルとして有用なトランスジェニックマウスを産生し得ること が予想される。このような構築物のいくつかの特定の例を、以下に記載する。 A.PDAPP-wtの構築。 アミノ酸717に対する変異が野生型に置換された、cDNA/ゲノムクローンPDAPP の野生型バージョンを構築した。これは、PDAPPの1448bpのXhoIからSpeIまでの フラグメント(これは、Val717がPheで置換されたHardy変異をコードするAPP cD NA配列の部分を含む)を、野生型APPクローンの1448bpのXhoIからSpeIまでのフ ラグメントで置換することによって達成された。このフラグメントは配列番号5 の1135位〜2588位の領域に対応する。PDAPPのイントロン配列はいずれも、この 置換によって置換または除去されていない。この構築物をPDAPP-wtという。PDAP p-wtおよびその構築の概略図を、図12に示す。 B.PDAPP-SwHaの構築。 アミノ酸670および671でSwedish変異が導入された、cDNA/ゲノムクローンPDAP Pの別のバージョンを構築した。プラスミドpNSE751.delta3'spl.swは、アミノ酸 670および671でそれぞれ、LysからAsnへ、およびMetからLeuへのSwedish変異を 含むヒトAPP751のcDNAを含む。このプラスミド由来の563bpのEcoRIからSpeIまで のフラグメントを、Hardy変異のPhe717を除いてはAPP cDNA配列の同一部分を含 む、PDAPPの対応する563bpのEcoRIからSpeIまでの対応するフラグメントで置換 した。このフラグメントは、配列番号5の2020位から2588位までの領域に対応す る。これは、pNSE.delta3'spl.sw/haをもたらす。これは、アミノ酸670および67 1でのSwedish変異、ならびにアミノ酸717でのHardy変異の両方を含む。 次いで、PDAPPの1448bpのXhoIからSpeIまでのフラグメントを、Swedish変異お よびHardy変異の両方を含むpNSE752.delta3'spl.sw/haの1448bpのXhoIからSpeI までのフラグメントで置換し、PDAPP-Sw/Haを形成した。PDAPP-Sw/Haおよびその 構築の概略図を、図13に示す。 C.PDAPP695V-Fの構築。 APP695のみをコードするが、Hardy変異、PDGF-Bプロモーター、およびPDAPPの ベクター配列を保持する構築物を作製し得る。これは、APP配列のC末端部分、 およびポリアデニル化、pUC、およびPDGF-Bプロモーター配列を含むPDAPP由来の 6.6kbのXhoIからNruIまでのフラグメントを、ハイブリッドスプライスシグナル およびAPP配列の残りのN末端部分を(APP695 cDNAの911bpのXhoIからNruIまで のフラグメント上に)含むpCK695の1.2kbのXhoIからBclIまでのフラグメントに 連結させることにより達成され得る。ハイブリッドスプライスシグナルは上記の ものと同一であり、そしてベクターpohCK751(これは、Duganら、J.Biological Chem.270:10982-10989(1995)によって記載される)中にも存在する。pCK695は 、pohCK751の単純ヘルペスウイルス複製およびパッケージング配列が除去されて いること、ならびにこのプラスミドがAPP751の代わりにAPP695をコードすること を除いては、pohCK751と同一である。 このベクター中で、PDGF-BプロモーターはVal717のPheへの変異を含むAPP695 の発現を駆動する。ハイブリッドスプライスシグナルが、発現を潜在的に増強す るために含まれる。これに由来するさらなるベクター(任意のスプライスシグナ ルを欠失するか、または他のスプライスシグナルが付加されてこれと同じ機能を 獲得する)が構築され得る。 D.PDAPP751V-Fの構築。 APP751のみをコードするが、Hardy変異、PDGF-Bプロモーター、およびPDAPP のベクター配列を保持する構築物が作製され得る。これは、APP配列の一部、ポ リアデニル化シグナル、pUC、およびPDGF-Bプロモーター配列を含む6.65kbのXho IからKpnIまでのPDAPPのフラグメントを、ヒトAPP751のcDNA配列の残り(配列番 号3のヌクレオチド57〜1084)を含む1.0kbのKpnIからXhoIまでのフラグメント に連結して、中間プラスミドPDAPPδsp751V-Fを作製することによって達成され 得る。ヒトAPP751の部分をコードする1.0kbのKpnIからXhoIまでのフラグメント は、 プラスミドpoCK751(これは、単純ヘルペスウイルス配列が除去されていること を除いてはpohCK751と同一である)から得られることができる。 次いで、スプライシング配列を導入するために、PDAPPの最初のイントロン( これは、イントロンΔ6である)を、PDAPPδsp751V-F中に挿入してPDAPP751V-F を作製する。これを達成するために、エクソン2から6、イントロンΔ6、およ びエクソン7の一部を含むPDAPPの2,758bpのAsp718からScaIまでのフラグメント を、PDAPPδsp751V-FのAsp718での完全消化およびScaIでの部分消化により得ら れる6,736bpのフラグメントに連結する。この6,736bpのフラグメントは、残りの さらなるAPP配列(エクソン1の一部、エクソン7の残り、およびエクソン9か ら18)、ポリアデニル化シグナル、pUC、およびPDGF-Bプロモーター配列を提供 する。 得られる構築物をPDAPP751V-Fという。 このベクターにおいて、PDGF-Bプロモーターは、Val717のPheへの変異を含むA PP751の発現を駆動する。1つのスプライスシグナル(イントロン6に由来する )は、発現を潜在的に増強するために含まれる。これに由来するさらなるベクタ ー(任意のスプライスシグナルを欠失するか、または他のスプライスシグナルが 付加されてこれと同じ機能を獲得する)が構築され得る。 E.PDAPP770V-Fの構築。 APP770のみをコードするが、Hardy変異、PDGF-Bプロモーター、およびPDAPP のベクター配列を保持する構築物が作製され得る。これは、APPのエクソン2〜 7およびエクソン9の一部を含むPDAPP751V-FのKpnIからXhoIまでのフラグメン トを、エクソン2〜8およびエクソン9の一部を含むAPP770 cDNAのKpnIからXho Iまでのフラグメントと置換することによって達成され得る。このフラグメント は、配列番号5のヌクレオチド57〜1140に対応する。得られる構築物をPDAPP770V-F という。 このベクターにおいて、PDGF-Bプロモーターは、Val717のPheへの変異を含むA PP770の発現を駆動する。PDAPP770V-Fは、PDAPP751V-F中に存在するイントロン 配列と同じイントロン配列を含む。これに由来するさらなるベクター(スプライ スシグナルが付加されて発現の増強を獲得する)が構築され得る。 実施例8:PDAPPマウスの脳組織におけるAPP発現産物の発現レベル。 実施例6で記載したPDAPPマウスの系統を、種々の齢のマウスの海馬、皮質、 および小脳の領域におけるAPPの数種の誘導体のレベルについて調べた。βセク レターゼ部位(APPβ)で切断されたAPP、およびAβの少なくとも12アミノ酸を 含むAPP(FLAPP+APPα;APPαと全長APP(FLAPP)との混合物)のレベルは、評価 したすべての齢で、所定の脳の領域内で、ほぼ一定であることが見出された。海 馬は、最も高いレベルのすべてのAPP形態を発現した。対照的に、Aβのグアニ ジンで抽出可能なレベルは、免疫組織化学的に観察されるアミロイドプラーク沈 着を反映する様式で、著しい齢依存性増加を示した。詳細には、海馬におけるA βのレベルは、4月齢の動物において見出されるレベルと比較して、8月齢まで に17倍、そして1年齢までに106倍増加した。1年齢で、Aβは海馬中の総タン パク質の約1%を構成する。大脳皮質もまた、加齢に伴うAβのかなりの増加を 示した。対照的に、小脳におけるAβの平均レベルは、すべての齢の群にわたっ て、比較的低く、そして変化しなかった。 Aβ1-42に特異的なELISAを用いる、これらの脳におけるAβのさらなる分析 により、このより長いバージョンは、若い動物の脳に存在するAβの19pモル/g の27%を構成することが示された;この割合は、12月齢の動物において690pモル /gの97%まで増加した。Aβ1-42の選択的沈着およびAβ沈着の空間的分布は、 PDAPPトランスジェニックマウスにおいて進行中の病理学的プロセスが、ヒトア ルツハイマー病状態に類似するというさらなる証拠である。 Aβ含有タンパク質のレベルを、Aβ、Aβ1-42、βセクレターゼ部位で切断 されたAPP(Seubertら(1993))、およびAβの最初の12アミノ酸を含むAPP(FLA PP+APPα;全長APPとαセクレターゼ切断APPとの混合物(Eschら))に特異的な抗 体で形成されたELISAの使用によって測定した。局所的変化およびAβの沈着形 態の両方における著しい類似性が、マウスモデルとヒトAD状態との間で注目され る。この結果はまた、Aβ沈着の大きさおよび時間的な予言が可能であるため、 PDAPPマウスがAβへのAPPのプロセシングを阻害するか、またはAβアミロイド ーシスを遅延させる薬剤を試験するための実用的なモデルであることを示す。 A.材料および方法。 1.脳組織の調製。 ヘテロ接合体のトランスジェニック(109系統、Gamesら;Rockensteinら)お よび非トランスジェニック動物を、Nembutol(0.9%生理食塩水中の1:5溶液 )で麻酔し、そして氷冷した0.9%生理食塩水で心臓内に灌流した。脳を取り出 し、そして1つの半球を免疫組織化学分析のために調製した。一方、4つの脳の 領域(小脳、海馬、視床、および皮質)を、他方の半球から解体し、そしてAβ およびAPP測定のために用いた。 ELISA用の組織を調製するために、各脳の領域を、電動化乳棒(Kontes)を用 いて、10容量の氷冷したグアニジン緩衝液(5.0MグアニジンHCl、50mM Tris-Cl (pH8.0))中でホモジナイズした。ホモジネートを、室温で3〜4時間、Nutat or上で穏やかに混合し、次いで、直接アッセイするか、またはAβおよびAPPの 定量の前に-20℃で保存した。予備的な実験により、分析物がこの保存条件で安 定であることが示された。 2.Aβ測定。 脳のホモジネートを、氷冷したカゼイン緩衝液(0.25%カゼイン、リン酸緩衝 化生理食塩水(PBS)、0.05%アジ化ナトリウム、20μg/mlアプロチニン、5mM EDTA(pH8.0)、10μg/mlロイペプチン)でさらに1:10希釈し、グアニジンの 最終濃度を0.5Mまで減少させ、その後、遠心分離した(4℃で20分間、16,000× g)。Aβ標準(1〜40または1〜42アミノ酸)を、最終組成物が0.1%ウシ血清 アルブミン(BSA)の存在下で0.5Mグアニジンを含むように調製した。 「総」AβサンドイッチELISAは、Aβに対する2つのモノクローナル抗体(m Ab)からなる。捕獲抗体である266は、Aβのアミノ酸13〜28に特異的であり(S eubertら(1992));一方、Aβのアミノ酸1〜5に特異的な抗体3D6は、ビオ チン化され、そしてレポーター抗体として働く。3D6ビオチン化手順は、100mM重 炭酸ナトリウム(pH8.5)緩衝液を使用することを除いては、免疫グロブリンのN HSビオチン標識のための製造者(Pierce)のプロトコルを使用する。3D6抗体は 、分泌されたAPPまたは全長APPを認識しないが、アスパラギン酸のアミノ末端を 有するAβ種のみを検出する。このアッセイは、約50pg/ml(11.4pM)の感受性 の下限を有し、そして1ng/mlまでの濃度で内因性マウスAβペプチドに対して 交差反応性を示さなかった。 Aβ1-42特異的サンドイッチELISAの構成は、Aβのアミノ酸33〜42に対して 生成されたmAb 21F12を使用する。この抗体は、ELISAまたは競合ラジオイムノア ッセイ(RIA)のいずれかにおいて、Aβ1-40に0.4%より少ない交差反応性を示 す。 ビオチン化3D6はまた、このアッセイにおけるレポーター抗体であり、これは約1 25pg/ml(28.4pM)の感受性の下限を有する。 266および21F12 mAbを、96ウェルのイムノアッセイプレート(Costar)中で、 10μg/mlで、室温で一晩コーティングした。次いで、プレートを吸引し、そして 室温で少なくとも1時間、PBS緩衝液中の0.25%ヒト血清アルブミンでブロッキ ングし、次いで、使用するまで4℃で乾燥させて保存した。使用前に、プレート を洗浄緩衝液で再水和させた。サンプルおよび標準をプレートに添加し、そして 1時間室温でインキュベーションした。プレートを、アッセイの各工程の間に、 洗浄緩衝液(Tris緩衝化生理食塩水、0.05%Tween 20)で少なくとも3回洗浄し た。 カゼインアッセイ緩衝液(0.25%カゼイン、PBS、0.05%Tween 20(pH7.4)) 中に0.5μg/mlに希釈したビオチン化した3D6を、室温で1時間、ウェル中でイン キュベーションした。カゼインアッセイ緩衝液中に1:4000希釈したAvidin-HRP (Vector,Burlingame,CA)をウェルに添加し、そして室温で1時間インキュベ ーションした。比色定量基質(100μl)であるSlow TMB-ELISA(Pierce)を添加 し、そして15分間反応させ、その後、酵素反応を、25μlの2N H2SO4で停止する 。反応生成物を、Molecular Devices Vmaxを用いて定量し、450nmと650nmの吸光 度の差異を測定した。 3.APPのELISA。 2つの異なるAPPアッセイを利用した。1番目のものは、APPαおよび全長形態 のAPP(FLAPP+APPα)を認識し、一方、2番目のものは、APPβ(Aβドメイン の前にあるメチオニンで終わるAPP)を認識する(Seubertら(1993))。FLAPP+ APPαおよびAPPβアッセイの両方のための捕獲抗体は、ヒトAPPアミノ酸444〜59 2に対応する、細菌で発現された融合タンパク質に対して惹起されたモノクロー ナル抗体である8E5である(Gamesら)。FLAPP+APPαアッセイのためのレポータ ーmAb(2H3)は、Aβのアミノ酸1〜12に対して生成された。8E5/2H3アッセイに ついての感受性の下限は、約11ng/ml(150pM)である。APPβアッセイについて は、ポリクローナル抗体192をレポーターとして用いた。この抗体は、抗体92と 同じ特異性を有する(Seubertら(1993))。すなわち、APPのβセクレターゼ切 断部位のカルボキシ末端に対して特異的である。βセクレターゼ8E5/192アッセ イについての感受性の下限は、約43ng/ml(600pM)である。 両方のAPPアッセイのために、266について上記したように、8E5 mAbを96ウェ ルCostarプレートにコーティングした。精製した組換え体が分泌したAPPα(APP 751形態)およびAPP596が、それぞれ、FLAPP+APPαおよびAPPβアッセイに使用 される参照標準であった。APPを、以前に記載(Eschら)されたように精製し、 そしてAPPの濃度をアミノ酸分析によって決定した。5Mグアニジンの脳のホモジ ネートサンプルを、0.5M NaCl、0.1%NP-40、0.5Mグアニジンの最終緩衝液組成 のための試料希釈剤中に1:10希釈した。それぞれのアッセイのためのAPP標準 を、サンプルと同じ最終組成の緩衝液中に希釈した。APP標準およびサンプルを プレートに添加し、そして室温で1.5時間インキュベーションした。プレートを 、アッセイの各工程の間、洗浄緩衝液で入念に洗浄した。レポーター抗体である 2H3および192を、3D6と同じ手順に従ってビオチン化し、そして室温で1時間、 サンプルとともにインキュベーションした。試料緩希釈剤中に1:1000希釈した ストレプトアビジン-アルカリ性ホスファターゼ(Boehringer Mannheim)を、室 温で1時間、ウェル中でインキュベートした。蛍光基質である4-メチル-ウンベ リフェリル-ホスフェートを添加し、そしてプレートをCytofluorTM2350(Millip ore)で365nmの励起および450nmの発光で読みとった。 4.モノクローナル抗体の作製。 3D6、21F12、および2H3についての免疫原を、マレイミドヘキサノイル-N-ヒド ロキシスクシンイミド(Pierce)を用いてヒツジ抗マウス免疫グロブリン(Jack son Immunoresearch Labs)に別々に結合した。A/Jマウス(Jackson Laboratori es)に、フロイント完全アジュバント(Sigma)中に乳化した100μgの適切な免 疫原の腹腔内注射(IP)をし、そして隔週を基礎として、フロイント不完全アジ ュバント(Sigma)中の100μgの免疫原の2回の続くIP注射を行った。3回目の ブースト後の2〜3週間で、所定の免疫原の最も力価の高いマウスに、PBS中の5 0〜100μgの免疫原を用いて静脈内注射および腹腔内注射をした。注射の3日後 、脾臓を取り出し、脾細胞を単離し、そしてSP2/0-Ag14マウスミエローマ細胞と 融合させた。ハイブリドーマの上清を、以前に記載(Seubertら(1992))された ように、RIAにより、高親和性のモノクローナル抗体についてスクリーニングし た。精製したモノクローナル抗体を、腹水から調製した。 5.免疫組織化学。 各マウスの1つの脳の半球由来の組織を、4%パラホルムアルデヒドに滴下し て固定し(drop-fix)、そして3日間、後固定(post-fix)した。組織を、冠状 に沿って(coronally)包埋し、そして40μmの切片をビブラトームを用いて収集 した。切片を、-20℃で不凍液中で保存し、その後染色した。皮質の後ろの部分 から海馬までの6つごとの切片を、ビオチン化した3D6を用いて、4℃で一晩、 免疫染色した。次いで、切片を西洋ワサビペルオキシダーゼアビジン-ビオチン 複合体(Vector)とともにインキュベーションし、そして3,3'-ジアミノベンジ ジン(DAB)を色素原として用いて発色させた。 B.結果。 1.AβおよびAPPアッセイ。 FLAPP+APPαアッセイは、Aβの最初の12アミノ酸を含む分泌されたAPPを認識 する。レポーター抗体(2H31-12)は、Aβのアミノ酸16と17との間に存在する αクリップ部位(alpha clip site)に対して特異的でないので(Eschら)、こ のアッセイはまた、全長APPをも認識する。混合物を枯渇させるための、全長APP の細胞質テールに対する固定化されたAPP抗体を用いる予備的な実験により、FLA PP+APPαの約30〜40%が全長であることが示唆される。APPβアッセイは、ポリ クローナルレポーター抗体192の特異性により、Aβ領域の直ぐアミノ酸末端で クリップされたAPPのみを認識する(Seubertら(1993))。 Aβの免疫反応性の特異的な性質を、さらに以下のように特徴づけた。脳(小 脳および脳幹を除く)のグアニジンホモジネートを、サイズ排除クロマトグラフ ィー(Superose 12)に供し、そして得られた画分を総Aβアッセイを用いて分 析した。2、4、および12月齢のトランスジェニックマウスの脳のホモジネート と、非トランスジェニックマウスの脳のホモジネート(これは、12月齢のトラン スジェニックマウスにおいて見出されるのとほぼ等しいレベルでAβ1-40を添加 (spike)されている)との比較を行った。トランスジェニックの脳のホモジネ ートの溶出プロフィールは、Aβ免疫反応性のピークの画分が、同じ位置の単一 の広範な対称的なピーク(これは、添加されたAβ1-40の免疫反応性ピークと一 致する)で生じるという点で類似した。次いで、Aβに対する抗体(Aβ13-28 に対するmAb 266)、APPの分泌形態に対する抗体(APP695形態のAPP444-592に対 するmAb 8E5)、APPのカルボキシ末端に対する抗体(APP695形態のAPP676-695に 対するmAb 13G8)、またはヘパリンアガロースを結合した樹脂を用いて、Aβの 免疫反応性を免疫枯渇させることを試みた。266の樹脂のみがAβ免疫反応性を 捕獲し、全長APPまたはAPPのカルボキシ末端フラグメントがAβの測定に寄与し ないことを実証した。Aβ1-42ELISAは、Aβ1-42を認識するが、Aβ1-40を認 識しない捕獲抗体を使用する。Aβアッセイと同様に、Aβ1/42アッセイは、同 様の免疫枯渇研究によって示されるように、ホモジネート中のAβ領域を含む全 長またはカルボキシ末端形態のAPPによって影響を受けない。 2.総AβおよびAPPの測定。 表5は、齢の関数として、トランスジェニックマウスの海馬、皮質、小脳、お よび視床における、総Aβ、FLAPP+APPα、およびAPPβのレベルを示す。各デー タ点は各齢の群についての平均値を示す。4つの脳の領域すべてにおけるFLAPP+ APPαおよびAPPβの相対的なレベルは、経時的に比較的一定のままである。海馬 は、最高レベルのFLAPP+APPαおよびAPPβを発現し、視床、皮質、および小脳が それぞれ続く。海馬において、FLAPP+APPαのレベルはすべての齢でAPPβよりも 約3.5〜4.5倍高い。海馬におけるFLAPP+APPαおよびAPPβアッセイに対するすべ ての齢の平均値は、それぞれ674(±465)pモル/グラムおよび175(±11)pモル /グラムであった。このことから、脳のAPPのプールは、約50%のAPPα、30%の 全長APP、および20%のAPPβからなると見積もられ得る。 表5.PDAPPトランスジーン同齢集団動物のデータ 脳組織の総AβおよびAPP測定(pモル/グラム)。 ND=測定せず APPレベルとは対照的に、Aβレベルは海馬および皮質において、加齢ととも に劇的に増加した。しかし、このような増加はPDAPPトランスジェニックマウス の小脳において全く示されず、そして穏やかな増加のみが視床において認められ た(表5)。Aβの増加は、皮質と比較して海馬においてより高い。このことは また、3D6の免疫組織化学の結果とも相関する(下記の議論を参照のこと)。4 月齢のマウスの皮質レベルと比較して、Aβレベルは8月齢までに10倍、そして 12月齢で41倍に増加する(12月齢で660±380pモルAβ/グラム組織)。海馬にお いて観察されたAβの対応する増加は、8ヶ月の値が4月齢の15倍であり、そし て12月齢で106倍まで増加する(12月齢で4,040±1750pモルAβ/グラム組織)の で、さらにより印象的である。12月齢で、AβはPDAPPマウスの海馬中のタンパ ク質の約1%を構成する。 脳のAβ濃度の劇的な上昇がアミロイド沈着によるか否かを調べるため、本発 明者らは次いで、Aβ測定に使用したマウスと同じマウスの反対の半球を用いて 、Aβ沈着を免疫組織化学的に可視化した。著しく、Aβプラーク負荷(burden )およびAβレベルの平行した増加が存在する。これらの知見は、ELISAによっ て決定された脳のAβ濃度の上昇が齢依存的アミロイドーシスによることを強く 示す。 3.トランスジェニックマウスの脳におけるAβ1-42の測定。 トランスジェニックマウスの皮質におけるAβ1-42の濃度を、種々の齢で評価 した。表6に示すように、トランスジェニックマウスの皮質におけるAβ1-42で あるAβの割合もまた、加齢とともに増加する。ELISAのデータは、Aβ1-42が トランスジェニックマウスにおいて優先的に沈着していること、およびmAb 3D6 の免疫染色によって検出される沈着が主にAβ1-42であることを示唆する。 表6.トランスジェニックの脳の皮質におけるAβ1-42レベル。 4.PDAPPトランスジェニックの脳におけるAβ免疫染色。 齢の群の平均Aβ値を表すAβ値を有するトランスジェニック動物を、3D6免 疫染色のために用いた。Aβ沈着の進行が、4、8、10、および12月齢の動物に おいて観察される。4月齢で、トランスジェニックの脳は、小さくまばらな斑点 状の沈着(直径20μm)を含んだ。これは、海馬、ならびに前頭皮質および帯状 束皮質においては、希に観察されるのみであった。8月齢までに、これらの領域 は、直径150μmほどの大きさのプラークを形成する多数のチオフラビンポジティ ブAβ凝集物を含んだ。10月齢で、多数の大きなAβ沈着が、前頭皮質および帯 状束皮質、ならびに海馬の分子層中のいたるところに見出された。エントリナル 皮質からの求心性の(afferents)パーフォラント(perforant)経路を受ける歯 状回の外側の分子層は、明らかにAβ沈着の輪郭を描いた。この一般的なパター ンは、1年齢で、より大量のAβ沈着によって、より顕著であった。Aβ沈着の 解剖学上の局在性は、アルツハイマー病において観察される局在性と著しく類似 している。 C.考察。 Aβアミロイドーシスは、アルツハイマー病の確立された診断基準であり(Mi rraら、Neurology 41:479-486(1991))、そして罹患した被験体において、より 高度な皮質領域ならびに脳の海馬形成において一貫して観察される。Aβアミロ イドーシスはADの病因における比較的早期の事象であり、続いて事象の複雑なカ スケードを介してニューロンの機能不全および痴呆を導く(Mannら、Neurodegen eration 1:201-215(1992);Morrisら、Neurology 46:707-719(1996))。APPのプ ロセシングの種々の経路が記載され(Schenkら、J.Med.Chem.38:4141-4154 (1995)をレビューのこと)、これには、APPの切断がAβで生じる主要なαセク レターゼ経路(Eschら)、およびAPPの切断がAβのN末端で生じるアミロイド 生成(amyloidogenic)経路またはβセクレターゼ経路(Seubertら(1993))が含 まれる。APPのさらなる切断は、Aβ形態(40位で終わるAβ形態(Aβ1-40) または42位で終わるAβ形態(Aβ1-42)の構成的な産生を導く。PDAPPマウスの 脳においてこれらの個々の経路から生じた特定のAPP産物を検出するELISAは、AP Pの差別的なプロセシングが、アミロイド形成および沈着の領域特異性または時 間特異性に寄与するか否かの決定を可能にする。 PDAPPマウスの脳において観察されるAβアミロイド沈着は、高度に齢特異的 であり、そして領域特異的である。アミロイド沈着は、約7月齢で始まり、そし て12月齢までに、アミロイド沈着は、海馬および皮質の吻状の(rostral)領域 全体で非常に根深い。アミロイド沈着の齢依存性増加はELISAアッセイによって 測定されるように、これらの脳の領域におけるAβレベルの劇的な上昇とよく相 関する。Aβの増加は、7月齢までに測定可能であり、そして10ヶ月までに、海 馬は2180pモル/gのAβ(これは、細胞骨格タンパク質の濃度に等しく、そして ヒトAD脳の皮質において見出されるレベルに匹敵する(Gravinaら、J.Biol.Ch em.270:7013-7016(1995)))のように測定可能である。小脳(冒されていない 脳の領域)におけるAβレベルは、なお4pモル/gであり(4月齢でのレベルと 比較して本質的に変化しない)、組織学的分析によって測定されるアミロイド沈 着とまた相関する。これらの結果は、老齢のPDAPPマウスにおいて、脳のAβレ ベルがアミロイド負荷を反映し、従って、脳のAβレベルの直接的免疫アッセイ 測定を用いてアミロイドプラーク負荷を減少させる化合物について試験し得るこ とを示す。 PDAPPマウス、ダウン症候群を患う個体、およびFADの特定の形態を患う個体に おいて、Aβの過剰産生は、Aβ沈着においてのみでなく、続く神経病理におい て、ほぼ間違いなく加速因子である(Citronら、Mannら、Millerら、Archives o f Biochem.Biophys.301:41-52(1993))。PDAPPマウスにおいて観察されるAβ 測定と、ADの脳組織について報告されたものとの比較により、いくつかの著しい 類似性が示される。例えば、PDAPPマウスにおいて、若齢マウス(2月齢)対 老齢マウス(10月齢)からの海馬におけるAβペプチドの相対的レベルは、ほぼ 100倍である。類似の知見が、ADの脳組織に対するコントロールの脳組織の比較 において、Gravinaらによって記載された。PDAPPマウスにおける脳のAβレベル の上昇は、6〜9月齢の間の齢でかなり顕著である。さらに、このタイムコース は、加速した様式で、ダウン症候群の脳組織(ここではアミロイド沈着は約30年 齢で始まり、そして約60年齢まで実質的に増加する(Mann))において観察され るものに類似する。 まとめると、上記の結果は測定可能なAβの再現性のある増加がPDAPPマウス の脳組織において生じ、そしてこの増加がアミロイド沈着の重篤度と相関するこ とを示す。これらの知見は、これらのマウスを用いて、薬理学的にAβペプチド の産生を減少させるかまたはその沈着に影響を及ぼす薬剤または化合物を同定し 得ることを示す。 実施例9:PDAPPトランスジェニックマウスにおける行動の差異。 アルツハイマー病は、認識欠損(記憶喪失、および記憶機能の障害を含む)に より特徴づけられる。開示されるトランスジェニックマウスが類似の欠損を示す か否かを決定するために、トランストランスジェニック(TG)マウスおよび非ト ランスジェニック(nTG)マウスを、作用記憶および参照記憶を試験するために 使用した3つのタイプの迷路装置(Y迷路、放射状アーム迷路(RAM)、および 水迷路)における課題正応答率(task performance)について評価した。試験し たトランスジェニックマウスは、実施例6に記載したPDAPPマウスに由来する第 5世代に相当する。Y迷路および放射状アーム迷路を使用して、作用記憶の1つ の機能である自発性変更(alternation)を評価した。Y迷路課題(task)につ いて、マウスをY迷路のステムに2回置き、各回とも、アームの1への選択侵入 を可能にした。両方のアームへの侵入は、以前に侵入したアームの記憶を必要と する首尾良い変更であり、一方、両方の試行についての同じアームへの侵入は失 敗である。偶然正応答率は50%変更であり、すなわち50%のマウスが変更する。 放射状アーム迷路課題について、マウスを中心から放射線状にのびる複数のア ームを有する迷路の中心に置く。下記の試験において、放射状の8つのアームの 迷路を使用した。8つの侵入のみを可能にすることにより、侵入された異なるア ームの数を正応答率の測定として、変更正応答率を測定する。異なるアーム侵入 の数を、偶然により予測される異なるアーム侵入の数と比較し得る。この偶然は 、5.25である(SpetchおよびWilkie、「A program that stimulates random cho ices in radial arm mazes and similar choice situations」Behavior Researc h Methods & Instrumentation 12:377-378(1980))。偶然を上回る正応答率( すなわち、5.25より高い)は、以前に侵入したアームの記憶を必要とする。 以下に記載の試験について使用した水迷路は、浸水した台が置かれる水のプー ルからなる。この隠された台(HP)は、偶然(1回目の試行)によるかまたはタ ンクから見える位置の手がかりの記憶(その後の試行)によるかのいずれかによ り、遊泳するマウスによって見出され得る。被験体マウスを、標準的手順に従っ て隠された台課題において訓練した。簡単には、マウスを、小さなプール(47cm の直径、20cmの台)で最初に予備訓練し、これによりマウスに、水中での進み方 、台がゴールであること、他に逃げ道はないこと、およびプールの側面に沿って 留まるマウスの本来の性質に抵抗しなければいけないことを見出すように教育し た。次いで、より大きなプールかつより小さな台(71cmのプール、9cmの台)を 用いて、隠された台課題において単一の台の位置を見出すようにマウスを訓練し た。 HP課題の間、目に見える手がかりをプールの内側に置き(迷路内の手がかり; 壁の最上部(これは、水位から38cmの高さであった)で3つの4分円に置かれた 、黒い厚紙片(丸、プラス、または水平線))、そして種々の場所の手がかりを プールの外側に見えるようにした(迷路外の手がかり)。 特徴づけのコーホート研究に対して評価したマウスを、安楽死前の1週間また は2週間の間に、3日間にわたって上記の行動課題に対して試験した。それらの トランスジェニック状態は、試験者に知らせなかった。非トランスジェニック同 腹子を比較のために使用した。毎朝、被験体マウスを、上記のようにY迷路およ びRAMにおいて試験した(run)。次いで、それらを斜面(INP)試験に対する一 般的な耐久力について試験した。このために、うね状のプラスチックで作られた 10cm幅の、上部を35度に持ち上げた滑走台にマウスをおいた。次いで、マウスが 滑り落ちるまで角度を増加させ、そしてその角度を記録した。これを毎日3回繰 り返した。3日間の平均スコアを、Y迷路(0=反復、1=変更)、およびRAM (異なるアームの数、および終了時間、10分間の制限)、およびINP(9回の試 行すべての平均)について、各マウスについて算定した。一般的な活動はまた、 試験の1日目に対して評価した。各マウスをケージの中で観察し、そしてつまみ 上げてそのままにした。手の中で冷静なままであったマウスを1とスコアし、活 動および反応がだんだんと大きくなるにつれて4までスコアした。 毎日の上述の試験に続いて、マウスを上記のように水迷路中で試験した。簡単 には、マウスを小さなプール中で、マウスが水から逃れる唯一の手段として、大 きな浸水した台に登るように訓練した。次いで、マウスに、4回の試行に6つの ブロックを与え、それぞれ大きなプール中の小さな台の位置を学習させた。分析 について、各ブロック内の4つの全ての試行を平均した。例外は最初の隠された 台ブロックであり、それについて最後の3つの試行のみを平均した。最初の試行 は別々に分析した。なぜなら、台の位置が知られ得ず、従って空間学習に関連し ない唯一の試行であるからである。従って、非空間因子(例えば、動機および水 泳速度)についてのコントロールとして使用する。ブロック間の正応答率の効果 を、隠された台課題に対する反復測定として分析した。分散(ANOVA)計算の標 準的解析を使用して結果の有意性を評価した。 RAMにおける結果により、全ての年齢にわたってTGはnTGよりも有意に悪く行っ たことが示される(グループ効果:P=0.00006)。終了の時間はまた、TGマウス とnTGマウスとの間で有意に異なった(グループ効果:P=0.005)。終了時間と 選択されたアームの数との間の相関は小さかった(各グループにおいて、R=-0. 15、p=0.245)。このことは、RAMにおける首尾一貫した障害は、TGマウスによ り行われた課題を完了するために増加された時間により説明されないことを示唆 する。Y迷路における結果はまた、TGマウスおよびnTGマウスについて有意に異 なった(グループ効果:p=0.011)。非トランスジェニックマウスに対して行っ た確認研究により、Y迷路はRAMよりも感度のよい測定ではないことが示される 。 耐久力(INP)および活動の測定は、TGマウスとnTGマウスとの間の差異を示さ ない。これらは、大きな差異のみが検出可能な、非常に大まかな測定であると考 えられる。しかし、経時的に全てのマウスについて活動スコアが減少した(年齢 効果:P=0.070)。TGは、主に雌TGマウスにおいて、コントロールよりも8%軽 く、体重において差異があった(グループ効果:P=0.0003)。しかしこれは、T GマウスとnTGマウスとの間に、耐久力(上述を参照のこと)または水泳速度(以 下を参照のこと)におけるあらゆる差異が存在しないことにより示されるように 、結果に対する効果を有さないようである。 隠された台課題の結果(これは本実施例において参照記憶の試験と考慮される )は、TGマウスおよびnTGマウスとの間の首尾一貫した差異を示す。ANOVAにより 、トランスジェニック状態の効果(グループ効果:P=0.00016)および試行ブロ ックの効果(ブロック効果:p<0.00001)は有意であることが示される。正応答 率に対するトランスジェニック状態の効果は、全ての試行ブロックおよび齢にわ たるTGマウスによるより遅い正応答率により説明される。試行1の分析により、 トランスジェニック状態の効果(グループ効果:p=0.018)が示され、このこと は学習が生じる前の正応答率における差異を示唆する。しかし、共確率変数(co variate)として試行1を伴う共分散解析はなお、TGマウスにおける有意な障害 を示した(p=0.00051)。 TGマウスとnTGマウスとの間のいくつかの物理的差異は、認識の差異よりも水 迷路課題において見られる正応答率の差異のいくつかを担い得る可能性があった 。しかし、耐久力または活動における有意な差異は観察されなかった(上述を参 照のこと)。考えられる別の可能性は、正応答率に対する水泳速度の効果であっ た。なぜなら、等価な認識の能力を有するより遅い遊泳個体(slower swimmer) は、台に到達するのにより長い時間がかかったからである。このことを試験する ために、ビデオ追跡を隠された台課題において使用し、台に到達するまで移動し た距離(認識の能力に関連するマウスによりなされた探求の量の測定)、水泳速 度(認識の能力に関連しない物理的能力の測定)、および台を見出すのに必要な 時間の量(移動した距離および水泳速度の両方の測定値の組合せ)を測定した。 これは、ブロック当たり3回の試行を用い、および予備訓練をしないで、上述で 報告したよりも加齢したマウスおよび若いマウスにおいて行った。台を見出すた めに必要とされる時間は、TGマウスはより長い時間がかかり、TGマウスおよびnT Gマウスにおいて有意に異なった(グループ効果:p<0.0005)。しかし、水泳速 度はTGマウスとnTGマウスとの間で有意に異ならなかった(グループ効果:p=0. 879)。従って、台を見出すために必要とされる時間における差異は、TGマウス とnTGマウスとの間の認識の差異に起因するようである。このことは、台を見出 すために移動した距離の測定により確認される。TGマウスは、nTGマウスよりも 台に到達する前に有意に多く移動した(グループ効果:p<0.0005)。これらの結 果は、水迷路課題において台に到達する時間においてTGマウスとnTGマウスとの 間に見出される差異は、認識の能力における差異によることを示唆している。 nTGマウスがTGマウスよりも台の位置のより良好な記憶を保持するか否かを試 験するために、隠された台訓練の直後に、台を除去したプローブ試行を行った。 ビデオ追跡を使用して、台のない位置の横断に対して、マウスによりなされた以 前の台の位置の横断の数を測定した。TGマウスとnTGマウスとの相対的な横断の 間で見られる有意な差異が存在した(グループ効果:p=0.006)。これは、nTG マウスが、TGマウスよりも良好に以前の台の位置を覚えているという証拠である 。 台に到達するために必要とされる時間におけるTGマウスとnTGマウスとの間に 観察される差異は、手がかりの知覚における差異または動機の差異により影響さ れ得る可能性があった。このことを試験するために、TGマウスおよびnTGマウス を水迷路における見える台課題に供した。これらの課題のために、台をプール中 に置き、水の上に見えるようにした。3つの異なる台(表面上25mmの黒い台(最 も見える)、表面上25mmの灰色の台、および表面上5mmの黒い台(両方とも見え にくい))を試験した。結果により、TGマウスとnTGマウスとの間で最も見える 台を見出すための時間における差異はないことが示される(グループ効果:p=0 .403)。見えにくい台を使用した場合、TGマウスにおける正応答率の大きな減少 はなかった。このことは、TGマウスの視力はnTGマウスと同じくらい良好である ことを示唆する。これらの結果は、知覚の差異および動機の差異は、上記の水迷 路課題における台に到達するための時間に影響しないことを示す。 TGマウスとnTGマウスとの間の正応答率の差異は、4〜8月齢のマウスにおけ る(水迷路については、2〜12ヶ月)、RAM、Y迷路、および水迷路の認識課題 に対して示された。これらの差異の全ては、グループとしてのトランスジェニッ クマウスにおける認識障害を示し、これと首尾一貫する。種々の課題を組み合わ せて、作用記憶および参照記憶を試験した。この両方はアルツハイマー罹病者に おいて観察される認識障害に関係する。 アルツハイマー病の試験のためのトランスジェニック動物モデルの作製および 試験の改変および変形が、前記の詳細な説明から当業者には明らかである。この ような改変および変形は以下の請求の範囲の範囲内に入ることが意図される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12Q 1/02 C12N 15/00 ZNAA (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AU,BB,BG ,BR,CA,CN,CZ,EE,FI,GE,HU, IL,IS,JP,KG,KP,KR,LK,LR,L T,LV,MD,MG,MK,MN,MX,NO,NZ ,PL,RO,SG,SI,SK,TR,TT,UA, UZ,VN (72)発明者 スーバート,ピーター エイ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94080, サウス サン フランシスコ,ノースウッ ド ドライブ 222 【要約の続き】 の行動変化に対するそれらの効果により測定されるよう な、アルツハイマー病の病理学的経過を変化させる化合 物についてのスクリーニングのために使用される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.非ヒトトランスジェニック哺乳動物であって、該トランスジェニック哺乳動 物はゲノムに安定に組み込まれた核酸構築物を有し、該構築物は哺乳動物細胞に おける該構築物の発現のためのプロモーター、およびAβ−含有タンパク質をコ ードする領域を含み、該プロモーターは該領域に作動可能に連結され、 ここで、該領域はAβ−含有タンパク質をコードするDNAを含み、該Aβ− 含有タンパク質は、以下のもの: APP770、アミノ酸669、670、671、690、692および71 7からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸において変異を有す るAPP770、APP751、アミノ酸669、670、671、690、6 92および717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸にお いて変異を有するAPP751、APP695、およびアミノ酸669、670 、671、690、692および717からなる群から選択される1つまたはそ れ以上のアミノ酸において変異を有するAPP695、 ここで、該Aβ−含有タンパク質は、ヒトAPPのアミノ酸672から714 を含み、 ここで、該プロモーターは該構築物の発現を以下のように仲介し:2〜4月齢 の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なくとも30ナノグラムのレベルでAβtot が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なくとも 8.5ナノグラムのレベルでAβ1-42が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の 脳組織1グラム当たり少なくとも150ピコモルのレベルでAPPおよびAPP αの合計が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なく とも40ピコモルのレベルでAPPβが発現される、および/または、2〜4月 齢の該哺乳動物の脳組織において該トランスジェニック哺乳動物の内因性APP をコードするmRNAの場合の少なくとも2倍のレベルでAβ−含有タンパク質 をコードするmRNAが発現される、 からなる群から選択されるタンパク質のすべてまたは連続する部分からなる、非 ヒトトランスジェニック哺乳動物。 2.前記Aβ−含有タンパク質が、以下からなる群から選択される、請求項1に 記載の哺乳動物:APP770;アミノ酸669、670、671、690、6 92、717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコード するコドンにおいて変異を有するAPP770;APP751;アミノ酸669 、670、671、690、692、717からなる群から選択される1つまた はそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変異を有するAPP751; APP695;アミノ酸669、670、671、690、692、717から なる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおい て変異を有するAPP695;APPのアミノ酸646から770からなるタン パク質;APPのアミノ酸670から770からなるタンパク質;APPのアミ ノ酸672から770からなるタンパク質;およびAPPのアミノ酸672から 714からなるタンパク質。 3.前記Aβ−含有タンパク質をコードするDNAが、cDNAまたはcDNA /ゲノムDNAハイブリッドであり、ここで該cDNA/ゲノムDNAハイブリ ッドは少なくとも1つのAPPイントロン配列を含み、該イントロン配列はスプ ライシングに十分である、請求項2に記載の哺乳動物。 4.前記プロモーターが、ヒト血小板由来成長因子β鎖遺伝子のプロモーターで ある、請求項1に記載の哺乳動物。 5.前記領域がさらに、第2のタンパク質をコードするDNAを含み、ここで前 記Aβ−含有タンパク質をコードするDNAおよび該第2のタンパク質をコード するDNAが、該Aβ−含有タンパク質と該第2のタンパク質との融合体を含む Aβ−含有融合タンパク質を該領域がコードするように作動可能に連結される、 請求項1に記載の哺乳動物。 6.前記第2のタンパク質が、シグナルペプチドである、請求項5に記載の哺乳 動物。 7.胚への前記構築物の導入、代理母への該胚の挿入、および該胚を出産まで発 生させることによって作製される、請求項1に記載の哺乳動物。 8.前記哺乳動物が齧歯類である、請求項1に記載の哺乳動物。 9.異なる構築物を発現するトランスジェニック動物を交尾させることによって 作製される、請求項1に記載の哺乳動物。 10.アミノ酸717をコードするコドンが、以下からなる群から選択されるア ミノ酸をコードするように変異している、請求項1に記載の哺乳動物:Ile、 Phe、Gly、Tyr、Leu、Ala、Pro、Trp、Met、Ser、 Thr、Asn、およびGln。 11.アミノ酸717をコードするコドンが、Pheをコードするように変異し ている、請求項10に記載の哺乳動物。 12.アミノ酸670をコードするコドンが、AsnおよびGluからなる群か ら選択されるアミノ酸をコードするように変異しているか、またはアミノ酸67 0をコードするコドンが欠失している、および/または、 アミノ酸671をコードするコドンが、Ile、Leu、Tyr、Lys、G lu、Val、およびAlaからなる群から選択されるアミノ酸をコードするよ うに変異しているか、またはアミノ酸671をコードするコドンが欠失している 、請求項1に記載の哺乳動物。 13.アミノ酸670をコードするコドンが、Asnをコードするように変異し ている、および/または、アミノ酸671をコードするコドンが、Leuまたは Tyrをコードするように変異している、請求項12に記載の哺乳動物。 14.前記構築物が、少なくとも1つの有効量のイントロンをさらに含み、ここ で、該少なくとも1つの有効量のイントロンがヒトアミロイド前駆体タンパク質 をコードする構築物の領域内に位置する、請求項1に記載の哺乳動物。 15.前記イントロンがAPP遺伝子イントロンである、請求項14に記載の哺 乳動物。 16.前記プロモーターが、前記構築物の発現を以下のように仲介する:2〜4 月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム当たり少なくとも30ナ ノグラムのレベルでAβtotが発現される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬ま たは皮質の脳組織1グラム当たり少なくとも8.5ナノグラムのレベルでAβ1- 42 が発現される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム 当たり少なくとも150ピコモルのレベルでAPPおよびAPPαの合計が発現 される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム当たり少 なくとも40ピコモルのレベルでAPPβが発現される、および/または、2〜 4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織において前記トランスジェニッ ク哺乳動物の内因性APPをコードするmRNAの場合の少なくとも2倍のレベ ルでAβ−含有タンパク質をコードするmRNAが発現される、請求項1に記載 の哺乳動物。 17.前記哺乳動物の脳組織に、Congo Redで染色され得るアミロイドプラーク が存在する、請求項1に記載の哺乳動物。 18.Aβ−含有タンパク質の発現またはプロセシングに対する影響について化 合物を試験するための方法であって、以下の工程を包含する方法: a)被験化合物を非ヒトトランスジェニック哺乳動物または該トランスジェニッ ク哺乳動物由来の哺乳動物細胞へ投与する工程、ここで該トランスジェニック哺 乳動物はゲノムに安定に組み込まれた核酸構築物を有し、該構築物は哺乳動物細 胞における該構築物の発現のためのプロモーター、およびAβ−含有タンパク質 をコードする領域を含み、該プロモーターは該領域に作動可能に連結され、 ここで、該領域はAβ−含有タンパク質をコードするDNAを含み、該Aβ− 含有タンパク質は、以下からなる群から選択されるタンパク質のすべてまたは連 続する部分からなり: APP770、アミノ酸669、670、671、690、692および71 7からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸において変異を有す るAPP770、APP751、アミノ酸669、670、671、690、6 92および717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸にお いて変異を有するAPP751、APP695、およびアミノ酸669、670 、671、690、692および717からなる群から選択される1つまたはそ れ以上のアミノ酸において変異を有するAPP695、 ここで、該Aβ−含有タンパク質は、ヒトAPPのアミノ酸672から714 を含み、 ここで、該プロモーターは該構築物の発現を以下のように仲介し:2〜4月齢 の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なくとも30ナノグラムのレベルでAβtot が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なくとも 8.5ナノグラムのレベルでAβ1-42が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の 脳組織1グラム当たり少なくとも150ピコモルのレベルでAPPおよびAPP αの合計が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なく とも40ピコモルのレベルでAPPβが発現される、および/または、2〜4月 齢の該哺乳動物の脳組織において該トランスジェニック哺乳動物の内因性APP をコードするmRNAの場合の少なくとも2倍のレベルでAβ−含有タンパク質 をコードするmRNAが発現される工程;および以下のいずれか b1)該トランスジェニック哺乳動物、または該トランスジェニック哺乳動物由 来の哺乳動物細胞により産生されるAPPマーカーまたはAβマーカーの量を測 定し、そして該測定された量を、化合物が投与されなかったトランスジェニック 哺乳動物、またはそれ由来の哺乳動物細胞によって産生されるAPPマーカーま たはAβマーカーの量と比較する工程、 ここで、該APPマーカーまたはAβマーカーの量における変化は、APPの 発現またはプロセシングが改変されたことを示す工程;または b2)該トランスジェニック動物におけるAPPマーカーまたはAβマーカーの 組織病理を決定し、そして該組織病理を、該化合物が投与されなかったトランス ジェニック哺乳動物におけるAPPマーカーまたはAβマーカーの組織病理と比 較する工程、 ここで、該APPマーカーまたはAβマーカーの組織病理における変化は、A PPの発現またはプロセシングが改変されたことを示す工程。 19.前記Aβ−含有タンパク質が、以下からなる群から選択される、請求項1 8に記載の方法:APP770;アミノ酸669、670、671、690、6 92、717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコード するコドンにおいて変異を有するAPP770;APP751;アミノ酸669 、670、671、690、692、717からなる群から選択される1つまた はそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変異を有するAPP751; APP695;アミノ酸669、670、671、690、692、717から なる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおい て変異を有するAPP695;APPのアミノ酸646から770からなるタン パク質;APPのアミノ酸670から770からなるタンパク質;APPのアミ ノ酸672から770からなるタンパク質;およびAPPのアミノ酸672から 714からなるタンパク質。 20.前記Aβ−含有タンパク質をコードするDNAが、cDNAまたはcDN A/ゲノムDNAハイブリッドであり、ここで該cDNA/ゲノムDNAハイブ リッドは少なくとも1つのAPPイントロン配列を含み、該イントロン配列はス プライシングに十分である、請求項19に記載の方法。 21.前記プロモーターが、ヒト血小板由来成長因子β鎖遺伝子のプロモーター である、請求項18に記載の方法。 22.前記領域がさらに、第2のタンパク質をコードするDNAを含み、ここで 該領域が前記Aβ−含有タンパク質と該第2のタンパク質との融合体を含むAβ −含有融合タンパク質をコードするように、該Aβ−含有タンパク質をコードす るDNAおよび該第2のタンパク質をコードするDNAが作動可能に連結される 、請求項18に記載の方法。 23.前記第2のタンパク質が、シグナルペプチドである、請求項22に記載の 方法。 24.前記Aβマーカーが、Aβtot、Aβ1-42、Aβ1-40、AβN3(pE)、AβX-42、 AβX-40、Aβinsoluble、Aβsolubleからなる群から選択され、前記APPマー カーが、全長APP、APPα、APPβ、FLAPP+APPα、APPの最 後の100アミノ酸、およびAPPの最後の57〜60アミノ酸からなる群から 選択される、請求項18に記載の方法。 25.前記APPマーカーがAPP695、APP751、およびAPP770 からなる群から選択され、そして前記組織病理における変化が、プラークおよび 神経突起組織に位置するAPPマーカーの量の減少である、請求項18に記載の 方法。 26.前記哺乳動物が齧歯類である、請求項18に記載の方法。 27.アミノ酸717をコードするコドンが、以下からなる群から選択されるア ミノ酸をコードするように変異している、請求項18に記載の方法:Ile、P he、Gly、Tyr、Leu、Ala、Pro、Trp、Met、Ser、T hr、Asn、およびGln。 28.アミノ酸717をコードするコドンが、Pheをコードするように変異し ている、請求項27に記載の方法。 29.アミノ酸670をコードするコドンが、AsnおよびGluからなる群か ら選択されるアミノ酸をコードするように変異しているか、またはアミノ酸67 0をコードするコドンが欠失している、および/または、 アミノ酸671をコードするコドンが、Ile、Leu、Tyr、Lys、G lu、Val、およびAlaからなる群から選択されるアミノ酸をコードするよ うに変異しているか、またはアミノ酸671をコードするコドンが欠失している 、請求項18に記載の方法。 30.アミノ酸670をコードするコドンが、Asnをコードするように変異し ている、および/または、アミノ酸671をコードするコドンが、Leuまたは Tyrをコードするように変異している、請求項29に記載の方法。 31.前記構築物が、少なくとも1つの有効量のイントロンをさらに含み、ここ で、該少なくとも1つの有効量のイントロンがAβ−含有タンパク質をコードす る構築物の領域内に位置する、請求項18に記載の方法。 32.前記イントロンがAPP遺伝子イントロンである、請求項31に記載の方 法。 33.前記プロモーターが、前記構築物の発現を以下のように仲介する:2〜4 月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム当たり少なくとも30ナ ノグラムのレベルでAβtotが発現される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬ま たは皮質の脳組織1グラム当たり少なくとも8.5ナノグラムのレベルでAβ1- 42 が発現される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム 当たり少なくとも150ピコモルのレベルでAPPおよびAPPαの合計が発現 される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム当たり少 なくとも40ピコモルのレベルでAPPβが発現される、および/または、2〜 4 月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織において前記トランスジェニック 哺乳動物の内因性APPをコードするmRNAの場合の少なくとも2倍のレベル でAβ−含有タンパク質をコードするmRNAが発現される、請求項18に記載 の方法。 34.前記哺乳動物の脳組織に、Congo Redで染色され得るアミロイドプラーク が存在する、請求項18に記載の方法。
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