JP2005137333A - Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法 - Google Patents

Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2005137333A
JP2005137333A JP2003380435A JP2003380435A JP2005137333A JP 2005137333 A JP2005137333 A JP 2005137333A JP 2003380435 A JP2003380435 A JP 2003380435A JP 2003380435 A JP2003380435 A JP 2003380435A JP 2005137333 A JP2005137333 A JP 2005137333A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tlr4
substance
tbk1
response
mouse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003380435A
Other languages
English (en)
Inventor
Shizuo Akira
静男 審良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2003380435A priority Critical patent/JP2005137333A/ja
Priority to PCT/JP2004/016404 priority patent/WO2005045064A1/ja
Priority to CA002545171A priority patent/CA2545171A1/en
Priority to EP04799512A priority patent/EP1688504A4/en
Publication of JP2005137333A publication Critical patent/JP2005137333A/ja
Priority to US11/431,898 priority patent/US20060272035A1/en
Priority to US12/037,589 priority patent/US20080184379A1/en
Priority to US12/507,374 priority patent/US20100092943A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/502Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects
    • G01N33/5041Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects involving analysis of members of signalling pathways
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K67/00Rearing or breeding animals, not otherwise provided for; New or modified breeds of animals
    • A01K67/027New or modified breeds of vertebrates
    • A01K67/0275Genetically modified vertebrates, e.g. transgenic
    • A01K67/0276Knock-out vertebrates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5082Supracellular entities, e.g. tissue, organisms
    • G01N33/5088Supracellular entities, e.g. tissue, organisms of vertebrates
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2217/00Genetically modified animals
    • A01K2217/07Animals genetically altered by homologous recombination
    • A01K2217/075Animals genetically altered by homologous recombination inducing loss of function, i.e. knock out

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

【課題】 TBK1ノックアウトマウス又は該ノックアウトマウス由来の組織若しくは細胞を用いて、LPS刺激やウイルス感染に対する、IFN−β等の抗ウイルスタンパク質の誘導促進物質のスクリーニング方法を提供すること。
【解決手段】 染色体上のTANK結合キナーゼ1(TBK1)遺伝子の一部もしくは全部が欠損し、野生型において発現されるTBK1を発現する機能が失われているマウス、又は該マウス由来の組織若しくは細胞と、被検物質と、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物とを用いて、前記マウス又は該マウス由来の組織若しくは細胞における、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対するIFN−β等の抗ウイルスタンパク質の誘導の程度を測定・評価し、LPS刺激やウイルス感染に対する応答の促進物質をスクリーニングする。

Description

本発明は、TANK結合キナーゼ1(TBK1)ノックアウトマウス又は該ノックアウトマウス由来の組織若しくは細胞を用いた、リポポリサッカライド(LPS)刺激及び/又はウイルス感染に対する、インターフェロンβ(IFN−β)等の抗ウイルスタンパク質の誘導促進物質のスクリーニング方法に関する。
Toll様受容体(Toll-like receptors:TLR)は、病原体の侵入を認識するために必須であり、自然免疫と適応免疫との重要な連結の役割を果たすことが知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。TLRは、TLR1/TLR2ヘテロ二量体が認識するトリアシル化リポペプチド、TLR2/TLR6ヘテロ二量体が認識するジアシル化リポペプチド、TLR4が認識するリポポリサッカライド(LPS)、TLR3が認識する二重鎖RNA(dsRNA)、TLR5が認識する細菌の鞭毛から得たフラジェリン、TLR9が認識する非メチル化CpGモチーフを含む細菌DNA等の様々な細菌成分を認識することができる。現在、TLRの細胞内シグナル伝達経路について幅広い研究が行なわれている(例えば、非特許文献1、2参照)。各TLRの細胞質領域には、TLR受容体ファミリー及びIL−1受容体ファミリーの両方に共通する、Toll/IL−1受容体(TIR)ドメインが含まれる。TLRのシグナル伝達の現象は、シグナル伝達分子のリクルーティングにより、TIRドメインから開始する。MyD88は、TIRドメイン及びデスドメインの両方を含む細胞質分子であり、TLR受容体ファミリー及びIL−1受容体ファミリーのアダプタータンパク質として機能する。MyD88のTIRドメインは、TIRドメインを含む受容体とアダプター分子との複合体形成において必要とされている。デスドメインは、IRAK1やIRAK4等のその他のデスドメインを含む分子との相互作用を仲介する。MyD88の欠損により、ほとんど全てのTLRリガンドに応答して、結果的に炎症誘発性サイトカインの産生が障害されるが、dsRNA(TLR3リガンド)及びLPS(TLR4リガンド)は、インターフェロン制御因子(IRF)−3の活性化を誘導し、MyD88非依存的なIFN−βの産生を引き起こす(例えば、非特許文献3〜6参照)。近年の研究により、dsRNA及びLPSによるIRF−3の活性化やIFN−βの誘導が、TIRを含む別のアダプター分子である、TRIF/TICAM−1により仲介されることが明らかになった(例えば、非特許文献6〜9参照)。
ウイルス感染における、タイプI IFN(IFN−α/β)誘導の分子機構は、詳細にに研究されている(例えば、非特許文献10〜12参照)。IFN−βの誘導は、主に転写レベルで制御される。これまでの研究により、IFN−βの発現が、NF−κB、ATF−2/c−Jun並びにIRF−3及びIRF−7により制御されることが知られている(例えば、非特許文献10〜12参照)。遺伝子破壊の研究により、タイプI IFN遺伝子の転写におけるIRF−3及びIRF−7の重要な役割が明らかにされている(例えば、非特許文献13、14参照)。ウイルス感染の間、IRF−3は、主にIFN−β遺伝子の初期活性化において応答し(例えば、非特許文献15参照)、IRF−7の発現は、IFN−βに依存する。その結果、タイプI IFNは、自己分泌の陽性フィードバック様式で強く誘導する(例えば、非特許文献12、16参照)。IRF−3は、未感染細胞の細胞質中に局在する。ウイルス感染後、IRF−3は、C末端の部分に位置する多重セリン/スレオニン残基でリン酸化する。リン酸化したIRF−3は、核の中に移行するホモ二量体を形成し、IRF結合要素/IFN刺激応答要素(IRF-binding element/IFN-stimulated response element)(IRF−E/ISRE)と呼ばれるIRF−結合部位を含むプロモーターを活性化する。
IRF−3の活性化を誘導する分子機構についてはほとんど分かっていないが、近年の研究により、IRF−3は、2つのIκBキナーゼ(IKK)関連キナーゼ(IκB kinase (IKK)-related kinases)、すなわち、誘導性IKK(IKK−i)及びTANK結合キナーゼ1(TBK1)によりリン酸化されると考えられている(例えば、非特許文献17、18参照)。IKK−iは、IKK−εとも呼ばれ、最初にLPS誘導キナーゼ(LPS-induced kinase)として同定されている(例えば、非特許文献19、20参照)。TBK1は、NF−κB活性キナーゼ(NF-κB activating kinase)(NAK)又は腫瘍壊死因子(TNF)受容体関連因子(TRAF)−2関連キナーゼ(tumor necrosis factor (TNF) receptor associated factor (TRAF)-2 associated kinase)(T2K)とも呼ばれている(例えば、非特許文献21〜23参照)。これら2種のキナーゼは、IKK−α及びIKK−βと相同性を共有する。これらキナーゼは、TRAF2やTRAF結合タンパク質であるTANK/I−TRAFと相互作用し、IKK−α及びIKK−βの上流で機能すると報告されている(例えば、非特許文献21、24参照)。TBK1の欠損は、広範囲の肝臓変性による胚死亡の原因となり、TBK1欠損(TBK1-/-)胚繊維芽細胞(EF)は、NF−κBにより制御される特定遺伝子の発現の減少を示した(例えば、非特許文献23参照)。したがって、これら2種のIKK関連キナーゼは、NF−κBの活性化に関係していると考えられている。近年、2つの研究グループにより、IKK−i及びTBK1がIRF−3及びIRF−7をリン酸化して活性化し、TRIF依存的シグナル伝達経路と同様にウイルス感染におけるIFN−β、RANTES(Regulated on activation, normal T cell expressed and secreted)及びISG54の転写を引き起こすことが示唆されている(例えば、非特許文献17、18参照)。
また、TBK1(T2K)ノックアウトマウスが胎生14.5日目(E14.5)頃に死亡することや、TBK1(T2K)及びTNFのダブルノックアウトマウスが野生型マウスと同様に生育することも知られている(前記非特許文献23参照)。そしてまた、TLR4が認識するリガンドとして、主としてグラム陰性菌の外膜成分として存在するエンドトキシンとも呼ばれるリポポリサッカライド(LPS)、グラム陽性細菌の細胞壁成分であるリポテイコ酸(LTA)、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)溶解物、グラム陽性菌細胞壁画分等が知られている(非特許文献25、26参照)。
Janeway, C. A. Jr, and R, Medzhitov. 2002. Innate immune recognition. Annu. Rev. Immunol. 20:197-216. First published on October 4, 2001; 10.1146/ annurev. immunol. 20.083001.084359 Takeda, K., T. Kaisho, and S. Akira. 2003. Toll-like receptors. Annu. Rev. Immunol. 21:335-376. First published on December 19, 2002; 10.1146/annurev.immunol. 21.120601.141126 Kawai, T., O, Takeuch.i, T. Fujita, J. Inoue, P. F. Muhlradt, S. Sato, K. Hoshino, and S. Akira. 2001. Lipopolysaccharide stimulates the MyD88-independent pathway and results in activation of IFN-regulatory factor 3 and the expression of a subset of lipopolysaccharide-inducible genes. J. Immunol. 167:5887-5894 Hoshino, K., T. Kaisho, T. Iwabe, O. Takeuchi, and S. Akira. 2002. Differential involvement of IFN-b in Toll-like receptor-stimulated dendritic cell activation. Int. Immunol. 14:1225-1231. Toshchakov, V., B. W. Jones, P. Y. Perera, K. Thomas, M. J. Cody, S. Zhang, B. R. Williams, J. Major, T. A. Hamilton, M. J. Fenton, and S. N. Vogel. 2002. TLR4, but not TLR2, mediates IFN-b-induced STAT1a/b-dependent gene expression in macrophages. Nature Immunol. 3:392-8. First published on March 18, 2002; 10.1038/ni774 Yamamoto, M., S. Sato, K. Mori, K. Hoshino, O. Takeuchi, K. Takeda, and S. Akira. 2002. A novel Toll/IL-1 receptor domain-containing adapter that preferentially activates the IFN-b promoter in the Toll-like receptor signaling. J. Immunol. 169:6668-6672. Oshiumi, H, M. Matsumoto, K. Funami, T. Akazawa, and T. Seya. 2003. TICAM-1, an adaptor molecule that participates in Toll-like receptor 3-mediated interferon-b induction. Nature Immunol. 4:161-167. First published on January 21, 2003; doi:10.1038/ni886 Yamamoto, M., S. Sato, H. Hemmi, K. Hoshino, T. Kaisho, H. Sanjo, O. Takeuchi, M. Sugiyama, M. Okabe, K. Takeda, and S. Akira. 2003. Role of adaptor TRIF in the MyD88-independent Toll-like receptor signaling pathway. Science. 301:640-643. Published on July 10, 2003; 10.1126/science.1087262 Hoebe, K, X. Du, P. Georgel, E. Janssen, K. Tabeta, S. O. Kim, J. Goode, P. Lin, N. Mann, S. Mudd, K. Crozat, S. Sovath, J. Han, and B. Beutler. 2003. Identification of Lps2 as a key transducer of MyD88-independent TIR signalling. (July 20, 2003) Nature. 10.1038/nature01889 Sen, G. C. 2001. Viruses and interferons. Annu. Rev. Microbiol. 55:255-81. Grandvaux, N., B. R. tenOever, M. J. Servant, and J. Hiscott. 2002. The interferon antiviral response: from viral invasion to evasion. Curr. Opin. Infect. Dis. 15:259-267. Taniguchi, T., and A. Takaoka. 2002. The interferon-a/b system in antiviral responses: a multimodal machinery of gene regulation by the IRF family of transcription factors. Curr. Opin. Immunol. 14:111-116. Sato, M., H. Suemori, N. Hata, M. Asagiri, K. Ogasawara, K. Nakao, T. Nakaya, M. Katsuki, S. Noguchi, N. Tanaka, and T. Taniguchi. 2000. Distinct and essential roles of transcription factors IRF-3 and IRF-7 in response to viruses for IFN-a/b gene induction. Immunity. 13:539-548. Sakaguchi, S., H. Negishi, M. Asagiri, C.Nakajima, T. Mizutani, A. Takaoka, K. Honda, and T. Taniguchi. 2003. Essential role of IRF-3 in lipopolysaccharide-induced interferon-b gene expression and endotoxin shock. Biochem. Biophys. Res. Commun. 306:860-866. Yoneyama, M., W. Suhara, Y. Fukuhara, M. Fukuda, E. Nishida, and T. Fujita. 1998. Direct triggering of the type I interferon system by virus infection: activation of a transcription factor complex containing IRF-3 and CBP/p300. EMBO J. 17:1087-1095. Levy, D.E, I. Marie, and A. Prakash. 2003. Ringing the interferon alarm: differential regulation of gene expression at the interface between innate and adaptive immunity. Curr Opin Immunol. 15:52-58. Sharma, S, B. R. tenOever, N. Grandvaux, G. P. Zhou, R, Lin, and J. Hiscott. 2003. Triggering the interferon antiviral response through an IKK-related pathway. Science. 300:1148-1151. First published on April 17, 2003; 10.1126/science.1081315 Fitzgerald, K. A., S. M. McWhirter, K. L. Faia, D. C. Rowe, E. Latz, D. T. Golenbock, A. J. Coyle, S. M. Liao, and T. Maniatis. 2003. IKKe and TBK1 are essential components of the IRF3 signaling pathway. Nature Immunol. 4:491-496. First published on April 14, 2003; 10.1038/ni921 Shimada, T, T. Kawai, K. Takeda, M. Matsumoto, J. Inoue, Y. Tatsumi, A. Kanamaru, and S. Akira. 1999. IKK-i, a novel lipopolysaccharide-inducible kinase that is related to IkB kinases. Int. Immunol. 11:1357-1362. Peters, R. T., S. M. Liao, and T. Maniatis. 2000. IKKe is part of a novel PMA-inducible IkB kinase complex. Mol. Cell. 5:513-522. Pomerantz, J. L., D. Baltimore. 1999. NF-kB activation by a signaling complex containing TRAF2, TANK and TBK1, a novel IKK-related kinase. EMBO J. 18:6694-6704. Tojima, Y., A. Fujimoto, M. Delhase, Y. Chen, S. Hatakeyama, K. Nakayama, Y. Kaneko, Y. Nimura, N. Motoyama, K. Ikeda, M. Karin, and M. Nakanishi. 2000. NAK is an IkB kinase-activating kinase. Nature. 404:778-782. Bonnard, M., C. Mirtsos, S. Suzuki, K. Graham, J. Huang, M. Ng, A. Itie, A. Wakeham, A. Shahinian, W. J. Henzel, A. J. Elia, W. Shillinglaw, T. W. Mak, Z. Cao, and W. C. Yeh. 2000. Deficiency of T2K leads to apoptotic liver degeneration and impaired NF-kB-dependent gene transcription. EMBO J. 19:4976-4985. Nomura F, Kawai T, Nakanishi K, Akira S. 2000. NF-kB activation through IKK-i-dependent I-TRAF/TANK phosphorylation. Genes Cells. 5:191-202. Takeuchi, O., K. Hoshino, T. Kawai, H. Sanjo, H. Takada, T. Ogawa, K. Takeda, and S. Akira. 1999. Differential roles of TLR2 and TLR4 in recognition of gram-negative and gram-positive bacterial cell wall components. Immunity. 11: 443-451. Takeuchi, O., K. Takeda, K. Hoshino, O. Adachi, T. Ogawa, and S. Akira. 2000. Cellular responses to bacterial cell wall components are mediated through MyD88-dependent signaling cascades. Int. Immunol. 12: 113-117.
本発明の課題は、TBK1ノックアウトマウス又は該ノックアウトマウス由来の組織若しくは細胞を用いて、LPS刺激及び/又はウイルス感染に対する、IFN−β等の抗ウイルスタンパク質の誘導促進物質のスクリーニング方法を提供することにある。
本発明者らは、ジーンターゲティングによりIKK−i及びTBK1の生理学的役割について研究を行った。IKK−i-/-細胞は、LPSに応答して、正常な遺伝子誘導を示した。一方、TBK1-/-細胞は、IFN−βの発現が損なわれることを示したが、炎症誘発性サイトカインmRNAの誘導は正常であった。LPSに応答して、NF−κBの活性化は両方の変異体EFで誘導されたが、TBK1-/-細胞では、ISRE結合活性は誘導されなかった。また、ウイルス感染したTBK1-/-細胞では、IFN−β及びIFN誘導性遺伝子の発現が激しく損なわれた。これらの結果は、LPS刺激及びウイルス感染によるIFN−β遺伝子の誘導にTBK1は必須であるが、IKK−iは必須でないことを示している。本発明者らは、以上の知見に基づき本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、染色体上のTANK結合キナーゼ1(TBK1)遺伝子の一部もしくは全部が欠損し、野生型において発現されるTBK1を発現する機能が失われているマウス、又は該マウス由来の組織若しくは細胞と、被検物質と、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物とを用いて、前記マウス又は該マウス由来の組織若しくは細胞における、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の程度を測定・評価することを特徴とするTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項1)に関する。
また本発明は、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の程度を測定・評価するに際し、対照としての同腹の野生型マウスとの比較・評価を行うことを特徴とする請求項1記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項2)や、マウス由来の細胞が、TBK1ノックアウトマウス由来の胚線維芽細胞であることを特徴とする請求項1又は2記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項3)や、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物が、リポポリサッカライド(LPS)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項4)や、LPS刺激に対する抗ウイルスタンパク質の誘導の程度を測定・評価することを特徴とする請求項4記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項5)に関する。
さらに本発明は、抗ウイルスタンパク質が、インターフェロンβ(IFN−β)であることを特徴とする請求項5記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項6)や、抗ウイルスタンパク質が、ISG54、IP−10又はIRG1であることを特徴とする請求項5記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項7)や、抗ウイルスタンパク質が、Mx2、IRF−7、インターフェロン誘導性GTPase、ISG15であることを特徴とする請求項5記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項8)や、LPS刺激に対するISRE結合活性の誘導の程度を測定・評価することを特徴とする請求項4記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項9)や、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物が、ウイルスであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項10)や、ウイルス感染に対する抗ウイルスタンパク質の誘導の程度を測定・評価することを特徴とする請求項10記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項11)や、抗ウイルスタンパク質が、インターフェロンβ(IFN−β)であることを特徴とする請求項11記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項12)や、ウイルス感染に対する抗ウイルスタンパク質が、ISG54、IP−10、IRG1又はRANTESであることを特徴とする請求項11記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法(請求項13)に関する。
本発明によると、LPS及びウイルス感染に応答して、TBK1はIFN−β遺伝子の誘導に必須の構成成分であるが、IKK−iは必須でないことが明らかになったことから、TBK1活性をコントロールすることにより、炎症誘発性サイトカインの誘導に影響を与えることなくIFN−βの発現を変更することができる。本発明により、敗血性ショック及びウイルス感染のための新たな治療的処置を得ることが可能となる。
本発明のLPS刺激及び/又はウイルス感染に対する抗ウイルスタンパク質の誘導促進物質のスクリーニング方法としては、染色体上のTBK1遺伝子の一部もしくは全部が欠損し、野生型において発現されるTBK1を発現する機能が失われているマウス、又は該マウス由来の組織若しくは細胞と、被検物質と、LPS及び/又はウイルスとを用い、前記マウス又は該マウス由来の組織若しくは細胞における、LPS刺激及び/又はウイルス感染に対する抗ウイルスタンパク質の誘導の程度を測定・評価する方法であれば特に制限されるものではなく、上記マウスとしては、TBK1ノックアウトマウスや、TBK1・TNFダブルノックアウトマウスを例示することができるが、野生型マウスと同様に生育するTBK1・TNFのダブルノックアウトマウスが好ましい。また、上記マウス由来の組織としては、脾臓、リンパ節、骨髄、肺等を挙げることができ、上記マウス由来の細胞としては、胚線維芽細胞(EF)、マクロファージ、脾細胞、樹状細胞、肺繊維芽細胞等を挙げることができる。TBK1ノックアウトマウスは胎生14.5日目(E14.5)頃に死亡することから、TBK1ノックアウトマウス由来の細胞としては胚線維芽細胞等の培養可能な不死化細胞が好ましい。
上記TBK1ノックアウトマウスは、例えば以下のように作製することができる。TBK1遺伝子は、マウス遺伝子ライブラリーをPCR法等により増幅し、得られた遺伝子断片をマウスTBK1遺伝子由来のプローブを用いてスクリーニングすることができる。スクリーニングされたTBK1遺伝子は、プラスミドベクター等を用いてサブクローンし、制限酵素マッピング及びDNAシーケンシングにより特定することができる。次に、このTBK1をコードする遺伝子の全部又は一部をpMC1ネオ遺伝子カセット等に置換し、3'末端側にジフテリアトキシンAフラグメント(DT−A)遺伝子や単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ(HSV−tk)遺伝子等の遺伝子を導入することによって、ターゲットベクターを作製する。
この作製されたターゲティングベクターを線状化し、エレクトロポレーション(電気穿孔)法等によってES細胞に導入し、相同的組換えを行い、その相同的組換え体の中から、G418やガンシクロビア(GANC)等の抗生物質により相同的組換えを起こしたES細胞を選択する。また、この選択されたES細胞が目的とする組換え体かどうかをサザンブロット法等により確認することが好ましい。その確認されたES細胞のクローンをマウスの胚盤胞中にマイクロインジェクションし、かかる胚盤胞を仮親のマウスに戻し、キメラマウスを作製する。このキメラマウスを野生型マウスと交雑させると、ヘテロ接合体マウス(F1マウス:+/−)を得ることができ、また、このヘテロ接合体マウスを交雑させることによって、本発明に用いられるTBK1ノックアウト(TBK1-/-)マウスを作製することができる。また、TBK1ノックアウトマウスにおいて、TBK1が生起しているかどうかを確認する方法としては、例えば、上記の方法により得られたマウスからRNAを単離してノーザンブロット法等により調べたり、またこのマウスにおけるTBK1の発現をウエスタンブロット法等により調べる方法がある。
また、作出されたTBK1ノックアウトマウスがTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対して不応答性であることは、例えば、グラム陰性菌の細菌細胞壁成分であるLPSやウイルス等をTBK1ノックアウトマウスに静脈注射等により投与し、発熱、ショック、白血球や血小板の減少、骨髄出血壊死、血糖低下、IFN誘発、Bリンパ球(骨髄由来免疫応答細胞)の活性化等のエンドトキシンの生物活性を測定することや、TBK1ノックアウトマウスの胚線維芽細胞に、細菌由来のLPS、又はグラム陽性菌菌体成分である、リポテイコ酸、結核菌溶解物、ウイルス等の存在下において、例えばIFN−β等の抗ウイルスタンパク質の発現を測定することにより確認することができる。上記ウイルスとしては、ウイルス構成成分にTLR4が認識するリガンドを含むものであれば特に制限されず、例えば水疱性口内炎ウイルス(VSV)、センダイウイルス(SeV)、マウス乳癌ウイルス(MMTV)、RSウイルス(RSV)等を挙げることができる。
本発明のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法として、具体的には、前記TBK1ノックアウトマウスやTBK1・TNFダブルノックアウトマウスにLPSを投与したり、ウイルスを感染させ、LPS投与(刺激)やウイルス感染の前後又は同時に、ペプチド、核酸、低分子化合物、天然由来の抽出物等の被検物質を投与し、これらノックアウトマウス由来の細胞におけるLPS刺激やウイルス感染に対する応答の程度を測定・評価する方法や、前記TBK1ノックアウトマウスやTBK1・TNFダブルノックアウトマウスに由来する細胞にLPSで刺激したり、ウイルスを感染させ、LPS刺激やウイルス感染の前後又は同時に、ペプチド、核酸、低分子化合物、天然由来の抽出物等の被検物質を共存させ、これらノックアウトマウス由来の細胞におけるLPS刺激やウイルス感染に対する応答の程度を測定・評価する方法を例示することができる。そして、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の程度を測定・評価するに際し、対照としての同腹の野生型マウスとの比較・評価することが個体差によるバラツキをなくすることができるので好ましい。
TLR4が認識するリガンドがLPSである場合、LPS刺激に対する抗ウイルスタンパク質の誘導の程度や、ISRE結合活性の誘導の程度を測定・評価することが好ましく、上記抗ウイルスタンパク質としては、IFN−βや、IFN−βに誘導されるISG54、IP−10(IFN-γ-Inducible Protein10)、IRG1や、Mx2、IRF−7、インターフェロン誘導性GTPase、ISG15などを具体的に例示することができる。また、TLR4が認識するリガンドの含有物がウイルスである場合、ウイルス感染に対する抗ウイルスタンパク質の誘導の程度を測定・評価することが好ましく、上記抗ウイルスタンパク質としては、IFN−βや、IFN−βに誘導されるISG54、IP−10、IRG1、RANTESなどを具体的に例示することができる。
本発明のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法により得られる促進物質は、インビボにおけるLPS刺激やウイルス感染によるシグナル伝達におけるメカニズムの解明に有用であり、促進物質は細菌感染症やウイルス感染症の予防・治療剤として使用しうる可能性がある。細菌感染症やウイルス感染症の予防・治療効果が期待できる上記促進物質を医薬品として用いる場合は、薬学的に許容される通常の担体、結合剤、安定化剤、賦形剤、希釈剤、pH緩衝剤、崩壊剤、可溶化剤、溶解補助剤、等張剤などの各種調剤用配合成分を添加することができる。またこれら医薬品を用いる予防若しくは治療方法においては、患者の性別・体重・症状に見合った適切な投与量を、経口的又は非経口的に投与することができる。すなわち通常用いられる投与形態、例えば粉末、顆粒、カプセル剤、シロップ剤、懸濁液等の剤型で経口的に投与することができ、あるいは、例えば溶液、乳剤、懸濁液等の剤型にしたものを注射の型で非経口投与することができる他、スプレー剤の型で鼻孔内投与することもできる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
[材料と方法]
(細胞、ウイルス及び試薬)
4%のチオグリコール酸2mlをマウス腹腔内に投与し、3日後にチオグリコール酸を誘発した腹膜細胞を回収した。胚繊維芽細胞(EF)は、胎生12.5日目の胚より前記非特許文献3記載の通りに調製した。組換え水疱性口内炎ウイルス(VSV)は、Dr. Yoshiharu Matsuura及びDr. Takayuki Abe(大阪大学)より提供された。センダイウイルス(SeV)は、Dr. Tatsuo Shiota(大阪大学)より提供された。EFを、1×109のVSVのRNAコピー/ml又は感染効率(MOI)10のSeVウイルスで感染させた。サルモネラ・ミネソタ(S. minnesota)Re−595のLPSは、Sigma-Aldrich社より購入した。合成Pam3CSK4(細菌リポペプチド、BLP)は、Boehringer Mannheim社より入手した。TNF−α及びIL−1βは、Genzyme社より購入した。
(プラスミド)
野生型IKK−i及びIKK−i変異アレル由来の変異IKK−iの発現ベクターを構築するため、野生型EF及びIKK−i-/-EFから得たIKK−i cDNAのRT−PCR産物を配列決定し、pFLAG-CMV2ベクター(Sigma-Aldrich社製)にクローニングした。ヒトIRF−3の発現ベクターは、ヒトIRF−3 cDNAをpFLAG-CMV2ベクターに連結させることにより構築した。ヒトTBK1(hTBK1)の発現ベクターは、ヒト胎盤cDNAライブラリーより得たTBK1 cDNAのRT−PCR産物を配列決定し、pEF-BOSベクターに連結させることにより構築した。
(IKK−i-/-マウス及びTBK1-/-マウスの作製)
IKK−i及びTBK1をコードするゲノムDNA断片を129/Svマウスゲノムライブラリーからスクリーニングし、制限酵素マッピング及びシーケンシング分析で特徴づけを行った。IKK−i遺伝子の1.0kbp断片とTBK1遺伝子の1.5kbp断片の両方をネオマイシン耐性遺伝子カセットで置換し、ターゲティングベクターを設計した。MC1プロモーターにより作動する単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子をネガティブ選択のために用いた。これらのターゲティングベクターを、胎生14.1日目のES細胞にトランスフェクションした。G418及びガンシクロビア二重耐性クローンから、PCR及びサザンブロットによりターゲティングしたES細胞を同定し、その後、C57BL/6胚盤胞中に注入した。得られた雄キメラマウスとC57BL/6雌マウスとを交配した。その後、F1子孫同士をインタークロスさせ、各変異アレルのホモ接合体を作製した。
(ノーザンブロット分析)
Sepazol-RNA I(Nacalai Tesque社製)を用いて全RNAを単離し、電気泳動にかけ、ナイロン膜に移した。前記非特許文献3記載のcDNAプローブを用いて、ハイブリダイゼーションを行った。cDNAプローブは全て、前記非特許文献3記載のサブトラクティブスクリーニングより得られた。
(電気泳動移動度シフトアッセイ;EMSA)
野生型胚、IKK−i-/-胚及びTBK1-/-胚から得たEF(1×106細胞)を、1.0μg/mlのLPSで、所定の時間刺激した。核抽出物を調製し、NF−κB結合部位又はIFN刺激制御要素(ISRE)を含む放射能標識したオリゴヌクレオチドプローブを用いてインキュベーションを行い、前記非特許文献3記載の通りオートラジオグラフィーで視覚化した。
(ウエスタンブロット分析)
核抽出物をSDS−PAGEで分離し、PVDF膜に移した。抗IRF−3抗体(前記非特許文献8参照)及び抗NF−κBp65抗体(Santa Cruz Biotechnology社製)を用いて、かかる膜にブロットした。かかる膜結合抗体は、ECLシステム(PerkinElmer Life Sciences社製)を用いて、ウサギIgG(Amersham Bioscience社製)に対する西洋わさびペルオキシダーゼ標識抗体により視覚化した。
(レポーターアッセイ)
ヒト胎児腎臓293細胞を24ウエルプレートに播種し、Lipofectoamin 2000試薬(Invitrogen社製)を用いて、レポータープラスミドと共に、所定の発現ベクターでトランジェントにトランスフェクションした。6ウエルプレートに播種したEFを、Fu GENE6トランスフェクション試薬(Roche Diagnostics社製)を用いて、IFN−βプロモーターレポータープラスミドと共に、空のpEF-BOSベクター(MOCK)又はpEF-BOSヒトTBK1でトランジェントにトランスフェクションした。トランスフェクションから24時間後、かかる細胞を10μg/mlのLPSでさらに12時間刺激した。全細胞溶解液のルシフェラーゼ活性は、デュアルルシフェラーゼレポーターアッセイシステム(Dual-luciferase reporter assay system)(Promega社製)を用いて測定した。内部標準として、レニラルシフェラーゼレポーター遺伝子(Renilla-luciferase reporter gene)(Promega社製)を使用した。
(マイクロアレイ分析)
LPSで2時間若しくは4時間刺激したEF又は刺激していないEFから全RNAを抽出し、cRNAプローブの合成を行った。製造者の指示に従い、cRNAの調製、ハイブリダイゼーション及びマイクロアレイのスキャニング(scanning)を行った。アフィメトリックスマイクロアレイMG U74Aバージョン2(Affymetrix社製)を用いて分析を行った。Microarray Suite version 5.0 software(Affymetrix社製)及びGeneSpring software(Silicon Genetics社製)を用いてデータ分析を行った。
[結果]
(IKK−i-/-マウス及びTBK1-/-マウスの作製)
IKK−i及びTBK1の生理学的役割を検討するため、ジーンターゲティングによりIKK−i-/-マウス及びTBK1-/-マウスを作製した。IKK−i-/-マウスを作製するためのターゲティングベクターは、第2のキナーゼドメインの一部をコードするIKK−i遺伝子のエキソン7及びエキソン8を置換するために、ネオマイシン耐性遺伝子カセットを用いて構築した(図1A)。IKK−i-/-マウスは、予想されたメンデル比で生まれ、繁殖性であり、健康そうであった(図1B)。IKK−i遺伝子のN末端断片をプローブとして使用し、ホモ接合体変異マウスのチオグリコール酸誘発腹膜細胞中のIKK−i転写物を検出した(図1C)。しかしながら、シーケンシング分析を行ったところ、変異アレルから得たIKK−i mRNAはターゲティングしたエキソンを欠き、早発性(premature)のストップコドンを含み、2つのキナーゼドメインのうち1つのみを含む切断タンパク質を生成することが明らかになった(データは図示せず)。トランジェントなトランスフェクションアッセイを用いて、野生型IKK−iタンパク質及び変異IKK−iタンパク質の生物活性を評価した(図1D)。野生型IKK−iタンパク質は、IFN−βプロモーターの活性を投与量依存的に誘導したが、変異IKK−iタンパク質は誘導しなかった。したがって、変異IKK−iタンパク質が、少なくともIFN−βの誘導に関しては、生物活性を有さないと結論づけた。
TBK1-/-マウスを作製するためのターゲティングベクターは、TBK1遺伝子のエキソン9を置換するために、ネオマイシン耐性遺伝子カセットを用いて構築した(図1E)。TBK1のヘテロ接合体マウスが誕生し、かかるマウスは健康そうであった。しかしながら、TBK1-/-マウスは、以前に報告(前記非特許文献23)されていた通り、胎生14.5日目(E14.5)頃に死亡した。胎生12.5日目の胚から繊維芽細胞(EF)を得て(図1F)、TBK1 mRNAの発現を調べた。野生型EFでは、TBK1 mRNAが検出され、LPS刺激した後に増加した。しかしながら、TBK1-/-EFでは、TBK1 mRNAが全く検出されなかったのに対し、IKK−i遺伝子は正常に誘導されていた(図1G)。
(IKK−i-/-細胞及びTBK1-/-細胞におけるIL−6産生の誘導)
IKK−i及びTBK1は、NF−κBの活性化に関係している。IL−6産生はNF−κBに依存するため、本発明者らは、NF−κBを活性化することで知られている様々な刺激に応答して、EFにおけるIL−6の産生を測定した。EFを、TNFα、IL−1β、TLR2リガンドであるPam3CSK4(細菌性リポペプチド、BLP)及びTLR4リガンドであるLPSで刺激した。図2Aに示されるように、IKK−i-/-EF及びTBK1-/-EFは、調べた全ての刺激剤に応答して、野生型細胞と比較して同様のIL−6量を産生した。
(TBK1-/-EFにおけるLPS応答IFN誘導性遺伝子セットの誘導)
LPS刺激は、IRF−3の活性化を誘導し、IFN−β及びIFN誘導性遺伝子セット(a set of IFN-inducible genes)の誘導を引き起こす(前記非特許文献3、Nakaya, T, M. Sato, N. Hata, M. Asagiri, H. Suemori, S. Noguchi, N. Tanaka, and T. Taniguchi. Gene induction pathways mediated by distinct IRFs during viral infection. 2001. Biochem. Biophys. Res. Commun. 283:1150-1156.)。そこで、ノーザンブロット分析によりこれらIRF−3制御遺伝子の発現を調べた(図2B)。IKK−i-/-EFにおいては、LPSに応答して、IFN−β及びIL−6遺伝子の発現の増大を示した。さらに、LPSで刺激したIKK−i-/-EFにおいては、ISG54、IP−10、IRG1、RANTES等のIFN誘導性遺伝子の発現もアップレギュレートした。これらの応答は、IKK−i-/-マウスから得た骨髄由来樹状細胞及びチオグリコール酸誘発腹膜細胞においても、インタクトであった(データは図示せず)。一方、TBK1-/-EFにおいては、IFN−β、ISG54、IP−10及びIRG1のmRNA誘導が著しく損なわれたのに対し、RANTES及びIL−6のmRNA誘導は野生型細胞と類似していた(図2B)。
次に、LPSで刺激したEFのDNAマイクロアレイ分析を行った。野生型EF及びTBK1-/-EFをLPSで2時間又は4時間刺激した。野生型EFに誘導された遺伝子を図2C(参考写真1)に示す。TBK1-/-EFでは、Mx2、IRF−7、インターフェロン誘導性GTPase、ISG15等のIFN誘導性遺伝子は誘導されなかった。一方、TBK1-/-細胞では、IL−6、ICAM−1、IκB−β等のMyD88依存的遺伝子の誘導が正常であることを示した(図2C)。EMSA分析により、野生型細胞と同様に、IKK−i-/-細胞及びTBK1-/-細胞の両方においても、NF−κBの正常な活性化が見られることが明らかになった(図3A)。これに対して、TBK1-/-細胞では、ISRE結合活性が誘導されなかったが、野生型細胞及びIKK−i-/-細胞の両方においては確認された(図3A)。
IFN−βの誘導にTBK1が必要であることを確認するため、TBK1-/-細胞中のTBK1を再構成(re-constitution)が、LPS刺激によりIFN−βプロモーターの活性化を回復することが可能であるかどうかを調べた(図3B)。LPSは、モックトランスフェクションした野生型EFにおいてはIFN−βプロモーターを活性化したが、TBK1-/-EFにおいては活性化しなかった。しかしながら、ヒトTBK1の一時的な発現は、LPSで刺激したTBK1-/-EFのIFN−βプロモーターを活性化能を付与した。したがって、これらの結果は、TLR4仲介IFN−βの発現にTBK1が必須であることを示唆している。
(TBK1は、ウイルス感染におけるIFN−β遺伝子の誘導に必須の分子)
ウイルス感染は、IRF−3のリン酸化及び二量体化を誘導し、IFN−β及びその他の抗ウイルス性分子の誘導を引き起こす(Lin, R, C. Heylbroeck, P. Genin, P. M. Pitha, J. Hiscott. 1999. Essential role of interferon regulatory factor 3 in direct activation of RANTES chemokine transcription. Mol. Cell Biol. 19:959-966.、Genin, P., M. Algarte, P. Roof, R. Lin, and J. Hiscott. 2000. Regulation of RANTES chemokine gene expression requires cooperativity between NF-kB and IFN-regulatory factor transcription factors. J. Immunol. 164:5352-5361.)。そこで、IKK−i又はTBK1のどちらが、ウイルスを誘導した遺伝子の発現を仲介するのかを調べた(図4A)。EFを水疱性口内炎ウイルス(VSV)又はセンダイウイルス(SeV)に感染させ、ノーザンブロット分析によりmRNAの発現を調べた。IKK−i-/-EFでは、VSV又はSeVのウイルス感染に応答して、IFN−β、RANTES及びIP−10に対するmRNAが、野生型細胞と同様に誘導された。一方、TBK1-/-細胞では、IFN−βのmRNA発現は観察できず、RANTES及びIP−10のmRNA発現は野生型細胞と比較して著しく減少した。IRF−3の活性化を調べるため、VSVに感染した野生型EF及びTBK1-/-EFから核タンパク質を調製し、免疫ブロットを行ってIRF−3を検出した。図4Bに示されるように、野生型細胞では、核のIRF−3及びNF−κBp65の蓄積が認められた。TBK1-/-細胞では、IRF−3の蓄積が損なわれたが、NF−κBp65の移行には影響を与えなかった。これらの結果は、TBK1がIRF−3の活性化に必須の分子であり、それがウイルス感染においてIFN−β及びその他の抗ウイルス性分子のmRNA誘導を引き起こすことを示唆する。ウイルス感染したTBK1-/-EFにおいて、RANTES転写物の誘導は損なわれたが、これに対して、LPSで刺激した場合は、RANTESのmRNAは明らかに誘導されたことに注目すべきである。
[まとめ]
上記実施例2により、IFN−βを含むIFN誘導遺伝子セットの誘導にTBK1が必須であることが証明された。これらの遺伝子は、MyD88非依存的に、しかしTRIF依存的に制御されており、転写因子IRF−3により活性化される(前記非特許文献3、8、9参照)。さらに、TBK1はTRIFと相互作用し、IRF−3をリン酸化すると報告されており(前記非特許文献17、18参照)、TBK1がTLR4−TRIF−IRF3シグナル伝達経路に必須の分子であることを示唆している。これらのデータと一致して、TBK1-/-細胞では、ISRE結合活性の誘導が消滅した。また、ウイルス感染における、IFN−β、RANTES及びIP−10のmRNA誘導は、TBK1-/-細胞では消滅した。これに対して、IKK−i-/-細胞は、LPS及びウイルス感染の両方に応答して、正常なレベルの遺伝子誘導を示した。したがって、インビトロ研究においてIKK−i及びTBK1は同様の機能を示したが(前記非特許文献17〜20、22参照)、上記実施例2におけるデータは、これら2つのキナーゼが、LPS刺激及びウイルス感染においては異なる機能を有することを示している。
IKK−i及びTBK1は、IKK−α及びIKK−βに関連する分子として最初に同定された。IKK−α、IKK−β、IKK−i又はTBK1の過剰発現は、NF−κBの活性化を引き起こす。しかしながら、IKK−i及びTBK1は、そのNF−κBを活性化させる方法において、IKK−α及びIKK−βとは異なる。IKK−α及びIKK−βは、セリン32及びセリン36の両方をリン酸化するが、IKK−i及びTBK1は、セリン36のみをリン酸化する(前記非特許文献19〜22参照)。さらに、近年の報告により、IKK−i及びTBK1が、TANK/I−TRAFと相互作用し、リン酸化することや(前記非特許文献21、24参照)、IKK−i又はTBK1の存在下では、TANKとNEMO/IKK−γ及びIKK−α/β複合体との会合が著しく増加することが分かっており、これらは、IKK−i及びTBK1が、IKK−α/βの上流でNF−κBの活性化に関与することを示唆している(Chariot A, Leonardi A, Muller J, Bonif M, Brown K, Siebenlist U. 2002. Association of the adaptor TANK with the IkB kinase (IKK) regulator NEMO connects IKK complexes with IKKe and TBK1 kinases. J. Biol. Chem. 277:37029-37036. First published on July 19, 2002; 10.1074/jbc.M205069200)。しかしながら、遺伝子ノックアウト研究により、NF−κBのDNA結合活性が、TBK1-/-細胞におけるTNF−α又はIL−1刺激のいずれかによりアップレギュレートすることが明らかになった(前記非特許文献22参照)。また、TBK1-/-EFにおけるNF−κB DNA結合活性のアップレギュレーションは、TNF−α及びIL−1βと同様にLPSに応答して、野生型細胞において認められるアップレギュレーションに匹敵することを確認した(図3A)。また、NF−κBの活性化に依存するIL−6の産生は、TBK1-/-細胞では正常であった。IKK−i-/-細胞はLPSに応答してIL−6の産生の減少を示すことが以前に報告(Kravchenko, V. V., J. C. Mathison, K. Schwamborn, F. Mercurio, and R. J. Ulevitch. 2003. IKKi/IKKe plays a key role in integrating signals induced by pro-inflammatory stimuli. J. Biol. Chem. 278:26612-26619. First published on May 6, 2003; 10.1074/jbc.M303001200)されているが、本発明者らの行った実験では、LPSで刺激したIKK−i-/-EFにおいて同様のNF−κB活性化及びIL−6産生が認められた。したがって、IKK−i及びTBK1は、炎症誘発性サイトカインの産生を引き起こすNF−κBの活性化に不必要であることを示唆している。それでもなお、IKK−i及びTBK1が互いにNF−κBの活性化を補完する可能性を除外することができない。
マクロファージへのTLR3又はTLR4の刺激は、IFN−β、IP−10及びRANTES遺伝子のIRF−3依存的で急速なアップレギュレーションを引き起こすことが知られている(Doyle, S., S. Vaidya, R. O'Connell, H. Dadgostar, P. Dempsey, T. Wu, G. Rao, R. Sun, M. Haberland, R. Modlin, and G. Cheng. 2002. IRF3 mediates a TLR3/TLR4-specific antiviral gene program. Immunity. 17:251-263.)。上記実施例2に示すように、VSV又はSeVで感染したTBK1-/-EFにおいて、IFN−β、IP−10及びRANTES転写物の誘導が消滅することが明らかになった。しかしながら、LPSに応答して、RANTES mRNAは、TBK1-/-EFで誘導された。RANTESのmRNA誘導は、野生型細胞と比較して、TBK1-/-EFにおいてわずかに減少したようであったが、この減少は、IFN−βの自己分泌産生による二次的なアップレギュレーションが欠如していることが原因かも知れない。現在、この矛盾の分子機構については分かっていないが、これらの結果は、RANTES mRNAの発現が、細胞の種類又は適用した刺激によって、IFN−β及びIP−10の発現とは異なって制御されることを示唆している。
IKK−i-/-マウス及びTBK1-/-マウスの作製に関する図である。(A)IKK−i遺伝子、ターゲティングベクター及び予測された変異アレルの構造を示す図である。Closed boxes(■)は、コーディングエキソンを示す。Sは、制限酵素SphIを示す。(B)へテロ接合体のインタークロスで生じた子孫のサザンブロット分析の結果を示す図である。マウスの尾部からゲノムDNAを抽出し、SphIで消化し、電気泳動にかけ、(A)に記載した放射能標識プローブでハイブリダイズした。サザンブロットにより、野生型(+/+)には単一の19kbpバンドが、ホモ接合体(−/−)には4kbpバンドが、ヘテロ接合体マウス(+/−)にはその両方のバンドが得られた。(C)チオグリコール酸で誘発した腹膜細胞のノーザンブロット分析の結果を示す図である。野生型マウス及びIKK−i-/-マウスから得た、チオグリコール酸で誘発した腹膜細胞を、100ng/mlのLPSで記載の時間刺激した。全RNA(10μg)を電気泳動にかけ、ナイロン膜に移し、プローブとしてIKK−iのN末端断片、ターゲティングコンストラクト(targeting construct)におけるIKK−i遺伝子の除去領域、又はTBK1 cDNA断片を用いてハイブリダイズした。β−アクチンプローブを用いて、同じ膜を再びハイブリダイズした。(D)IFN−βプロモーターレポーターアッセイの結果を示す図である。HEK293細胞を、記載した発現ベクター及びIFN−βルシフェラーゼレポーターベクターを用いて、トランジェントにコトランスフェクション(co-transfected)した。トランスフェクションから36時間後、全細胞溶解液におけるルシフェラーゼ活性を測定した。(E)TBK1遺伝子、ターゲティングベクター及び予測された変異アレルの構造を示す図である。Closed boxes(■)は、コーディングエキソンを示す。Bは、制限酵素BamHIを示す。(F)ヘテロ接合体のインタークロスで生じた胚から得たEFのサザンブロット分析の結果を示す図である。EFからゲノムDNAを抽出し、BamHIで消化し、電気泳動にかけ、(E)に記載した放射能標識プローブでハイブリダイズした。サザンブロットにより、野生型(+/+)には単一の3.5kbpバンドが、ホモ接合体変異体(−/−)には1.2kbpバンドが、ヘテロ接合体マウス(+/−)にはその両方のバンドが得られた。(G)EFのノーザンブロット分析の結果を示す図である。野生型EF及びTBK1-/-EFから全RNAを抽出し、1.0μg/mlのLPSで記載の時間刺激し、電気泳動にかけ、ナイロン膜に移し、プローブとしてIKK−i又はTBK1 cDNA断片を用いてハイブリダイズした。β−アクチンプローブを用いて、同じ膜を再びハイブリダイズした。 LPSで刺激したTBK1-/-EFには見られるが、IKK−i-/-EFには見られない、IFN−β及びIFN誘導性遺伝子の障害された誘導を示す図である。(A)EFによるIL−6の産生を示す図である。野生型EF、IKK−i-/-EF(上)又はTBK1-/-EF(下)を、10ng/mlのTNF−α、10ng/mlのIL−1β、100ng/mlのBLP又は記載のLPS濃度で、24時間刺激した。培養上澄清液中のIL−6の濃度を、ELISAで測定した。データは、平均±SDとして表示した。(B)LPSで刺激したEFの遺伝子誘導を示す図である。野生型、IKK−i-/-(左)又はTBK1-/-(右)を、1.0μgのLPSで記載の時間刺激した。全RNAを抽出し、記載の遺伝子のノーザンブロット分析を行った。(C)LPSで刺激したEFのマイクロアレイ分析の結果を示す図である。野生型EF及びTBK1-/-EFをLPSで刺激し、記載の時点でRNAを収集し、マイクロアレイ分析に使用した。Genespring softwareを用いて、絶対発現(absolute expression)を表示した。シグナル強度のカラーコードを、左に表示した。 LPSで誘導したISRE結合及びIFN−βプロモーター活性におけるTBK1の必要性を示す図である。(A)TBK1-/-EFにおけるISRE結合の障害を示す図である。野生型EF、IKK−i-/-EF、又はTBK1-/-EFを、0.1μg/mlのLPSで記載の時間刺激し、NF−κB結合(右)及びISRE結合活性(左)をEMSAにより決定した。(B)TBK1の発現により、TBK1-/-EFにおけるIFN−βプロモーターの活性が回復した結果を示す図である。TBK1+/+(WT)又はTBK1-/-EFを、ヒトTBK1(hTBK1)及びIFN−βプロモータールシフェラーゼプロモーターでコトランスフェクションした。トランスフェクションから24時間後、ルシフェラーゼ活性を測定する前に、かかる細胞をさらに12時間、LPSで刺激する(LPS stim.)か又は刺激しなかった(unstim.)。 ウイルス感性したEFのIFN−誘導性遺伝子発現におけるTBK1の必要性を示す図である。(A)野生型EF、IKK−i-/-EF及びTBK1-/-EFを、組換えVSV又はSeVに記載の時間感染させて全RNAを抽出し、ノーザンブロット分析を行った結果を示す図である。(B)VSV感染に応答したIRF−3及びNF−κBp65の核への移行を示す図である。ESを組換えVSVに記載の時間感染させ、核タンパク質を抽出し、SDS−PAGEで分離し、抗IRF−3抗体及びNF−κBp65抗体でブロットした。

Claims (13)

  1. 染色体上のTANK結合キナーゼ1(TBK1)遺伝子の一部もしくは全部が欠損し、野生型において発現されるTBK1を発現する機能が失われているマウス、又は該マウス由来の組織若しくは細胞と、被検物質と、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物とを用いて、前記マウス又は該マウス由来の組織若しくは細胞における、TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の程度を測定・評価することを特徴とするTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  2. TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の程度を測定・評価するに際し、対照としての同腹の野生型マウスとの比較・評価を行うことを特徴とする請求項1記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  3. マウス由来の細胞が、TBK1ノックアウトマウス由来の胚線維芽細胞であることを特徴とする請求項1又は2記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  4. TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物が、リポポリサッカライド(LPS)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  5. LPS刺激に対する抗ウイルスタンパク質の誘導の程度を測定・評価することを特徴とする請求項4記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  6. 抗ウイルスタンパク質が、インターフェロンβ(IFN−β)であることを特徴とする請求項5記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  7. 抗ウイルスタンパク質が、ISG54、IP−10又はIRG1であることを特徴とする請求項5記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  8. 抗ウイルスタンパク質が、Mx2、IRF−7、インターフェロン誘導性GTPase、ISG15であることを特徴とする請求項5記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  9. LPS刺激に対するISRE結合活性の誘導の程度を測定・評価することを特徴とする請求項4記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  10. TLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物が、ウイルスであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  11. ウイルス感染に対する抗ウイルスタンパク質の誘導の程度を測定・評価することを特徴とする請求項10記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  12. 抗ウイルスタンパク質が、インターフェロンβ(IFN−β)であることを特徴とする請求項11記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
  13. ウイルス感染に対する抗ウイルスタンパク質が、ISG54、IP−10、IRG1又はRANTESであることを特徴とする請求項11記載のTLR4が認識するリガンド又はこれらの含有物に対する応答の促進物質のスクリーニング方法。
JP2003380435A 2003-11-10 2003-11-10 Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法 Pending JP2005137333A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003380435A JP2005137333A (ja) 2003-11-10 2003-11-10 Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法
PCT/JP2004/016404 WO2005045064A1 (ja) 2003-11-10 2004-11-05 Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法
CA002545171A CA2545171A1 (en) 2003-11-10 2004-11-05 Screening method with the use of tbk1 knockout mouse
EP04799512A EP1688504A4 (en) 2003-11-10 2004-11-05 SCREENING PROCEDURE USING A TBK1 KNOCKOUT MOUSE
US11/431,898 US20060272035A1 (en) 2003-11-10 2006-05-10 Screening method with the use of TBK1 knockout mouse
US12/037,589 US20080184379A1 (en) 2003-11-10 2008-02-26 Screening Method With The Use Of TBK1 Knockout Mouse
US12/507,374 US20100092943A1 (en) 2003-11-10 2009-07-22 Screening method with the use of tbk1 knockout mouse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003380435A JP2005137333A (ja) 2003-11-10 2003-11-10 Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005137333A true JP2005137333A (ja) 2005-06-02

Family

ID=34567237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003380435A Pending JP2005137333A (ja) 2003-11-10 2003-11-10 Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法

Country Status (5)

Country Link
US (3) US20060272035A1 (ja)
EP (1) EP1688504A4 (ja)
JP (1) JP2005137333A (ja)
CA (1) CA2545171A1 (ja)
WO (1) WO2005045064A1 (ja)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5837514A (en) * 1997-03-07 1998-11-17 Tularik Inc. IκB kinases
AU777334B2 (en) * 1999-01-14 2004-10-14 Japan Science And Technology Agency Bacterial cell component-unresponsive model mouse
EP1275713A4 (en) * 2000-03-31 2004-06-30 Mochida Pharm Co Ltd BINDING INHIBITOR BETWEEN THE TOLL-TYPE RECEPTOR AND CD14
WO2003090685A2 (en) * 2002-04-24 2003-11-06 The Regents Of The University Of California Methods for stimulating tlr/irf3 pathways for inducing anti-microbial, anti-inflammatory and anticancer responses

Also Published As

Publication number Publication date
EP1688504A4 (en) 2008-01-09
EP1688504A1 (en) 2006-08-09
US20060272035A1 (en) 2006-11-30
WO2005045064A1 (ja) 2005-05-19
US20080184379A1 (en) 2008-07-31
US20100092943A1 (en) 2010-04-15
CA2545171A1 (en) 2005-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hemmi et al. The roles of two IκB kinase-related kinases in lipopolysaccharide and double stranded RNA signaling and viral infection
Naito et al. Severe osteopetrosis, defective interleukin‐1 signalling and lymph node organogenesis in TRAF6‐deficient mice
Kalis et al. Toll‐like receptor 4 expression levels determine the degree of LPS‐susceptibility in mice
Guerra et al. NKG2D-deficient mice are defective in tumor surveillance in models of spontaneous malignancy
Wojnowski et al. Craf-1 protein kinase is essential for mouse development
Munitic et al. Optineurin insufficiency impairs IRF3 but not NF-κB activation in immune cells
He et al. Role of CLIC4 in the host innate responses to bacterial lipopolysaccharide
US10383917B2 (en) Method for the treatment of an autoimmune disease with an agent comprising CTRP3
Xiao et al. The Tpl2 mutation Sluggish impairs type I IFN production and increases susceptibility to group B streptococcal disease
JP2005137333A (ja) Tbk1ノックアウトマウスを用いたスクリーニング方法
US20050257280A1 (en) Nonhuman model animal nonresponsive to endotoxin and lipoprotein or lipopeptide
WO2003043588A1 (fr) Modele animal non humain ne reagissant pas a un compose synthetique d'immunopotentialisation
AU2005235182B2 (en) TLR ligand and IL-1 response-injured animal model
JP4236549B2 (ja) エンドトキシン不応答性モデル動物
EP0984070A1 (en) Method for identifying substances for the treatment of disorders associated with c-Jun-mediated apoptosis
JP2004016051A (ja) マイコバクテリア由来リポタンパク/リポペプチド不応答性モデル動物
JP2004173679A (ja) ウイルス由来二重鎖rna及びエンドトキシンによる免疫賦活に関わるシグナル伝達タンパク質及びその遺伝子
Wansink et al. Mild Impairment of Motor Nerve Repair in Mice Lacking ΡTΡ-BL Tyrosine Ρhosphatase Activity
Lomaga Characterizing the physiologic roles of TRAF6 using TRAF6-deficient mice

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070507

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071206

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080318

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080515

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080716

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20080815