JP2006075156A - New non-human animal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規な非ヒト動物に関する。具体的には、フォリスタチン遺伝子が過剰発現された非ヒト動物に関する。 The present invention relates to a novel non-human animal. Specifically, the present invention relates to a non-human animal in which the follistatin gene is overexpressed.
フォリスタチン(Follistatin)はアクチビン(activin)に結合しアクチビンの機能を特異的に阻害するタンパク質である。アクチビンは、TGFβ(Transforming growth factor β)スーパーファミリーに属する分泌性因子である。アクチビンは発生初期において分化決定などの重要な役割を演じており、これらのシグナルを乱すと正常な発生ができないことで広く知られている。 Follistatin is a protein that binds to activin and specifically inhibits the function of activin. Activin is a secretory factor belonging to the TGFβ (Transforming growth factor β) superfamily. Activin plays an important role in determining differentiation in the early stages of development, and it is widely known that normal development is not possible when these signals are disturbed.
アクチビンシグナルは、分泌因子であるアクチビンが放出されることから始まる(例えば、非特許文献1〜3参照)。放出されたアクチビンがII型アクチビンレセプター(Type II activin receptor)に結合するとII型アクチビンレセプターが活性化し、I型アクチビンレセプター(Type I activin receptor)を活性化させる。その後、活性化したI型アクチビンレセプターは転写因子であるSmad2/3をリン酸化し、活性化させる。活性化したSmad2/3はSmad4と結合することで核移行し、アクチビンシグナル系の下流にある遺伝子群の転写制御を行う。
The activin signal starts from the release of activin, which is a secretory factor (see, for example, Non-Patent
アクチビンシグナルは、発生、分化において重要な役割を演じていることで広く知られているが、そればかりでなく、皮膚形成、骨形成、ホルモン分泌等において様々な作用を有している(例えば、非特許文献4、5参照)。また、学習・記憶等への関与も示唆されている(例えば、非特許文献6、7参照)。動物においては、アクチビンβサブユニットをコードする遺伝子として、アクチビンA遺伝子、B遺伝子、C遺伝子、E遺伝子の4種類が存在しており、それぞれ、アクチビンβA、βB、βC、βEをコードしている。これらの機能の相違等については、未だ解明されていない部分が多々あるが、アクチビンはこれらのβサブユニットの2つからなる二量体であり、例えば脳では主にβA/βAの組み合わせから成るアクチビンが存在していることが知られている。また、前記4種類の遺伝子のうち、神経活動依存的に神経においてmRNAの発現量が増大するのはアクチビンA遺伝子のみである(例えば、非特許文献6、7参照)。
Activin signal is widely known to play an important role in development and differentiation, but also has various actions in skin formation, bone formation, hormone secretion, etc. (for example, Non-Patent
フォリスタチンの最初の発見は、脳下垂体ろ胞刺激ホルモンの合成および分泌を抑制する糖鎖のついた単量体タンパク質としてであった(例えば、非特許文献8〜11を参照)。フォリスタチンは細胞外に局在しており、分泌されたアクチビンβサブユニットに1:1に結合してアクチビンの機能を阻害する。
The first discovery of follistatin was as a monomeric protein with a sugar chain that suppresses the synthesis and secretion of pituitary follicle-stimulating hormone (see, for example, Non-Patent
上記のように生体内で様々な機能を持つアクチビンシグナル系に対するフォリスタチンの作用を検討するため、これまでにフォリスタチンをノックアウト、あるいは過剰発現した変異マウスが作製されてきた。 In order to examine the action of follistatin on the activin signal system having various functions in vivo as described above, mutant mice that have knocked out or overexpressed follistatin have been prepared so far.
例えば、フォリスタチンが少なくとも脳において過剰発現しているトランスジェニックマウスの報告としては、フォリスタチンがメタロチオニン1プロモーター(metallothionein-1 promoter)制御により発現するトランスジェニックマウス(例えば、非特許文献12を参照)がある。このマウスは脳においてフォリスタチンを過剰発現しているが、生殖器官に異常を示す個体があるため正常の継代が不可能であった。また、ケラチンプロモーター(皮膚組織特異的プロモーター)制御により発現するトランスジェニックマウス(例えば、非特許文献13を参照)、およびミオシン軽鎖プロモーター(Myosin light chain promoter:骨格筋特異的プロモーター) 制御により発現するトランスジェニックマウス(例えば、非特許文献14を参照)等があるが、いずれもフォリスタチンの脳における過剰発現は見られておらず、脳神経系におけるアクチビンあるいはフォリスタチンの活性を解析することができなかった。 For example, as a report of a transgenic mouse in which follistatin is overexpressed at least in the brain, a transgenic mouse in which follistatin is expressed under the control of metallothionein-1 promoter (see, for example, Non-Patent Document 12) There is. This mouse overexpressed follistatin in the brain, but normal passage was not possible because there were individuals showing abnormalities in the reproductive organs. Also, transgenic mice that are expressed under the control of keratin promoter (skin tissue-specific promoter) (see, for example, Non-Patent Document 13), and those that are expressed under the control of myosin light chain promoter (skeletal muscle-specific promoter). There are transgenic mice (see, for example, Non-patent Document 14), but none of follistatin is overexpressed in the brain, and the activity of activin or follistatin in the cranial nervous system cannot be analyzed. It was.
さらに、フォリスタチンの脳を含む全身における機能を解析するために、フォリスタチンのノックアウトマウスが作製されている。このノックアウトマウスは生育が悪く、筋肉が減少し、皮膚が緊張した状態でテラテラと光り、肋骨形成に異常が見られ、歯の形成に異常が見られる。その結果、呼吸が正常にできず、生後数時間で死滅してしまうので、脳神経系へのフォリスタチンの影響を解析することができなかった(例えば、非特許文献15参照)。 Furthermore, in order to analyze the function of follistatin in the whole body including the brain, follistatin knockout mice have been produced. This knockout mouse grows poorly, loses muscles, shines terribly with the skin in tension, shows abnormal rib formation, and abnormal tooth formation. As a result, since breathing cannot be performed normally and the patient died within a few hours after birth, the effect of follistatin on the cranial nervous system could not be analyzed (for example, see Non-Patent Document 15).
このように、現在まで、脳神経系へのアクチビンシグナル系あるいはフォリスタチンの影響を解明するのに適した、特に脳においてフォリスタチンが過剰発現していて、かつ継代可能である動物は提供されていなかった。また、学習・記憶や、その他のフォリスタチンが関与する疾患のモデル動物として使用可能なものも得られていなかった。 Thus, to date, there have been provided animals that are suitable for elucidating the effects of the activin signal system or follistatin on the cranial nervous system, particularly those overexpressing follistatin in the brain and that can be passaged. There wasn't. In addition, there was no animal that could be used as a model animal for diseases involving learning / memory and other follistatins.
一方、精神疾患の治療及び/または予防薬の開発等のために、精神疾患の適切なモデル動物が望まれている。適切なモデル動物があれば、例えば一般的な動物行動テスト等によって薬剤の初期のスクリーニング等を簡便に行うことができる。しかし、現在のところ、精神疾患のモデル動物は未だ確立されているとは言いがたい。例えば、精神疾患であるそう病、うつ病、統合失調症等のモデル動物としては、麻薬類等の薬剤により病状を誘導したモデル動物が繁用されている。しかし、このような動物では、スクリーニングに用いる薬剤と病状を誘導するために投与された薬剤との相互作用が問題となったり、個体によって病状の誘導状態が異なる等、正確で均質なスクリーニングを行うのが困難であった。そのような点から、安定的に精神疾患の病状を呈し、精神疾患の治療及び/または予防薬のスクリーニング等に利用可能な遺伝的に均質な精神疾患モデル動物の作出が望まれていた。また、記憶障害の治療及び/または予防薬の開発等のために、記憶障害の適切なモデル動物が望まれている。適切なモデル動物があれば、例えば一般的な動物行動テスト等によって薬剤の初期のスクリーニング等を簡便に行うことができる。そのような点から、安定的に記憶障害の病状を呈し、記憶障害の治療及び/または予防薬のスクリーニング等に利用可能な遺伝的に均質な記憶障害モデル動物の作出が望まれていた。
本発明は、フォリスタチン遺伝子が過剰発現された非ヒト動物を提供するためになされたものである。より具体的には、フォリスタチン遺伝子が少なくとも脳で過剰発現され、かつ、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の異常、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有する継代可能な非ヒト動物、またはその子孫を提供するためになされたものである。また、少なくとも脳で活性化されるプロモーターの制御下におかれたフォリスタチン遺伝子が導入され、かつ、継代可能であることを特徴とする非ヒト動物、またはその子孫を提供するためになされたものである。さらに、本発明は、前記動物の製造方法、フォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/または予防薬のスクリーニング方法等を提供する。 The present invention has been made to provide a non-human animal in which the follistatin gene is overexpressed. More specifically, the follistatin gene is at least overexpressed in the brain, and has at least a phenotype of any of a decrease in activity, emotional abnormality, information processing mechanism abnormality, and learning memory abnormality. It was made in order to provide a non-human animal that can be substituted, or its offspring. Further, the present invention was made to provide a non-human animal, or a progeny thereof, characterized in that a follistatin gene placed under the control of at least a brain-activated promoter is introduced and can be passaged. Is. Furthermore, the present invention provides a method for producing the animal, a method for screening a therapeutic and / or prophylactic agent for mental illness or memory disorder involving follistatin, and the like.
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を進めた結果、少なくとも脳で活性化されるプロモーターの制御下におかれたフォリスタチン遺伝子を非ヒト動物に導入することによれば、少なくとも脳でフォリスタチン遺伝子が過剰発現し、かつ安定的に継代可能な非ヒト動物を作製できることを見出した。また、この動物を解析したところ、活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の異常、および学習記憶の異常等の表現型を有することを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて成し遂げられたものである。 As a result of diligent studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors introduced at least a follistatin gene under the control of a promoter activated in the brain, into a non-human animal, It has been found that a follistatin gene can be overexpressed at least in the brain and a non-human animal that can be stably passaged can be produced. In addition, when this animal was analyzed, it was found that it has phenotypes such as decreased activity, abnormal emotionality, abnormal information processing, and abnormal learning and memory. The present invention has been accomplished based on these findings.
すなわち本発明によれば、
(1)フォリスタチン遺伝子が少なくとも脳で過剰発現され、かつ、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有する継代可能な非ヒト動物、またはその子孫、
(2)少なくとも脳で活性化されるプロモーターの制御下におかれたフォリスタチン遺伝子が導入され、かつ継代可能であることを特徴とする非ヒト動物、またはその子孫、
(3)プロモーターが、さらに生殖器官で活性化されないものであることを特徴とする上記(2)に記載の動物、
(4)プロモーターが、脳神経回路網発達期以降に活性化されるものであることを特徴とする上記(2)または(3)に記載の動物、
(5)プロモーターが、前脳特異的に活性化されるものであることを特徴とする上記(2)〜(4)のいずれかに記載の動物、
(6)プロモーターが、CaMKIIプロモーターである上記(2)〜(5)のいずれかに記載の動物、
(7)動物が、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有することを特徴とする上記(2)〜(6)のいずれかに記載の動物、
(8)下記(i)〜(iii)の工程を含むことを特徴とする上記(2)〜(6)のいずれかに記載の動物の製造方法、
(i)少なくとも脳で活性化されるプロモーターの制御下におかれたフォリスタチン遺伝子を非ヒト動物受精卵に導入する、
(ii)前記受精卵を発生させ、得られた非ヒト動物を解析して、該フォリスタチン遺伝子が導入された個体を選択する、
(iii)選択された個体が継代可能であることを確認する、
(9)下記(i)〜(iii)の工程を含むことを特徴とする上記(1)または(7)に記載の動物の製造方法、
(i)フォリスタチン遺伝子を非ヒト動物受精卵に導入する、
(ii)前記受精卵を発生させ、得られた非ヒト動物を解析して、フォリスタチン遺伝子が過剰発現された個体を選択する、
(iii)選択された個体が、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有し、かつ継代可能であることを確認する、
(10)上記(1)または(7)に記載の動物に被検物質を投与し、該動物に対して被検物質が与える影響を、該動物のフォリスタチンの過剰発現が誘導する表現型の変化を指標にして検出することを特徴とする、フォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/または予防薬のスクリーニング方法、
(11)フォリスタチン発現細胞に被検物質を添加し、該細胞に対して被検物質が与える影響をフォリスタチン発現量の変化を指標にして検出することを特徴とする、フォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/または予防薬のスクリーニング方法、
(12)フォリスタチンが関与する精神疾患がそう病、うつ病、そううつ病、多動性障害、自閉症、統合失調症、または外傷後ストレス障害である上記(10)または(11)に記載の方法、
(13)フォリスタチンが関与する記憶障害が学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、認知症に伴う記憶障害、パーキンソン病に伴う記憶障害、またはうつ病に伴う記憶障害である上記(10)または(11)に記載の方法、
(14)上記(12)または(13)に記載の方法により選択される物質を製剤化することを特徴とする、そう病、うつ病、そううつ病、多動性障害、自閉症、統合失調症、外傷後ストレス障害、学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、認知症に伴う記憶障害、パーキンソン病に伴う記憶障害、またはうつ病に伴う記憶障害の治療及び/または予防薬の製造方法、
が提供される。
That is, according to the present invention,
(1) The follistatin gene is overexpressed at least in the brain, and can be passaged having at least one of a phenotype of decreased activity, emotional abnormality, information processing mechanism, and learning memory abnormality Non-human animals, or their descendants,
(2) a non-human animal, or a progeny thereof, wherein a follistatin gene placed under the control of at least a brain-activated promoter is introduced and can be passaged;
(3) The animal according to (2) above, wherein the promoter is further not activated in the reproductive organs,
(4) The animal according to (2) or (3) above, wherein the promoter is activated after the developmental period of the cranial nerve network
(5) The animal according to any one of (2) to (4) above, wherein the promoter is activated specifically in the forebrain.
(6) The animal according to any one of (2) to (5), wherein the promoter is a CaMKII promoter,
(7) The animal according to any one of (2) to (6) above, wherein the animal has a phenotype of at least a decrease in activity amount, abnormal emotionality, decreased information processing mechanism, and abnormal learning memory An animal according to any of the
(8) The method for producing an animal according to any one of (2) to (6) above, which comprises the following steps (i) to (iii):
(I) introducing at least a follistatin gene under the control of a promoter activated in the brain into a fertilized egg of a non-human animal,
(Ii) generating the fertilized egg, analyzing the obtained non-human animal, and selecting an individual into which the follistatin gene has been introduced;
(Iii) confirm that the selected individual can be passaged;
(9) The method for producing an animal according to (1) or (7) above, comprising the following steps (i) to (iii):
(I) introducing a follistatin gene into a non-human animal fertilized egg,
(Ii) generating the fertilized egg, analyzing the obtained non-human animal, and selecting an individual in which the follistatin gene is overexpressed,
(Iii) Confirm that the selected individual has at least a phenotype of activity reduction, emotional abnormality, information processing mechanism decline, and learning memory abnormality and can be passaged To
(10) A test substance is administered to the animal according to (1) or (7) above, and the influence of the test substance on the animal is expressed by a phenotype induced by overexpression of follistatin in the animal. A method for screening a therapeutic and / or prophylactic agent for mental disorders or memory disorders involving follistatin, characterized by detecting the change as an index,
(11) Follistatin is characterized in that a test substance is added to a follistatin-expressing cell and the influence of the test substance on the cell is detected using a change in follistatin expression level as an index. A method for screening a therapeutic and / or prophylactic agent for mental illness or memory disorder;
(12) In the above (10) or (11), the mental disease involving follistatin is depression, depression, depression, hyperactivity disorder, autism, schizophrenia, or post-traumatic stress disorder Described method,
(13) Memory disorder involving follistatin is learning memory disorder, memory disorder associated with aging, memory disorder associated with cerebrovascular disorder, memory disorder associated with dementia, memory disorder associated with Parkinson's disease, or memory disorder associated with depression The method according to the above (10) or (11),
(14) Depressant, depression, depression, hyperactivity disorder, autism, integration characterized by formulating a substance selected by the method described in (12) or (13) above Treatment of memory impairment associated with ataxia, posttraumatic stress disorder, learning memory disorder, memory disorder associated with aging, memory disorder associated with cerebrovascular disorder, memory disorder associated with dementia, memory disorder associated with Parkinson's disease, or depression / Or a method for producing a prophylactic agent,
Is provided.
本発明によれば、フォリスタチン遺伝子が少なくとも脳で過剰発現された非ヒト動物が提供される。該動物は、フォリスタチン遺伝子が関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/または予防薬のスクリーニング等に有用である。 According to the present invention, a non-human animal in which a follistatin gene is overexpressed at least in the brain is provided. The animal is useful for the screening of therapeutic and / or preventive drugs for mental illness or memory impairment involving the follistatin gene.
以下、本発明を更に詳細に説明するが、以下の構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表例であり、本発明はこれらの内容のみに特定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the following description of the constituent elements is a representative example of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited only to these contents.
なお、本明細書において、DNAやベクターの調製等の分子生物学的手法、遺伝子改変動物の作製に関する一般的な手法等は、特に明記しない限り、例えば、「Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd edition(Sambrook and Russell著、Cold Spring Harbor Laboratory Press刊 (2001))」、「Manipulating the Mouse Embryo. A Laboratory Manual, third edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press刊 (2003))」等の一般的実験書に記載の方法又はそれに準じて行うことができる。 In this specification, molecular biological techniques such as DNA and vector preparation, and general techniques relating to the production of genetically modified animals, for example, “Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd edition”, unless otherwise specified. (Sambrook and Russell, published by Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)) and “Manipulating the Mouse Embryo. A Laboratory Manual, third edition” (published by Cold Spring Harbor Laboratory Press (2003)). It can carry out according to the method of it or it.
1.本発明の非ヒト動物及びその製造方法
本発明の非ヒト動物は、フォリスタチン遺伝子が少なくとも脳で過剰発現され、かつ、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有し、継代可能であることを第一の特徴としている。特に、フォリスタチンの過剰発現と、活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の異常等の関連については、今まで知られておらず、本発明の非ヒト動物が作製されたことによって初めて明らかになったものである。
1. Non-human animal of the present invention and production method thereof The non-human animal of the present invention has a follistatin gene overexpressed at least in the brain, and at least decreased activity, affective abnormalities, decreased information processing mechanism, and learning The first feature is that it has any phenotype of memory abnormality and can be passaged. In particular, the relationship between overexpression of follistatin, decreased activity, abnormal emotionality, abnormal information processing mechanism, etc. has not been known so far, and the non-human animal of the present invention has been produced. It was revealed for the first time.
本発明の非ヒト動物は、フォリスタチン遺伝子が少なくとも脳で過剰発現された結果、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常(以下、これらを単に「行動異常」と称することがある)のいずれかの表現型を有し、継代可能なものであれば、いかなる方法によりフォリスタチン遺伝子が過剰発現されたものであってもよい。 As a result of the overexpression of the follistatin gene at least in the brain, the non-human animal of the present invention has at least a decrease in activity, an emotional abnormality, a decline in information processing mechanism, and a learning memory abnormality (hereinafter simply referred to as “ The follistatin gene may be overexpressed by any method as long as it has any of the phenotypes of (sometimes referred to as “behavioral abnormalities”) and can be passaged.
「フォリスタチン遺伝子が過剰発現されている」とは、上記フォリスタチン遺伝子の翻訳生成物であるフォリスタチンが、該動物のいずれかの組織中で同種の野生型動物に比べて多く存在していることを意味する。例えば、通常のELISA法、ウエスタンブロット法等を用いて該動物のいずれかの組織を解析した場合に、検出されるフォリスタチンの存在量が、野生型動物の同組織におけるフォリスタチン存在量より多いことを意味する。また、フォリスタチンをコードしているmRNAの発現量により比較されてもよい。mRNA発現量の解析は、例えば、ノザンブロット法等の公知の手法により行うことができる。なお、本明細書において「フォリスタチン遺伝子が発現する」という場合には、フォリスタチンをコードするmRNAの生成やフォリスタチンの生成を意味する。 “The follistatin gene is overexpressed” means that follistatin, a translation product of the follistatin gene, is present in a larger amount in any tissue of the animal than in the wild type animal of the same species. Means that. For example, when any tissue of the animal is analyzed using a normal ELISA method, Western blot method, etc., the amount of follistatin detected is greater than the amount of follistatin present in the same tissue of the wild type animal Means that. Further, comparison may be made according to the expression level of mRNA encoding follistatin. Analysis of the mRNA expression level can be performed by a known method such as Northern blotting. In the present specification, the expression “a follistatin gene is expressed” means production of mRNA encoding follistatin or follistatin.
ここで、フォリスタチン遺伝子とは、蛋白質であるフォリスタチンの遺伝情報を担う核酸であり、フォリスタチンをコードする遺伝子を意味する。フォリスタチンをコードする遺伝子としては、例えば、ヒトフォリスタチンcDNA(配列番号2、またはGenBank accession number: CR541813)等が挙げられる。 Here, the follistatin gene is a nucleic acid carrying genetic information of follistatin, which is a protein, and means a gene encoding follistatin. Examples of the gene encoding follistatin include human follistatin cDNA (SEQ ID NO: 2, or GenBank accession number: CR541813).
本発明の非ヒト動物で、フォリスタチン遺伝子が過剰発現する組織は、脳を含み、該動物が上記の行動異常を有する限りいずれの組織でもよい。好ましくは、脳の中でも、前脳に過剰発現していることが特に好ましい。本発明の動物として、人工的にフォリスタチン遺伝子を過剰発現させたものを用いる場合、フォリスタチン遺伝子を、上記組織で活性化される適当なプロモーターの制御下においたDNAを作製し、これを導入することにより上記動物を作製することができる。このような動物の作製方法は、以下に詳述する方法等が挙げられる。 In the non-human animal of the present invention, the tissue in which the follistatin gene is overexpressed may be any tissue as long as it includes the brain and the animal has the behavioral abnormality described above. Preferably, overexpression in the forebrain is particularly preferable. When using an artificially overexpressed follistatin gene as the animal of the present invention, a DNA in which the follistatin gene is under the control of an appropriate promoter activated in the above tissue is prepared and introduced. By doing so, the animal can be produced. Examples of methods for producing such animals include the methods described in detail below.
また、非ヒト動物としては、ヒト以外の動物であって、フォリスタチン遺伝子を導入する場合には、これが発現されるものであればよい。好ましくは哺乳類であり、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、ヤギ、ブタ、イヌ、ネコ等が挙げられる。より好ましくはげっ歯類であり、さらに好ましくはマウスもしくはラットであり、最も好ましくはマウスである。 Moreover, as a non-human animal, it is an animal other than a human, and when a follistatin gene is introduced, any animal can be used. Preferred are mammals, and examples include mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, goats, pigs, dogs, cats and the like. More preferred are rodents, further preferred are mice or rats, and most preferred are mice.
上記の行動異常は、これらのうち少なくとも一つ以上の表現型を有していればよく、好ましくは二つ以上、より好ましくは三つ以上を有する。これらの行動異常は、いずれもそれ自体公知の通常用いられる動物行動テスト等により検出され得るものであり、例えば、本発明の動物を用いて得られる結果とコントロールの個体(好ましくは同腹の野生型動物)を用いて得られる結果とを比較して有意差が見られた場合に、異常であると判断することができる。具体的には、本発明の動物においては、コントロールの個体に比較して活動量が減少している。情動性、情報処理機構、学習記憶は低下もしくは上昇している。好ましくは、いずれも低下している。有意差の判定は、公知の一般的統計解析法により行うことができる。具体的には、以下に詳述するとおりである。また、本発明の非ヒト動物は、上記行動異常以外にも、コントロールの個体と異なる表現型を有していてもよい。 Said behavior abnormality should just have at least 1 or more phenotype among these, Preferably it is 2 or more, More preferably, it has 3 or more. Any of these behavioral abnormalities can be detected by a commonly used animal behavior test or the like known per se. For example, results obtained using the animals of the present invention and control individuals (preferably wild-type wild type) When a significant difference is found by comparing the results obtained using the (animal), it can be determined as abnormal. Specifically, in the animal of the present invention, the amount of activity is reduced compared to the control individual. Emotionality, information processing mechanism, and learning memory are decreasing or increasing. Preferably, both are lowered. The determination of the significant difference can be performed by a known general statistical analysis method. Specifically, it is as detailed below. Further, the non-human animal of the present invention may have a phenotype different from that of the control individual in addition to the behavioral abnormality.
動物行動テストは、例えば、「Current Protocol in Neuroscience (John Wiley & Sons, Inc.)」、「動物の行動機能テスト(生体の化学、医学書院刊、Voi.45、No.5(1995)」等に記載の公知の方法に準じて行うことができる。また、前記したものに限らず、該非ヒト動物に適用できるものであればいかなるものでも用い得る。例えば、活動量は探索行動テスト(Open field test)等の一般活動性テストで解析することができる。情動性は、明暗テスト(Light and dark test)、強制水泳テスト(Forced swimming test)、高架式十字迷路テスト等で解析することができる。情報処理機構は、プレパルス抑制テスト(Prepulse inhibition test)等で解析することができる。学習記憶は、モリス水迷路(Morris water maze)、恐怖条件付け(Fear conditioning)、オブジェクト認識テスト(Object recognition test)等により解析することができる。これらのうち幾つかを組み合わせて用いることが好ましい。 Animal behavior tests include, for example, “Current Protocol in Neuroscience (John Wiley & Sons, Inc.)”, “Animal Behavioral Function Test (Biochemistry, published by Medical School, Voi. 45, No. 5 (1995)”, etc. In addition to the above-described methods, any method can be used as long as it is applicable to the non-human animal. It can be analyzed by a general activity test such as “test” etc. Emotionality can be analyzed by a light and dark test, a forced swimming test, an elevated plus maze test, etc. The information processing mechanism can be analyzed by the prepulse inhibition test, etc. The learning memory is Morris water maze, Fear conditioning, Object recognition test (Object recognition tes) t) etc. It is preferable to use some of these in combination.
本発明の非ヒト動物の行動異常のうち、「活動量の減少」とは、一般に活動度、好奇心、積極性がコントロールに比べて低いことを意味する。このような表現型として、例えば、探索行動テスト(Open field test)において行動時間、行動距離や、立ち上がり回数、立ち上がり時間がコントロールの個体に比較して有意に低下しているもの等が挙げられる。また、該テストにおいて真ん中部位の占有時間がコントロールに比較して有意に短いこと等も含む。 Among the behavioral abnormalities of the non-human animal of the present invention, “decrease in the amount of activity” generally means that the activity level, curiosity, and aggressiveness are lower than those of the control. Examples of such phenotypes include those in which the action time, action distance, number of rises, and rise time are significantly reduced compared to the control individual in a search action test (Open field test). In addition, it includes that the occupation time of the middle part in the test is significantly shorter than that of the control.
「情動性の異常」とは、一般に、不安行動、絶望行動、恐怖に対する行動等に異常を有することを意味する。このような表現型としては、例えば、明暗テスト(Light and dark test)において暗部の占有時間がコントロールに対して有意に上昇していて不安度合いが増加しているもの、強制水泳テスト(Forced swimming test)における無動時間が、コントロールに比べて有意に長く、絶望に対して抵抗性が低下しているもの、あるいは、高架式十字迷路テストにおいてプラスチック壁で囲まれた通路(Closed arm)での存在時間がコントロールに比べて有意に上昇していて、高所における恐怖心が増大しているもの等が挙げられる。「情報処理機構の低下」とは、一般に、不必要な情報を無視する行動等に異常を有することを意味する。このような表現型としては、例えば、プレパルス抑制テスト(Prepulse inhibition test)においてプレパルスによる抑制の度合いがコントロールに比べて低下しているもの等があげられる。 “Emotional abnormality” generally means having an abnormality in anxiety behavior, despair behavior, behavior against fear, and the like. Such phenotypes include, for example, those in which darkness occupancy time is significantly higher than control and anxiety is increasing in the light and dark test, forced swimming test (Forced swimming test) ) Immobility time is significantly longer than control and is less resistant to despair, or is present in a closed arm with a plastic wall in an elevated plus maze test For example, the time is significantly higher than that of the control, and the fear of height is increasing. “Degradation of information processing mechanism” generally means that there is an abnormality in an action or the like that ignores unnecessary information. As such a phenotype, for example, a prepulse inhibition test (Prepulse inhibition test) in which the degree of inhibition by a prepulse is lower than that of a control can be mentioned.
「学習・記憶の異常」とは、一般に、学習能力、記憶能力が低下することを意味する。このような表現型としては、例えば、モリス水迷路(Morris water maze)、恐怖条件付け(Fear conditioning)、オブジェクト認識テスト(Object recognition test)等の行動テストにおいて学習能力、記憶能力がコントロールに比べて低下しているもの等が挙げられる。
記憶の形成は、獲得、保持、想起の3つの相から成るが、分子機構はそれぞれの相で異なる。最近、これらに加え、記憶形成には再固定と呼ばれる4つ目の相がある事が明らかにされつつある。再固定とは、想起することで記憶が一時的に不安定化し、その後タンパク質合成を含む分子カスケードの働きで記憶がさらに強固になることを指す。「学習・記憶の異常」には、これらの相における異常に起因するものも含まれる。
“Learning / memory abnormality” generally means that learning ability and memory ability decline. Such phenotypes include, for example, lower learning and memory abilities compared to controls in behavioral tests such as Morris water maze, fear conditioning, and object recognition test. And the like.
The formation of memory consists of three phases: acquisition, retention, and recall, but the molecular mechanism is different in each phase. Recently, in addition to these, it has been clarified that memory formation has a fourth phase called refixation. Refixation means that memory is temporarily destabilized when recalled, and then the memory is further strengthened by the action of a molecular cascade including protein synthesis. “Learning / memory abnormalities” include those resulting from abnormalities in these phases.
また、本発明の動物において「継代可能な」とは、正常な交配を繰り返すことができることを意味し、好ましくは、交配を繰り返しても本発明の動物の特徴が安定的に維持されるものである。具体的には、例えば、生殖能力が正常で、オス、メスいずれも正常な交配が可能であることが好ましい。また、交配は少なくとも1世代以上、好ましくは2世代以上、より好ましくは3世代以上にわたって安定的に繰り返すことができる。遺伝子型は、ホモ型でもヘテロ型でも安定的に維持されればいずれでもよい。このような性質を有することにより、均質な個体群を継続的に得ることができ、例えば本発明の非ヒト動物を疾患モデル動物として使用する場合等において非常に有用である。 Further, “passable” in the animal of the present invention means that normal mating can be repeated, and preferably, the characteristics of the animal of the present invention can be stably maintained even after repeated mating. It is. Specifically, for example, it is preferable that fertility is normal and normal male and female mating is possible. The mating can be stably repeated for at least one generation or more, preferably two generations or more, more preferably three generations or more. The genotype may be either homotype or heterotype as long as it is stably maintained. By having such properties, a homogeneous population can be obtained continuously, which is very useful when, for example, the non-human animal of the present invention is used as a disease model animal.
例えば、人工的にフォリスタチン遺伝子が過剰発現された動物は、通常、同じ系統の野生型動物と交配し、得られた産仔の中から遺伝子が導入された動物を選択することを繰り返しながら、系統が維持されていく。このとき、生殖能力に異常があり正常な交配が不可能であると、満足に産仔を得ることができず、系統を維持することが困難である。該動物を作製するためには長い時間と労力が必要であるため、安定的に系統を維持して十分な数の産仔を得ることができないと、例えば、これを用いて解析・実験等を安定的に行うことも困難になってしまう。 For example, an artificially overexpressed follistatin gene is usually crossed with a wild-type animal of the same strain, and repeatedly selecting the animal into which the gene has been introduced from the resulting offspring, The system is maintained. At this time, if the reproductive ability is abnormal and normal mating is impossible, it is difficult to obtain a litter and it is difficult to maintain the strain. Since it takes a long time and labor to produce the animal, if a sufficient number of offspring cannot be obtained by stably maintaining the strain, for example, analysis / experiment can be performed using this. It will also be difficult to perform stably.
このような本発明の非ヒト動物としては、人工的にフォリスタチン遺伝子を過剰発現させたものでもよいし、突然変異の誘発等によりフォリスタチン遺伝子が過剰発現されたものを選択してもよいが、好ましい例として、少なくとも脳で活性化されるプロモーターの制御下におかれたフォリスタチン遺伝子が導入され、かつ継代可能な非ヒト動物(以下、これを「フォリスタチン導入動物」と称することがある)が挙げられる。 As such a non-human animal of the present invention, an artificially overexpressed follistatin gene may be used, or a follistatin gene overexpressed by mutagenesis or the like may be selected. As a preferred example, a non-human animal into which a follistatin gene placed under the control of at least a brain-activated promoter has been introduced and can be passaged (hereinafter referred to as “follistatin introduced animal”). There is).
プロモーターは、少なくとも脳で活性化され、導入された非ヒト動物の体内でフォリスタチン遺伝子を過剰発現させ、さらに導入された動物が継代可能である能力を有するものであれば、いかなるものでも用い得る。すなわち、脳のみで活性化されるものでも、脳に加えて脳以外の部位でも活性化されるものでもよい。このようなプロモーターを選択して用いることにより、少なくとも脳でフォリスタチン遺伝子が過剰発現され、脳におけるフォリスタチンの機能が増強された非ヒト動物を作製することができる。 Any promoter can be used as long as it is activated in at least the brain, overexpresses the follistatin gene in the body of the introduced non-human animal, and the introduced animal has the ability to be passaged. obtain. That is, it may be activated only by the brain, or may be activated at a site other than the brain in addition to the brain. By selecting and using such a promoter, a non-human animal in which the follistatin gene is overexpressed at least in the brain and the function of follistatin in the brain is enhanced can be produced.
さらに好ましくは、プロモーターは、生殖器官で活性化されないものが用いられる。このようなプロモーターを選択することにより、生殖能力に影響を及ぼすことなく、作製された非ヒト動物を安定的に維持することができる。また、より好ましくは、脳神経回路網発達期以降に活性化されるプロモーターが用いられる。脳神経回路網発達期以降とは、生後3週後、好ましくは4週後以降である。このようなプロモーターを用いることにより、脳神経回路網の発達自体に影響を与えないことから、正常に発達した脳神経回路網における脳神経活動でのフォリスタチンの機能を解析することができる。また、前脳特異的に活性化されるプロモーターを用いることも好ましい。前脳とは、主に大脳半球と間脳から成る部分であり、大脳皮質、視床、嗅球、視床下部、下垂体、大脳基底核、海馬、扁桃核等が含まれ、複雑な感覚情報の処理、記憶、情動などに重要な役割を果たす部位と考えられている。この前脳特異的に活性化されるプロモーターを用いれば、前脳において、記憶、感覚、感情等にかかわるフォリスタチンの機能を解析することができる。 More preferably, a promoter that is not activated in the reproductive organ is used. By selecting such a promoter, the produced non-human animal can be stably maintained without affecting fertility. More preferably, a promoter that is activated after the developmental period of the brain neural network is used. The term after the developmental period of the cranial nerve network means after 3 weeks, preferably after 4 weeks. By using such a promoter, the function of follistatin in cranial nerve activity in a normally developed cranial nerve network can be analyzed because it does not affect the development of the cranial nerve network itself. It is also preferable to use a promoter that is activated specifically in the forebrain. The forebrain is a part mainly composed of the cerebral hemisphere and diencephalon, and includes complex parts such as cerebral cortex, thalamus, olfactory bulb, hypothalamus, pituitary gland, basal ganglia, hippocampus, amygdala, etc. It is considered as a part that plays an important role in memory, emotions, etc. If this forebrain-specific promoter is used, the function of follistatin relating to memory, sensation, emotion, etc. can be analyzed in the forebrain.
本発明のフォリスタチン導入動物の作製に用いられるプロモーターの具体例としては、例えば、前脳特異的に活性化されるプロモーターとして、βCaMKIIプロモーター、神経細胞特異的エノラーゼプロモーター、Thi-1プロモーター等が挙げられる。脳神経回路網発達期以降に活性化され、かつ、前脳特異的に活性化されるプロモーターとして、例えば、αCaMKIIプロモーター(Science,vol 274, pp1678-1683, 1996)が挙げられる。本発明においては、このαCaMKIIプロモーターが特に好ましく用いられる。 Specific examples of the promoter used for producing the follistatin-introduced animal of the present invention include, for example, βCaMKII promoter, nerve cell-specific enolase promoter, Thi-1 promoter and the like as a promoter activated specifically in the forebrain. It is done. Examples of promoters that are activated after the developmental period of the cranial nerve network and that are activated specifically in the forebrain include the αCaMKII promoter (Science, vol 274, pp1678-1683, 1996). In the present invention, this αCaMKII promoter is particularly preferably used.
ここで、フォリスタチン遺伝子とは、蛋白質であるフォリスタチンの遺伝情報を担う核酸であり、フォリスタチンをコードする遺伝子を意味する。フォリスタチン遺伝子は、これが発現されたときに当該動物内でアクチビンと結合し、アクチビンの機能を阻害する能力を有するフォリスタチンを生成し得るものであれば、いかなるものでもよい。例えば、ゲノム上のフォリスタチンをコードする領域等を取得して用いても良いが、本発明においてはcDNAが好ましく用いられる。このようなフォリスタチン遺伝子としては、例えば、ヒトフォリスタチンをコードするヒトフォリスタチンcDNA(配列番号2、またはGenBank accession number: CR541813)等が挙げられる。該遺伝子は、作製する非ヒト動物と同種の動物由来のものでも、異種由来のものでもよいが、好ましくは同種由来のものである。また、例えば、前記遺伝子に点突然変異誘発法等を用いて変異を導入したもの等も、生成されたフォリスタチンが前記したようなフォリスタチンとしての機能を維持してさえいれば、用いることができる。また、該遺伝子が動物内で発現されたことを確認するために、該遺伝子にタグ蛋白質を共発現させるための塩基配列(以下、これを「タグ配列」と称することがある)等を付加しておき、これを用いることも好ましい。このような構成とすることにより、該遺伝子の発現の有無や度合いをこのタグ蛋白質の発現の有無や度合いにより検出することができるので簡便である。タグ蛋白質としては、例えば、Mycタグ、HAタグ、FLAGタグ等が挙げられる。なお、本明細書において「フォリスタチン遺伝子が発現する」という場合には、フォリスタチンをコードするmRNAの生成やフォリスタチンの生成を意味する。 Here, the follistatin gene is a nucleic acid carrying genetic information of follistatin, which is a protein, and means a gene encoding follistatin. The follistatin gene may be any as long as it can produce follistatin having the ability to bind to activin in the animal and inhibit the function of activin when it is expressed. For example, a region encoding follistatin on the genome may be obtained and used, but in the present invention, cDNA is preferably used. Examples of such follistatin gene include human follistatin cDNA (SEQ ID NO: 2 or GenBank accession number: CR541813) encoding human follistatin. The gene may be derived from an animal of the same species as the non-human animal to be produced or may be derived from a different species, but is preferably derived from the same species. In addition, for example, a mutation introduced into the gene using a point mutagenesis method or the like may be used as long as the generated follistatin maintains the function as follistatin as described above. it can. In addition, in order to confirm that the gene was expressed in an animal, a base sequence for co-expressing the tag protein with the gene (hereinafter sometimes referred to as “tag sequence”) is added. It is also preferable to use this. Such a configuration is convenient because the presence or absence and degree of expression of the gene can be detected by the presence or absence and degree of expression of the tag protein. Examples of the tag protein include Myc tag, HA tag, and FLAG tag. In the present specification, the expression “a follistatin gene is expressed” means production of mRNA encoding follistatin or follistatin.
また、上記プロモーターの「制御下におかれた」とは、導入された組織内で上記プロモーターが活性化されることによりフォリスタチン遺伝子の発現が誘導されることを意味し、具体的には、例えば、上記プロモーターの下流に該フォリスタチン遺伝子を連結し、さらに上記タグ配列やターミネーター等の発現制御領域等を適宜連結したDNA(以下、これを「トランスジーン」と称することがある)を作製し、これを以下に詳述するような方法で非ヒト動物に導入することにより該状態を誘導することができる。トランスジーンの各構成要素の調製、およびそれらを連結する技術等は、それ自体公知の通常用いる方法により行うことができる。 In addition, “being under control” of the promoter means that the expression of the follistatin gene is induced by activating the promoter in the introduced tissue, specifically, For example, a DNA (hereinafter sometimes referred to as “transgene”) in which the follistatin gene is linked downstream of the promoter and the tag sequence, an expression control region such as a terminator, and the like are appropriately linked is prepared. This condition can be induced by introducing it into a non-human animal by the method described in detail below. Preparation of each component of the transgene and a technique for linking them can be performed by a commonly used method known per se.
フォリスタチン遺伝子を「導入する」とは、導入を受ける非ヒト動物のゲノム中のいずれかに導入することを意味する。ここで、ゲノム中に前記フォリスタチン遺伝子を含むDNA(トランスジーン)が1コピー以上、好ましくは2コピー以上、より好ましくは3コピー以上導入されたものが、本発明の非ヒト動物として好ましい。 “Introducing” a follistatin gene means introducing it into any of the genomes of a non-human animal to be introduced. Here, a DNA (transgene) containing the follistatin gene in the genome is preferably introduced as one or more copies, preferably 2 or more copies, more preferably 3 or more copies, as the non-human animal of the present invention.
また、上記フォリスタチン導入動物は、継代可能なものであることも特徴の一つである。例えば、一般に外来遺伝子導入動物は、通常、同じ系統の野生型動物と交配し、得られた産仔の中から遺伝子が導入された動物を選択することを繰り返しながら、系統が維持されていく。このとき、生殖能力に異常があり正常な交配が不可能であると、満足に産仔を得ることができず、系統を維持することが困難である。このような動物を作製するためには長い時間と労力が必要であるため、安定的に系統を維持して十分な数の産仔を得ることができないと、例えば、これを用いて解析・実験等を安定的に行うことも困難になってしまう。 One of the characteristics of the follistatin-introduced animal is that it can be passaged. For example, in general, a foreign gene-transferred animal is usually crossed with a wild-type animal of the same strain, and the strain is maintained while repeating selecting the animal into which the gene has been introduced from the resulting offspring. At this time, if the reproductive ability is abnormal and normal mating is impossible, it is difficult to obtain a litter and it is difficult to maintain the strain. Since it takes a long time and labor to produce such an animal, if it is not possible to stably maintain the strain and obtain a sufficient number of pups, for example, this can be used for analysis and experimentation. It becomes difficult to carry out the above and the like stably.
すなわち、継代可能であるとは、正常な交配を繰り返すことができることを意味し、好ましくは、交配を繰り返しても本発明の動物の特徴が安定的に維持されるものである。具体的には、例えば、生殖能力が正常で、オス、メスいずれも正常な交配が可能であることが好ましい。また、交配は少なくとも1世代以上、好ましくは2世代以上、より好ましくは3世代以上にわたって安定的に繰り返すことができる。遺伝子型は、ホモ型でもヘテロ型でも安定的に維持されればいずれでもよい。このような性質を有することにより、均質な個体群を継続的に得ることができ、例えば本発明の非ヒト動物を疾患モデル動物として使用する場合等において非常に有用である。 That is, being able to be subcultured means that normal mating can be repeated, and preferably, the characteristics of the animal of the present invention are stably maintained even when mating is repeated. Specifically, for example, it is preferable that fertility is normal and normal male and female mating is possible. The mating can be stably repeated for at least one generation or more, preferably two generations or more, more preferably three generations or more. The genotype may be either homotype or heterotype as long as it is stably maintained. By having such properties, a homogeneous population can be obtained continuously, which is very useful when, for example, the non-human animal of the present invention is used as a disease model animal.
かくして得られる本発明の非ヒト動物は、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有し、継代可能であるという非常に有用な性質を有しているが、これ以外の表現型を有しているものでも本発明のフォリスタチン導入動物に含まれる。 The non-human animal of the present invention thus obtained has a phenotype of at least a decrease in activity, an emotional abnormality, a deterioration in information processing mechanism, and an abnormality in learning and memory, and can be passaged. However, those having other phenotypes are also included in the follistatin-introduced animal of the present invention.
本発明のフォリスタチン導入動物は、上記したようなプロモーターとフォリスタチン遺伝子等を用いて、それ自体公知の通常用いられる外来遺伝子導入動物の作製方法に準じて作製することができる。具体的には、例えば、
(1)少なくとも脳で活性化されるプロモーターの制御下におかれたフォリスタチン遺伝子を非ヒト動物受精卵に導入する、
(2)前記受精卵を発生させ、得られた非ヒト動物を解析して、該フォリスタチン遺伝子が導入された個体を選択する、
(3)選択された個体が、継代可能であることを確認する、
ことによって作製することができる。
The follistatin-introduced animal of the present invention can be prepared according to a known method for preparing a foreign gene-introduced animal that is generally used per se, using a promoter and a follistatin gene as described above. Specifically, for example,
(1) introducing at least a follistatin gene under the control of a promoter activated in the brain into a non-human animal fertilized egg,
(2) Generate the fertilized egg, analyze the obtained non-human animal, and select an individual into which the follistatin gene has been introduced.
(3) Confirm that the selected individual can be passaged.
Can be produced.
もしくは、
(1)フォリスタチン遺伝子を非ヒト動物受精卵に導入する、
(2)前記受精卵を発生させ、得られた非ヒト動物を解析して、フォリスタチン遺伝子が過剰発現された個体を選択する、
(3)選択された個体が、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有し、かつ継代可能であることを確認する、
ことによって作製することができる。
Or
(1) introducing a follistatin gene into a fertilized egg of a non-human animal,
(2) Generate the fertilized egg, analyze the obtained non-human animal, and select an individual in which the follistatin gene is overexpressed.
(3) Confirm that the selected individual has at least one of the following phenotypes: active mass reduction, emotional abnormality, information processing mechanism decline, and learning memory abnormality, and can be passaged To
Can be produced.
上記作製方法において、例えば、非ヒト動物受精卵の調製、該受精卵へのフォリスタチン遺伝子の導入、該受精卵の発生、該受精卵由来の産仔の取得、フォリスタチン遺伝子が導入された個体の選択等は、いずれもそれ自体公知の通常用いられる方法により行うことができる。 In the above production method, for example, preparation of a fertilized egg of a non-human animal, introduction of a follistatin gene into the fertilized egg, generation of the fertilized egg, acquisition of a litter derived from the fertilized egg, an individual into which the follistatin gene has been introduced These can be selected by a commonly used method known per se.
また、非ヒト動物としては、ヒト以外の動物であって、フォリスタチン遺伝子を前記プロモーター等とともに導入されてこれが発現されるものであればよい。好ましくは哺乳類であり、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、ヤギ、ブタ、イヌ、ネコ等が挙げられる。より好ましくはげっ歯類であり、さらに好ましくはマウスもしくはラットであり、最も好ましくはマウスである。 The non-human animal may be a non-human animal that can be expressed by introducing the follistatin gene together with the promoter and the like. Preferred are mammals, and examples include mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, goats, pigs, dogs, cats and the like. More preferred are rodents, further preferred are mice or rats, and most preferred are mice.
以下に、フォリスタチンcDNA(配列番号2、またはGenBank accession No.CR541813)及びαCaMKIIプロモーター(Science, vol 274, pp1678-1683, 1996)等を用いて、これをマウス受精卵に導入し、フォリスタチン導入マウスを作製する場合を例にあげて具体的に説明する。 In the following, follistatin cDNA (SEQ ID NO: 2 or GenBank accession No. CR541813) and αCaMKII promoter (Science, vol 274, pp1678-1683, 1996) etc. are introduced into mouse fertilized eggs, and follistatin is introduced. The case where a mouse is produced will be specifically described as an example.
フォリスタチンcDNAは、例えば、マウスまたはヒトのフォリスタチンを発現している組織からmRNAを抽出し、さらにcDNAライブラリーを作製したのち、通常の方法によりこれをスクリーニングして調製する方法等が用いられる。Mycタグ蛋白質の塩基配列は、例えば、公知の該塩基配列を通常の手法により合成したもの等が用いられる。SV40 poly A配列は、例えば、一般的に広く用いられている市販の塩基配列等を適宜選択して用いることができる。これらの連結は、それ自体公知の通常用いられる方法により行うことができる。例えば、フォリスタチンcDNAの下流に、Mycタグ蛋白質の塩基配列を含むプライマーを用いてPCR反応を行うこと等により、簡便にこれらが連結されたDNAを調製することができる。さらに、このDNAを、αCaMKIIプロモーターとSV40 poly A配列を含むプラスミドに挿入すること等によって、これらすべてを連結したDNA(トランスジーン)を作製することができる。 For example, a follistatin cDNA can be prepared by extracting mRNA from a tissue expressing mouse or human follistatin, further preparing a cDNA library, and screening and preparing it by a conventional method. . As the base sequence of the Myc tag protein, for example, a known sequence synthesized from the base sequence is used. As the SV40 poly A sequence, for example, a commercially available base sequence generally widely used can be appropriately selected and used. These connections can be performed by a commonly used method known per se. For example, by performing a PCR reaction using a primer containing the base sequence of Myc tag protein downstream of follistatin cDNA, a DNA in which these are easily linked can be prepared. Further, by inserting this DNA into a plasmid containing the αCaMKII promoter and the SV40 poly A sequence, a DNA (transgene) in which these are all linked can be prepared.
次に、得られたDNAをマウス受精卵に導入する。マウスの系統としては、例えば、C57BL等が挙げられる。マウス受精卵は、自然交配によるものを採取してもよいが、過排卵処理した雌マウスから採取した未受精卵と雄マウスから採取した精子を常法により体外受精させて調製された受精卵や、過排卵処理した雌マウスと雄マウスを交配させたのちに雌マウスから採取した受精卵を用いることもできる。これに、マイクロインジェクション法等により前記DNAを導入し、得られたフォリスタチン遺伝子導入受精卵を偽妊娠させた雌マウスの卵管に移植して発生させ、出産させればよい。 Next, the obtained DNA is introduced into a mouse fertilized egg. Examples of mouse strains include C57BL. Mouse fertilized eggs may be collected by natural mating, but fertilized eggs prepared by in vitro fertilization of unfertilized eggs collected from superovulated female mice and sperm collected from male mice in a conventional manner. Alternatively, a fertilized egg collected from a female mouse after mating a superovulated female mouse and a male mouse can also be used. The DNA can be introduced into this by introducing the DNA by a microinjection method or the like, and the resulting follistatin gene-introduced fertilized egg can be transplanted into the oviduct of a female mouse that has been pseudopregnant to generate and give birth.
かくして得られた産仔の中から、フォリスタチン遺伝子が導入された個体を選択する。例えば、マウスの尾の先を切り取り、公知のDNA抽出法等の市販キット等を利用してゲノムDNAを抽出し、サザンブロット法、PCR法等を用いてゲノム中に導入されたフォリスタチン遺伝子の有無やコピー数を解析することができる。 An individual into which the follistatin gene has been introduced is selected from the pups thus obtained. For example, the tip of the mouse is cut off, genomic DNA is extracted using a commercially available kit such as a known DNA extraction method, and the follistatin gene introduced into the genome using the Southern blot method, PCR method, etc. Presence / absence and number of copies can be analyzed.
また、該個体内で実際にフォリスタチン遺伝子が発現され、フォリスタチンが生成されていることを確認することが好ましい。さらに、フォリスタチンと共に発現されるMycタグ蛋白質に対する抗体を利用し、間接的にフォリスタチンの発現を確認することもできる。このようなフォリスタチン遺伝子の発現確認は、例えば、ELISA法、ウエスタンブロット法等によって行うことができる。また、例えば、フォリスタチンをコードしているmRNAの発現量により解析されてもよい。また、フォリスタチン遺伝子とともに前記トランスジーンを構成しているSV40 poly A配列等をプローブとして用いて、間接的にフォリスタチン遺伝子の発現を確認することもできる。このようなフォリスタチン遺伝子の発現確認は、例えば、In situ hybridization法、ノザンブロット法等によって行うことができる。これらの解析は、具体的には、例えば、該動物の各種臓器、組織、細胞等や、これらから調製した抽出液を試料として行えばよい。本発明のフォリスタチン導入マウスとしては、好ましくは、少なくとも脳でフォリスタチン遺伝子が過剰発現されている個体を選択する。好ましくは、本発明のマウスの脳におけるフォリスタチン遺伝子の発現量を解析し、これを野生型マウスの脳におけるフォリスタチン遺伝子の発現量と比較して、野生型マウスよりも発現量の多いものを選択することが好ましい。ただし、特にフォリスタチンそのものを解析しようとする場合、通常野生型動物の体内で生成されているフォリスタチン量は非常に少ないので、通常用いられるELISA法、ウエスタンブロット法等ではフォリスタチンが検出限界以下となることがある。これに対して本発明の動物ではフォリスタチンが検出された場合には、本発明の非ヒト動物では同種の野生型動物に比べてフォリスタチンが多く存在しているということができる。 In addition, it is preferable to confirm that the follistatin gene is actually expressed in the individual and follistatin is generated. Furthermore, the expression of follistatin can be indirectly confirmed using an antibody against Myc tag protein expressed together with follistatin. Such follistatin gene expression can be confirmed by, for example, ELISA, Western blotting, or the like. Further, for example, it may be analyzed by the expression level of mRNA encoding follistatin. In addition, the expression of the follistatin gene can be indirectly confirmed using the SV40 poly A sequence constituting the transgene together with the follistatin gene as a probe. Such follistatin gene expression can be confirmed by, for example, in situ hybridization method, Northern blot method and the like. Specifically, these analyzes may be performed using, for example, various organs, tissues, cells, and the like of the animal, and extracts prepared from these as samples. As the follistatin-introduced mouse of the present invention, an individual in which at least the follistatin gene is overexpressed in the brain is preferably selected. Preferably, the expression level of the follistatin gene in the brain of the mouse of the present invention is analyzed, and compared with the expression level of the follistatin gene in the brain of the wild-type mouse, It is preferable to select. However, especially when trying to analyze follistatin itself, the amount of follistatin normally produced in wild-type animals is very small, so follistatin is below the detection limit in the commonly used ELISA method, Western blot method, etc. It may become. On the other hand, when follistatin is detected in the animal of the present invention, it can be said that the non-human animal of the present invention contains more follistatin than the wild-type animal of the same species.
かくして得られた本発明のフォリスタチン導入マウスは、好ましくは同系の野生型マウスとの交配を行って、系統を維持することができる。交配を行うごとに、得られた産仔の中でフォリスタチン遺伝子を過剰発現している個体を選択する。また、得られるヘテロ型個体の雄と雌を交配することにより、ホモ型個体を得ることもできる。 The follistatin-introduced mouse of the present invention thus obtained is preferably crossed with a syngeneic wild-type mouse to maintain the strain. Each time mating is performed, an individual overexpressing the follistatin gene is selected from the obtained offspring. Moreover, a homozygous individual can also be obtained by mating male and female heterozygous individuals obtained.
さらに好ましくは、得られたフォリスタチン導入マウスを用いて、行動テストを行い、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有するものを選択する。行動テストは、該マウスに適用できるものであればいかなるものでもよく、複数を組み合わせて行い、総合的に判断することが好ましい。得られた結果は、好ましくは同腹の野生型マウスを用いて得られた結果と比較し、有意差があった場合に異常であると判定することができる。結果の判定には、例えば、分散分析法(ANOVA)等を用いることができる。また、各行動テストにおける表現型の選択基準は、以上に詳述したとおりである。 More preferably, the obtained follistatin-introduced mouse is used to conduct a behavioral test, and has at least one of a phenotype of activity reduction, emotional abnormality, information processing mechanism decline, and learning memory abnormality Choose one. Any behavior test may be used as long as it can be applied to the mouse, and it is preferable to perform a comprehensive judgment by combining a plurality of behavior tests. The obtained results are preferably compared with the results obtained using wild-type mice of the same litter, and can be determined to be abnormal when there is a significant difference. For example, analysis of variance (ANOVA) or the like can be used to determine the result. The phenotypic selection criteria in each behavior test are as described in detail above.
2.本発明のフォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/または予防薬のスクリーニング方法
2−1.本発明の非ヒト動物を用いるスクリーニング方法
本発明の非ヒト動物のうち、フォリスタチン遺伝子が過剰発現され、かつ、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有し、継代可能である動物は、これらの行動異常と同様の病状を呈するフォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/予防薬のスクリーニングに非常に有用である。フォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害とは、これが特異的に阻害するアクチビンが関与する精神疾患または記憶障害も含む。フォリスタチンが関与する精神疾患としては、例えば、そう病、うつ病、そううつ病、多動性障害、自閉症、多動性障害、統合失調症、外傷後ストレス障害等が挙げられる。また、フォリスタチンが関与する記憶障害としては、学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、認知症に伴う記憶障害、パーキンソン病に伴う記憶障害、うつ病に伴う記憶障害等が挙げられる。
2. Screening method for therapeutic and / or prophylactic agent for mental illness or memory disorder involving follistatin of the present invention
2-1. Screening method using the non-human animal of the present invention Among the non-human animals of the present invention, the follistatin gene is overexpressed, and at least the amount of activity is decreased, emotional abnormality, information processing mechanism is decreased, and learning memory Animals that have any of the abnormal phenotypes and can be passaged are very useful for the screening of drugs for the treatment and / or prevention of mental illness or memory impairment involving follistatin that presents pathologies similar to these behavioral abnormalities Useful. Mental illness or memory impairment involving follistatin also includes mental illness or memory impairment involving activin, which it specifically inhibits. Examples of mental disorders involving follistatin include depression, depression, depression, hyperactivity disorder, autism, hyperactivity disorder, schizophrenia, post-traumatic stress disorder, and the like. In addition, memory disorders involving follistatin include learning and memory disorders, memory disorders associated with aging, memory disorders associated with cerebrovascular disorders, memory disorders associated with dementia, memory disorders associated with Parkinson's disease, memory disorders associated with depression Etc.
非ヒト動物の行動テストは、既に様々な精神疾患または記憶障害のモデル動物において各種精神疾患または記憶障害の治療及び/予防薬のスクリーニングに用いられており、各行動テストにより得られる結果がヒトのどのような精神疾患または記憶障害と同様の症状と考えられるかについて、多くの知見が得られている。例えば、探索行動テスト(Open field test)等の一般活動性テストにおいて活動量の上昇が見られた場合、該動物はヒトのそう病や多動性障害と類似の症状を有すると考えられている。情動性の行動テストである、明暗テスト(Light and dark test)において明部の占有時間が長い場合や、強制水泳テスト(Forced swimming test)において無動時間が短い場合、さらに高架式十字迷路テストでむき出しの通路(Open arm)での存在時間が長い場合も同様に該動物がヒトのそう病や多動性障害と類似の症状を有すると理解される。逆に、それぞれの行動テストで逆の結果が得られた場合には、該動物はヒトうつ病と類似の症状を有すると考えられている。また、例えば、情報処理機構の行動テストであるプレパルス抑制テスト(Prepulse inhibition test)において、その抑制度合いが低下した場合は、ヒトの統合失調症と関連していると考えられている。さらに、学習記憶の行動テストであるモリス水迷路(Morris water maze)、恐怖条件付け(Fear conditioning)、オブジェクト認識テスト(Object recognition test)等において成績が低下した場合は、ヒトの学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、アルツハイマー病等の認知症による記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、パーキンソン病等の神経性疾患に伴う記憶障害、うつ病に伴う記憶障害等と関連していると考えられている。一方、恐怖条件付けにおいて学習能力または記憶の保持の低下が見られた場合は、外傷後ストレス障害等と関係していると考えられる。さらに、モリス水迷路において、ワーキングメモリーの低下が見られた場合は、該動物がヒトの統合失調症と関連していると考えられる。 Non-human animal behavioral tests have already been used for screening for therapeutic and / or preventive drugs for various mental illnesses or memory disorders in various psychiatric or memory disorder model animals. There is a lot of knowledge about what psychiatric disorders or memory disorders are considered to be similar symptoms. For example, if there is an increase in activity in a general activity test such as an open field test, the animal is considered to have symptoms similar to human mania or hyperactivity disorder. . If the light-occupied time is long in the light and dark test, which is an emotional behavior test, or if the immobility time is short in the forced swimming test, the elevated plus maze test It is also understood that the animal has similar symptoms to human mania and hyperactivity disorder when the presence time in the open arm is long. Conversely, if each behavior test yields the opposite result, the animal is considered to have symptoms similar to human depression. In addition, for example, in the prepulse inhibition test, which is an action test of the information processing mechanism, when the degree of inhibition decreases, it is considered to be related to human schizophrenia. Furthermore, if the results of Morris water maze, fear conditioning, object recognition test, etc., which are behavioral tests for learning memory, decline, human learning memory impairment and aging Memory impairment associated with dementia such as Alzheimer's disease, memory impairment associated with cerebrovascular disorder, memory impairment associated with neurological diseases such as Parkinson's disease, memory impairment associated with depression, etc. Yes. On the other hand, if a decrease in learning ability or retention of memory is observed in fear conditioning, it is considered to be related to post-traumatic stress disorder or the like. Furthermore, if there is a decrease in working memory in the Morris water maze, the animal is considered to be associated with human schizophrenia.
そこで、本発明の非ヒト動物に被検物質を投与し、この被検物質が該動物に与える影響を、該動物が有する前記のような表現型の変化を指標にして検出することにより、フォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/予防薬のスクリーニングを行うことができる。 Therefore, the test substance is administered to the non-human animal of the present invention, and the effect of the test substance on the animal is detected using the phenotypic change of the animal as an index. Screening for therapeutic and / or prophylactic agents for psychiatric or memory disorders involving statins can be performed.
被検物質としては、例えば、ペプチド、タンパク、非ペプチド性化合物、合成化合物、発酵生産物、細胞抽出液、植物抽出液、動物組織抽出液等が挙げられ、これら化合物は新規な化合物であってもよいし、公知の化合物であってもよい。具体的には、本発明の非ヒト動物に被検物質を投与し、前記行動テストを行って、被検物質が該動物に与える影響を解析する。好ましくは、無処理の対照動物を用いた行動テストを行い、これと結果を比較して解析する。これらの非ヒト動物に被検物質を投与する方法としては、例えば、経口投与、静脈注射等が用いられ、非ヒト動物の種類、症状、被検物質の性質等に鑑みて適宜選択すればよい。また、被検物質の投与量についても、同様に適宜選択することができる。 Examples of the test substance include peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, etc., and these compounds are novel compounds. It may also be a known compound. Specifically, the test substance is administered to the non-human animal of the present invention, the behavior test is performed, and the influence of the test substance on the animal is analyzed. Preferably, a behavioral test is performed using an untreated control animal, and the result is compared with the analysis. As a method for administering the test substance to these non-human animals, for example, oral administration, intravenous injection, and the like are used, and may be appropriately selected in view of the type of non-human animals, symptoms, properties of the test substance, and the like. . Similarly, the dose of the test substance can be selected as appropriate.
具体的には、例えば、本発明の非ヒト動物は、上記1に詳述したとおり、好ましくは野生型動物に比べて活動量や情動性が低下している。活動量や情動性の低下は、該動物がヒトのうつ病や自閉症と類似の症状を有することを意味している。そこで、例えば、ある被検物質を投与した本発明の非ヒト動物に活動量や情動性の行動テストを行い、活動量や情動性の上昇が確認された場合、該被検物質はうつ病や自閉症の治療及び/または予防薬として用い得ることがわかる。また、逆に活動量や情動性のさらなる低下が確認された場合、該被検物質はそう病や多動性障害の治療及び/または予防薬として用い得ることがわかる。また、例えば、本発明の非ヒト動物は、好ましくは野生型動物に比べて情報処理機構が低下している。被検物質の投与により、情報処理機構の行動テストの結果に変化が見られた場合、該被検物質は統合失調症の治療及び/または予防薬として用い得ることがわかる。さらに、学習記憶機能についても、同様に、被検物質の投与により学習記憶の行動テストの結果に変化が見られた場合、該被検物質は学習記憶障害やアルツハイマー病等の認知症等の治療及び/または予防薬として用い得ることがわかる。各行動テストにおける表現型の選択基準は、以上に詳述したとおりである。 Specifically, for example, as described in detail in 1 above, the non-human animal of the present invention preferably has a reduced amount of activity and emotionality compared to a wild-type animal. A decrease in activity or emotionality means that the animal has symptoms similar to human depression and autism. Thus, for example, when a non-human animal of the present invention administered with a certain test substance is subjected to an activity test or emotional behavior test and an increase in activity or emotional activity is confirmed, the test substance may be depressed or It can be seen that it can be used as a therapeutic and / or prophylactic agent for autism. On the other hand, if a further decrease in the amount of activity or emotion is confirmed, it can be seen that the test substance can be used as a therapeutic and / or prophylactic agent for common diseases and hyperactivity disorders. For example, the information processing mechanism of the non-human animal of the present invention is preferably lower than that of a wild-type animal. When the test substance administration shows a change in the results of the information processing mechanism behavior test, it can be seen that the test substance can be used as a therapeutic and / or prophylactic agent for schizophrenia. Furthermore, for the learning memory function, similarly, when a change in the results of the learning memory behavior test is observed due to the administration of the test substance, the test substance is used for the treatment of dementia such as learning memory disorder or Alzheimer's disease. And / or can be used as a prophylactic. The phenotypic selection criteria for each behavioral test is as detailed above.
2−2.フォリスタチンを発現している細胞を用いるスクリーニング方法
本発明のフォリスタチン導入動物の行動異常の解析により、フォリスタチンの過剰発現と精神疾患または記憶障害との関連が判明したため、フォリスタチンの発現量を制御することによりこれらの疾患の治療及び/予防を行うことができる。すなわち、フォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/予防薬のスクリーニングは、フォリスタチンを発現している細胞(以下、これを「フォリスタチン発現細胞」と称することがある)を用いても行うことができる。具体的には、フォリスタチン発現細胞に被検物質を添加し、該細胞に対して被検物質が与える影響をフォリスタチン発現量の変化を指標にして検出することにより行うことができる。
2-2. Screening method using cells expressing follistatin The analysis of behavioral abnormalities in the follistatin-introduced animal of the present invention revealed the relationship between follistatin overexpression and mental illness or memory impairment. By controlling, it is possible to treat and / or prevent these diseases. That is, screening for therapeutic and / or prophylactic drugs for mental illness or memory impairment involving follistatin uses cells expressing follistatin (hereinafter, sometimes referred to as “follistatin expressing cells”). Can also be done. Specifically, a test substance can be added to a follistatin-expressing cell, and the influence of the test substance on the cell can be detected using the change in follistatin expression level as an index.
フォリスタチンの量が増加すれば、アクチビンシグナル系が阻害されるので、例えば、フォリスタチン遺伝子に関与してフォリスタチンの生成量を増加させる物質は、フォリスタチンによるアクチビンシグナル系の阻害を増強させる物質である。フォリスタチン発現細胞を用いれば、フォリスタチンの発現に影響を与える物質をスクリーニングすることができる。 If the amount of follistatin increases, the activin signal system is inhibited. For example, a substance that increases follistatin production by participating in the follistatin gene enhances inhibition of the activin signal system by follistatin. It is. If follistatin-expressing cells are used, a substance that affects follistatin expression can be screened.
フォリスタチン発現細胞としては、フォリスタチンを発現し得る細胞であればいかなるものでもよいが、例えば、上記1に詳述した本発明の非ヒト動物から調製されるフォリスタチンを発現している脳神経細胞の初代培養細胞等が挙げられる。これらの細胞に、被検物質を添加し、該細胞に対して被検物質が与える影響をフォリスタチン発現量の変化を指標にして検出することができる。被検物質としては、上記2−1に詳述したものと同様のものを用いることができる。被検物質の添加は、例えば、該細胞を培養している培地に直接添加する等の方法により簡便に行うことができる。かくして被検物質を添加された細胞におけるフォリスタチン発現量の変化を、公知の蛋白質の解析方法、例えば、ELISA法、ウエスタンブロッティング法等により解析する。解析は、好ましくは被検物質を添加していない細胞と比較して行われる。 The follistatin-expressing cell may be any cell that can express follistatin, for example, a brain neuron expressing follistatin prepared from the non-human animal of the present invention described in detail in 1 above. Primary cultured cells and the like. A test substance is added to these cells, and the influence of the test substance on the cells can be detected using the change in follistatin expression level as an index. As the test substance, the same substances as those detailed in 2-1 can be used. The test substance can be easily added by, for example, a method of directly adding the test substance to the medium in which the cells are cultured. Thus, the change in the expression level of follistatin in the cells to which the test substance has been added is analyzed by a known protein analysis method such as ELISA or Western blotting. The analysis is preferably performed in comparison with cells not added with the test substance.
解析の結果、例えば、フォリスタチン発現量が減少していた場合に、該被検物質はうつ病または自閉症の治療及び/予防薬として有用であると判定することができる。逆に、発現量が増加していた場合には、該被検物質はそう病または多動性障害の治療及び/予防薬として有用であると判定することができる。さらに、本発明の非ヒト動物と逆の表現型を有する動物、例えば、アクチビン導入動物などを組み合わせて用いることによれば、そううつ病等の治療及び/予防薬のスクリーニングを行うこともできる。 As a result of the analysis, for example, when the expression level of follistatin is decreased, it can be determined that the test substance is useful as a therapeutic and / or prophylactic agent for depression or autism. On the contrary, when the expression level is increased, it can be determined that the test substance is useful as a therapeutic and / or prophylactic agent for common disease or hyperactivity disorder. Furthermore, by using an animal having a phenotype opposite to that of the non-human animal of the present invention, such as an activin-introduced animal, it is possible to screen for therapeutic and / or preventive drugs for depression and the like.
2−3.本発明のスクリーニング方法により得られた物質の製剤化方法
かくして2−1および2で詳述した本発明のスクリーニング方法により選択された物質を、それ自体公知の通常用いられる方法により製剤化し、該物質を有効成分として含むそう病、うつ病、そううつ病、多動性障害、自閉症、統合失調症等の精神疾患、または学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、認知症に伴う記憶障害、パーキンソン病に伴う記憶障害、うつ病に伴う記憶障害等の記憶障害の治療及び/または予防薬を調製することができる。
2-3. Method for Formulating Substance Obtained by Screening Method of the Present Invention Thus, the substance selected by the screening method of the present invention detailed in 2-1 and 2 is formulated by a commonly used method known per se, and the substance is prepared. Depression, depression, depression, hyperactivity disorder, mental disorders such as autism, schizophrenia, or learning memory impairment, memory impairment associated with aging, memory impairment associated with cerebrovascular disorder A therapeutic and / or prophylactic agent for memory impairment such as memory impairment associated with dementia, memory impairment associated with Parkinson's disease, and memory impairment associated with depression can be prepared.
本発明の薬剤に有効成分として含まれる物質は、生理学的に許容されるそれらの塩、水和物並びに溶媒和物等であってもよい。例えば、無機塩基との塩、有機塩基との塩、無機酸との塩、有機酸との塩、塩基性または酸性アミノ酸との塩などの薬学的に許容し得る塩などがあげられる。無機塩基との塩の好適な例としては、例えばナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、ならびにアルミニウム塩、アンモニウム塩などがあげられる。有機塩基との塩の好適な例としては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、ピコリン、2,6-ルチジン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、N,N'-ジベンジルエチレンジアミンなどとの塩があげられる。無機酸との塩の好適な例としては、例えば塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸などとの塩があげられる。有機酸との塩の好適な例としては、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、フマル酸、シュウ酸、酒石酸、マレイン酸、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、安息香酸などとの塩があげられる。塩基性アミノ酸との塩の好適な例としては、例えばアルギニン、リジン、オルチニンなどとの塩があげられ、酸性アミノ酸との好適な例としては、例えばアスパラギン酸、グルタミン酸などとの塩があげられる。 Substances contained as an active ingredient in the medicament of the present invention may be physiologically acceptable salts, hydrates, solvates and the like. Examples thereof include pharmaceutically acceptable salts such as salts with inorganic bases, salts with organic bases, salts with inorganic acids, salts with organic acids, and salts with basic or acidic amino acids. Preferable examples of the salt with an inorganic base include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt, aluminum salt and ammonium salt. Preferable examples of the salt with an organic base include, for example, trimethylamine, triethylamine, pyridine, picoline, 2,6-lutidine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, cyclohexylamine, dicyclohexylamine, N, N′-dibenzylethylenediamine. And salt. Preferable examples of the salt with inorganic acid include salts with hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, phosphoric acid and the like. Preferable examples of the salt with organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, fumaric acid, oxalic acid, tartaric acid, maleic acid, citric acid, succinic acid, malic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, benzoic acid. And salt. Preferable examples of the salt with basic amino acid include salts with arginine, lysine, ortinine and the like, and preferable examples with acidic amino acid include salts with aspartic acid, glutamic acid and the like.
本発明の薬剤に有効成分として含まれる物質は、それ自体単独でそう病、うつ病、そううつ病、多動性障害、自閉症、統合失調症、外傷後ストレス障害等の精神疾患、または学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、認知症に伴う記憶障害、パーキンソン病に伴う記憶障害、うつ病に伴う記憶障害等の記憶障害の患者に投与することもできるが、複数の有効成分を2種以上含むこともできる。また、薬理学的に許容される製剤用添加物等を用いて医薬品組成物として調製し、これを投与するのが好ましい。例えば、必要に応じて糖衣を施した錠剤、カプセル剤、顆粒剤、細粒剤、散剤、丸剤、マイクロカプセル剤、リポソーム製剤、トローチ、舌下剤、液剤、エリキシル剤、乳剤、懸濁剤等として経口的に、あるいは無菌の水性液もしくは油性液として製造した注射剤や、座剤、軟膏、貼付剤等として非経口的に使用できる。これらは例えば、該化合物を生理学的に認められる担体、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、安定剤、結合剤などとともに一般に認められた製剤実施に要求される単位用量形態で混和し、充填又は打錠等の当業界で周知の方法を用いて製造することができる。これらの医薬品組成物における有効成分量は指示された範囲の適当な容量が得られるようにするものである。 The substance contained as an active ingredient in the drug of the present invention is itself a mental disorder such as depression, depression, depression, hyperactivity disorder, autism, schizophrenia, post-traumatic stress disorder, or Can be administered to patients with memory impairment such as learning memory impairment, memory impairment associated with aging, memory impairment associated with cerebrovascular disorder, memory impairment associated with dementia, memory impairment associated with Parkinson's disease, and memory impairment associated with depression However, it can also contain two or more active ingredients. Moreover, it is preferable to prepare and administer a pharmaceutical composition using a pharmacologically acceptable additive for pharmaceutical preparation. For example, tablets, capsules, granules, fine granules, powders, pills, microcapsules, liposome preparations, troches, sublinguals, liquids, elixirs, emulsions, suspensions, etc. As an injection, a suppository, an ointment, a patch or the like manufactured orally as a sterile aqueous liquid or oily liquid. These include, for example, the compound in admixture in a unit dosage form required for accepted pharmaceutical practice, along with physiologically recognized carriers, flavoring agents, excipients, vehicles, preservatives, stabilizers, binders, and the like, It can be produced using methods well known in the art such as filling or tableting. The amount of active ingredient in these pharmaceutical compositions is such that an appropriate volume within the indicated range is obtained.
例えば、錠剤、カプセル剤等に混和することができる添加剤としては、ゼラチン、コーンスターチ、トラガント、アラビアゴム等の結合剤、結晶性セルロース等の賦形剤、セルロース、マンニトール、又はラクトース等の充填剤、コーンスターチ、ゼラチン、アルギン酸等の膨化剤、澱粉、ポリビニルポリピロリドン、澱粉誘導体、又はナトリウム澱粉グリコラート等の崩壊剤、ステアリン酸マグネシウム等の滑沢剤、ラウリル硫酸ナトリウム等の湿潤剤、ショ糖、乳糖又はサッカリン等の甘味剤、ペパーミント、アカモノ油又はチェリー等の香味剤等が用いられる。また、錠剤は必要に応じて腸溶性コーティング剤等を用いてコーティングを施すこともできる。カプセルについては、前記の添加剤にさらに油脂のような液状担体を含有することができる。 For example, additives that can be mixed into tablets, capsules and the like include binders such as gelatin, corn starch, tragacanth and gum arabic, excipients such as crystalline cellulose, fillers such as cellulose, mannitol, and lactose. , Starch, polyvinylpolypyrrolidone, starch derivatives, disintegrating agents such as sodium starch glycolate, lubricants such as magnesium stearate, wetting agents such as sodium lauryl sulfate, sucrose, lactose Alternatively, a sweetening agent such as saccharin, a flavoring agent such as peppermint, red mono oil or cherry is used. In addition, tablets can be coated with an enteric coating agent or the like as necessary. As for the capsule, a liquid carrier such as fats and oils can be further contained in the additive.
また例えば、注射剤として用いる無菌医薬品組成物は、注射用水のようなベヒクル中の活性物質、胡麻油、椰子油等の天然産出植物油等を溶解又は懸濁させるなどの通常の製剤実施に従って処方することができる。注射用の水性液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液(D-ソルビトール、D-マンニトール、塩化ナトリウム等)等が用いられ、適当な溶解補助剤、例えば、アルコール(エタノール等)、ポリアルコール(プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等)、非イオン性界面活性剤(ポリソルベート80TM、HCO-50等)等と併用することができる。油性液としては、例えば、ゴマ油、大豆油等が用いられ、溶解補助剤である安息香酸ベンジル、ベンジルアルコール等と併用することができる。また、上記の医薬品組成物には、例えば、緩衝剤(リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液等)、無痛化剤(塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカイン等)、安定剤(ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコール等)、保存剤(ベンジルアルコール、フェノール等)、及び酸化防止剤等を配合してもよい。かくして調製される注射用の水性液は、通常、該化合物を上記のような媒体に溶解させて濾過滅菌してから、適当な滅菌済みバイアル又はアンプルに充填して製造される。安定性を高めるために、該医薬品組成物を凍結させた後にバイアル中の水を真空下で除去してもよい。油性液についても水性液の場合と実質的に同様に製造できるが、該化合物を上記媒体に懸濁させた後にエチレンオキシド等により滅菌することによって好適に製造できる。
In addition, for example, sterile pharmaceutical compositions used as injections should be formulated in accordance with normal pharmaceutical practice such as dissolving or suspending active substances in vehicles such as water for injection, naturally produced vegetable oils such as sesame oil and coconut oil, etc. Can do. As an aqueous solution for injection, for example, an isotonic solution (D-sorbitol, D-mannitol, sodium chloride, etc.) containing physiological saline, glucose and other adjuvants, etc. are used. , Alcohol (ethanol etc.), polyalcohol (propylene glycol, polyethylene glycol etc.), nonionic surfactant (
かくして得られる医薬品組成物は安全で低毒性であるので、例えば、ヒトや、ヒト以外の哺乳動物に対してそう病、うつ病、そううつ病、多動性障害、自閉症、統合失調症、外傷後ストレス障害、学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、認知症に伴う記憶障害、パーキンソン病に伴う記憶障害、うつ病に伴う記憶障害等の治療及び/または予防薬として投与することができる。該組成物に含まれる有効成分である前記物質の投与量は、対象疾患、症状、対象臓器、投与対象、投与方法等により差異はあるが、例えば、経口投与する場合は、一般的に成人(体重60kgとして)においては、一日につき約0.01〜10mg、好ましくは約0.1〜5mg、より好ましくは約0.1〜2mgである。また、非経口的に投与する場合、例えば、注射剤の形で通常成人(60kgとして)に投与する場合は、一日につき約0.01〜3mg程度、好ましくは約0.01〜2mg程度、より好ましくは約0.01〜1mg程度を静脈注射により投与するのが好ましい。また、一日の投与量を一〜数回に分けて投与するのが望ましい。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を同様に投与することができる。 Since the pharmaceutical composition thus obtained is safe and has low toxicity, for example, depression, depression, depression, hyperactivity disorder, autism, schizophrenia for humans and non-human mammals , Post-traumatic stress disorder, learning memory disorder, memory disorder associated with aging, memory disorder associated with cerebrovascular disorder, memory disorder associated with dementia, memory disorder associated with Parkinson's disease, memory disorder associated with depression, and / or It can be administered as a prophylactic agent. The dose of the substance, which is an active ingredient contained in the composition, varies depending on the target disease, symptoms, target organ, administration target, administration method, and the like. (With a body weight of 60 kg), it is about 0.01 to 10 mg, preferably about 0.1 to 5 mg, more preferably about 0.1 to 2 mg per day. In addition, when administered parenterally, for example, when administered to an ordinary adult (as 60 kg) in the form of an injection, about 0.01 to 3 mg per day, preferably about 0.01 to 2 mg, more preferably about It is preferable to administer about 0.01 to 1 mg by intravenous injection. Moreover, it is desirable to administer the daily dose in one to several times. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be similarly administered.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited at all by these Examples.
フォリスタチン前脳特異的過剰発現miceの作製
本発明の動物は、フォリスタチンの脳における機能を解析するため、発生初期での異常を起こさず、前脳特異的かつ脳神経回路網発達期終了後(おおよそ生後4週後以降)に発現が開始するαCaMKII promoter(Science, vol 274,pp1678-1683, 1996)の制御下でヒトフォリスタチンが発現するようにトランスジーン(図1参照)を作製し、フォリスタチン導入マウスを作製した。用いたマウスの系統はC57BLである。
Preparation of follistatin forebrain-specific overexpression mice The animal of the present invention does not cause abnormalities in the early stages of development in order to analyze the function of follistatin in the brain. A transgene (see Fig. 1) is prepared so that human follistatin is expressed under the control of the αCaMKII promoter (Science, vol 274, pp1678-1683, 1996), which is expressed approximately after 4 weeks of age). Statin-introduced mice were prepared. The mouse strain used is C57BL.
フォリスタチンcDNA(配列番号2)は、ヒトのフォリスタチンを発現している卵巣からmRNAを抽出し、RT-PCR法によりこれを増幅して取得した。Mycタグ蛋白質の塩基配列としては、公知の塩基配列(配列番号1)を用いた。まず、上記フォリスタチンcDNAの下流に、Mycタグ蛋白質の塩基配列を含むプライマーを用いてPCR反応を行うことにより、これらが連結されたDNAを調製した。さらに、このDNAを、αCaMKIIプロモーターとSV40 poly A配列を含むプラスミド(Invitrogen社製)に挿入することによって、これらすべてが連結されたDNA(トランスジーン)を作製した(図1)。 Follistatin cDNA (SEQ ID NO: 2) was obtained by extracting mRNA from an ovary expressing human follistatin and amplifying it by RT-PCR. A known base sequence (SEQ ID NO: 1) was used as the base sequence of the Myc tag protein. First, PCR was performed using a primer containing the base sequence of Myc tag protein downstream of the follistatin cDNA to prepare a DNA in which these were linked. Further, this DNA was inserted into a plasmid (Invitrogen) containing an αCaMKII promoter and an SV40 poly A sequence to prepare a DNA (transgene) in which all of them were linked (FIG. 1).
次に、得られたDNAをマウス受精卵に導入した。マウスの系統としては、C57BLを用いた。マウス受精卵は、過排卵処理した雌マウスと雄マウスを交配させたのちに雌マウスから採取した受精卵を用いた。これに、マイクロインジェクション法により前記トランスジーンを導入し、得られたフォリスタチン遺伝子導入受精卵を偽妊娠させた雌マウスの卵管に移植して発生させ、出産させた。 Next, the obtained DNA was introduced into a mouse fertilized egg. C57BL was used as a mouse strain. As a fertilized mouse, a fertilized egg collected from a female mouse after mating a female mouse and a male mouse subjected to superovulation treatment was used. The transgene was introduced into this by the microinjection method, and the resulting follistatin gene-introduced fertilized egg was transplanted to the oviduct of a female mouse pseudo-pregnant to generate and give birth.
その結果、フォリスタチン導入マウス(フォリスタチントランスジェニックマウス:Follistatin-Myc transgenic mice、以下、これを「FSM」と略記することがある)は、1ライン作製(以下、これを「FSM4」と称することがある)された。得られた個体におけるトランスジーンの発現状態を、In situ hybridization法により解析した。プローブとしては、トランスジーンに含まれるSV40 polyA signal配列を使用し、本発明の非ヒト動物としては成熟した100日齢のマウスを使用し、コントロールの個体としては同腹から産まれた野生型マウスを使用した。その結果、野生型マウスと比較し、FSMにおいて海馬での発現が有意に増大していることが確認された。 As a result, follistatin-introduced mice (Follistatin-Myc transgenic mice, hereinafter referred to as “FSM”) were prepared as one line (hereinafter referred to as “FSM4”). There was). The expression state of the transgene in the obtained individuals was analyzed by in situ hybridization. As a probe, the SV40 polyA signal sequence contained in the transgene is used. As a non-human animal of the present invention, a mature 100-day-old mouse is used, and as a control individual, a wild-type mouse born from the same litter is used. did. As a result, it was confirmed that the expression in the hippocampus was significantly increased in the FSM compared with the wild type mouse.
次に、得られた個体内で実際にフォリスタチン遺伝子が発現され、フォリスタチンが生成されていることを確認するため、ELISA法による解析を行った。解析は、フォリスタチンアッセイキット「AN'ALYZA Follistatin Immunoassay」(Catalog No. 8085:GT社 (Minneapolis, MN, USA)製)によって行った。100日齢マウス脳の片側から海馬を摘出し、Tris buffer(0.32M sucrose, 5mM Tris-HCl pH7.0,Protease inhibitor cocktail(Sigma社製))でホモゲナイズを行った後、その抽出液を試料とした。その結果、海馬において野生型マウスではフォリスタチンの発現が確認できなかったが、FSMにおいては、フォリスタチンの存在が確認できた(図2)。図中、「Wild」はコントロールの野生型マウスを示し、FSMは本発明のフォリスタチントランスジェニックマウスから得られた試料の結果を示す。また、「N.D.」は検出されなかったこと(Not detectable)を意味する。グラフの縦軸は、一匹のマウス脳の片側から取得した海馬あたりのフォリスタチン量(ng)である。 Next, in order to confirm that the follistatin gene was actually expressed and follistatin was produced in the obtained individuals, analysis by ELISA was performed. The analysis was performed using a follistatin assay kit “AN'ALYZA Follistatin Immunoassay” (Catalog No. 8085: manufactured by GT (Minneapolis, MN, USA)). The hippocampus was excised from one side of a 100-day-old mouse brain, homogenized with Tris buffer (0.32 M sucrose, 5 mM Tris-HCl pH 7.0, Protease inhibitor cocktail (Sigma)), and the extract was used as a sample. did. As a result, follistatin expression could not be confirmed in wild type mice in the hippocampus, but the presence of follistatin was confirmed in FSM (FIG. 2). In the figure, “Wild” indicates a control wild-type mouse, and FSM indicates the result of a sample obtained from the follistatin transgenic mouse of the present invention. “N.D.” means not detected (Not detectable). The vertical axis of the graph represents the amount of follistatin (ng) per hippocampus obtained from one side of one mouse brain.
海馬において野生型マウスとFSMとの間に有意にフォリスタチン量の差がみられたことから、確かにαCaMKIIプロモーターの制御下でフォリスタチンが前脳特異的に過剰に生産されていることが分かった。また、内在性のフォリスタチンは非常に少ないので、このELISAキットでは野生型マウスにおける内在性フォリスタチンの解析は難しいことが示唆された。
FSM4はどの個体も正常に生育し、身体的特徴(姿、体重、身長、毛並み、腕力)に異常は見あたらず、雄雌ともに正常な生殖が可能であった。
A significant difference in the amount of follistatin was observed between wild-type mice and FSM in the hippocampus, which clearly indicates that follistatin is overproduced specifically in the forebrain under the control of the αCaMKII promoter. It was. In addition, since there is very little endogenous follistatin, it was suggested that it is difficult to analyze endogenous follistatin in wild-type mice using this ELISA kit.
FSM4 grew normally in all individuals, and there was no abnormality in physical characteristics (appearance, weight, height, fur, arm strength), and normal reproduction was possible in both males and females.
一般活動性テスト
FSMの一般的活動度を、探索行動テスト(open field test)により測定した。探索行動テストは、高い壁に囲まれた30cm×30cmの四方形(室町科学株式会社製)の中にマウスを30分間放置することで、平常状態でのマウスの行動距離、行動時間、立ち上がり回数、立ち上がり時間を測定するテストである。
FSM(100〜150日齢、オス)にこの実験を行ったところ、コントロール個体と較べて、FSM4では行動時間及び行動距離が有意に減少し(ANOVA,p<0.0001)、立ち上がり回数、立ち上がり時間が有意に減少していた(ANOVA, p<0.0001)(図3)。
図3は、本発明のフォリスタチン導入マウスについて行った探索行動テスト(open field test)の結果を示すグラフである。図中、四角形(□)で示した値がFSMの結果であり、丸形(○)で示した値はコントロールの野生型マウスの結果である。グラフ横軸はいずれも実験時間(分)であり、縦軸は、それぞれ5分間ごとにおける行動時間(sec)、行動距離(cm)、立ち上がり回数、立ち上がり時間(sec)である。立ち上がり行動の多さは好奇心の高さを示すと言われている。
General activity test
The general activity of FSM was measured by an open field test. In the exploratory behavior test, the mouse's behavioral distance, behavioral time, and number of rises in a normal state are left in a 30cm x 30cm square (Muromachi Science Co., Ltd.) surrounded by a high wall for 30 minutes. This is a test to measure the rise time.
When this experiment was performed on FSM (100-150 days old, male), the action time and action distance were significantly decreased in FSM4 compared to control individuals (ANOVA, p <0.0001). There was a significant decrease (ANOVA, p <0.0001) (Figure 3).
FIG. 3 is a graph showing the results of an open field test performed on the follistatin-introduced mouse of the present invention. In the figure, the values indicated by squares (□) are the results of FSM, and the values indicated by circles (◯) are the results of control wild-type mice. In each graph, the horizontal axis represents the experiment time (minutes), and the vertical axis represents the action time (sec), action distance (cm), number of rises, and rise time (sec) every 5 minutes. It is said that a lot of standing up action shows a high degree of curiosity.
以上の結果は、FSMではコントロール個体に較べて有意に活動度、好奇心、積極性が低下していることを示している。なお、ANOVA(analysis of variance)は分散分析法により求めた数値である。 These results indicate that FSM has significantly reduced activity, curiosity and aggressiveness compared to control individuals. ANOVA (analysis of variance) is a numerical value obtained by an analysis of variance.
明暗テスト(light and dark test)
明暗テスト(Light and dark test)は、高い壁で囲まれた四方形を明るい場所(light)と暗い場所(dark)の2つに壁で区分し(室町科学株式会社製)、それぞれの領域をマウスが自由に行き来できるように、壁の真ん中に穴が空いている。マウスをこの装置に30分間放置し、行動を記録することにより、不安行動を測定することができる。マウスは通常暗部を好み、明部には出てこない傾向にあるので、それぞれの占有時間を測定することで、マウスの不安度合いを知ることができる。すなわち、明部の占有時間が長くなるほど不安度合いが低く、活動的で大胆であることを意味し、逆に短くなるほど不安度合いが強いことを意味する。
Light and dark test
In the light and dark test, a quadrilateral surrounded by a high wall is divided into two areas, a light place and a dark place (made by Muromachi Kagaku Co., Ltd.). There is a hole in the middle of the wall so that the mouse can move freely. Anxiety behavior can be measured by leaving the mouse in the device for 30 minutes and recording the behavior. Since mice usually prefer dark areas and do not tend to appear in bright areas, the degree of anxiety of the mice can be determined by measuring the respective occupation times. In other words, the longer the occupied time of the bright part, the lower the degree of anxiety, which means active and bold, and the shorter the time, the stronger the degree of anxiety.
FSMにこの実験を行った結果、コントロール個体に較べて暗部の占有時間が有意に長いことが分かった(ANOVA,p<0.0001)(図4)。このことは、FSMでは、不安の度合いが増大していることを示している。図4において四角形(□)で示した値がFSMの結果であり、丸形(○)で示した値はコントロールの野生型マウスの結果である。また、グラフの横軸は実験時間(分)であり、縦軸は暗部の占有時間(%)である。 As a result of conducting this experiment on FSM, it was found that the occupation time of the dark part was significantly longer than that of the control individual (ANOVA, p <0.0001) (FIG. 4). This indicates that the degree of anxiety is increasing in FSM. In FIG. 4, the values indicated by squares (□) are the results of FSM, and the values indicated by circles (◯) are the results of control wild type mice. In addition, the horizontal axis of the graph is the experiment time (minutes), and the vertical axis is the dark space occupation time (%).
強制水泳テスト(forced swimming test)
強制水泳テスト(Forced swimming test)は、円筒(直径25cm)のプールの中にマウスの足が床に着かない高さ(20cm)まで水(水温25℃)を入れ、その中にマウスを投入してマウスの活動度を測定する(15分間)テストである。マウスは通常、この逃げ場のない状態で強制的に水泳を行わせると、次第に水泳を止め、無動状態となる(いわゆる、絶望行動)。この無動時間を測定することにより、マウスの絶望に対する行動様式を知ることができる。すなわち、無動時間が短いほど絶望に対して抵抗性が高いことを意味し、逆に長いほど、絶望に対して抵抗性が低く絶望し易いことを意味する。このテストはうつ病薬のスクリーニングに繁用されている。
Forced swimming test
In the forced swimming test, water (water temperature: 25 ° C) is placed in a cylindrical pool (25 cm in diameter) to a height (20 cm) at which the mouse's feet do not reach the floor, and the mouse is placed in it. This is a test that measures the activity of mice (15 minutes). Normally, when a mouse is forced to swim without this escape, it gradually stops swimming and becomes immobile (so-called despair behavior). By measuring this immobility time, it is possible to know the behavior pattern of the mouse in despair. That is, the shorter the immobility time, the higher the resistance to despair, and the longer the non-moving time, the lower the resistance to despair, the easier it is to despair. This test is frequently used for screening for depression drugs.
15分間のテストを1日1回、2日間行った。マウスの活動度は、赤外線センサー(室町科学株式会社製)により測定した。その結果、FSMにおいて、2日目の無動時間がコントロール個体に較べて有意に増加していた(ANOVA,p=0.01)(図5)。このことは、FSMが絶望傾向が強いことを示している。図5のグラフ横軸は実験時間(分)であり、縦軸は各1分間における無動時間(sec)である。また、図中、四角形(□)で示した値がFSMの結果であり、丸形(○)で示した値はコントロールの野生型マウスの結果である。 A 15 minute test was conducted once a day for 2 days. The activity of the mouse was measured with an infrared sensor (Muromachi Kagaku Co., Ltd.). As a result, in FSM, the immobility time on the second day was significantly increased compared to the control individuals (ANOVA, p = 0.01) (FIG. 5). This indicates that FSM has a strong tendency to despair. The horizontal axis of the graph of FIG. 5 is the experiment time (minutes), and the vertical axis is the immobility time (sec) for each one minute. In the figure, the values indicated by squares (□) are the results of FSM, and the values indicated by circles (◯) are the results of control wild-type mice.
プレパルス抑制テスト(prepulse inhibition test)
プレパルス抑制テスト(Prepulse inhibition test、以下これを「PPIテスト」と称することがある)は、統合失調症薬のスクリーニング等に使用されている行動テストである。通常、マウスは大きい音を聞かせると大きな驚愕反応を示す。しかし、大きい音の直前に予め小さい音(以下、これを「プレパルス」と称することがある)を聞かせると、大きい音を聞いた際の驚愕反応が減少する(この現象を「prepulse inhibition」(以下、これを「PPI」と称することがある)という)。PPIの機構は、最初に入力した感覚情報の処理が、直後の刺激により乱されるのを防ぐためのニューロン回路の機能を反映していると考えられている。この機構を利用し、PPIテストによって脳内の情報処理機能の異常を解析することができる。情報の処理に不全がある場合(例えば、ヒトの統合失調症患者等)、この抑制の度合いが低下する、もしくは生じないことが知られている。
Prepulse inhibition test
The prepulse inhibition test (hereinafter sometimes referred to as “PPI test”) is a behavioral test used for screening of schizophrenia drugs. Normally, mice give a big startle response when they hear loud sounds. However, if a small sound (hereinafter sometimes referred to as “prepulse”) is heard immediately before a loud sound, the startle response when listening to a loud sound is reduced (this phenomenon is called “prepulse inhibition” ( Hereinafter, this is sometimes referred to as “PPI”). The mechanism of PPI is considered to reflect the function of the neuron circuit to prevent the processing of sensory information input first from being disturbed by the immediate stimulus. Using this mechanism, abnormalities in information processing functions in the brain can be analyzed by PPI tests. It is known that when the information processing is incomplete (for example, human schizophrenia patients, etc.), the degree of suppression is reduced or does not occur.
大きい音は120dBとし、また、その100msec前に68、71、77dBの3種類の小さい音(プレパルス)を聞かせた。大きい音を聞かせた時の驚愕反応は、マウスが飛び上がった時に生じる体重変化で測定した(San Diego Instruments社製)。FSMにこの行動テストを行ったところ、野生型に比べて有意にPPIにおける抑制の度合いが低下した(ANOVA,p=0.013)(図6)。 The loud sound was set to 120 dB, and three small sounds (pre-pulses) of 68, 71, and 77 dB were heard 100 msec before that. The startle response when a loud sound was heard was measured by the change in body weight that occurred when the mouse jumped up (San Diego Instruments). When this behavioral test was performed on FSM, the degree of suppression in PPI was significantly reduced compared to the wild type (ANOVA, p = 0.013) (FIG. 6).
図6はプレパルス(PP)がそれぞれ68、71、77dBの場合について、120dBの音に対する驚愕反応を測定した結果である。縦軸はプレパルスによる抑制率である。以上の結果から、本発明者らによって作製されたフォリスタチン導入マウスは、野生型マウスに較べて活動量が減少し、好奇心が弱く、そして、不安傾向が強く、情報処理機構の不全が見られた。これらの結果から、このフォリスタチン導入マウスは、うつ病や自閉症、および統合失調症などの陰性症状のモデルマウスとなることが示された。 FIG. 6 shows the results of measurement of startle response to 120 dB sound when the prepulse (PP) is 68, 71, and 77 dB, respectively. The vertical axis represents the pre-pulse suppression rate. From the above results, the follistatin-introduced mice prepared by the present inventors have a reduced activity, weak curiosity, strong anxiety, and a lack of information processing mechanisms compared to wild-type mice. It was. From these results, it was shown that this follistatin-introduced mouse becomes a model mouse with negative symptoms such as depression, autism, and schizophrenia.
空間学習能力テスト
(1)モーリス型水迷路テスト
FSMの空間学習能力を知るために、モーリス型水迷路テストを行った。コントロール群は、FSMのlittermate wildを使用した。モーリス型水迷路テストは、直径1.5mのプールに不透明な水を満たし、その中へマウスを入れ泳がせるテストである。そのプール中には、プラットホームと呼ばれる避難場所が存在する。マウスは通常水の中を好まないため、水中から逃避するためにプラットホームの場所を目指し泳ぐ。プラットホームの位置は、マウスにとって視認する事が出来ないため、プール外の様々な物体の位置からプール内の自分の空間的位置情報を割り出して、その空間情報を記憶する。
Spatial learning ability test (1) Morris water maze test
In order to know the FSM's ability to learn space, a Morris water maze test was conducted. The control group used FSM littermate wild. The Morris water maze test is a test in which a 1.5m diameter pool is filled with opaque water and a mouse is placed in it. There is an evacuation site called a platform in the pool. Mice usually don't like the water, so they swim to the platform to escape from the water. Since the position of the platform cannot be visually recognized by the mouse, its own spatial position information in the pool is determined from the positions of various objects outside the pool, and the spatial information is stored.
(2)空間学習の獲得能力のテスト
プラットホームの位置を固定し、1日6試行を連続4日間行い(図7)、手続きの習得及びプラットホームの位置を学習させた。3試行を一区切り(block)として表記している。縦軸はプラットホームまでの到達時間を表し、3試行の平均値である。
その結果、Wild とFSM ともに日にちが進むに従い到達時間が減少し、プラットホームの位置を学習している事が分かった。しかし、FSM群の到達時間減少率はwild群に比べ有意に緩やかである事から、FSMの学習スピードはwildより遅い事が分かった。
(2) Spatial learning acquisition ability test The platform position was fixed, and 6 trials per day were conducted for 4 consecutive days (Fig. 7) to learn the procedure and learn the platform position. Three trials are shown as a block. The vertical axis represents the time to reach the platform, and is the average of 3 trials.
As a result, both Wild and FSM learned that the arrival time decreased as the day progressed, and the location of the platform was learned. However, the rate of arrival time reduction in the FSM group was significantly slower than in the wild group, indicating that the FSM learning speed was slower than in the wild group.
(3)トランスファーテスト
(2)のテスト終了24時間後に、プラットホーム位置を覚えているかどうかのテスト(トランスファーテスト)を行った。このテストでは、プラットホームをプールから除いた状態で、マウスがどの場所を集中的に泳ぐのかを判定するテストである。もし、マウスがプラットホーム位置を覚えているのであれば、プラットホームが存在していた場所近辺を集中的に泳ぐようになる。検定方法は、プールを4分割し、一定時間にそれぞれの区画を泳いだ時間を測定する(図8)。プラットホームの存在していた区画での時間が他の区画に比べて高い場合は、覚えていると判定する。
その結果、FSM群とWild群において有意差は無く、ともにプラットホーム位置を同程度に記憶していた。
(3) Transfer test 24 hours after the completion of the test in (2), a test (transfer test) was performed to see if the platform position was remembered. In this test, the place where the mouse swims intensively with the platform removed from the pool is determined. If the mouse remembers the platform position, it will swim intensively around where the platform was. The assay method divides the pool into four and measures the time spent swimming in each section at a fixed time (FIG. 8). When the time in the section where the platform exists is higher than that in the other sections, it is determined that the user remembers.
As a result, there was no significant difference between the FSM group and the Wild group, and both memorized the platform position to the same extent.
(4)ワーキングメモリーテスト
ワーキングメモリー(作業記憶)とは、短期記憶よりも短い数秒〜数分の間持続する記憶である。ある種の作業(ワーキング)を行うのに必要な記憶という事でワーキングメモリーと呼ばれる。水迷路テストにおいて、ワーキングメモリーを測定するために、プラットホームの位置を毎日変えるテストを連続5日間行った(図9)。各日のプラットホーム位置は固定し、1日に1分間隔で6試行行った。各日におけるプラットホーム位置はグラフ上部に黒丸で示してある。縦軸はプラットホーム到達時間である。
その結果、各日の最終block (2試行を一塊りとした区切り)の到着時間において、有意にFSM群がwild群に比べ高い事が判明した。この結果は、プラットフォームの位置が変わったという新しい環境に対してFSMが直ぐさま対処出来ない事を示し、FSMはワーキングメモリーに障害がある事を示している。
(4) Working memory test Working memory (working memory) is memory that lasts for several seconds to several minutes, which is shorter than short-term memory. It is called a working memory because it is a memory required to perform a certain type of work. In the water maze test, a test for changing the platform position every day was performed for 5 consecutive days to measure the working memory (FIG. 9). The platform position on each day was fixed and 6 trials were performed at 1 minute intervals per day. The platform position for each day is indicated by a black circle at the top of the graph. The vertical axis represents the platform arrival time.
As a result, it was found that the FSM group was significantly higher than the wild group in the arrival time of the final block of each day (two trials were grouped together). This result shows that FSM cannot cope with the new environment where the platform position has changed, and that FSM has a failure in working memory.
恐怖条件付け学習テスト
箱の中にマウスを入れ、恐怖条件(電気ショック)を与えると、マウスは箱と電気ショックの間に関係がある事を学習(連合学習)する。フリージング反応(呼吸以外の動きが停止する怯えの反応)を示した時間を測定する事により、恐怖条件を覚えているか否かを判定した。フリージング反応は、ビデオカメラによりマウスの動きを記録し、後にパソコンによる画像解析によりフリージング反応か否かの判定を行った。
When a mouse is placed in the fear conditioning learning test box and a fear condition (electric shock) is applied, the mouse learns that there is a relationship between the box and the electric shock (associative learning). By measuring the time during which a freezing reaction (a frightening reaction in which movements other than breathing stopped) was measured, it was determined whether or not the fear condition was remembered. For the freezing reaction, the movement of the mouse was recorded by a video camera, and it was later determined whether or not it was a freezing reaction by image analysis using a personal computer.
(1)弱い刺激を与えた恐怖条件付け学習テスト
条件刺激は、マウスを箱の中に入れた2分後に1分間隔で3回0.5mA-1secで電気ショックを与え(training)、刺激終了2分後に箱から取り出し、ホームケージ(マウスを普段飼育する籠)に戻した。次の日に、同箱に再びマウスを投入し(test 1)、フリージング反応を解析した(図10)。この時、電気ショックは与えない。
その結果、test 1においてwild群はフリージング反応を示したが、FSM群はwild群に比べ有意にフリージング値が低かった。
(1) Fear-conditioned learning test with weak stimulation Conditioned stimulation was performed by applying electric shock (training) at 0.5mA-1sec three times at 1-
As a result, the wild group showed a freezing reaction in
(2)強い刺激を与えた恐怖条件付け学習テスト
次に刺激条件を強めで行った。マウスを箱の中に入れた2分後に1分間隔で5回0.5mA-1secで電気ショックを与え、刺激終了2分後に箱から取り出し、ホームケージに戻した。次の日に同箱にマウスを投入し、フリージング反応を観察した(図11)。
その結果、wild群とFSM群において、有意差はなかった。(1)の結果と合わせて考慮すると、FSMは弱い恐怖条件では恐怖学習が成立しないが、強い恐怖条件では恐怖学習が成立する事を示している。これらの結果は、FSMは学習能力が悪い事を意味しており、空間学習の結果と同じ傾向である。
(2) Fear-conditioning learning test that gave a strong stimulus Next, the stimulus condition was strengthened. Two minutes after placing the mouse in the box, electric shock was applied 5 times at 1 minute intervals at 0.5 mA-1 sec, and the mouse was taken out of the
As a result, there was no significant difference between the wild group and the FSM group. Considering together with the result of (1), FSM shows that fear learning is not established under weak fear conditions, but fear learning is established under strong fear conditions. These results indicate that FSM has poor learning ability, which is the same tendency as the results of spatial learning.
本発明の非ヒト動物は、そう病、うつ病、そううつ病、多動性障害、自閉症、統合失調症、外傷後ストレス障害等のフォリスタチンが関与する精神疾患または学習記憶障害、老化に伴う記憶障害、脳血管障害に伴う記憶障害、認知症に伴う記憶障害、パーキンソン病に伴う記憶障害、うつ病に伴う記憶障害等の記憶障害のモデル動物として用いられ、これらによりフォリスタチンが関与する精神疾患または記憶障害の治療及び/予防薬のスクリーニングを行うことができる。 The non-human animal of the present invention can be used for psychosis or learning memory impairment, aging, such as depression, depression, depression, hyperactivity disorder, autism, schizophrenia, posttraumatic stress disorder, etc. Is used as a model animal for memory impairment such as memory impairment associated with cerebrovascular disorder, memory impairment associated with cerebrovascular disorder, memory impairment associated with dementia, memory impairment associated with Parkinson's disease, memory impairment associated with depression, etc. Can be screened for therapeutic and / or prophylactic agents for mental disorders or memory disorders.
Claims (14)
(1)少なくとも脳で活性化されるプロモーターの制御下におかれたフォリスタチン遺伝子を非ヒト動物受精卵に導入する。
(2)前記受精卵を発生させ、得られた非ヒト動物を解析して、該フォリスタチン遺伝子が導入された個体を選択する。
(3)選択された個体が継代可能であることを確認する。 The method for producing an animal according to any one of claims 2 to 6, comprising the following steps (1) to (3).
(1) A follistatin gene placed under the control of a promoter activated at least in the brain is introduced into a fertilized egg of a non-human animal.
(2) Generate the fertilized egg, analyze the obtained non-human animal, and select an individual into which the follistatin gene has been introduced.
(3) Confirm that the selected individual can be passaged.
(1)フォリスタチン遺伝子を非ヒト動物受精卵に導入する。
(2)前記受精卵を発生させ、得られた非ヒト動物を解析して、フォリスタチン遺伝子が過剰発現された個体を選択する。
(3)選択された個体が、少なくとも活動量の減少、情動性の異常、情報処理機構の低下、および学習記憶の異常のいずれかの表現型を有し、かつ継代可能であることを確認する。 The method for producing an animal according to claim 1 or 7, comprising the following steps (1) to (3).
(1) The follistatin gene is introduced into a non-human animal fertilized egg.
(2) The fertilized egg is generated, and the obtained non-human animal is analyzed to select an individual in which the follistatin gene is overexpressed.
(3) Confirm that the selected individual has at least one of the following phenotypes: active mass reduction, emotional abnormality, information processing mechanism decline, and learning memory abnormality, and can be passaged To do.
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Cited By (1)
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JP2008178351A (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Tokyo Medical & Dental Univ | Non-human model animal with mental retardation, and method for screening substance having activity for improving mental retardation symptoms |
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2005
- 2005-08-09 JP JP2005230347A patent/JP2006075156A/en active Pending
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JP2008178351A (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Tokyo Medical & Dental Univ | Non-human model animal with mental retardation, and method for screening substance having activity for improving mental retardation symptoms |
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