JP2007274988A - Type i interferon-non-responsible non-human model animal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MDA5(Melanoma differentiation associated gene-5)を発現する機能を喪失させた非ヒト動物を、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスの感染に対するI型インターフェロンの応答が欠失したI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物として使用する方法や、I型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物や、このI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物を利用した抗ピコルナウィルス剤の同定方法などに関する。 The present invention relates to a non-human animal in which the function of expressing MDA5 (Melanoma differentiation associated gene-5) has been lost, and the non-response to type I interferon in which the response of type I interferon to infection with a virus belonging to the picornavirus family has been deleted. The present invention relates to a method for use as a sex non-human model animal, a type I interferon non-responsive non-human model animal, and a method for identifying an anti-picornavirus agent using the type I interferon non-responsive non-human model animal.
ウィルスやバクテリア等の微生物病原体に対する自然免疫応答は、Toll様受容体(TLR)及びヘリカーゼファミリーメンバーのような宿主パターン認識受容体(PRR)が、病原体関連分子パターン(PAMP)と呼ばれる侵入病原体の特異構造を認識することによって惹起される(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。宿主パターン認識受容体(PRR)は、DNA、一本鎖(ss)RNA、二本鎖(ds)RNA及び糖タンパク質を含むウィルスに特異的な分子パターンの認識に不可欠の役割を果たしている。エンドソーム膜に局在するTLR3は、合成dsRNAアナログであるポリイノシン−ポリシチジル酸(ポリI:C)に加えてウィルスのdsRNAも認識することが知られている。また、細胞質タンパク質であるRIG−I(Retinoic acid-inducible protein-I)及びヘリカードとしても知られるMDA−5(Melanoma differentiation associated gene-5)は、dsRNAディテクターとして同定されている。RIG−Iは、カスパーゼをリクルートするドメイン(CARD)様モジュールを2個有するDExD/Hbox型RNAヘリカーゼである。へリカーゼドメインは、dsRNAの認識に関与していると考えられ、CARDは、IRF3、IRF7及びNF−κBの活性化を導くダウンストリームシグナル伝達の開始に必須であることが報告されている(例えば、非特許文献3参照)。また、RIG−I欠損マウスは、水疱性口内炎ウィルス(VSV)、ニューカッスル病ウィルス(NDV)及びセンダイウィルス(SeV)の感染に対して、一貫してI型インターフェロン(IFN)を産生しないことが報告されている(例えば、非特許文献4参照)。さらに、ウィルス感染に応答したIRF3及びNF−κBの活性化は、RIG−I欠損細胞で障害されていた。また、MDA−5は、RIG−Iに類似した構造を有し、抗ウィルス応答の媒介に関与していることが報告されている(例えば、非特許文献5及び非特許文献6参照)。 The innate immune response to microbial pathogens such as viruses and bacteria is characterized by Toll-like receptors (TLRs) and host pattern recognition receptors (PRRs) such as helicase family members that are specific for invading pathogens called pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) It is triggered by recognizing the structure (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). Host pattern recognition receptors (PRRs) play an essential role in the recognition of virus-specific molecular patterns including DNA, single-stranded (ss) RNA, double-stranded (ds) RNA and glycoproteins. TLR3 localized in the endosomal membrane is known to recognize viral dsRNA in addition to polyinosine-polycytidylic acid (poly I: C), which is a synthetic dsRNA analog. RDA-I (Retinoic acid-inducible protein-I), which is a cytoplasmic protein, and MDA-5 (Melanoma differentiation associated gene-5), also known as helicard, have been identified as dsRNA detectors. RIG-I is a DExD / Hbox RNA helicase with two domain (CARD) -like modules that recruit caspases. The helicase domain is thought to be involved in dsRNA recognition and CARD has been reported to be essential for the initiation of downstream signaling leading to activation of IRF3, IRF7 and NF-κB ( For example, refer nonpatent literature 3). In addition, it has been reported that RIG-I-deficient mice do not consistently produce type I interferon (IFN) against vesicular stomatitis virus (VSV), Newcastle disease virus (NDV) and Sendai virus (SeV) infection. (For example, refer nonpatent literature 4). Furthermore, the activation of IRF3 and NF-κB in response to viral infection was impaired in RIG-I deficient cells. MDA-5 has a structure similar to RIG-I and has been reported to be involved in mediating antiviral responses (see, for example, Non-Patent Document 5 and Non-Patent Document 6).
RIG−I及びMDA5は、ウィルスdsRNAの認識に関与することが示唆されるものの、インビボでのこれらdsRNAディテクター間の機能的関係に加え、MDA5の機能的役割については知られていない。このようにdsRNAディテクターの明確な機能が解明されていないため、哺乳動物において、これらの作用に基づくインターフェロン応答を抑えることはできなかった。 Although RIG-I and MDA5 are suggested to be involved in the recognition of viral dsRNA, in addition to the functional relationship between these dsRNA detectors in vivo, the functional role of MDA5 is unknown. Thus, since the clear function of the dsRNA detector has not been elucidated, interferon responses based on these actions could not be suppressed in mammals.
本発明の課題は、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスの感染に対するI型インターフェロンの応答が欠失した、ピコルナウィルス特異的I型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物や、このI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物を利用した抗ピコルナウィルス剤の同定方法などを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a picornavirus-specific non-type I interferon-unresponsive non-human model animal in which the response of type I interferon to infection with a virus belonging to the picornavirus family has been deleted, and this type I interferon non-responsiveness An object is to provide a method for identifying an anti-picornavirus agent using a non-human model animal.
本発明者らは、まず、インビボでのMDA5の機能的役割を調べるため、MDA5−/−マウスを確立した。このMDA5−/−マウス由来の線維芽細胞、及び樹状細胞はピコルナウィルスファミリーに属する脳心筋炎ウィルス(EMCV)や、タイラーウィルス(Theiler’s virus)の感染に対するI型インターフェロン応答が欠如していたが、他のRNAウィルスに対する応答性は正常であった。このように、MDA5がピコルナウィルス属のウィルスを特異的に認識し、I型インターフェロン産生を誘導する受容体であることを見い出し、本発明を完成するに至った。 The inventors first established MDA5 − / − mice to investigate the functional role of MDA5 in vivo. These MDA5 − / − mouse-derived fibroblasts and dendritic cells lacked a type I interferon response to infection with encephalomyocarditis virus (EMCV) and Tyler virus (Theiler's virus) belonging to the picornavirus family. However, responsiveness to other RNA viruses was normal. Thus, it was found that MDA5 is a receptor that specifically recognizes a picornavirus genus and induces type I interferon production, thereby completing the present invention.
すなわち本発明は、(1)MDA5(Melanoma differentiation associated gene-5)をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物であって、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスの感染に対するI型インターフェロンの応答が欠失したI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物や、(2)非ヒトモデル動物が、モデルマウスであることを特徴とする上記(1)記載の非ヒトモデル動物や、(3)MDA5(Melanoma differentiation associated gene-5)をコードする内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物を、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスの感染に対するI型インターフェロンの応答が欠失したI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物として使用する方法や、(4)非ヒトモデル動物が、モデルマウスであることを特徴とする上記(3)記載の方法に関する。 That is, the present invention (1) inactivates all or part of the endogenous gene of non-human animal encoding MDA5 (Melanoma differentiation associated gene-5) by gene mutation such as disruption, deletion or substitution, and expresses MDA5 A non-human animal that is non-human type that does not respond to type I interferon response to infection with a virus belonging to the picornavirus family, and (2) a non-human model The non-human model animal described in (1) above, wherein the animal is a model mouse, or (3) the destruction or all of the endogenous gene encoding MDA5 (Melanoma differentiation associated gene-5) Non-human animals that have been inactivated by gene mutations such as deletion and substitution and have lost the function of expressing MDA5 belong to the Picornavirus family A method for use as a type I interferon non-responsive non-human model animal deficient in a type I interferon response to infection with a virus, and (4) the non-human model animal is a model mouse 3) The method described above.
また本発明は、(5)MDA5(Melanoma differentiation associated gene-5)をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物に、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスを感染させ、ウィルス感染の前後又は同時に被検物質を投与し、前記非ヒト動物におけるI型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生量を測定し、I型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生が認められた場合、前記被検物質を抗ピコルナウィルス剤と評価することを特徴とする抗ピコルナウィルス剤の同定方法や、(6)非ヒト動物と同種の野生型動物におけるI型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生量と比較・評価することを特徴とする上記(5)記載の同定方法や、(7)非ヒト動物が、マウスであることを特徴とする上記(5)又は(6)記載の同定方法に関する。 In addition, the present invention (5) inactivates all or part of the endogenous gene of non-human animal encoding MDA5 (Melanoma differentiation associated gene-5) by gene mutation such as disruption, deletion or substitution, and expresses MDA5 A non-human animal that has lost its function to be infected with a virus belonging to the picornavirus family, and a test substance is administered before, after, or at the same time as the virus infection, and the type I interferon, RANTES, or IL-6 in the non-human animal is administered. The production amount is measured, and when the production of type I interferon, RANTES or IL-6 is observed, the test substance is evaluated as an anti-picornavirus agent. , (6) Comparison and evaluation of type I interferon, RANTES or IL-6 production in wild-type animals of the same species as non-human animals And identification method of the above (5), wherein Rukoto, (7) a non-human animal, relates to a method of identifying the (5) or (6), wherein it is a mouse.
さらに本発明は、(8)MDA5(Melanoma differentiation associated gene-5)をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物に、ピコルナウィルスファミリーに属する心筋炎ウィルス(EMCV)を感染させ、EMCV感染の前後又は同時に被検物質を投与し、前記非ヒト動物の心臓の組織学的分析を行い、心筋細胞の病巣壊死の抑制が認められた場合、前記被検物質を抗EMCV剤と評価することを特徴とする抗EMCV剤の同定方法や、(9)非ヒト動物と同種の野生型動物における心筋細胞の病巣壊死の抑制の程度と比較・評価することを特徴とする上記(8)記載の同定方法や、(10)非ヒト動物が、マウスであることを特徴とする上記(8)又は(9)記載の同定方法や、(11)MDA5(Melanoma differentiation associated gene-5)をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物由来の細胞に、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスを感染させ、ウィルス感染の前後又は同時に被検物質を前記細胞に接触させ、前記非ヒト動物由来の細胞におけるI型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生量を測定し、I型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生が認められた場合、前記被検物質を抗ピコルナウィルス剤と評価することを特徴とする抗ピコルナウィルス剤の同定方法や、(12)非ヒト動物と同種の野生型動物由来の細胞におけるI型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生量と比較・評価することを特徴とする上記(11)記載の同定方法や、(13)非ヒト動物が、マウスであることを特徴とする上記(11)又は(12)記載の同定方法や、(14)細胞が、胚線維芽細胞又は樹状細胞であることを特徴とする上記(11)〜(13)のいずれか記載の同定方法に関する。 Further, the present invention provides (8) expression of MDA5 by inactivating all or part of the endogenous gene of non-human animal encoding MDA5 (Melanoma differentiation associated gene-5) by gene mutation such as disruption, deletion or substitution. A non-human animal that has lost its function to be infected is infected with a myocarditis virus (EMCV) belonging to the picornavirus family, and a test substance is administered before, after, or simultaneously with the EMCV infection, and the histology of the heart of the non-human animal When analysis is performed and the inhibition of focal necrosis of cardiomyocytes is observed, the test substance is evaluated as an anti-EMCV agent, and (9) the same kind as a non-human animal The identification method according to (8) above, characterized in that it is compared and evaluated with the degree of suppression of focal necrosis of cardiomyocytes in a wild type animal, and (10) the nonhuman animal is a mouse The identification method according to (8) or (9) above, or (11) destruction or deletion / replacement of all or part of an endogenous gene of a non-human animal encoding MDA5 (Melanoma differentiation associated gene-5) A cell derived from a non-human animal that has been inactivated by gene mutation and has lost the function of expressing MDA5 is infected with a virus belonging to the picornavirus family, and a test substance is contacted with the cell before, after, or simultaneously with the virus infection. When the amount of type I interferon, RANTES or IL-6 produced in the non-human animal-derived cells is measured and production of type I interferon, RANTES or IL-6 is observed, the test substance is treated with anti-picorna. A method for identifying an anti-picornavirus agent characterized by evaluation as a virus agent, and (12) a detailed method derived from a wild-type animal of the same species as a non-human animal. The method for identification according to (11) above, characterized in that it is compared and evaluated with the production amount of type I interferon, RANTES or IL-6 in (13), and (13) the nonhuman animal is a mouse The identification method according to (11) or (12), or (14) the identification method according to any one of (11) to (13) above, wherein the cell is an embryonic fibroblast or a dendritic cell. .
本発明において、MDA5がピコルナウィルスファミリーのウィルスを特異的に認識していることを明らかにした。MDA5はヘリカーゼであり、この機能を調節することで、このグループに属するウィルス群、例えばポリオウィルス、コクサッキーウィルス、風邪症候群の原因であるライノウィルスなどの感染制御が可能になる可能性がある。また、MDA5−/−マウスはヒトウィルス受容体を発現する遺伝子変異マウスと交配させることによりヒトウィルス感染症のモデルマウスとして利用されることが期待される。さらに、MDA5の活性を制御する薬剤をMDA5欠損(MDA5−/−)マウス、及びコントロール(野生型)マウスを用いてスクリーニングすることができ、例えばポリオウィルス受容体を発現するマウスと交配させ、ポリオウィルス感染感受性のモデル動物となりうる。このマウスを用いて新しい薬剤のスクリーニングに利用できる。 In the present invention, it was clarified that MDA5 specifically recognizes a virus of the picornavirus family. MDA5 is a helicase, and by adjusting this function, infection control of viruses belonging to this group, such as poliovirus, coxsackie virus, rhinovirus causing cold syndrome, etc. may be possible. In addition, MDA5 − / − mice are expected to be used as model mice for human viral infections by mating with gene mutant mice expressing human virus receptors. Furthermore, an agent that regulates the activity of MDA5 can be screened using MDA5-deficient (MDA5 − / − ) mice and control (wild-type) mice. It can be a model animal for virus infection susceptibility. This mouse can be used to screen for new drugs.
本発明の非ヒトモデル動物としては、MDA5をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物であって、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスの感染に対するI型インターフェロンの応答が欠失したI型インターフェロン不応答性の非ヒト動物であれば特に制限されず、また、本発明の方法としては、MDA5をコードする内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物を、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスの感染に対するI型インターフェロンの応答が欠失したI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物として使用する方法であれば特に制限されず、上記I型インターフェロンとしては、IFN−αやIFN−βを具体的に例示することができる。 As the non-human model animal of the present invention, all or part of the endogenous gene of the non-human animal encoding MDA5 was inactivated by gene mutation such as disruption, deletion, or substitution, and the function of expressing MDA5 was lost. The method is not particularly limited as long as it is a non-human animal that is non-human type non-responsive to type I interferon and lacks the type I interferon response to infection with a virus belonging to the picornavirus family. As a non-human animal in which all or part of the endogenous gene encoding MDA5 is inactivated by gene mutation such as disruption, deletion or substitution, and the function of expressing MDA5 is lost, it belongs to the picornavirus family As a non-human model animal that does not respond to type I interferon and lacks type I interferon response to viral infection It is not particularly limited as long as it is a method for use, as the type I interferons, can be specifically exemplified IFN-alpha or IFN-beta.
本発明においてI型インターフェロン不応答性とは、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスによる感染(刺激)に対する生体又は生体を構成する細胞、組織若しくは器官のI型インターフェロン産生反応性が低下しているか、あるいはほぼ失われていることを意味する。したがって、本発明においてI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物とは、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスによる感染に対して、生体又は生体を構成する細胞、組織若しくは器官のI型インターフェロン産生反応性が低下しているか、あるいはほぼ失われているマウス、ラット、ウサギ等のヒト以外の動物をいう。これらの中でも、I型インターフェロン不応答性モデルマウスを好適に例示することができる。本発明のI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物は、I型インターフェロン不応答性に加えて、RANTESやIL−6に対しても不応答性であることが好ましい。 In the present invention, type I interferon non-responsiveness means that the reactivity of type I interferon production in the living body or cells, tissues or organs constituting the living body against infection (stimulation) by a virus belonging to the picornavirus family has decreased, or It means almost lost. Therefore, in the present invention, the type I interferon non-responsive non-human animal is a type I interferon-producing reactivity of a living body or a cell, tissue or organ constituting the living body against infection with a virus belonging to the picornavirus family. A non-human animal such as a mouse, rat, or rabbit that is reduced or almost lost. Among these, a type I interferon non-responsive model mouse can be preferably exemplified. The type I interferon non-responsive non-human animal of the present invention is preferably non-responsive to RANTES and IL-6 in addition to non-type I interferon non-responsiveness.
ピコルナウィルスファミリー(Picornaviridae)に属するウィルスは、一本のプラス鎖RNAをゲノムとしてもつRNAウィルスで、エンベロープを持たず、正20面体のカプシドを有し、小さなRNA(pico-rna)を持つという意味で名付けられたこのピコルナウィルスファミリーに属するウィルスとしては、ポリオウィルス、コクサッキーウィルス、エコーウィルスなどのエンテロウィルス属(Enterovirus)に属するウィルスや、ヒトライノウィルス、メンゴウィルスなどのライノウィルス属(Rhinovirus)に属するウィルスや、脳心筋炎ウィルス(EMCV)などのカーディオウィルス属(Cardiovirus)に属するウィルスや、口蹄疫ウィルスなどのアフトウィルス属(Aphthovirus)に属するウィルスや、A型肝炎ウィルスなどのヘパトウィルス属(Hepatovirus)に属するウィルスや、Human parechovirusなどのParechovirus属に属するウィルスを挙げることができる。 The virus belonging to the Picornaviridae family (Picornaviridae) is an RNA virus with a single plus-strand RNA as its genome. It has no envelope, an icosahedral capsid, and a small RNA (pico-rna). Viruses belonging to this picornavirus family named by meaning include viruses belonging to the Enterovirus genus such as poliovirus, coxsackie virus, echovirus, and rhinovirus genus such as human rhinovirus and mengovirus ( Rhinovirus), viruses belonging to Cardiovirus such as encephalomyocarditis virus (EMCV), viruses belonging to Aphthovirus such as foot-and-mouth disease virus, and hepatoviruses such as hepatitis A virus (Hepatovirus And viruses belonging to the genus Parechovirus such as Human parechovirus.
本発明のMDA5を発現する機能を喪失した非ヒト動物として、MDA5−/−マウスの他、例えばMDA5遺伝子の機能が欠損したMDA5−/−ラット等の齧歯目動物を例示することができる。これらMDA5遺伝子の機能が欠損した非ヒト動物としては、メンデルの法則に従い出生してくるMDA5−/−非ヒト動物が、正確な比較実験をすることができる同腹の野生型と共に得ることができる点で好ましい。かかるMDA5遺伝子の機能が欠損した動物の作製方法を、MDA5−/−マウスを例にとって以下説明する。 Examples of non-human animals that have lost the function of expressing MDA5 of the present invention include MDA5 − / − mice, as well as rodents such as MDA5 − / − rats that lack MDA5 gene function. As these non-human animals deficient in the function of the MDA5 gene, MDA5 − / − non-human animals born according to Mendel's law can be obtained together with wild-type littermates that can be used for accurate comparative experiments. Is preferable. A method for manufacturing animal functions deficient in such MDA5 gene, MDA5 - / - explained mice below for examples.
MDA5遺伝子は、マウス遺伝子ライブラリーをPCR法等により増幅し、得られた遺伝子断片をマウスMDA5遺伝子由来のプローブを用いてスクリーニングすることができる。スクリーニングされたMDA5遺伝子は、プラスミドベクター等を用いてサブクローンし、制限酵素マッピング及びDNAシーケンシングにより特定することができる。次に、このMDA5をコードする遺伝子の全部又は一部をpMC1ネオ遺伝子カセット等に置換し、3'末端側にジフテリアトキシンAフラグメント(DT−A)遺伝子や単純ヘルペスウィルスのチミジンキナーゼ(HSV−tk)遺伝子等の遺伝子を導入することによって、ターゲットベクターを作製する。 The MDA5 gene can be screened using a probe derived from the mouse MDA5 gene by amplifying a mouse gene library by the PCR method or the like. The screened MDA5 gene can be subcloned using a plasmid vector or the like, and can be identified by restriction enzyme mapping and DNA sequencing. Next, all or a part of the gene encoding MDA5 is replaced with a pMC1 neo gene cassette or the like, and a diphtheria toxin A fragment (DT-A) gene or herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-tk) is placed on the 3 ′ end side. ) A target vector is prepared by introducing a gene such as a gene.
この作製されたターゲティングベクターを線状化し、エレクトロポレーション(電気穿孔)法等によってES細胞に導入し、相同的組換えを行い、その相同的組換え体の中から、G418やガンシクロビア(GANC)等の抗生物質により相同的組換えを起こしたES細胞を選択する。また、この選択されたES細胞が目的とする組換え体かどうかをサザンブロット法等により確認することが好ましい。その確認されたES細胞のクローンをマウスの胚盤胞中にマイクロインジェクションし、かかる胚盤胞を仮親のマウスに戻し、キメラマウスを作製する。このキメラマウスを野生型マウスと交雑させると、ヘテロ接合体マウス(F1マウス;MDA5+/−)を得ることができ、また、このヘテロ接合体マウスを交雑させることによって、本発明のMDA5−/−マウスを作製することができる。また、MDA5−/−マウスにおいて、MDA5が生起しているかどうかを確認する方法としては、例えば、上記の方法により得られたマウスからRNAを単離してノーザンブロット法等により調べたり、またこのマウスにおけるMDA5の発現をウエスタンブロット法等により調べる方法がある。 The prepared targeting vector is linearized, introduced into ES cells by electroporation (electroporation), etc., and homologous recombination is performed. Among the homologous recombinants, G418 and ganciclovia (GANC) ES cells that have undergone homologous recombination with antibiotics such as are selected. In addition, it is preferable to confirm whether the selected ES cell is the target recombinant by Southern blotting or the like. The confirmed ES cell clone is microinjected into a blastocyst of a mouse, and the blastocyst is returned to a temporary parent mouse to produce a chimeric mouse. When this chimeric mouse is crossed with a wild type mouse, a heterozygous mouse (F1 mouse; MDA5 +/− ) can be obtained, and by crossing this heterozygous mouse, the MDA5 − / of the present invention can be obtained. - it is possible to generate mice. In addition, as a method for confirming whether or not MDA5 occurs in MDA5 − / − mice, for example, RNA is isolated from the mouse obtained by the above method and examined by Northern blotting or the like. There is a method for examining the expression of MDA5 by Western blotting or the like.
また、作出されたMDA5−/−マウスがI型インターフェロン不応答性であることは、例えば、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスをMDA5−/−マウスのマクロファージ、単核細胞、樹状細胞などの免疫細胞や胚線維芽細胞にインビトロ又はインビボで感染せしめ、かかる細胞におけるI型インターフェロン、IL−6、RANTES等の産生量を測定することにより確認することができる。 In addition, the generated MDA5 − / − mice are unresponsive to type I interferon. For example, viruses belonging to the picornavirus family can be used to immunize macrophages, mononuclear cells, dendritic cells, etc. of MDA5 − / − mice. It can be confirmed by infecting cells or embryonic fibroblasts in vitro or in vivo, and measuring the production amount of type I interferon, IL-6, RANTES, etc. in such cells.
本発明の抗ピコルナウィルス剤の同定方法としては、MDA5をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物に、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスを感染させ、ウィルス感染の前後又は同時に被検物質を投与し、前記非ヒト動物におけるI型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生量を測定し、I型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生が認められた場合、前記被検物質を抗ピコルナウィルス剤と評価する方法や、MDA5をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物由来の細胞に、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスを感染させ、ウィルス感染の前後又は同時に被検物質を前記細胞に接触させ、前記非ヒト動物由来の細胞におけるI型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生量を測定し、I型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生が認められた場合、前記被検物質を抗ピコルナウィルス剤と評価する方法であれば特に制限されず、本発明の抗ピコルナウィルス剤の同定方法を利用すると、抗ピコルナウィルス剤をスクリーニングすることもできる。かかる本発明の同定方法の実施の形態を以下に例を挙げて説明する。 The method for identifying the anti-picornavirus agent of the present invention includes a function of inactivating all or part of an endogenous gene of a non-human animal encoding MDA5 by gene mutation such as disruption, deletion or substitution, and expressing MDA5 A non-human animal that has lost the intestine, and is infected with a virus belonging to the picornavirus family, and a test substance is administered before, after, or simultaneously with the virus infection, and the amount of type I interferon, RANTES, or IL-6 produced in the non-human animal When the production of type I interferon, RANTES, or IL-6 is observed, the test substance is evaluated as an anti-picornavirus agent, or all of the endogenous genes of non-human animals encoding MDA5 Or non-human animals that have been partially inactivated by mutations, deletions, substitutions, etc., and have lost the function of expressing MDA5 The cell is infected with a virus belonging to the picornavirus family, and a test substance is contacted with the cell before or after the virus infection, and production of type I interferon, RANTES or IL-6 in the cell derived from the non-human animal When the amount is measured and production of type I interferon, RANTES or IL-6 is observed, the method is not particularly limited as long as the test substance is evaluated as an anti-picornavirus agent. By using a method for identifying a viral agent, an anti-picornavirus agent can also be screened. Such an embodiment of the identification method of the present invention will be described below with an example.
本発明のI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物から得られる樹状細胞等の免疫細胞や胚線維芽細胞と、被検物質と、ピコルナウィルスファミリーに属するウィルスとを共に培養し、前記細胞におけるI型インターフェロン産生の程度を測定・評価する同定方法や、本発明のI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物に被検物質をあらかじめ投与した後、該非ヒト動物から得られる免疫細胞にピコルナウィルスファミリーに属するウィルスを感染させ、該免疫細胞におけるI型インターフェロン産生の程度を測定・評価する同定方法や、本発明のI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物にピコルナウィルスファミリーに属するウィルスをあらかじめ感染した後、該非ヒト動物から得られる免疫細胞を被検物質の存在下で培養し、該免疫細胞におけるI型インターフェロン産生の程度を測定・評価する同定方法や、本発明のI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物にピコルナウィルスファミリーに属するウィルスを感染させ、感染と同時又は前後して被検物質を投与し、該非ヒトモデル動物から得られる免疫細胞におけるI型インターフェロン産生の程度を測定・評価する同定方法や、本発明のI型インターフェロン不応答性非ヒトモデル動物にピコルナウィルスファミリーに属するウィルスを感染させ、感染と同時又は前後して被検物質を投与し、該非ヒトモデル動物から得られる血清中のI型インターフェロン産生の程度を測定・評価する同定方法を挙げることができる。上記I型インターフェロン産生の程度を測定する代わりに、RANTES又はIL−6の産生の程度を測定することもでき、また、評価に際しては、非ヒト動物と同種の野生型動物、中でも同腹の仔におけるI型インターフェロン、RANTES又はIL−6の産生量と比較・評価することが好ましい。 Immune cells such as dendritic cells obtained from the type I interferon-nonresponsive human animal of the present invention and embryonic fibroblasts, a test substance, and a virus belonging to the picornavirus family are cultured together, and the cells A method for identifying and measuring the degree of production of type I interferon in the rat, or pre-administering a test substance to the type I interferon-unresponsive non-human model animal of the present invention, and then adding picorna to immune cells obtained from the non-human animal. An identification method for infecting a virus belonging to the virus family and measuring and evaluating the degree of production of type I interferon in the immune cells, and a virus belonging to the picornavirus family to the non-human model animal of the type I interferon non-responsive After pre-infection, the immune cells obtained from the non-human animal are present in the presence of the test substance. A method for identifying and measuring the degree of type I interferon production in the immune cells, or by infecting a non-human model animal of the present invention with a type I interferon-nonresponsive human infection with a virus belonging to the picornavirus family. Alternatively, an identification method for measuring and evaluating the degree of type I interferon production in immune cells obtained from the non-human model animal by administering a test substance before and after, or the type I interferon-unresponsive non-human model animal of the present invention An identification method in which a virus belonging to the picornavirus family is infected, a test substance is administered simultaneously with or before the infection, and the degree of type I interferon production in serum obtained from the non-human model animal is measured and evaluated. be able to. Instead of measuring the degree of production of type I interferon, the degree of production of RANTES or IL-6 can also be measured. In the evaluation, wild-type animals of the same species as non-human animals, particularly litters of the same litter are used. It is preferable to compare and evaluate the production amount of type I interferon, RANTES or IL-6.
本発明の抗EMCV剤の同定方法としては、MDA5(Melanoma differentiation associated gene-5)をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、MDA5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物に、ピコルナウィルスファミリーに属する心筋炎ウィルス(EMCV)を感染させ、EMCV感染の前後又は同時に被検物質を投与し、前記非ヒト動物の心臓の組織学的分析を行い、心筋細胞の病巣壊死の抑制が認められた場合、前記被検物質を抗EMCV剤と評価する同定方法であれば特に制限されず、本発明の抗EMCV剤の同定方法を利用すると、抗EMCV剤をスクリーニングすることもできる。また、評価に際しては、非ヒト動物と同種の野生型動物、中でも同腹の仔における心筋細胞の病巣壊死の抑制の程度を比較・評価することが好ましい。 As an identification method of the anti-EMCV agent of the present invention, all or part of the endogenous gene of non-human animal encoding MDA5 (Melanoma differentiation associated gene-5) is inactivated by gene mutation such as disruption, deletion or substitution. A non-human animal that has lost the function of expressing MDA5 is infected with myocarditis virus (EMCV) belonging to the picornavirus family, and a test substance is administered before, after, or simultaneously with the EMCV infection, and the heart of the non-human animal When the suppression of focal necrosis of cardiomyocytes is observed, the identification method is not particularly limited as long as it is an identification method for evaluating the test substance as an anti-EMCV agent. Identification of the anti-EMCV agent of the present invention The method can also be used to screen for anti-EMCV agents. In the evaluation, it is preferable to compare and evaluate the degree of suppression of focal necrosis of cardiomyocytes in a wild-type animal of the same species as the non-human animal, particularly a litter.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, the technical scope of this invention is not limited to these illustrations.
[材料と方法]
(1)MDA5−/−マウスの作製
PCRにより、ES細胞(GSI−I)から抽出したゲノムDNAからMDA5遺伝子を単離した。MDA5ORF(DExH boxを含む)をコードする4.3−kbの断片をネオマイシン耐性遺伝子カセット(neo)で置換することによりターゲティングベクターを構築し、PGKプロモーターにより動かされた単純ペルペスウィルスチミジンキナーゼ(HSV−TK)を、ネガティブ選択のため、ゲノム断片に挿入した。ターゲティングベクターをES細胞にトランスフェクトした後、G418とガンシクロビアの二重耐性コロニーを選択し、PCRによりスクリーニングし、さらにサザンブロットによって確認した。相同組換体を雌のC57BL/6マウスにマイクロインジェクションし、MDA5−/−マウスを得るために、ヘテロ接合体のF1子孫をインタークロスした。
[Materials and methods]
(1) Production of MDA5 − / − mouse The MDA5 gene was isolated from genomic DNA extracted from ES cells (GSI-I) by PCR. A targeting vector was constructed by replacing the 4.3-kb fragment encoding MDA5ORF (including DExH box) with a neomycin resistance gene cassette (neo), and a simple perpesvirus thymidine kinase (HSV-) driven by the PGK promoter. TK) was inserted into the genomic fragment for negative selection. After transfecting the targeting vector into ES cells, double resistant colonies of G418 and gancyclovir were selected, screened by PCR, and confirmed by Southern blot. Homozygous recombinants were microinjected into female C57BL / 6 mice and heterozygous F1 progeny were intercrossed to obtain MDA5 − / − mice.
(2)MyD88−/−マウス、TRIF−/−マウス、TLR3−/−、TRIF−/−マウス及びRIG−I−/−マウスの作製
MyD88−/−マウス、TLR3−/−マウス、TRIF−/−マウスについては、文献Sceience 301, 640-3 (2003)に記載の方法により作製した。また、IFNα/βR−/−マウスは、Int Immunol 14 1225-31(2002)に記載の方法により作製した。さらに、ICRマウスとの交配により、RIG−I−/−成体マウスを作製した。
(2) MyD88 - / - mice, TRIF - / - mice, TLR3 - / -, TRIF - / - mice and RIG-I - / - Preparation of Mouse MyD88 - / - mice, TLR3 - / - mice, TRIF - / - the mice literature Sceience 301, was prepared by the method described in 640-3 (2003). Moreover, IFNα / βR − / − mice were prepared by the method described in Int Immunol 14 1225-31 (2002). Furthermore, RIG-I − / − adult mice were produced by crossing with ICR mice.
(3)RIG−I−/−MDA5−/−マウスの作製
RIG−Iヘテロ接合体(RIG−I+/−)マウスとMDA5ヘテロ接合体(MDA5+/−)マウスとを交配すると、その子はRIG−I+/+MDA5+/+、RIG−I+/−MDA5+/+、RIG−I+/+MDA5+/−、RIG−I+/−MDA5+/−のどれかとなる。この遺伝子型はマウス尾より抽出したゲノムDNAを用い、PCR法もしくはサザンブロット法を用いることにより同定することが出来る。このうち、RIG−I+/−MDA5+/−の遺伝子型のマウス間同士で交配させることにより、RIG−I+/+MDA5+/+、RIG−I+/−MDA5+/+、RIG−I+/+MDA5+/−、RIG−I+/−MDA5+/−、RIG−I−/−MDA5+/+、RIG−I−/−MDA5+/−、RIG−I+/+MDA5−/−、RIG−I+/−MDA5−/−、RIG−I−/−MDA5−/−、のどれかとなる。このうち、RIG−I−/−MDA5−/−マウスをPCR法もしくはサザンブロット法により同定した。
(3) RIG-I - / - MDA5 - / - when mating and mouse produced RIG-I heterozygotes (RIG-I +/-) mice and MDA5 heterozygous (MDA5 +/-) mice, that child RIG-I + / + MDA5 + / + , RIG-I +/- MDA5 + / + , RIG-I + / + MDA5 +/- , RIG-I +/- MDA5 +/- . This genotype can be identified by using PCR or Southern blotting using genomic DNA extracted from the mouse tail. Of these, by mating with each other between the RIG-I +/- MDA5 +/- genotype mice, RIG-I + / + MDA5 + / +, RIG-I +/- MDA5 + / +, RIG- I + / + MDA5 +/− , RIG-I +/− MDA5 +/− , RIG-I − / − MDA5 + / + , RIG-I − / − MDA5 +/− , RIG-I + / + MDA5 − / − , RIG-I +/− MDA5 − / − , RIG-I − / − MDA5 − / − . Among these, RIG-I − / − MDA5 − / − mice were identified by PCR or Southern blotting.
(4)細胞、試薬及びウィルス
RIG−I−/−MEF及び骨髄由来GMCSF又はFlt3L−DCの作製については、文献Immunity 23, 19-28 (2005)記載のとおり作製した。Miltenyi Biotech社製の抗B220及びCD11cマイクロビーズを用いたMACSにより、Flt3L−DCからpDC及びcDCを前述のとおり単離した。ポリ(I:C)は、Amersham Biosciences社から購入した。抗MDA5ポリクローナル抗体は、マウスMDA5のアミノ酸1005−1019に対応して作製された。NCV、VSV、インフルエンザウィルス、ΔNS1、JEV、EMCV、タイラーウィルス、及びメンゴウィルスは、それぞれ文献に記載されている方法で作製した。SeV(V−)及び(Cm)変異体は、Dr. A. Katoから供与されたものを使用した。
(4) cells, reagents and virus RIG-I - / - for Preparation of MEF and bone marrow-derived GMCSF or Flt3L-DC is Document Immunity 23, to produce 19-28 (2005) as described. PDC and cDC were isolated from Flt3L-DC by MACS using anti-B220 and CD11c microbeads manufactured by Miltenyi Biotech as described above. Poly (I: C) was purchased from Amersham Biosciences. An anti-MDA5 polyclonal antibody was produced corresponding to amino acids 1005-1019 of mouse MDA5. NCV, VSV, influenza virus, ΔNS1, JEV, EMCV, Tyler virus, and Mengo virus were each prepared by methods described in the literature. As SeV (V-) and (Cm) mutants, those provided by Dr. A. Kato were used.
(5)ノーザンブロット
1000U/mlのIFN−βを用いて又は用いずに、PECを8時間処理し、TRIzol試薬(Invitrogen社製)を用いて全RNAを抽出した。RNAを電気泳動にかけ、ナイロン膜に転写した後、表示のcDNAプローブとハイブリダイズさせた。MDA5 mRNAの発現を検出するため、308bpの断片(777−1084)をプローブとして使用した。同じ膜をβアクチンプローブと再度ハイブリダイズさせた。
(5) Northern blot PEC was treated for 8 hours with or without 1000 U / ml IFN-β, and total RNA was extracted with TRIzol reagent (Invitrogen). RNA was electrophoresed, transferred to a nylon membrane, and then hybridized with the indicated cDNA probe. To detect the expression of MDA5 mRNA, a 308 bp fragment (777-1084) was used as a probe. The same membrane was rehybridized with β-actin probe.
(6)ウェスタンブロット
1000U/mlのIFN−βでMEFを8時間処理した。その後、1.0%のNonidet-P40、150mMのNaCl、20mMのTris−Cl(pH7.5)、1mMのEDTA及びプロテアーゼ阻害剤カクテル(Roche社製)を含む溶解緩衝液中で細胞を溶解した。SDS−PAGEで細胞溶解物を溶解し、PVDF膜に転写した。かかる膜をMDA5タンパク質の特異抗体でブロットし、増強した化学発光システム(Perkinermer社製)により視覚化した。
(6) Western blot MEF was treated with 1000 U / ml IFN-β for 8 hours. The cells were then lysed in a lysis buffer containing 1.0% Nonidet-P40, 150 mM NaCl, 20 mM Tris-Cl (pH 7.5), 1 mM EDTA and protease inhibitor cocktail (Roche). . The cell lysate was lysed by SDS-PAGE and transferred to a PVDF membrane. Such membranes were blotted with a specific antibody of MDA5 protein and visualized with an enhanced chemiluminescence system (Perkinermer).
(7)組織学的分析
EMCV感染マウスから心臓を採取し、3.7%のホルムアルデヒドで固定した。心臓全体にわたって横断面の切片(5μm)を切り出し、ヘマトキシリンとエオシンで染色した。
(7) Histological analysis Hearts were collected from EMCV-infected mice and fixed with 3.7% formaldehyde. Cross sections (5 μm) were cut across the heart and stained with hematoxylin and eosin.
(8)プラークアッセイ
EMCV感染マウスの心臓をPBS中でホモジナイズした。PBS含有ウィルスにおけるウィルス滴定を、前述のとおりに標準プラークアッセイで確認した。調製したHeLa細胞を連続希釈物に感染させた。1%の低融点アガロースを含むDMEMを細胞に重ね、48時間インキュベーションした。その後、プラークを計数した。
(8) Plaque assay The hearts of EMCV-infected mice were homogenized in PBS. Virus titration in PBS-containing virus was confirmed with a standard plaque assay as described above. Prepared HeLa cells were infected with serial dilutions. DMEM containing 1% low melting point agarose was overlaid on the cells and incubated for 48 hours. Thereafter, plaques were counted.
(9)ルシフェラーゼアッセイ
胎生11.5日で野生型又はRIG−I−/−MDA5−/−胚から得たMEFを、空のベクター(コントロール)、RIG−I又はMDA5発現ベクターと共にIFN−βプロモーターを含むレポーターコンストラクトで一時的にトランスフェクトした。内部コントロールとして、ウミシイタケ(Renilla)ルシフェラーゼコンストラクトをトランスフェクトした。トランスフェクトした細胞には模擬処理(Mock)を行うか、又はmoiを次第に増大させたEMCVに、若しくはSVc−(moi=20)に24時間感染させた。細胞を溶解させて、二重ルシフェラーゼレポーターアッセイシステム(Promega社製)を用いたルシフェラーゼアッセイにかけた。
(9) Luciferase Assay MEFs obtained from wild-type or RIG-I − / − MDA5 − / − embryos on embryonic day 11.5, together with empty vector (control), RIG-I or MDA5 expression vector, IFN-β promoter Was transiently transfected with a reporter construct containing. As an internal control, Renilla luciferase construct was transfected. Transfected cells were subjected to mock treatment (Mock) or infected with EMCV with increasing moi or with SVc- (moi = 20) for 24 hours. Cells were lysed and subjected to luciferase assay using a dual luciferase reporter assay system (Promega).
(10)IFN−α、IL−12p40、IL−6及びRantes生成の測定
培養上清液を回収し、酵素免疫吸着測定法(ELISA)でIFN−α、IL−6又はIL−12p40の生成を分析した。マウスIFN−α用のELISAキットはPBL Biomedical Laboratories社から購入し、IL−6、IL−12p40、及びRantes用のELISAキットは、R & D Systems社から入手した。
(10) Measurement of production of IFN-α, IL-12p40, IL-6 and Rantes Culture supernatant is collected and production of IFN-α, IL-6 or IL-12p40 by enzyme immunosorbent assay (ELISA) analyzed. ELISA kits for mouse IFN-α were purchased from PBL Biomedical Laboratories, and ELISA kits for IL-6, IL-12p40, and Rantes were obtained from R & D Systems.
(11)フローサイトメトリー
マウスの静脈内に200μgのポリI:Cを注入し、注入から24時間後にマウスを処分した。前述のとおり、コラゲナーゼ及びDNaseIを用いてマウスから脾細胞を調製した。CD86−FITC(BD Biosciences Pharmingen社製)、B220−PE、及びCD11c−APCで脾細胞を染色し、FACS Calibur(BD Bioscience社製)で分析した。
(11) Flow cytometry 200 μg of poly I: C was injected into a mouse vein, and the mouse was disposed 24 hours after the injection. As described above, splenocytes were prepared from mice using collagenase and DNaseI. Spleen cells were stained with CD86-FITC (BD Biosciences Pharmingen), B220-PE, and CD11c-APC and analyzed with FACS Calibur (BD Bioscience).
(12)インビトロ転写dsRNAの調製
マウスLamin A/CのcDNA配列をPCRで増幅し、pT7ブルーTベクター(Novagen社製)にてクローン化し、配列決定した。以下のT7配列でタグしたプライマーを用いた別のPCR反応により、マウスLamin A/Cに対応する200及び400bpのDNA配列の末端に、T7RNAポリメラーゼプロモーターをタグした;
7T Lamin. フォワード、TAATACGACTCACTATAGGacttgttggctgcgcaggc
7T Lamin. 200リバース、TAATACGACTCACTATAGGccactcgcctcagcatctcat
7T Lamin. 400リバース、TAATACGACTCACTATAGGctgttccacctggtcctcatg
PCT産物をゲル精製し、T7 RiboMAXTMExpress RNAi System(Promega社製)を製造者の説明書どおりに用いてのdsRNAのインビトロ転写及び作製に使用した。
(12) Preparation of in vitro transcribed dsRNA The cDNA sequence of mouse Lamin A / C was amplified by PCR, cloned with pT7 blue T vector (Novagen) and sequenced. The T7 RNA polymerase promoter was tagged to the ends of the 200 and 400 bp DNA sequences corresponding to mouse Lamin A / C by another PCR reaction using primers tagged with the following T7 sequences;
7T Lamin. Forward, TAATACGACTCACTATAGGacttgtgtggctgcgcaggc
7T Lamin. 200 reverse, TAATACGACTCACTATAGGccactcgcctcagcatctcat
7T Lamin. 400 Reverse, TAATACGACTCACTATAGGctgtcccctgggtcccatg
The PCT product was gel purified and used for in vitro transcription and production of dsRNA using the T7 RiboMAX ™ Express RNAi System (Promega) as per manufacturer's instructions.
(13)心エコー検査
2.5%のアベルチン(8μl/g)で麻酔をかけたマウスに対し、超音波検査(SONOS-5500、15−MHzの線形変換器を装備、Philips Medical Systems社製)を用いて心エコー検査を行った。心臓は、二次元胸骨傍短軸像で映し出され、心室中央部(midventricle)のMモードによる心エコー図を乳頭筋のレベルで記録した。LVの心拍数、前壁及び後壁の厚さ、並びに拡張終期及び収縮末期の内径をMモードによる画像から得た。
(13) Echocardiography Ultrasonic examination (SONOS-5500, equipped with a 15-MHz linear transducer, manufactured by Philips Medical Systems) on mice anesthetized with 2.5% avertin (8 μl / g) Echocardiography was performed using The heart was projected as a two-dimensional parasternal short-axis image, and an M-mode echocardiogram of the midventricle was recorded at the papillary muscle level. LV heart rate, anterior and posterior wall thickness, and end-diastolic and end-systolic inner diameters were obtained from M-mode images.
[結果]
インビボでのMDA5の機能的役割を調べるため、MDA5−/−マウスを確立し、ウィルス認識に対するMDA5の寄与を分析した(図1a及び1b参照)。MDA5のmRNAの発現は、MDA5タンパク質の場合と同様に、MDA5−/−細胞では検出されなかった(図1c及び1d参照)。その多くが胚期に死亡するRIG−I−/−マウスとは対照的に、MDA5−/−マウスはメンデル比にしたがって誕生して健康に成長し、24週齢まで巨視的な発達異常は認められなかった。脾臓及びリンパ節におけるCD3、B220、CD11cのフローサイトメトリー分析により、野生型とMDA5−/−マウスとの間には、リンパ球及び樹状細胞の数において変化がないことを確認した。
[result]
To investigate the functional role of MDA5 in vivo, MDA5 − / − mice were established and the contribution of MDA5 to virus recognition was analyzed (see FIGS. 1a and 1b). MDA5 mRNA expression was not detected in MDA5 − / − cells as in the case of MDA5 protein (see FIGS. 1c and 1d). In contrast to RIG-I − / − mice, many of which die at the embryonic stage, MDA5 − / − mice are born and grow healthy according to the Mendelian ratio, and macroscopic developmental abnormalities are observed up to 24 weeks of age. I couldn't. Flow cytometric analysis of CD3, B220, CD11c in the spleen and lymph nodes confirmed that there was no change in the number of lymphocytes and dendritic cells between wild type and MDA5 − / − mice.
TLR3、RIG−I及びMDA5は、ポリI:Cの認識及びその後の抗ウィルス応答の誘導に関与しているとされている。しかし、dsRNA刺激に対する応答におけるこれらの分子のインビボでの寄与については、まだ明らかにされていない。したがって、本発明者らは次に、RIG−I、MDA−5、TRIF、又はMDA−5とTRIFの両方を欠損したマウスにおけるポリI:Cへのインビボでの応答について調べた。意外にも、ポリI:Cを投与すると野生型及びRIG−I−/−マウスのいずれの血清中でも、IFN−α、IL−6及びIL−12が急速に誘導され、RIG−IがインビボにおけるポリI:Cを介した応答に不可欠ではないことが示された(図2a参照)。これとは際立って対照的に、MDA5−/−マウスがポリI:Cに応答してIFN−αを生成することはなく、IL−6及びIL−12p40の生成も、かなり減少していた。また、TRIF−/−マウスは通常量のIFN−αを生成していたが、IL−12p40の生成は著しく減少しており、IL−6の生成もかなり減少していた。さらに、MDA5−/−TRIF−/−マウスがポリI:Cに応答してIFN−α、IL−6及びIL−12p40を誘導することはなかった(図2b参照)。これらの結果は、MDA5はポリI:C誘導性のIFN−α生成に不可欠であり、TLR3シグナリングはIL−12の生成に重要である一方で、MDA5及びTLR3の両方がIL−6の生成を調節することを示している。サイトカインの誘導に加え、野生型マウスのポリI:C処理によっても、従来の脾臓DCにおけるCD86などの共刺激分子の表面発現が増加した(図2c参照)。MDA5又はTRIFの一方が欠損していてもCD86発現に影響はなかったが、二重欠損では結果的にCD86のアップレギュレーションが阻害された。このことは、MDA5シグナリング及びTLR3シグナリングの両方が、インビボにおけるポリI:C応答性のcDC活性化に関与していることを示している。GM−CSFを用いて作製した骨髄由来DC(GMCSF−DC)をポリI:Cで刺激すると、野生型又はRIG−I−/−マウスのいずれかの細胞は、ポリI:Cに応答して投与量依存的にIFN−α、IL−6及びIL−12p40を生成する。これとは対照的に、MDA5−/−GMCSF−DCでは、これらのサイトカインの生成がひどく減少していた(図2d参照)。したがって、細胞質中では、RIG−IではなくMDA5がポリI:Cを主に認識していることを確認した。 TLR3, RIG-I and MDA5 have been implicated in poly I: C recognition and subsequent induction of antiviral responses. However, the in vivo contribution of these molecules in response to dsRNA stimulation has not yet been clarified. Therefore, we next examined the in vivo response to poly I: C in mice lacking RIG-I, MDA-5, TRIF, or both MDA-5 and TRIF. Surprisingly, administration of poly I: C rapidly induced IFN-α, IL-6 and IL-12 in both sera of wild-type and RIG-I − / − mice, and RIG-I was in vivo It was shown not to be essential for the response via poly I: C (see FIG. 2a). In sharp contrast, MDA5 − / − mice did not produce IFN-α in response to poly I: C, and IL-6 and IL-12p40 production was also significantly reduced. TRIF − / − mice produced normal amounts of IFN-α, but IL-12p40 production was significantly reduced and IL-6 production was also significantly reduced. Furthermore, MDA5 − / − TRIF − / − mice did not induce IFN-α, IL-6 and IL-12p40 in response to poly I: C (see FIG. 2b). These results indicate that MDA5 is essential for poly I: C-induced IFN-α production and TLR3 signaling is important for IL-12 production, while both MDA5 and TLR3 produce IL-6. Indicates to adjust. In addition to cytokine induction, poly I: C treatment of wild-type mice also increased the surface expression of costimulatory molecules such as CD86 in conventional spleen DC (see FIG. 2c). Deficiency of either MDA5 or TRIF did not affect CD86 expression, but double deficiency resulted in inhibition of CD86 upregulation. This indicates that both MDA5 signaling and TLR3 signaling are involved in poly I: C responsive cDC activation in vivo. When bone marrow derived DCs (GMCSF-DC) made with GM-CSF were stimulated with poly I: C, either wild type or RIG-I − / − mice cells responded to poly I: C. Produces IFN-α, IL-6 and IL-12p40 in a dose dependent manner. In contrast, MDA5 − / − GMCSF-DC had severely reduced production of these cytokines (see FIG. 2d). Therefore, it was confirmed that in the cytoplasm, MDA5, not RIG-I, mainly recognizes poly I: C.
しかし、イノシン酸は自然状態でのウィルス複製過程では利用されないため、本発明者らはインビトロ転写により長鎖dsRNAを合成し、MDA5又はRIG−Iを欠損しているマウスの胚線維芽細胞(MEF)におけるIFN応答を調べてみた。リポフェクション試薬との錯体を形成するマウスラミン(Lamin)A/Cの配列に対応する、長さの異なる2つのdsRNA(200bp及び400bp)で、MEFを刺激した。ポリI:Cの場合とは異なり、野生型及びMDA5−/−MEFは同等量のIFN−βを生成した(図2e参照)。RIG−I−/−MEFは、検出可能量のIFN−βをまったく生成しなかった。これは、RIG−Iがインビトロ転写dsRNAの検出に不可欠であることを示している。また、他のいくつかの配列に対応するインビトロ転写dsRNAは、MDA5ではなくRIG−Iを介してI型IFNを誘導していた。総合的に考えて、これはMDA5とRIG−IがポリI:C及びインビトロ転写dsRNAの検出にそれぞれ差別的に関与している証拠となる。 However, since inosinic acid is not used in the virus replication process in the natural state, the present inventors synthesized long-chain dsRNA by in vitro transcription, and embryonic fibroblasts (MEF) of mice lacking MDA5 or RIG-I. ) IFN response was examined. MEF was stimulated with two dsRNAs of different length (200 bp and 400 bp) corresponding to the sequence of mouse Lamin A / C forming a complex with the lipofection reagent. Unlike poly I: C, wild type and MDA5 − / − MEF produced equivalent amounts of IFN-β (see FIG. 2e). RIG-I − / − MEF did not produce any detectable amount of IFN-β. This indicates that RIG-I is essential for the detection of in vitro transcribed dsRNA. In addition, in vitro transcribed dsRNA corresponding to several other sequences induced type I IFN via RIG-I rather than MDA5. Overall, this provides evidence that MDA5 and RIG-I are differentially involved in the detection of poly I: C and in vitro transcribed dsRNA, respectively.
これらの知見から、本発明者らは、RIG−I及びMDA5が異なるRNAウィルスの検出に関与しているとの仮説を立てた。RNAウィルスは、ゲノム構造に基づいて、マイナス鎖ssRNAウィルス、プラス鎖ssRNAウィルス、及びdsRNAウィルスに分類される。本発明者らは以前に一連のマイナス鎖RNAウィルスがRIG−Iに認識されることを示している。本発明者らはまず、NDV、Sev、VSV、及びインフルエンザウィルスを含む一連のマイナス鎖ssRNAウィルスに応答した、MDA5−/−MEFにおけるIFN−αの生成について調べた。NDV以外の大半の野生型ウィルスの感染は、ウィルス性タンパク質によりIFN応答が抑制されるためにMEF中でIFN−αを誘導しないことから(データは図示せず)、本発明者らはウィルス阻害タンパク質を欠損した変異ウィルスも使用した。かかるウィルスには、Vタンパク質を欠損した(V−)又は変異したCタンパク質を有する(Cm)SeV、Mタンパク質の変異体を欠損したVSV(NCP)、及びNS1タンパク質を欠損したインフルエンザウィルス(ΔNS1)が含まれる。図3aに示されるように、野生型細胞に比べてRIG−I−/−MEFではIFN−αの生成がひどく損なわれているが、MDA5はこれらのウィルスに応答したIFN−αの生成には不可欠ではなかった。SevなどのパラミクソウィスルのVタンパク質は、MDA5と協同してdsRNA誘導性のIFN生成を抑制することが示されている。野生型及びSeVV(−)は共に、コントロール及びMDA5−/−MEFにおいてIP−10遺伝子及びI型IFNの発現を誘導した(図2a及び図6)。また、RIG−I−/−MEFは、野生型及びSeVV(−)のいずれにも応答しなかった。このことは、ウィルス阻害タンパク質の存在とは関係なく、MDA5がSeV認識に寄与していないことを示している。フラビウィルスに属するプラス鎖ssRNAウィルスである日本脳炎ウィルス(JEV)も、IFN−βの生成にRIG−Iを必要としたが、MDA5を必要とすることはなかった(図3b)。 From these findings, we hypothesized that RIG-I and MDA5 are involved in the detection of different RNA viruses. RNA viruses are classified into minus-strand ssRNA viruses, plus-strand ssRNA viruses, and dsRNA viruses based on genomic structure. We have previously shown that a series of negative strand RNA viruses are recognized by RIG-I. We first examined the production of IFN-α in MDA5 − / − MEFs in response to a series of negative strand ssRNA viruses including NDV, Sev, VSV, and influenza virus. Since infection with most wild-type viruses other than NDV does not induce IFN-α in MEF because the IFN response is suppressed by viral proteins (data not shown), we have inhibited virus. A mutant virus lacking the protein was also used. Such viruses include (V-) deficient (V-) or (Cm) SeV having a mutated C protein, VSV (NCP) deficient in a mutant of M protein, and influenza virus deficient in NS1 protein (ΔNS1) Is included. As shown in FIG. 3a, IFN-α production is severely impaired in RIG-I − / − MEF compared to wild-type cells, whereas MDA5 is responsible for producing IFN-α in response to these viruses. It was not essential. Paramyxovirus V proteins such as Sev have been shown to cooperate with MDA5 to suppress dsRNA-induced IFN production. Wild-type and SeVV (-) are both control and MDA5 - / - to induce the expression of IP-10 gene and type I IFN in MEF (FIG. 2a and FIG. 6). Moreover, RIG-I − / − MEF did not respond to either wild type or SeVV (−). This indicates that MDA5 does not contribute to SeV recognition regardless of the presence of virus inhibitory proteins. Japanese encephalitis virus (JEV), which is a plus strand ssRNA virus belonging to flavivirus, also required RIG-I for production of IFN-β, but did not require MDA5 (FIG. 3b).
次いで、ピコルナウィルスファミリーに属するプラス鎖ssRNAウィルスである脳心筋炎ウィルス(EMCV)に対するMEFのIFN応答を調べた。意外にも、EMCV誘導性のIFN−βの生成は、MDA5−/−MEFにおいては阻害されていた(図3c)。これに対し、野生型及びRIG−I−/−MEFでは同等量のIFN−βが生成されており、これは、EMCVがMDA5に特異的に認識されていることを示している(図3c)。また、EMCVに応答したIFN−α及びIL−6の生成は、MDA5−/−GMCSF−DCでは阻害されており、このことは、RIG−Iではなく、MDA5が、MEF及び従来のDCにおけるEMCVの認識に不可欠であることを示している(図3d及び3e)。さらに、ピコルナウィルスファミリーに属するその他のウィルスであるタイラーウィルス及びメンゴウィルスも、MDA5を介してIFN−αを誘導していた(図7)。 Next, the IFN response of MEF to encephalomyocarditis virus (EMCV), which is a positive strand ssRNA virus belonging to the picornavirus family, was examined. Surprisingly, EMCV-induced IFN-β production was inhibited in MDA5 − / − MEF (FIG. 3c). In contrast, wild-type and RIG-I − / − MEF produced equivalent amounts of IFN-β, indicating that EMCV was specifically recognized by MDA5 (FIG. 3c). . In addition, the production of IFN-α and IL-6 in response to EMCV is inhibited by MDA5 − / − GMCSF-DC, which indicates that MDA5, not RIG-I, is an EMCV in MEF and conventional DC. It is essential for the recognition of (Figs. 3d and 3e). Furthermore, other viruses belonging to the picornavirus family, Tyler virus and Mengo virus, also induced IFN-α via MDA5 (FIG. 7).
次に、SeVCm又はEMCVへの暴露に応答したIFN−βの誘導が完全に阻害された、RIG−I−/−MDA5−/−二重欠損MEFにRIG−I又はMDA5発現ベクターをトランスフェクトすることにより、再構成実験を行った(図3f)。MDA5ではなくヒトRIG−Iの局所的発現によって、SeVCm応答性のIFN−βプロモーター活性化が生じた。逆に、RIG−IではなくヒトMDA5を発現する細胞は、投与量依存的にEMCVに応答してIFN−βプロモーターを活性化させた(図3f)。これらの結果はヒトRIG−I及びMDA5が異なるRNAウィルスを認識していることを示している。 Next, RIG-I − / − MDA5 − / − double-deficient MEFs that are completely inhibited from induction of IFN-β in response to exposure to SeVCm or EMCV are transfected with RIG-I or MDA5 expression vectors. Thus, a reconstruction experiment was performed (FIG. 3f). Local expression of human RIG-I but not MDA5 resulted in SeVCm-responsive IFN-β promoter activation. Conversely, cells expressing human MDA5 but not RIG-I activated the IFN-β promoter in response to EMCV in a dose-dependent manner (FIG. 3f). These results indicate that human RIG-I and MDA5 recognize different RNA viruses.
これまでの研究で、pDCが、数種のRNAウィルスの認識において、RIG−Iの代わりにTLRシステムを主に利用していることが示されている。MyD88は、TLR3を除く各種TLRのシグナリングに関与するアダプタータンパク質である。pDCはTLR7及びTLR9を高発現し、ウィルスへの暴露によりI型IFNをMyD88依存的に生成する。pDCにおけるウィルス検出にMDA5が関与しているのかどうかに取り組むため、本発明者らはFlt3L構築BM由来(Flt3L−DC)DCから精製したB220+pDCをEMCVに暴露し、IFN−αの生成を測定した。MDA5−/−マウス由来ではなくMyD88−/−マウス由来のpDCは、IFN−αの生成に深刻な欠陥を示した。これは、RIG−I及びMDA5のいずれもがpDC中で重要な役割を果たしていないことを示している(図8)。逆に、Flt3L−DCから精製されたB220−の従来のDCにおけるIFN−αの生成には、MyD88ではなくMDA5が必要である(図8)。これらの結果は、MDA5とRIG−Iはいずれも、pDC中のIFN−αのウィルス性誘導には不可欠ではないことを示している。 Previous studies have shown that pDC primarily uses the TLR system instead of RIG-I in the recognition of several RNA viruses. MyD88 is an adapter protein involved in signaling of various TLRs excluding TLR3. pDC highly expresses TLR7 and TLR9 and generates type I IFN in a MyD88-dependent manner upon exposure to the virus. To address whether MDA5 is involved in virus detection in pDC, we exposed B220 + pDC purified from Flt3L-constructed BM-derived (Flt3L-DC) DC to EMCV to produce IFN-α. It was measured. PDCs derived from MyD88 − / − mice but not from MDA5 − / − mice showed severe defects in the production of IFN-α. This indicates that neither RIG-I nor MDA5 plays an important role in pDC (FIG. 8). Conversely, B220 purified from Flt3L-DC - The production of IFN-alpha in the conventional DC of, it is necessary MDA5 instead MyD88 (FIG. 8). These results indicate that neither MDA5 nor RIG-I is essential for viral induction of IFN-α in pDC.
また、ウィルス感染に対する宿主の防御におけるMDA5又はRIG−Iのインビボでの役割について調べた。RIG−I−/−マウスは、ほとんどが胚期に死亡するが、ICRマウスと交配させることにより、本発明者らは生存成体マウスを効率的に得ることができた。成体RIG−I−/−マウスは巨視的な発達異常を全く示さず、20週齢を過ぎても生存していた。マウスをJEVに感染させると、RIG−I−/−マウスでは同腹子のコントロールマウスと比較して、血清中のIFN−αレベルが顕著に低下した。これに対し、MDA5−/−マウスは、JEV誘導性の全身性IFN−α生成については大きな欠陥を示さなかった(図4a)。コントロールマウスと比較してよりJEVに感染しやすかったのはMDA5−/−マウスではなくRIG−I−/−マウスであったが、これは、上記知見に一致している(図4b)。また、VSV感染により死亡したのはMDA5−/−マウスではなくRIG−I−/−マウスであったが、これはIFN応答が阻害されたことと一致する(図4c)。このように、RIG−Iを介した一連のウィルスの認識は、インビボでの抗ウィルス宿主防御において重要な役割を果たしている。 We also investigated the in vivo role of MDA5 or RIG-I in host defense against viral infection. Most of RIG-I − / − mice die during the embryonic stage, but by mating with ICR mice, the present inventors were able to efficiently obtain living adult mice. Adult RIG-I − / − mice did not show any macroscopic developmental abnormalities and survived after 20 weeks of age. When mice were infected with JEV, serum IFN-α levels were significantly reduced in RIG-I − / − mice compared to littermate control mice. In contrast, MDA5 − / − mice did not show a major defect for JEV-induced systemic IFN-α production (FIG. 4a). It was RIG-I − / − mice, but not MDA5 − / − mice, that were more susceptible to JEV compared to control mice, which is consistent with the above findings (FIG. 4b). Also, it was RIG-I − / − mice but not MDA5 − / − mice that died from VSV infection, which is consistent with inhibition of the IFN response (FIG. 4c). Thus, recognition of a series of viruses through RIG-I plays an important role in antiviral host defense in vivo.
さらに、MDA5に認識されるウィルスモデルとしてのEMCVに感染したマウスを検証した。MDA5−/−マウスの血清では、IFN−α、RANTES及びIL−6の誘導がひどく減少していた。これは、EMCV感染時のインビボでの体液性応答の誘導にはMDA5が不可欠であることを示している(図5a)。そのため、さらにEMCV感染に対するMDA5−/−マウスの感受性を調べ、それをIFN−α/βR−/−、MDA5−/−、RIG−/−、及びTLR3−/−マウスの場合と比較した。図5bに示すように、MDA5−/−及びIFN−α/βR−/−マウスは、コントロールである同腹子のマウスと比較して、EMCV感染に対する感受性が高かった。これに対し、RIG−I又はTLR3の欠損はいずれも、EMCV感染マウスの生存には影響しなかった。EMCVは心筋細胞に選択的に感染し、心筋炎を引き起こすことが知られている。コントロールマウスと比較してMDA5−/−マウスでは心臓内のウィルス価が際立って高く、これは、EMCVへの感受性が増大していることと一致していた(図5c)。EMCV感染2日後の心臓の組織学的分析により、心筋細胞の病巣壊死がMDA5−/−マウスで発達していたことが明らかになったが、野生型マウスの心臓は、その時点では組織学的な異常を全く示していなかった(図5d)。注目すべきは、この時点で免疫細胞の浸潤が野生型又はMDA5−/−のいずれの心臓切片にも認められなかったことである。EMCV感染に応答した心臓機能の変化を評価するため、感染の2日後に心エコー検査で心仕事量を分析した(図5e)。短縮率(FS)で判断した心臓収縮能は、MDA5−/−マウスではひどく低下していた(野生型48.2±4.9%対MDA5−/−21.2±5.8%)。このことは、MDA5−/−マウスがウィルス誘導性心筋症による重篤な心不全を起こしたことを示唆している(図5f)。このように、MDA5を介したEMCVの認識は、心筋機能障害を予防するためだけではなく抗ウィルス応答を引き起こすための前提条件である。総合的に考えて、これらの結果は、異なるグループのRNAウィルスの認識、及びその後のI型IFN及び炎症性サイトカインの生成において、RIG−I及びMDA5が不可欠な役割を果たしていることを明白に示している。 Furthermore, mice infected with EMCV as a virus model recognized by MDA5 were verified. In the sera of MDA5 − / − mice, the induction of IFN-α, RANTES and IL-6 was severely reduced. This indicates that MDA5 is essential for the induction of an in vivo humoral response upon EMCV infection (FIG. 5a). Therefore, the susceptibility of MDA5 − / − mice to EMCV infection was further investigated and compared with that of IFN-α / βR − / − , MDA5 − / − , RIG − / − , and TLR3 − / − mice. As shown in FIG. 5b, MDA5 - / - and IFN-α / βR - / - mice, as compared to littermate mice as a control, were more sensitive to EMCV infection. In contrast, neither RIG-I or TLR3 deficiency affected the survival of EMCV-infected mice. EMCV is known to selectively infect cardiomyocytes and cause myocarditis. Compared to control mice, MDA5 − / − mice had significantly higher viral titers in the heart, consistent with increased sensitivity to EMCV (FIG. 5c). Histological analysis of the heart 2 days after EMCV infection revealed that focal necrosis of cardiomyocytes had developed in MDA5 − / − mice, but the heart of wild type mice was histologically No abnormalities were shown (FIG. 5d). Of note, at this point no immune cell infiltration was observed in either wild type or MDA5 − / − heart sections. To assess changes in cardiac function in response to EMCV infection, cardiac work was analyzed by echocardiography 2 days after infection (FIG. 5e). Cardiac contractility as judged by shortening rate (FS) was severely reduced in MDA5 − / − mice (wild type 48.2 ± 4.9% vs. MDA5 − / − 21.2 ± 5.8%). This suggests that MDA5 − / − mice had severe heart failure due to virus-induced cardiomyopathy (FIG. 5f). Thus, recognition of EMCV via MDA5 is a prerequisite not only for preventing myocardial dysfunction but also for causing an antiviral response. Taken together, these results clearly show that RIG-I and MDA5 play an essential role in the recognition of different groups of RNA viruses and the subsequent generation of type I IFN and inflammatory cytokines. ing.
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