JP2007181418A - Es cell strain, chimera mouse, knockout mouse, and method for producing them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、C57BL/6Jマウス由来の胚性幹細胞(embryonic stem cell;以下、「ES細胞」とする。)株、そのES細胞株と4倍体初期胚とを凝集させる手順を少なくとも含むキメラマウス又はノックアウトマウスの作製方法、並びにそれらの方法により作製されたキメラマウス又はノックアウトマウスに関する。 The present invention relates to a chimeric mouse comprising at least an embryonic stem cell (hereinafter referred to as “ES cell”) strain derived from a C57BL / 6J mouse, a procedure for agglutinating the ES cell line and a tetraploid early embryo. Alternatively, the present invention relates to methods for producing knockout mice and chimeric mice or knockout mice produced by these methods.
ES細胞は、発生初期胚の内部細胞塊由来の未分化細胞であり、あらゆる種類の細胞に分化する能力を有する。そのため、近年、再生医療などへの応用が期待されている。 ES cells are undifferentiated cells derived from the inner cell mass of early embryos, and have the ability to differentiate into all types of cells. Therefore, in recent years, application to regenerative medicine is expected.
マウスのES細胞は、1980年代に分離され、現在では、ノックアウトマウス作製などに広く応用されている。 Mouse ES cells were isolated in the 1980s and are now widely applied to the production of knockout mice.
ノックアウトマウスは、遺伝子工学的手法により、ある遺伝子を欠損又は変異させたマウスである。 A knockout mouse is a mouse in which a gene has been deleted or mutated by genetic engineering techniques.
ノックアウトマウスは、概ね、以下の手順で作製される。まず、ターゲッティングベクター(組換えDNA)を調製した後、エレクトロポレーション法などにより、そのターゲッティングベクターをES細胞に導入する。そして、相同的遺伝子組換えのおこったES細胞株を選別する。次に、8細胞期胚又は胚盤胞期胚の中に、その組換えES細胞を、インジェクション法により注入し、キメラ胚を作製する。次に、そのキメラ胚を偽妊娠マウスの子宮に移植し、産仔(キメラマウス)を得る。次に、作製したキメラマウスと野生型マウスを交配し、生殖細胞が組換えES細胞由来の細胞により形成されているかどうかを確認する。そして、生殖細胞が組換えES細胞由来の細胞により形成されていることが確認されたマウス同士を交配し、得られた産仔の中からノックアウトマウスを選別する。 Knockout mice are generally prepared by the following procedure. First, after preparing a targeting vector (recombinant DNA), the targeting vector is introduced into ES cells by electroporation or the like. Then, ES cell lines that have undergone homologous genetic recombination are selected. Next, the recombinant ES cells are injected into the 8-cell stage embryo or blastocyst stage embryo by the injection method to produce a chimeric embryo. Next, the chimeric embryo is transplanted into the uterus of a pseudopregnant mouse to obtain a litter (chimeric mouse). Next, the produced chimeric mouse and wild type mouse are crossed to confirm whether germ cells are formed by cells derived from recombinant ES cells. Then, mice whose germ cells are confirmed to be formed from cells derived from recombinant ES cells are mated, and knockout mice are selected from the resulting offspring.
なお、本発明に関連のある先行文献として、例えば、以下の文献が挙げられる。特許文献1及び特許文献2には、C57BL/6N系統のマウス由来の雌のES細胞株、及び、その細胞株を用いたキメラ個体作製手段、などが記載されている。非特許文献1には、遺伝子ノックアウトによる胎生期致死を回避する技術として、4倍体胚とES細胞を凝集させることにより、ES細胞由来のマウスを作製する手段が記載されている。
一般に、ES細胞株の樹立は難しいという問題がある。例えば、既知の手順の通りにES細胞を作製した場合でも、ES細胞株を樹立できない場合も多く、また、ES細胞株を樹立した場合でも、樹立した株ごとに、キメラを形成する能力や組織への分化能力などの性質・特性が大きく異なることが多い。 In general, it is difficult to establish ES cell lines. For example, even when ES cells are prepared according to known procedures, ES cell lines cannot be established in many cases, and even when ES cell lines are established, the ability and tissue to form a chimera for each established strain In many cases, properties and characteristics such as differentiation ability are greatly different.
また、C57BL/6系統のマウス由来のES細胞株を用いてノックアウトマウスを作製することが難しい、という課題がある。C57BL/6系統のマウスは、近交系のマウスとして、最も広く用いられている系統の一つであり、形質や属性などに関する膨大なデータの蓄積を有する。従って、C57BL/6系統のマウスのES細胞株を用いてノックアウトマウスを作製することが最も好ましい。しかしながら、C57BL/6系統のマウス由来のES細胞株を用いた場合、生殖系列キメラマウスの作製が難しい。そのため、現在、129系マウス由来のES細胞株や、C57BL/6系統のマウスとCBA系統のマウスのF1雑種由来のES細胞を用いて生殖系列キメラマウスを作製し、ノックアウトマウスを樹立することが多い。その場合、C57BL/6系統のマウスにコンジェニック化するためには、通常、2年以上の年月を要する。 In addition, there is a problem that it is difficult to produce a knockout mouse using an ES cell line derived from a mouse of the C57BL / 6 strain. The C57BL / 6 strain mouse is one of the most widely used strains as an inbred mouse, and has an enormous amount of data on traits and attributes. Therefore, it is most preferable to produce knockout mice using the ES cell line of the C57BL / 6 mouse strain. However, when ES cell lines derived from C57BL / 6 strain mice are used, it is difficult to produce germline chimeric mice. Therefore, it is now possible to create germline chimeric mice and establish knockout mice using ES cells derived from 129 mice and ES cells derived from F1 hybrids of C57BL / 6 mice and CBA mice. Many. In that case, it usually takes two or more years to congenic C57BL / 6 strain mice.
そこで、本発明は、キメラマウスやノックアウトマウスの作製に好適なES細胞株を樹立すること、及び、C57BL/6系統のマウス由来のES細胞株を用いて、生殖系列キメラマウスを効率的かつ高頻度に作製できる手段を提供すること、を主な目的とする。 Thus, the present invention establishes an ES cell line suitable for the production of chimeric mice and knockout mice, and uses ES cell lines derived from C57BL / 6 strain mice to efficiently and highly enhance germ line chimeric mice. The main purpose is to provide means that can be manufactured at a high frequency.
発明者らは、今般、C57BL/6Jマウス由来の胚性幹細胞(embryonic stem cell;以下、「ES細胞」とする。)の樹立に成功した(受領番号:FERM AP−20736)。 The inventors have succeeded in establishing embryonic stem cells (hereinafter referred to as “ES cells”) derived from C57BL / 6J mice (reception number: FERM AP-20736).
そして、発明者らは、そのES細胞株を用いて研究を重ねた結果、従来通り、インジェクション法により、8細胞期胚又は胚盤胞期胚の中にC57BL/6マウス由来のES細胞を注入し、キメラ胚を作製するのではなく、C57BL/6マウス由来のES細胞と4倍体初期胚とを凝集させることにより、生殖系列(germ line)キメラマウスを短時間で効率的に作製できることを新規に見出した。 And as a result of repeated research using the ES cell line, the inventors injected ES cells derived from C57BL / 6 mice into an 8-cell stage embryo or a blastocyst stage embryo by an injection method as before. However, instead of producing a chimeric embryo, it is possible to efficiently produce a germ line chimeric mouse in a short time by aggregating ES cells derived from C57BL / 6 mice and an early tetraploid embryo. Newly found.
そこで、本発明では、C57BL/6Jマウス由来のES細胞株(受領番号:FERM AP−20736)、及び、そのES細胞と4倍体初期胚とを凝集させる手順を少なくとも含むキメラマウス作製方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a C57BL / 6J mouse-derived ES cell line (reception number: FERM AP-20736) and a chimeric mouse production method including at least a procedure for agglutinating the ES cells and tetraploid early embryos. To do.
このES細胞株は、C57BL/6Jマウス由来であり、かつ、生殖細胞への分化能力を保持している。従って、このES細胞株を用いることにより、C57BL/6マウス由来の生殖系列キメラマウスを作製できる。また、このES細胞と4倍体初期胚とを凝集させてキメラマウスを作製することにより、キメラマウス作製を、高効率かつ高頻度に行うことができる。その他、例えば、そのES細胞の遺伝子組換えを行ってから生殖系列キメラマウスを作製することにより、ノックアウトマウスを高頻度に樹立できる。 This ES cell line is derived from C57BL / 6J mice and retains the ability to differentiate into germ cells. Therefore, germline chimeric mice derived from C57BL / 6 mice can be prepared by using this ES cell line. Moreover, chimera mice can be produced with high efficiency and high frequency by aggregating the ES cells and tetraploid early embryos to produce chimera mice. In addition, for example, knockout mice can be established at high frequency by producing germline chimeric mice after genetic recombination of the ES cells.
ES細胞と4倍体初期胚とを凝集させた後、その凝集胚をマウスに移植した場合、その産仔は、ほぼ全てがES細胞由来の細胞により形成されるため、生殖系列キメラマウスであるかどうかを、交配などにより検定する必要がない。また、C57BL/6系統の遺伝形質を備えたノックアウトマウスの作製する場合、C57BL/6系統のマウスにコンジェニック化する必要がないため、作製期間を大幅に短縮できる。従って、キメラマウス又はノックアウトマウスの作製を短時間で効率的に行うことができる。 When ES cells and tetraploid early embryos are aggregated and then transplanted to mice, the offspring are germline chimeric mice because almost all of the offspring are formed by ES cell-derived cells. It is not necessary to test whether or not by mating. Further, when a knockout mouse having a C57BL / 6 lineage genetic trait is produced, it is not necessary to congenic the mouse of the C57BL / 6 line, so that the production period can be greatly shortened. Therefore, a chimeric mouse or a knockout mouse can be efficiently produced in a short time.
4倍体初期胚は、例えば、C57BL/6マウスの2細胞期胚を電気的に融合することにより作製できる。 A tetraploid early embryo can be prepared, for example, by electrically fusing a 2-cell stage embryo of a C57BL / 6 mouse.
なお、本発明において、「生殖系列キメラマウス」とは、交配によりES細胞由来の遺伝子型を子孫に伝達できるキメラマウスのことをいう。即ち、生殖細胞(精子又は卵)がES細胞由来の細胞により形成され、ES細胞の遺伝情報が生殖により次世代に伝達可能であるキメラマウスのことをいう。例えば、インジェクション法により初期胚にES細胞を注入してキメラ胚を作製し、キメラマウスを得た場合、初期胚由来の細胞により生殖細胞が形成される場合と、ES細胞由来の細胞により生殖細胞が形成される場合がある。それに対し、キメラマウスの生殖細胞がES細胞由来の細胞により形成された場合、そのキメラマウスを用いて交配を行うことにより、ES細胞由来の遺伝子型を子孫に伝達できる。 In the present invention, the “germline chimeric mouse” refers to a chimeric mouse that can transmit an ES cell-derived genotype to offspring by mating. That is, it refers to a chimeric mouse in which germ cells (sperm or egg) are formed by cells derived from ES cells, and the genetic information of ES cells can be transmitted to the next generation through reproduction. For example, when an embryonic cell is injected into an early embryo by an injection method to produce a chimeric embryo and a chimeric mouse is obtained, germ cells are formed by cells derived from early embryos, and germ cells are produced by cells derived from ES cells. May be formed. On the other hand, when the germ cells of a chimeric mouse are formed by ES cell-derived cells, the ES cell-derived genotype can be transmitted to offspring by mating using the chimeric mouse.
本発明により、生殖系列キメラマウスを効率的かつ高頻度に作製できる。 According to the present invention, germline chimeric mice can be produced efficiently and frequently.
実施例1では、C57BL/6J系統のマウス初期胚から独自にES細胞株を樹立し、そのES細胞株を用いて、キメラマウスの作製を試みた。
概要を以下に示す。
In Example 1, an ES cell line was uniquely established from an early mouse embryo of the C57BL / 6J strain, and an attempt was made to produce a chimeric mouse using the ES cell line.
The outline is shown below.
はじめに、ES細胞株を樹立した。C57BL/6J系統のマウスの胚盤胞から内部細胞塊を採取した後、その採取した細胞をフィーダー細胞上で培養し、C57BL/6J由来の雄のES細胞を樹立した(受領番号:FERM AP−20736)。フィーダー細胞として、BALB/c系統由来のマウス胎仔線維芽細胞をマイトマイシンC処理して用いた。また、培地として、DMEM(DULBECCO’s modified EAGLE’s medium;ダルベッコ変法イーグル培地、SIGMA社製)に、15%KSR(KNOCKOUT serum replacement;ノックアウト血清代替添加物、GIBCO社製)、LIF(Leukemia inhibitory factor;白血病阻害因子、Invitrogen社製)、NEAA(non essential amino acid;非必須アミノ酸、Invitrogen社製)、Sodium pyruvate(Invitrogen社製)を添加したものを用いた。 First, an ES cell line was established. After collecting an inner cell mass from a blastocyst of a mouse of C57BL / 6J strain, the collected cell was cultured on a feeder cell to establish a male ES cell derived from C57BL / 6J (reception number: FERM AP- 20736). As feeder cells, BALB / c strain-derived mouse fetal fibroblasts were used after mitomycin C treatment. Further, as a medium, DMEM (DULBECCO's modified EAGLE's medium; Dulbecco's modified Eagle medium, manufactured by SIGMA), 15% KSR (KNOCKOUT serum replacement; manufactured by GIBCO), LIF (Leuk) Inhibitory factor; leukemia inhibitory factor, manufactured by Invitrogen), NEAA (non essential amino acid; non-essential amino acid, manufactured by Invitrogen), and sodium pyruvate (manufactured by Invitrogen) were used.
続いて、樹立したES細胞株を用いて、インジェクション法によるキメラマウスの作製を試みた。まず、交配したICR系統の雌マウスから8細胞期胚又は胚盤胞期胚を採取した。次に、インジェクション法により、樹立したES細胞を、その胚の中に注入し、キメラ胚を作製した。次に、そのキメラ胚を、偽妊娠雌マウスの子宮に移植し、自然分娩により、産仔(雄マウス)を得た。そして、得られた雄マウスがES細胞由来の細胞を有するマウスであるかどうか、毛色により判定した。なお、C57BL/6J系統のマウスの毛色は黒色、ICR系統のマウスは白色(アルビノ)であり、キメラマウスは、白色部位と黒色(又は茶色)部位のある斑模様になる。 Subsequently, an attempt was made to produce a chimeric mouse by the injection method using the established ES cell line. First, 8-cell embryos or blastocyst stage embryos were collected from female mice of the ICR line that were mated. Next, the established ES cells were injected into the embryo by an injection method to produce a chimeric embryo. Next, the chimeric embryo was transplanted into the uterus of a pseudopregnant female mouse, and a litter (male mouse) was obtained by spontaneous delivery. Then, whether or not the obtained male mouse was a mouse having ES cell-derived cells was determined by the hair color. The C57BL / 6J mouse has a black hair color, the ICR mouse has a white color (albino), and the chimeric mouse has a white pattern and a black (or brown) pattern.
次に、得られた雄キメラマウスとICR系統の雌マウスを交配し、作製した雄キメラマウスが生殖系列キメラマウスであるかどうかを調べた。雄キメラマウスの生殖細胞(精子)がES細胞由来の細胞により形成されている場合、交配後に得られた産仔(雄又は雌マウス)は、C57BL/6J由来の形質を備えるため、黒色になる。一方、雄キメラマウスの生殖細胞が胚細胞由来の細胞により形成されている場合、交配後に得られた産仔(雄又は雌マウス)はICR由来であるため、白色毛色になる。そこで、交配後の産仔(雄又は雌マウス)の毛色を確認することにより、作製した雄キメラマウスが生殖系列キメラマウスであるかどうかを調べた。 Next, the obtained male chimeric mouse and female mouse of ICR strain were mated, and it was examined whether or not the produced male chimeric mouse was a germline chimeric mouse. When germ cells (sperm) of male chimeric mice are formed by ES cell-derived cells, offspring (male or female mice) obtained after mating are black because they have C57BL / 6J-derived traits. . On the other hand, when germ cells of male chimeric mice are formed of embryonic cell-derived cells, offspring (male or female mice) obtained after mating are derived from ICR, and thus become white hair color. Then, it was investigated whether the produced male chimera mouse was a germline chimera mouse by confirming the hair color of the offspring (male or female mouse) after mating.
結果を表1に示す。表中、「donor」は用いたES細胞を、「recipient」は用いた胚のマウス系統の由来(strains)と胚の種類(embryo)を、それぞれ示し、「the techniques used」はES細胞の導入手段を示す。表中、「No. of embryos transferred」は偽妊娠マウスに移植したキメラ胚の個数を、「No. of newborns」はそのうち生まれた産仔数を、「No. of chimeras」は生まれた産仔のうちキメラマウスの個体数(雌雄両方を含む数)を、「No. of germline chimeras」は得られたキメラマウスのうち生殖系列キメラマウスの個体数を、それぞれ示す。なお、表中、「B6ES」は、C57BL/6J系統のマウス初期胚から樹立したES細胞を用いた結果であることを、「clone A」及び「clone B」は、クローンが別であることを、「ICR」はICR系統のマウスの初期胚を用いたことを、「8−cell」は8細胞期胚を用いたことを、「blastocyst」は胞胚期胚を用いたことを、「injection」はインジェクション法によりES細胞注入を行ったことを、それぞれ表す。 The results are shown in Table 1. In the table, “donor” indicates the ES cell used, “recipient” indicates the origin (strains) and type of embryo (embryo) of the embryo used, and “the techniques used” indicates the introduction of ES cells. Means are shown. In the table, “No. of embryos transferred” indicates the number of chimeric embryos transplanted into pseudopregnant mice, “No. of newborns” indicates the number of offspring born, “No. of chimeras” indicates the number of offspring born. Among them, the number of chimeric mice (number including both males and females) and “No. of germline chimeras” indicate the number of germline chimeric mice among the obtained chimeric mice. In the table, “B6ES” is the result using ES cells established from the early mouse embryo of the C57BL / 6J strain, and “clone A” and “clone B” indicate that the clones are different. “ICR” used an early embryo of a mouse of the ICR strain, “8-cell” used an 8-cell stage embryo, “blastocyst” used a blastocyst stage embryo, “injection” Represents that ES cells were injected by the injection method.
図1は、作製したキメラマウスの図面代用写真である。右側の二つのマウスでは、黒色部分が少なく、ES細胞に由来する細胞の占有率が低かった。その後、ICR系統の雌マウスを交配した結果、生殖系列遺伝の能力は確認できなかった(somatic chimera)。それに対し、左側の二つのマウスでは、ES細胞に由来する細胞の占有率が100%に近く、全身が黒色であった。その後、ICR系統の雌マウスを交配した結果、生殖系列キメラマウスであることが確認された(germline chimera)。 FIG. 1 is a drawing-substituting photograph of the produced chimeric mouse. In the two mice on the right, there were few black parts and the occupancy rate of cells derived from ES cells was low. Subsequently, as a result of mating female mice of the ICR strain, the ability of germline inheritance could not be confirmed (somatic chimera). On the other hand, in the two mice on the left, the occupation rate of cells derived from ES cells was close to 100%, and the whole body was black. Thereafter, as a result of mating female mice of the ICR strain, it was confirmed that they were germline chimeric mice (germline chimera).
表1及び図1に示す通り、本実験では、C57BL/6J系統のマウス初期胚から雄ES細胞株を樹立でき、また、一般的な方法であるインジェクション法によっても、そのES細胞株を用いて雄の生殖系列キメラマウスを作製することができた。 As shown in Table 1 and FIG. 1, in this experiment, a male ES cell line can be established from an early mouse embryo of the C57BL / 6J strain, and the ES cell line is also used by an injection method which is a general method. Male germline chimeric mice could be generated.
この実験結果には、C57BL/6J系統のマウス初期胚からES細胞株を樹立でき、かつ、そのES細胞株を用いて、生殖系列キメラマウスを作製することができたという点で、有利性がある。C57BL/6系統のマウスには、遺伝的に異なるいくつかの亜系がある。例えば、6Jは米国Jackson研究所で確立された亜系であり、6Nは米国NIH(National Institute of Health)で確立された亜系である。そのうち、6Jの系統は、マウスのゲノム解析などの研究でプロトタイプ(標準系統)として最も広く用いられている系統である。従って、本実験では、C57BL/6系統のうち、特に6J系統のマウス由来のES細胞株を用いて生殖系列に移行できるキメラマウスを作製することができたという点で、有利性がある。 This experimental result is advantageous in that an ES cell line can be established from an early mouse embryo of the C57BL / 6J strain and a germ line chimeric mouse can be produced using the ES cell line. is there. There are several genetically distinct sublines in the C57BL / 6 strain of mice. For example, 6J is a sub-system established at the Jackson Laboratory in the United States, and 6N is a sub-system established at the National Institute of Health (NIH) in the United States. Among them, the 6J line is the most widely used line as a prototype (standard line) in studies such as mouse genome analysis. Therefore, this experiment is advantageous in that a chimeric mouse that can be transferred to the germline can be produced using the ES cell line derived from the 6J strain of the C57BL / 6 strain.
加えて、上述の実験結果には、雄のES細胞株を樹立でき、かつ、そのES細胞株を用いて、雄の生殖系列キメラマウスを作製することができたという点でも、有利性がある。雄のES細胞を用いた場合、雄の生殖系列キメラマウスを得ることができるため、その精子を用いることにより、一度にたくさんの子孫マウスを得ることができる。従って、ES細胞由来のマウスを効率的に作製できる。また、雄のES細胞は、X染色体とY染色体の両方を有しているため、Y染色体上に存在する遺伝子の解析なども行うことができるという有利性がある。 In addition, the above experimental results are advantageous in that a male ES cell line can be established and a male germline chimeric mouse can be produced using the ES cell line. . When male ES cells are used, male germline chimeric mice can be obtained. Therefore, by using the sperm, many offspring mice can be obtained at one time. Therefore, ES cell-derived mice can be produced efficiently. In addition, since male ES cells have both the X chromosome and the Y chromosome, there is an advantage that a gene existing on the Y chromosome can be analyzed.
実施例2では、ES細胞株と4倍体胚とを用いて、キメラマウスの作製を試みた。 In Example 2, an attempt was made to produce a chimeric mouse using an ES cell line and a tetraploid embryo.
まず、4倍体胚を作製した。C57BL/6J系統のマウスから、2細胞期胚を採取し、電気融合法により、4倍体にした。次に、この4倍体胚を8細胞期まで培養した。次に、4倍体胚の透明体を除去した後、C57BL/6J系統由来のES細胞を入れ、両者を凝集させた。なお、本実験では、実施例1で樹立したES細胞の代わりに、発明者らが別途樹立した、C57BL/6J−green mouse(GFP遺伝子を導入したトランスジェニックマウス)由来のES細胞を用いた。このES細胞と実施例1で樹立したES細胞とは、用いたマウスの系統が全く同一であるため、遺伝形質はGFP遺伝子が導入されていることを除き同一であると推測できる。次に、その凝集胚を胚盤胞にまで発生させた後、偽妊娠マウスに移植し、産仔(雄マウス)を得た。 First, tetraploid embryos were prepared. Two-cell embryos were collected from C57BL / 6J strain mice and tetraploidized by electrofusion. Next, this tetraploid embryo was cultured to the 8-cell stage. Next, after removing the tetraploid embryos, ES cells derived from the C57BL / 6J strain were added, and both were aggregated. In this experiment, instead of the ES cells established in Example 1, ES cells derived from C57BL / 6J-green mouse (transgenic mouse introduced with GFP gene) separately established by the inventors were used. Since this ES cell and the ES cell established in Example 1 have the same mouse strain, it can be assumed that the genetic traits are the same except that the GFP gene is introduced. Next, the aggregated embryos were developed into blastocysts and then transplanted into pseudopregnant mice to obtain offspring (male mice).
なお、一般的な電気融合法では、複数の2細胞期胚を直線状に並べ、両側を平行二重電極で挟み、電気融合を行う。しかしながら、この方法で電気融合を行った場合、全ての細胞で均一に細胞融合を行うことができず、4倍体胚を確実に作製することができない。従って、作製した4倍体胚の中に2倍体胚が混在するため、目的のマウスの発生率が下がるという問題があった。そこで、発明者らの試行錯誤の末、本実験では、一個の2細胞期胚を針型電極で挟み込むことにより電気融合を行い、4倍体胚を一個ずつ作製した。これにより、4倍体胚の作製効率は下がったが、確実に、4倍体胚を得ることができるようになった。 In a general electrofusion method, a plurality of two-cell stage embryos are arranged in a straight line, and both sides are sandwiched between parallel double electrodes to perform electrofusion. However, when electrofusion is performed by this method, cell fusion cannot be uniformly performed with all cells, and a tetraploid embryo cannot be reliably produced. Therefore, since the diploid embryo is mixed in the produced tetraploid embryo, there is a problem that the incidence of the target mouse is lowered. Therefore, after trial and error by the inventors, in this experiment, electrofusion was performed by sandwiching one 2-cell stage embryo with a needle-type electrode, and tetraploid embryos were produced one by one. As a result, the production efficiency of the tetraploid embryo was lowered, but a tetraploid embryo could be reliably obtained.
結果を表2に示す。表中の各記載は、表1と同様である。表中、「B6G−2 cells」は、C57BL/6J−green mouseから樹立したES細胞を用いた結果であることを、「C57BL/6J」は、C57BL/6J系統のマウスの初期胚を用いたことを、「tetraploid 8−cell」は、4倍体の8細胞期胚を用いたことを、「aggregation」は凝集法により4倍体胚とES細胞との凝集を行ったことを、それぞれ示す。表中、その他の表中の各記載は、表1と同様である。 The results are shown in Table 2. Each description in the table is the same as in Table 1. In the table, “B6G-2 cells” is a result of using ES cells established from C57BL / 6J-green mouse, and “C57BL / 6J” is an early embryo of a mouse of C57BL / 6J strain. “Tetratrap 8-cell” indicates that tetraploid 8-cell embryos were used, and “aggregation” indicates that tetraploid embryos and ES cells were aggregated by the aggregation method. . Each description in the table is the same as that in Table 1.
表2に示す通り、C57BL/6J系統のマウス由来のES細胞株と、4倍体胚とを凝集させる方法を用いることにより、高頻度に雄キメラマウスを作製できた。 As shown in Table 2, male chimeric mice could be produced at high frequency by using a method of aggregating ES cell lines derived from C57BL / 6J strain mice and tetraploid embryos.
なお、このキメラマウス作製方法は、生殖系列キメラマウスであるかどうかを、別途、交配して調べる必要がないという点で有利性がある。この方法を用いた場合、4倍体細胞は発生途上で死滅するため、作製した雄キメラマウスは、ほぼ全ての細胞がES細胞由来の細胞から形成される。従って、生殖細胞もES細胞由来の細胞から形成されるため、生殖系列キメラマウスであるかどうかを、別途、交配などにより調べる必要がない。 This method for producing a chimeric mouse is advantageous in that it is not necessary to separately mate and examine whether it is a germline chimeric mouse. When this method is used, tetraploid cells die during development, and almost all cells of the produced male chimeric mouse are formed from ES cell-derived cells. Therefore, since germ cells are also formed from cells derived from ES cells, it is not necessary to separately examine whether they are germ line chimeric mice by mating or the like.
加えて、上述のキメラマウス作製方法は、ES細胞由来の細胞のみで形成されるマウスを作製するために、別途、交配を行う必要がないという点でも有利性がある。インジェクション法によりキメラマウスを作製する場合、例えば、作製したキメラマウスと野生型マウスを交配し、生殖細胞キメラマウスであるかどうかを確認した後、得られた産仔同士をさらに交配して、ES細胞由来の細胞のみで形成されたマウスを作製する。それに対し、上述の手順でキメラマウスを作製する場合、それらの交配を行う必要がない。 In addition, the above-described method for producing a chimeric mouse is advantageous in that it does not require separate mating in order to produce a mouse formed only from cells derived from ES cells. When producing a chimeric mouse by the injection method, for example, after crossing the produced chimeric mouse with a wild type mouse and confirming whether it is a germ cell chimeric mouse, the resulting offspring are further mated with each other, and ES A mouse formed only with cell-derived cells is produced. On the other hand, when producing chimeric mice according to the above-described procedure, it is not necessary to cross them.
従って、このキメラマウス作製方法を用いることにより、ES細胞由来の細胞のみで形成されたマウスを短期間で作製することができ、また、それらのマウスの作製効率を大幅に向上できる。 Therefore, by using this chimeric mouse production method, a mouse formed only with cells derived from ES cells can be produced in a short period of time, and the production efficiency of those mice can be greatly improved.
実施例3では、実施例1で樹立したES細胞株を用いて、ノックアウトマウスの作製を試みた。本実験では、例として、アンジオテンシノーゲン遺伝子欠損マウスの作製を試みた。 In Example 3, using the ES cell line established in Example 1, an attempt was made to produce a knockout mouse. In this experiment, as an example, an attempt was made to create an angiotensinogen gene-deficient mouse.
はじめに、内在性アンジオテンシノーゲン遺伝子の組換えを行い、組換えES細胞を作製した。まず、ターゲッティングベクター(targeting vector)の作製を行った。アンジオテンシノーゲン遺伝子の一部の配列を有するDNAを調製した後、ポジティブ選別マーカーとしてネオマイシン耐性遺伝子(neo’)を、ネガティブ選択マーカーとしてジフテリア毒素Aフラグメント(DT)遺伝子を、そのDNAに連結し、ターゲットベクターを作製した。次に、エレクトロポレーション法により、そのターゲッティングベクターをES細胞に導入した。これにより、内在性アンジオテンシノーゲン遺伝子とターゲッティングベクターとの間の相同的組換えがおきるため、組換えES細胞を作製できる(図2参照)。 First, the endogenous angiotensinogen gene was recombined to produce recombinant ES cells. First, a targeting vector was prepared. After preparing a DNA having a partial sequence of an angiotensinogen gene, a neomycin resistance gene (neo ') as a positive selection marker and a diphtheria toxin A fragment (DT) gene as a negative selection marker are linked to the DNA, A target vector was prepared. Next, the targeting vector was introduced into ES cells by electroporation. Thereby, since homologous recombination occurs between the endogenous angiotensinogen gene and the targeting vector, a recombinant ES cell can be prepared (see FIG. 2).
なお、組換えのおきたES細胞にはネオマイシン耐性遺伝子が組み込まれるため、G418(選別用薬剤)を含有する培地で培養を行うことにより、組換えES細胞を選別できる。また、アンジオテンシノーゲン遺伝子の途中にネオマイシン耐性遺伝子が組み込まれるため、アンジオテンシノーゲン遺伝子の機能を欠損させることができる。 In addition, since the neomycin resistance gene is incorporated into the recombinant ES cells, the recombinant ES cells can be selected by culturing in a medium containing G418 (selection drug). Further, since the neomycin resistance gene is incorporated in the middle of the angiotensinogen gene, the function of the angiotensinogen gene can be deleted.
ES細胞におけるアンジオテンシノーゲン遺伝子の組換え頻度を表3に示す。
表中、「TT2」は、ES細胞としてTT2細胞株を用いた場合における遺伝子組換え頻度を示す(対照)。なお、TT2細胞株は、C57BL/6系統のマウスとCBA系統のマウスとのF1雑種から採取されたES細胞由来のES細胞株である。
表中、「B6−ES」は、本実験において樹立した、C57BL/6J系統マウス由来のES細胞における遺伝子組換え頻度を示す。
表中、「G418抵抗性クローンの数」は、G418含有培地で培養を行った際に増殖したクローンの数を示し、「遺伝子組換えクローンの数」は、G418抵抗性クローンのうち、PCRにより、実際に遺伝子組換えが確認されたクローンの数を示す。
Table 3 shows the recombination frequency of the angiotensinogen gene in ES cells.
In the table, “TT2” indicates the frequency of gene recombination when a TT2 cell line is used as an ES cell (control). The TT2 cell line is an ES cell line derived from an ES cell collected from an F1 hybrid of a C57BL / 6 mouse and a CBA mouse.
In the table, “B6-ES” indicates the frequency of genetic recombination in ES cells derived from C57BL / 6J strain mice established in this experiment.
In the table, “Number of G418-resistant clones” indicates the number of clones grown when cultured in a G418-containing medium, and “Number of genetically modified clones” is the number of G418-resistant clones by PCR. The number of clones in which genetic recombination was actually confirmed is shown.
続いて、作製した組換えES細胞を用いて、実施例1と同様の方法(インジェクション法)によりキメラマウスを作製した。 Subsequently, chimeric mice were produced by the same method (injection method) as in Example 1 using the produced recombinant ES cells.
結果を表4及び図3に示す。なお、図3は、組換えES細胞を用いて作製したキメラマウスの図面代用写真である。このキメラマウスでは、生殖系列キメラであることを確認できなかった。 The results are shown in Table 4 and FIG. FIG. 3 is a drawing-substituting photograph of a chimeric mouse prepared using recombinant ES cells. This chimeric mouse could not be confirmed to be a germline chimera.
表中の各記載は、表1又は表2と同様である。その他、「Agt−targeted B6ES cells」は、C57BL/6J系統のマウス初期胚から樹立したES細胞についてアンジオテンシノーゲン遺伝子の遺伝子組換え(ノックアウト)を行った、遺伝子組換えES細胞を用いた結果であることを示す。 Each description in the table is the same as in Table 1 or Table 2. In addition, “Agt-targeted B6ES cells” is a result of using genetically modified ES cells obtained by performing genetic recombination (knockout) of the angiotensinogen gene on ES cells established from early mouse embryos of the C57BL / 6J strain. Indicates that there is.
表4などに示す通り、組換えES細胞を用いて、インジェクション法によりキメラマウス(ノックアウトマウス)を作製した場合、全体でキメラマウスは1匹しか作製できなかった。また、この雄キメラマウスとICR系統の雌マウスを交配したが、組換えES細胞由来の細胞のみで形成されるマウスを作製することはできなかった。 As shown in Table 4 and the like, when chimeric mice (knockout mice) were produced by the injection method using recombinant ES cells, only one chimeric mouse could be produced as a whole. Further, although this male chimeric mouse and a female mouse of the ICR strain were mated, a mouse formed only with cells derived from recombinant ES cells could not be produced.
そこで、今度は、実施例2の方法(4倍体胚を用いる方法)により、ノックアウトマウスの作製を試みた。 Therefore, this time, an attempt was made to produce a knockout mouse by the method of Example 2 (a method using a tetraploid embryo).
結果を表5に示す。表中の各記載は、表1、表2、又は表4と同様である。 The results are shown in Table 5. Each description in the table is the same as that in Table 1, Table 2, or Table 4.
表5に示す通り、C57BL/6J系統のマウス由来の組換えES細胞株と、4倍体胚とを凝集させる方法を用いることにより、高頻度に雄ノックアウトマウスを作製できた。 As shown in Table 5, male knockout mice could be produced at high frequency by using a method of aggregating recombinant ES cell lines derived from C57BL / 6J strain mice and tetraploid embryos.
なお、このノックアウトマウス作製方法は、手順中において、生殖系列キメラマウスであるかどうかを、別途、交配して調べる必要がないという点、及び、ES細胞由来の細胞のみで形成されるマウスを作製するために、別途、交配を行う必要がないという点で有利性がある。従って、このノックアウトマウス作製方法を用いることにより、ES細胞由来の細胞のみで形成されたノックアウトマウスを短期間で作製することができ、また、ノックアウトマウスの作製効率を大幅に向上できる。 In addition, this method for producing a knockout mouse is that it is not necessary to separately cross-check whether it is a germline chimeric mouse during the procedure, and a mouse that is formed only from ES cell-derived cells is produced. Therefore, there is an advantage in that it is not necessary to perform the mating separately. Therefore, by using this knockout mouse production method, a knockout mouse formed only from ES cell-derived cells can be produced in a short period of time, and the production efficiency of the knockout mouse can be greatly improved.
その他、作製したノックアウトマウスの尻尾の一部を切断して組織を採取し、そのマウスが変異遺伝子(ネオマイシン耐性遺伝子)を有するか、PCR法により調べた。結果を図4に示す。 In addition, a part of the tail of the produced knockout mouse was cut and a tissue was collected, and whether or not the mouse had a mutated gene (neomycin resistance gene) was examined by a PCR method. The results are shown in FIG.
図4は、PCRの結果を示す図面代用写真である。図中の各バンドは、胎仔におけるネオマイシン耐性遺伝子の存在の有無を示す。 FIG. 4 is a drawing-substituting photograph showing the results of PCR. Each band in the figure indicates the presence or absence of a neomycin resistance gene in the fetus.
レーン1〜5は、作製したノックアウトマウスにおけるPCRの結果を示す。なお、レーン1は、胎仔のうちに死んだ個体の結果であり、レーン2〜5は、生存した胎仔の結果である。レーン6は、ネガティブコントロールであり、遺伝子組換えを行っていないC57BL/6Jの個体から採取した尻尾を用いた場合におけるPCRの結果を示す。レーン7及びレーン8は、ポジティブコントロールであり、既に、ネオマイシン耐性遺伝子が組み込まれているノックアウトマウスの個体から採取した尻尾を用いた場合におけるPCRの結果を示す。 Lanes 1 to 5 show the results of PCR in the prepared knockout mice. Lane 1 is the result of an individual who died in the fetus, and lanes 2 to 5 are the result of the surviving fetus. Lane 6 is a negative control, and shows the results of PCR in the case of using tails collected from C57BL / 6J individuals that were not genetically modified. Lanes 7 and 8 are positive controls, and show the results of PCR when tails collected from knockout mouse individuals already incorporating a neomycin resistance gene were used.
図4の結果は、作製したノックアウトマウスでは、目的の遺伝子がノックアウトされていることを示す。 The result of FIG. 4 shows that the gene of interest is knocked out in the produced knockout mouse.
本発明により、C57BL/6J系統のマウス由来のES細胞のみからなり、かつ、生殖系列キメラマウス又はノックアウトマウスを短期間で高頻度に作製できる。 According to the present invention, germline chimeric mice or knockout mice consisting of only ES cells derived from C57BL / 6J strain mice can be produced frequently in a short period of time.
上述の通り、C57BL/6系統のマウスは、近交系のマウスとして、最も広く用いられている系統であり、形質や属性などに関する膨大なデータの蓄積を有する。本発明により、C57BL/6J系統のノックアウトマウスを作製できるため、例えば、そのノックアウトマウスから得られたデータと、蓄積データとを比較・検討することにより、ノックアウトした遺伝子の詳細な機能解析などを行うことができる。 As described above, the C57BL / 6 mouse is the most widely used mouse as an inbred mouse, and has an enormous amount of data related to traits and attributes. According to the present invention, a knockout mouse of the C57BL / 6J strain can be prepared. For example, detailed functional analysis of the knocked out gene is performed by comparing and examining data obtained from the knockout mouse and accumulated data. be able to.
Claims (8)
作製した組換えES細胞と、4倍体初期胚とを凝集させる手順を少なくとも含むノックアウトマウス作製方法。 A procedure for carrying out genetic recombination of the ES cell line according to claim 1 or claim 2,
A method for producing a knockout mouse, comprising at least a procedure for agglutinating the produced recombinant ES cells and a tetraploid early embryo.
A knockout mouse produced by the method according to claim 6.
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