JP2023006214A - Model animal of timothy syndrome - Google Patents

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Sayaka Takemoto
慎一郎 堀金
Shinichiro Horikane
学 阿部
Manabu Abe
享弘 小澤
Yukihiro Ozawa
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Abstract

To provide a model animal of Timothy syndrome.SOLUTION: A model animal of Timothy syndrome expresses the mutated CACNA1C gene including a causative mutation for Timothy syndrome symptoms, only in tissue other than the heart.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、Timothy症候群のモデル動物等に関する。 The present invention relates to a model animal of Timothy's syndrome and the like.

Timothy症候群(TS)は電位依存性Ca2+チャネル(Cav1.2、遺伝子名 CACNA1C)の1塩基変異(G406R)による全身性疾患である。特徴的な症状としては、心臓のQT延長、自閉症等が知られている。変異の導入されるExonによってTS1、TS2と分類がされており、Cacna1c Exon8Aに変異が入ったものがTS1、Cacna1c Exon8に変異が入ったものがTS2と命名されている。このExon8とExon8Aは相互排他的なSplicing variantであり、臓器によっていずれのExonが多く発現するかが知られている。Exon8における他の変異としてG402S変異が知られている(非特許文献1)。 Timothy syndrome (TS) is a systemic disorder caused by a single-nucleotide mutation (G406R) in the voltage-gated Ca 2+ channel (Cav1.2, gene name CACNA1C). Known characteristic symptoms include cardiac QT prolongation and autism. TS1 and TS2 are classified according to the exon into which the mutation is introduced, and the mutation in Cacna1c Exon8A is named TS1, and the mutation in Cacna1c Exon8 is named TS2. This Exon8 and Exon8A are mutually exclusive Splicing variants, and it is known which Exon is more expressed depending on the organ. G402S mutation is known as another mutation in Exon8 (Non-Patent Document 1).

また、非特許文献2では、心臓のQT延長を示す患者をスクリーニングした結果、CACNA1C遺伝子におけるいくつかの変異が同定されており、これらの変異が、TSと同様に、電流振幅の変化、不活性化速度の変化、活性化・不活性化の電圧依存性などをもたらし、QT延長を引き起こす可能性が高いことが報告されている。 In addition, in Non-Patent Document 2, as a result of screening patients showing cardiac QT prolongation, several mutations in the CACNA1C gene were identified, and these mutations, like TS, caused changes in current amplitude, inactivity It has been reported that it brings about changes in activation rate, voltage dependence of activation/inactivation, etc., and is likely to cause QT prolongation.

Europace. 2018 Feb 1;20(2):377-385.2018 Feb 1;20(2):377-385. Journal of Molecular and Cellular Cardiology Volume 80, March 2015, Pages 186-195.Journal of Molecular and Cellular Cardiology Volume 80, March 2015, Pages 186-195. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 2015;8:1122-1132.Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 2015;8:1122-1132. Front Pediatr. 2021; 9: 668546.2021; 9: 668546. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep 13;108(37):15432-7.Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep 13;108(37):15432-7.

既存のTSモデルマウスTS2-neoでは、薬剤耐性遺伝子発現カセットが変異チャネル発現カセットの近傍に配置されているので、変異チャネルの発現が抑えられている。非特許文献3によると、変異チャネルの発現割合(=変異チャネル発現量/(変異チャネル発現量+野生型チャネル発現量))は約25%であり、本発明者によっても低いことが確認された。しかし、実際のTS患者は、片方のアレルに変異が導入されているので、変異チャネルの発現割合は50%程度であると考えられる。ただ、変異チャネルの発現割合を高めるために、例えば上記モデルマウスにおいて薬剤耐性遺伝子発現カセットの位置を変更しただけでは、心臓での変異チャネルが一定以上発現することに伴い、死亡率が高まり、繁殖可能年齢まで生存させることが困難になると考えられる。 In the existing TS model mouse TS2-neo, expression of the mutant channel is suppressed because the drug-resistant gene expression cassette is located near the mutant channel expression cassette. According to Non-Patent Document 3, the expression rate of mutant channels (=mutant channel expression level/(mutant channel expression level + wild-type channel expression level)) is about 25%, which was confirmed by the present inventor to be low. . However, in actual TS patients, one of the alleles is mutated, so the expression rate of the mutated channel is considered to be about 50%. However, simply changing the position of the drug-resistant gene expression cassette, for example, in the mouse model described above in order to increase the expression ratio of the mutated channel will increase the mortality rate as the mutated channel is expressed in the heart above a certain level, leading to increased breeding. It is thought that it will be difficult to keep them alive until their working age.

本発明は、Timothy症候群のモデル動物を提供することを課題とする。好ましくは、本発明は、変異チャネルの発現割合をより高くすることが可能なTimothy症候群のモデル動物を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an animal model of Timothy's syndrome. Preferably, an object of the present invention is to provide an animal model of Timothy's syndrome in which the expression rate of mutant channels can be increased.

本発明者は上記課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、Timothy症候群症状の原因変異を含む変異型CACNA1C遺伝子を心臓以外の組織のみにおいて発現させることに着目した。このような変異体の作出にはCre-loxPシステムの利用が考えられるものの、従来の方法では、目的の変異体を得ることができなかった。本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、Timothy症候群症状の原因変異を含む変異型CACNA1C遺伝子を心臓以外の組織のみにおいて発現する動物の作出に成功し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、下記の態様を包含する。 As a result of intensive research in view of the above problems, the present inventors focused on expressing a mutant CACNA1C gene containing a causative mutation of Timothy's syndrome only in tissues other than the heart. Although the use of the Cre-loxP system is conceivable for the production of such mutants, the desired mutants could not be obtained by conventional methods. As a result of further intensive research, the present inventors succeeded in producing animals in which the mutant CACNA1C gene containing the causative mutation of Timothy's syndrome is expressed only in tissues other than the heart, thereby completing the present invention. That is, the present invention includes the following aspects.

項1. Timothy症候群症状の原因変異を含む変異型CACNA1C遺伝子を、心臓以外の組織のみにおいて発現する、Timothy症候群のモデル動物。 Section 1. An animal model of Timothy syndrome that expresses a mutant CACNA1C gene containing a mutation that causes Timothy syndrome symptoms only in tissues other than the heart.

項2. 前記変異型CACNA1C遺伝子を対の染色体の一方のみに有する、項1に記載のモデル動物。 Section 2. Item 2. The model animal according to Item 1, which has the mutant CACNA1C gene on only one of a pair of chromosomes.

項3. 前記組織が、神経、消化管、皮膚、眼、鼻、歯、肺、内分泌器官、筋肉、及び免疫系からなる群より選択される少なくとも1種を含む、項1又は2に記載のモデル動物。 Item 3. Item 3. The animal model according to Item 1 or 2, wherein the tissue comprises at least one selected from the group consisting of nerves, gastrointestinal tracts, skin, eyes, nose, teeth, lungs, endocrine organs, muscles, and immune systems.

項4. 前記組織が神経を含む、項1~3のいずれかに記載のモデル動物。 Section 4. Item 4. The model animal according to any one of Items 1 to 3, wherein the tissue comprises nerves.

項5. 前記原因変異が、CACNA1Cタンパク質の膜貫通ドメイン内の変異又は細胞内ドメイン内の変異である、項1~4のいずれかに記載のモデル動物。 Item 5. Item 5. The model animal according to any one of items 1 to 4, wherein the causative mutation is a mutation in the transmembrane domain or intracellular domain of the CACNA1C protein.

項6. 前記膜貫通ドメイン内の変異が、膜貫通ドメイン内の細胞内ドメイン近傍における変異である、且つ/或いは前記細胞内ドメイン内の変異が、細胞内ドメイン内の膜貫通ドメイン近傍における変異である、項5に記載のモデル動物。 Item 6. wherein the mutation in the transmembrane domain is a mutation in the vicinity of the intracellular domain within the transmembrane domain and/or the mutation in the intracellular domain is a mutation in the vicinity of the transmembrane domain in the intracellular domain 5. The model animal according to 5.

項7. 前記原因変異が、ヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406、G402、A28、R860、I1166、I1475、E1496、E407、G419、R518、S643、R1115、A1473、G1911、A582、K834、P857、R858、R860、及びR1906からなる群より選択される少なくとも1種のアミノ酸に対応するアミノ酸の変異を引き起こす変異である、項1~6のいずれかに記載のモデル動物。 Item 7. The causative mutations are from G406, G402, A28, R860, I1166, I1475, E1496, E407, G419, R518, S643, R1115, A1473, G1911, A582, K834, P857, R858, R860, and R1906 in the human CACNA1C protein Item 7. The model animal according to any one of items 1 to 6, wherein the mutation causes an amino acid mutation corresponding to at least one amino acid selected from the group consisting of:

項8. 前記原因変異が、ヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406に対応するアミノ酸の変異を引き起こす変異である、項1~7のいずれかに記載のモデル動物。 Item 8. Item 8. The model animal according to any one of Items 1 to 7, wherein the causative mutation is a mutation that causes an amino acid mutation corresponding to G406 in the human CACNA1C protein.

項9. 前記原因変異が、ヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406R変異に対応する変異を引き起こす変異である、項1~8のいずれかに記載のモデル動物。 Item 9. Item 9. The model animal according to any one of items 1 to 8, wherein the causative mutation is a mutation that causes a mutation corresponding to the G406R mutation in human CACNA1C protein.

項10. 項1~9のいずれかに記載のモデル動物に発生する、受精卵、精子又は胚。 Item 10. A fertilized egg, sperm or embryo developed in the model animal according to any one of Items 1 to 9.

項11. 項1~9のいずれかに記載のモデル動物由来の、細胞。 Item 11. A cell derived from the model animal according to any one of Items 1 to 9.

項12. 項1~9のいずれかに記載のモデル動物、又は項10に記載の受精卵、精子若しくは胚、又は項11に記載の細胞を用いた、Timothy症候群の予防剤、改善剤、又は増悪原因物質のスクリーニング方法。 Item 12. An agent for preventing, improving, or exacerbating Timothy syndrome using the model animal according to any one of Items 1 to 9, or the fertilized egg, sperm or embryo according to Item 10, or the cell according to Item 11. screening method.

項13. (a)項1~9のいずれかに記載のモデル動物、又は項10に記載の受精卵、精子若しくは胚、又は項11に記載の細胞に被検物質を投与する又は接触させる工程、
(b)被検物質が投与又は接触された前記モデル動物、前記受精卵、精子若しくは胚、又は前記細胞の、Timothy症候群の表現型を評価する工程、及び
(c1)前記表現型が治癒又は緩和していた場合に、前記被検物質をTimothy症候群の予防剤又は改善剤として選別する工程、又は
(c2)前記表現型が悪化していた場合に、前記被検物質をTimothy症候群の増悪原因物質として選別する工程、
を含む、項12に記載のスクリーニング方法。
Item 13. (a) administering or contacting a test substance to the model animal according to any one of items 1 to 9, or the fertilized egg, sperm or embryo according to item 10, or the cell according to item 11;
(b) assessing the Timothy syndrome phenotype of the model animal, the fertilized egg, sperm or embryo, or the cell administered or contacted with the test substance; and (c1) the phenotype is cured or alleviated. (c2) selecting the test substance as a preventive or ameliorating agent for Timothy syndrome if the sorting as
Item 13. The screening method according to Item 12, comprising

本発明によれば、Timothy症候群のモデル動物ならびにモデル細胞を提供することができる。 According to the present invention, a model animal and model cells of Timothy's syndrome can be provided.

FLExマウスのアリール構造の模式図を示す。Schematic representation of the allele structure of FLEx mice. 試験例3の変異チャネル(G406R変異型)の発現割合の測定結果を示す。2 shows the measurement results of the expression ratio of the mutant channel (G406R mutant) in Test Example 3. FIG. 試験例4-1のGrooming時間の測定結果を示す。4 shows the measurement results of grooming time in Test Example 4-1. 試験例4-2の3 chamber testの方法の概要を示す。The outline of the method of the 3-chamber test of Test Example 4-2 is shown. 試験例4-2の3 chamber testの測定結果を示す。The measurement results of the 3-chamber test of Test Example 4-2 are shown.

1.定義
本明細書中において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。
1. Definitions As used herein, the expressions "contain" and "include" include the concepts "contain", "include", "consist essentially of" and "consist only of".

アミノ酸配列の「同一性」とは、2以上の対比可能なアミノ酸配列の、お互いに対するアミノ酸配列の一致の程度をいう。従って、ある2つのアミノ酸配列の一致性が高いほど、それらの配列の同一性又は類似性は高い。アミノ酸配列の同一性のレベルは、例えば、配列分析用ツールであるFASTAを用い、デフォルトパラメータを用いて決定される。若しくは、Karlin及びAltschulによるアルゴリズムBLAST(KarlinS,Altschul SF.“Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoringschemes”Proc Natl Acad Sci USA.87:2264-2268(1990)、KarlinS,Altschul SF.“Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences.”Proc Natl Acad Sci USA.90:5873-7(1993))を用いて決定できる。このようなBLASTのアルゴリズムに基づいたBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている。これらの解析方法の具体的な手法は公知であり、National Center of Biotechnology Information(NCBI)のウェエブサイト(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)を参照すればよい。また、塩基配列の『同一性』も上記に準じて定義される。 Amino acid sequence “identity” refers to the degree of amino acid sequence identity of two or more comparable amino acid sequences to each other. Therefore, the higher the identity or similarity between two amino acid sequences, the higher the identity or similarity between those sequences. The level of amino acid sequence identity is determined, for example, using the sequence analysis tool FASTA, using default parameters. or Algorithm BLAST by Karlin and Altschul (Karlin S, Altschul SF. "Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoringschemes" Proc Natl Acad Sci USA. 87:2264-2268 (1990) Karlin S, Altschul SF. "Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences." Proc Natl Acad Sci USA. 90:5873-7 (1993)). A program called BLASTX based on such a BLAST algorithm has been developed. Specific methods of these analysis methods are known, and the website of the National Center of Biotechnology Information (NCBI) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) can be referred to. "Identity" of base sequences is also defined according to the above.

本明細書中において、「保存的置換」とは、アミノ酸残基が類似の側鎖を有するアミノ酸残基に置換されることを意味する。例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジンといった塩基性側鎖を有するアミノ酸残基同士で置換されることが、保存的な置換にあたる。その他、アスパラギン酸、グルタミン酸といった酸性側鎖を有するアミノ酸残基;グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システインといった非帯電性極性側鎖を有するアミノ酸残基;アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファンといった非極性側鎖を有するアミノ酸残基;スレオニン、バリン、イソロイシンといったβ-分枝側鎖を有するアミノ酸残基;チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジンといった芳香族側鎖を有するアミノ酸残基同士での置換も同様に、保存的な置換にあたる。 As used herein, "conservative substitution" means that an amino acid residue is replaced with an amino acid residue having a similar side chain. For example, substitutions between amino acid residues having basic side chains such as lysine, arginine, and histidine correspond to conservative substitutions. In addition, amino acid residues having acidic side chains such as aspartic acid and glutamic acid; amino acid residues having uncharged polar side chains such as glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine and cysteine; alanine, valine, leucine, isoleucine, amino acid residues with nonpolar side chains such as proline, phenylalanine, methionine, tryptophan; amino acid residues with β-branched side chains, such as threonine, valine, isoleucine; and aromatic side chains, such as tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine. Substitutions between amino acid residues are also conservative substitutions.

2.モデル動物、細胞
本発明は、その一態様において、Timothy症候群症状の原因変異を含む変異型CACNA1C遺伝子を、心臓以外の組織のみにおいて発現する、Timothy症候群のモデル動物(本明細書において、「本発明のモデル動物」と示すこともある。)に関する。以下に、これについて説明する。
2. Model animal, cell In one aspect of the present invention, a model animal of Timothy syndrome expressing a mutant CACNA1C gene containing a causative mutation of Timothy syndrome symptoms only in tissues other than the heart (herein, "the present invention (sometimes referred to as "model animal of"). This will be explained below.

動物としては、特に制限されず、例えばサル、マウス(ハツカネズミ属動物)、ラット、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、シカ等の哺乳類動物が挙げられる。これらの中でも、実験動物として使用し得る動物が好ましく、ハツカネズミ属動物がより好ましく、Mus musculusがさらに好ましい。また、哺乳類動物は、系統種であってもよく、雑種であってもよい。また、系統種としては、マウスの場合であれば、例えばC57BL/6、C3H、ICR、BALB/cが挙げられるが、好ましくはC57BL/6である。ヒトをモデル動物とする場合には、健常人あるいは疾患患者に由来する細胞や、iPS細胞などの使用が想定される。 Animals include, but are not limited to, mammals such as monkeys, mice (mus musculus), rats, dogs, cats, rabbits, pigs, horses, cows, sheep, goats, and deer. Among these, animals that can be used as experimental animals are preferred, Mus musculus is more preferred, and Mus musculus is even more preferred. In addition, mammals may be lineage species or hybrids. In the case of mouse strains, for example, C57BL/6, C3H, ICR, and BALB/c can be mentioned, but C57BL/6 is preferred. When humans are used as model animals, cells derived from healthy individuals or diseased patients, iPS cells, and the like are assumed to be used.

CACNA1C(Calcium Voltage-Gated Channel Subunit Alpha1 C)遺伝子は、電位依存性Ca2+チャネルの遺伝子である。哺乳類動物等各種動物において、CACNA1C遺伝子の塩基配列及びアミノ酸配列は公知である、或いは公知のCACNA1C遺伝子の塩基配列及びアミノ酸配列に基づいて(例えば、これらとの同一性解析等により)容易に決定することができる。一例として、マウスのCACNA1C遺伝子は、NCBI Gene ID:12288で特定される遺伝子であり、そのアミノ酸配列としてはNCBI RefSeqアクセッション番号:NP_001153006.1で特定されるアミノ酸配列(配列番号3)が挙げられ、そのmRNA配列としてはNCBI RefSeqアクセッション番号:NM_001159534.2で特定される塩基配列(配列番号5)が挙げられる。 CACNA1C (Calcium Voltage-Gated Channel Subunit Alpha1 C) gene is a voltage-gated Ca 2+ channel gene. Nucleotide sequences and amino acid sequences of CACNA1C genes are known in various animals such as mammals, or can be easily determined based on the known nucleotide sequences and amino acid sequences of CACNA1C genes (for example, by identity analysis, etc.). be able to. As an example, the mouse CACNA1C gene is a gene identified by NCBI Gene ID: 12288, and its amino acid sequence includes the amino acid sequence (SEQ ID NO: 3) identified by NCBI RefSeq accession number: NP_001153006.1. , and its mRNA sequence includes the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 5) specified by NCBI RefSeq accession number: NM_001159534.2.

本発明が対象とするCACNA1C遺伝子には、自然界において生じ得る機能正常の変異体も含まれる。本発明が対象とするCACNA1C遺伝子は、コードするタンパク質の酵素活性が著しく損なわれない限りにおいて、置換、欠失、付加、挿入等の塩基変異を有していてもよい。変異としては、該mRNAから翻訳されるタンパク質においてアミノ酸置換が生じない変異やアミノ酸の保存的置換が生じる変異が好ましい。 The CACNA1C gene targeted by the present invention includes functionally normal mutants that can occur in nature. The CACNA1C gene targeted by the present invention may have nucleotide mutations such as substitutions, deletions, additions, and insertions as long as the enzymatic activity of the encoded protein is not significantly impaired. The mutation is preferably a mutation that does not cause amino acid substitution or a mutation that causes conservative amino acid substitution in the protein translated from the mRNA.

本発明が対象とするCACNA1C遺伝子は、例えば、それによりコードされるタンパク質のアミノ酸配列が、同種動物の野生型CACNA1C遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列と、例えば95%以上、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する、遺伝子である。また、本発明が対象とするCACNA1C遺伝子は、例えば、それによりコードされるタンパク質のアミノ酸配列が、同種動物の野生型CACNA1C遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列と同一であるか又は該アミノ酸配列に対して1もしくは複数個(例えば2~10、好ましくは2~5、より好ましくは2~3個、さらに好ましくは2個)が置換、欠失、付加、又は挿入されたアミノ酸配列である、遺伝子である。 The CACNA1C gene targeted by the present invention has, for example, an amino acid sequence of a protein encoded by it that is 95% or more, preferably 98% or more, of the amino acid sequence of a protein encoded by a wild-type CACNA1C gene of a homologous animal. , more preferably a gene having an identity of 99% or more. In addition, the CACNA1C gene targeted by the present invention is, for example, the amino acid sequence of the protein encoded by it is identical to the amino acid sequence of the protein encoded by the wild-type CACNA1C gene of the homologous animal, or 1 or more (for example, 2 to 10, preferably 2 to 5, more preferably 2 to 3, still more preferably 2) are substituted, deleted, added, or inserted into the amino acid sequence of the gene is.

本発明のモデル動物は、Timothy症候群症状の原因変異を含む変異型CACNA1C遺伝子を有する。すなわち、本発明のモデル動物においては、対の染色体の一方又は両方において、CACNA1C遺伝子が、変異型CACNA1C遺伝子に置き換わっている。モデル動物の生存期間の一定上の確保という観点からは、本発明のモデル動物は、変異型CACNA1C遺伝子を対の染色体の一方のみに有することが好ましい。 The model animal of the present invention has a mutant CACNA1C gene containing a causative mutation for Timothy's syndrome symptoms. That is, in the model animal of the present invention, the CACNA1C gene is replaced with the mutant CACNA1C gene in one or both of the paired chromosomes. From the viewpoint of ensuring a constant life span of the model animal, the model animal of the present invention preferably has the mutant CACNA1C gene on only one of the paired chromosomes.

Timothy症候群症状としては、Timothy症候群患者の症状として認められているものである限り特に制限されず、例えばQT間隔延長、自閉症、合指(単純性合指で、左右対称的に、両側上・下肢に認めることが多い)、生直後からの禿頭、小歯症、心奇形(卵円孔開存、動脈管開存、心室中隔欠損、その他)、知的発育障害、顔面形態異常、近視、免疫不全、間欠的低血糖、低体温、筋疾患、言語発育遅延等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはQT間隔延長が挙げられる。 Symptoms of Timothy syndrome are not particularly limited as long as they are recognized as symptoms of patients with Timothy syndrome.・Frequently found in the lower limbs), baldness from birth, microdontia, cardiac malformations (patent foramen ovale, patent ductus arteriosus, ventricular septal defect, etc.), mental retardation, facial malformation, Myopia, immunodeficiency, intermittent hypoglycemia, hypothermia, muscle disease, language development delay, etc. Among these, QT interval prolongation is preferred.

Timothy症候群症状の原因変異は、Timothy症候群症状の原因となり得るものである限り特に制限されない。原因変異として、好ましくはCACNA1Cタンパク質の膜貫通ドメイン内の変異又は細胞内ドメイン内の変異が挙げられる。なお、CACNA1Cタンパク質の膜貫通ドメイン及び細胞内ドメインがどの領域であるかは、既に公知であるか、或いは公知の配列情報に基づいて膜貫通ドメイン予測プログラムを利用すること、及び/又は膜貫通ドメイン及び細胞内ドメインが公知のCACNA1Cタンパク質のアミノ酸配列との比較に基づいて、容易に決定することができる。 The causative mutation of Timothy syndrome symptoms is not particularly limited as long as it can cause Timothy syndrome symptoms. Causative mutations preferably include mutations within the transmembrane domain or mutations within the intracellular domain of the CACNA1C protein. In addition, which region is the transmembrane domain and intracellular domain of the CACNA1C protein is already known, or using a transmembrane domain prediction program based on known sequence information, and / or the transmembrane domain and the intracellular domain can be easily determined based on a comparison with the known amino acid sequence of the CACNA1C protein.

本発明のより好ましい態様において、膜貫通ドメイン内の変異が、膜貫通ドメイン内の細胞内ドメイン近傍における変異である、且つ/或いは細胞内ドメイン内の変異が、細胞内ドメイン内の膜貫通ドメイン近傍における変異であることができる。ここで、「膜貫通ドメイン内の細胞内ドメイン近傍」とは、例えば膜貫通ドメインの細胞内ドメイン側の半分の領域であり、好ましくは膜貫通ドメインの細胞内ドメイン側の1~30アミノ酸からなる領域、1~20アミノ酸からなる領域、又は1~10アミノ酸からなる領域であることができる。同様に、「細胞内ドメイン内の膜貫通ドメイン近傍」とは、例えば細胞内ドメインの膜貫通ドメイン側から1~30アミノ酸からなる領域であり、好まし細胞内ドメインの膜貫通ドメイン側から1~20アミノ酸からなる領域、又は1~10アミノ酸からなる領域であることができる。 In a more preferred embodiment of the present invention, the mutation within the transmembrane domain is a mutation near the intracellular domain within the transmembrane domain, and/or the mutation within the intracellular domain is a mutation near the transmembrane domain within the intracellular domain. can be a mutation in Here, the "near the intracellular domain within the transmembrane domain" is, for example, the half region of the transmembrane domain on the intracellular domain side, preferably consisting of 1 to 30 amino acids on the intracellular domain side of the transmembrane domain. It can be a region, a region consisting of 1-20 amino acids, or a region consisting of 1-10 amino acids. Similarly, the term "near the transmembrane domain within the intracellular domain" is, for example, a region consisting of 1 to 30 amino acids from the transmembrane domain side of the intracellular domain, preferably 1 to 30 amino acids from the transmembrane domain side of the intracellular domain. It can be a region consisting of 20 amino acids, or a region consisting of 1-10 amino acids.

原因変異として、具体的には、例えばヒトCACNA1Cタンパク質(アミノ酸配列:配列番号6)におけるG406、G402、A28、R860、I1166、I1475、E1496、E407、G419、R518、S643、R1115、A1473、G1911、A582、K834、P857、R858、R860、及びR1906からなる群より選択される少なくとも1種のアミノ酸に対応するアミノ酸の変異を引き起こす変異が挙げられる。上記アミノ酸表記は、アミノ酸+N末端からの当該アミノ酸番号である。すなわち、G406は、配列番号6のN末端から406番目のアミノ酸(グリシン)を意味する。ヒトCACNA1Cタンパク質の上記アミノ酸に対応するアミノ酸、すなわち他のCACNA1Cタンパク質(例えば他の生物種のCACNA1Cタンパク質)における対応するアミノ酸は、ヒトCACNA1Cタンパク質との同一性解析により、容易に同定することができる。より具体的には、例えばヒトCACNA1Cタンパク質のアミノ酸配列(配列番号6:アミノ酸配列1)と当該アミノ酸配列とは異なるCACNA1Cタンパク質のアミノ酸配列(アミノ酸配列2)とを比較して、同一性が最大となるように両者を並列に並べた場合に、アミノ酸配列2における、アミノ酸配列1中のアミノ酸残基G406に対応する残基を、「対応するアミノ酸」であると決定することができる。 Specific examples of causative mutations include G406, G402, A28, R860, I1166, I1475, E1496, E407, G419, R518, S643, R1115, A1473, G1911 in human CACNA1C protein (amino acid sequence: SEQ ID NO: 6), Examples include mutations that cause amino acid mutations corresponding to at least one amino acid selected from the group consisting of A582, K834, P857, R858, R860, and R1906. The above amino acid notation is amino acid + the amino acid number from the N-terminus. That is, G406 means the 406th amino acid (glycine) from the N-terminus of SEQ ID NO:6. Amino acids corresponding to the above amino acids of the human CACNA1C protein, that is, corresponding amino acids in other CACNA1C proteins (for example, CACNA1C proteins of other species) can be easily identified by identity analysis with the human CACNA1C protein. More specifically, for example, the amino acid sequence of the human CACNA1C protein (SEQ ID NO: 6: amino acid sequence 1) is compared with the amino acid sequence of the CACNA1C protein (amino acid sequence 2) different from the amino acid sequence, and the identity is maximized. When both are arranged in parallel, the residue in amino acid sequence 2 corresponding to amino acid residue G406 in amino acid sequence 1 can be determined to be the “corresponding amino acid”.

原因変異は、アミノ酸の置換であることが好ましい。この場合、上記した原因変異の具体例における好ましい置換後のアミノ酸は以下のとおりである:
G406:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、より好ましくはアルギニン
G402:好ましくはセリン、トレオニン、より好ましくはセリン
A28:好ましくはセリン、トレオニン、より好ましくはトレオニン
R860:好ましくはグリシン、アラニン、より好ましくはグリシン
I1166:好ましくはセリン、トレオニン、バリン、より好ましくはトレオニン、バリン
I1475:好ましくはメチオニン、システイン、より好ましくはメチオニン
E1496:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、より好ましくはリジン
E407:好ましくはアラニン、グリシン
G419:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、より好ましくはアルギニン
R518:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、システイン、メチオニン、より好ましくはヒスチジン、システイン
S643:好ましくはフェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、より好ましくはフェニルアラニン
R1115:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、より好ましくはリジン
A1473:好ましくはグリシン
G1911:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、より好ましくはアルギニン
A582:好ましくはアスパラギン酸、グルタミン酸、より好ましくはアスパラギン酸
K834:好ましくはアスパラギン酸、グルタミン酸、より好ましくはグルタミン酸
P857:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、ロイシン、イソロイシン、バリン、より好ましくはアルギニン、ロイシン
R858:好ましくはアルギニン、リジン、ヒスチジン、より好ましくはヒスチジン
R860:好ましくはグリシン、アラニン、より好ましくはグリシン
R1906:好ましくはグルタミン、アスパラギン、より好ましくはグルタミン。
The causative mutation is preferably an amino acid substitution. In this case, preferred amino acids after substitution in specific examples of the causative mutations described above are as follows:
G406: preferably arginine, lysine, histidine, more preferably arginine
G402: preferably serine, threonine, more preferably serine
A28: Preferably serine, threonine, more preferably threonine
R860: preferably glycine, alanine, more preferably glycine
I1166: preferably serine, threonine and valine, more preferably threonine and valine
I1475: preferably methionine, cysteine, more preferably methionine
E1496: preferably arginine, lysine, histidine, more preferably lysine
E407: preferably alanine, glycine
G419: preferably arginine, lysine, histidine, more preferably arginine
R518: preferably arginine, lysine, histidine, cysteine, methionine, more preferably histidine, cysteine
S643: preferably phenylalanine, tryptophan, tyrosine, more preferably phenylalanine
R1115: preferably arginine, lysine, histidine, more preferably lysine
A1473: preferably glycine
G1911: preferably arginine, lysine, histidine, more preferably arginine
A582: Preferably aspartic acid, glutamic acid, more preferably aspartic acid
K834: preferably aspartic acid, glutamic acid, more preferably glutamic acid
P857: preferably arginine, lysine, histidine, leucine, isoleucine, valine, more preferably arginine, leucine
R858: preferably arginine, lysine, histidine, more preferably histidine
R860: preferably glycine, alanine, more preferably glycine
R1906: preferably glutamine, asparagine, more preferably glutamine.

原因変異は、好ましくはヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406に対応するアミノ酸の変異を引き起こす変異であり、より好ましくはヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406R変異に対応する変異を引き起こす変異である。 The causative mutation is preferably a mutation that causes an amino acid mutation corresponding to G406 in the human CACNA1C protein, more preferably a mutation that causes a mutation corresponding to the G406R mutation in the human CACNA1C protein.

本発明のモデル動物は、変異型CACNA1C遺伝子を、心臓以外の組織のみにおいて発現する。すなわち、本発明のモデル動物は、変異型CACNA1C遺伝子を、心臓においては発現せず、心臓以外の組織で発現する。なお、「発現する」とは、遺伝子発現産物であるmRNA及びタンパク質が産生されていることを示す。 The animal model of the present invention expresses the mutant CACNA1C gene only in tissues other than the heart. That is, the model animal of the present invention does not express the mutant CACNA1C gene in the heart, but expresses it in tissues other than the heart. The term "express" means that mRNA and protein, which are gene expression products, are produced.

心臓以外の組織としては、特に制限されず、例えば神経、消化管、皮膚、眼、鼻、歯、肺、内分泌器官、筋肉、免疫系等が挙げられる。これらの中でも神経が好ましく、中枢神経がより好ましく、脳がさらに好ましい。 Tissues other than the heart are not particularly limited, and include, for example, nerves, gastrointestinal tracts, skin, eyes, noses, teeth, lungs, endocrine organs, muscles, and the immune system. Among these, nerves are preferred, central nerves are more preferred, and brains are even more preferred.

変異型CACNA1C遺伝子を発現する組織における変異型CACNA1C遺伝子の発現割合(=変異型CACNA1C遺伝子発現量/(変異型CACNA1C遺伝子発現量+野生型CACNA1C遺伝子発現量))は、例えば15%以上である。当該発現割合は、好ましくは20%以上、より好ましくは25%以上、さらに好ましくは30%以上、よりさらに好ましくは35%以上である。当該割合の上限は、特に制限されないが、例えば70%、60%、55%、又は50%である。当該発現割合は、後述の試験例3の方法に従って又は準じてで測定することができる。 The expression ratio of the mutant CACNA1C gene in tissues expressing the mutant CACNA1C gene (=mutant CACNA1C gene expression level/(mutant CACNA1C gene expression level+wild-type CACNA1C gene expression level)) is, for example, 15% or more. The expression ratio is preferably 20% or higher, more preferably 25% or higher, still more preferably 30% or higher, and even more preferably 35% or higher. The upper limit of the ratio is not particularly limited, but is, for example, 70%, 60%, 55%, or 50%. The expression ratio can be measured according to or according to the method of Test Example 3 described later.

本発明のモデル動物は、Timothy症候群症状、例えば自閉症、合指(単純性合指で、左右対称的に、両側上・下肢に認めることが多い)、生直後からの禿頭、小歯症、知的発育障害、顔面形態異常、近視、免疫不全、間欠的低血糖、低体温、筋疾患、言語発育遅延等の1つ或いは複数の症状(表現型)を呈する。本発明のモデル動物は、例えばTimothy症候群の病態解析、治療薬のスクリーニングなどに使用することができる。 The animal model of the present invention has symptoms of Timothy's syndrome, such as autism, syndactyly (simple syndactyly, bilaterally symmetrical, often found on both upper and lower limbs), baldness from birth, and microdontia. , intellectual developmental disorder, facial malformation, myopia, immunodeficiency, intermittent hypoglycemia, hypothermia, muscle disease, language development delay, etc. The animal model of the present invention can be used, for example, for pathological analysis of Timothy's syndrome, screening of therapeutic agents, and the like.

本発明は、その一態様において、本発明のモデル動物由来の細胞(本発明の細胞)、に関する。本発明の細胞は、本発明のモデル動物における変異型CACNA1C遺伝子を発現する組織から細胞を採取することにより、得ることができる。本発明の細胞は、初代培養細胞であることができ、また当該初代培養細胞の株化細胞であることもできる。 In one aspect, the present invention relates to cells derived from the animal model of the present invention (cells of the present invention). The cells of the present invention can be obtained by harvesting cells from tissue expressing the mutant CACNA1C gene in the model animal of the present invention. The cells of the present invention can be primary cultured cells, or can be cell lines of the primary cultured cells.

本発明の細胞は、Timothy症候群のモデル細胞として、例えばTimothy症候群の病態解析、治療薬のスクリーニングなどに使用することができる。細胞としては、初代培養細胞であっても、細胞株であっても特に制限されず、例えば神経細胞、血液細胞、造血幹細胞・前駆細胞、配偶子(精子、卵子)、線維芽細胞、上皮細胞、血管内皮細胞、肝細胞、ケラチン生成細胞、筋細胞、表皮細胞、内分泌細胞、ES細胞、iPS細胞、組織幹細胞、がん細胞等が挙げられる。また、細胞の由来生物も特に制限されず、例えばヒト、サル、マウス(ハツカネズミ属動物)、ラット、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、シカ等の哺乳類動物が挙げられる。 The cells of the present invention can be used as model cells of Timothy's syndrome, for example, for pathological analysis of Timothy's syndrome, screening of therapeutic agents, and the like. Cells are not particularly limited, whether they are primary cultured cells or cell lines. For example, nerve cells, blood cells, hematopoietic stem/progenitor cells, gametes (sperm, ovum), fibroblasts, epithelial cells , vascular endothelial cells, hepatocytes, keratinocytes, muscle cells, epidermal cells, endocrine cells, ES cells, iPS cells, tissue stem cells, cancer cells and the like. The organisms from which the cells are derived are not particularly limited, and examples thereof include mammals such as humans, monkeys, mice (mus musculus), rats, dogs, cats, rabbits, pigs, horses, cows, sheep, goats, and deer. .

3.モデル動物、細胞の作製方法
本発明のモデル動物は、ターゲティングベクターを用いた相同組換え法及びCreによる組換えにより作製することができる。
3. Method for producing model animals and cells The model animals of the present invention can be produced by homologous recombination using a targeting vector and recombination with Cre.

ターゲティングベクターは、図1の上段に示すように、CACNA1C遺伝子において目的の変異(Timothy症候群症状の原因変異)が導入された変異型エクソンと、対応する野生型エクソンが向かい合わせで配置され、その周囲にloxP, lox2272が図1のように配置された構造を有する。すなわち、一方を方向1、その反対側を方向2とすると、方向1側から、方向1向きのlox2272(或いはloxP)、野生型エクソン、方向1向きのloxP(或いはlox2272)、野生型エクソンと逆向きの変異型エクソン、方向2向きのlox2272(或いはloxP)、方向2向きのloxP(或いはlox2272)の順に配置された構造となる。 As shown in the upper part of FIG. 1, the targeting vector is a mutant exon in which the mutation of interest (causative mutation of Timothy syndrome symptoms) is introduced in the CACNA1C gene, and the corresponding wild-type exon is arranged face-to-face. has a structure in which loxP and lox2272 are arranged as shown in Fig. 1. That is, if one side is direction 1 and the opposite side is direction 2, from direction 1 side, lox2272 (or loxP) in direction 1, wild-type exon, loxP (or lox2272) in direction 1, opposite to wild-type exon The structure is arranged in the order of orientation mutant exon, orientation 2 orientation lox2272 (or loxP), orientation 2 orientation loxP (or lox2272).

変異型エクソンと野生型エクソンの間には、スペーサー配列を導入することが好ましい。これにより、変異チャネルの発現割合をより高くすることができる。スペーサー配列の塩基長は、例えば300以上、好ましくは600以上、より好ましくは800以上、さらに好ましくは1000以上であり、またその上限は、特に制限されず、例えば3000、2500、又は2000である。スペーサー配列としては、好ましくは遺伝子発現やゲノム安定性などに影響を与えない配列(例えば転写ターミネーター配列、ポリアデニル化配列等)を任意に組み合わせて用いることができる。 A spacer sequence is preferably introduced between the mutant exon and the wild-type exon. This allows higher expression rates of mutant channels. The base length of the spacer sequence is, for example, 300 or more, preferably 600 or more, more preferably 800 or more, and still more preferably 1000 or more. As the spacer sequence, any sequence that does not affect gene expression or genome stability (eg, transcription terminator sequence, polyadenylation sequence, etc.) can be used in combination.

ターゲティングベクターは、5´側から、5´側ホモロジーアーム、上記の構造、3´側ホモロジーアームが配置された塩基配列を含むDNAである。 A targeting vector is a DNA containing a nucleotide sequence in which a 5' homology arm, the structure described above, and a 3' homology arm are arranged from the 5' side.

5´側ホモロジーアーム及び3´側ホモロジーアームは、上記構造に置換する対象部位であるゲノム内領域の5´側及び3´側に隣接する領域の塩基配列を意味する。これらのホモロジーアームを介した相同組換えにより、上記構造に置換することができる。 The 5'-side homology arm and 3'-side homology arm refer to the base sequences of the regions adjacent to the 5'-side and 3'-side of the genomic region that is the target site to be replaced with the above structure. Homologous recombination via these homology arms can replace the above structure.

ターゲティングベクターは、上記以外に、他の配列を有していてもよい。他の配列としては、例えば相同組換え法のネガティブセレクションマーカーの発現カセット(例えば、DTA(Diptheria Toxin A)カセット等)等が挙げられる。 The targeting vector may have other sequences besides the above. Other sequences include, for example, expression cassettes of negative selection markers for homologous recombination (eg, DTA (Diptheria Toxin A) cassettes, etc.).

相同組換え法においては、通常、ターゲティングベクターを、ES細胞に導入することにより行われる。導入方法は特に制限されないが、例えばエレクトロポレーション法が挙げられる。ターゲティングベクターの導入後は、通常、薬剤耐性遺伝子を利用して、薬剤による選別が行われる。上記構造への置換が起こったES細胞を初期胚と凝集し、偽妊娠マウスに移植してキメラ動物を作製し、キメラ動物間交配により、上記構造をヘテロ又はホモで有する動物を得ることができる。 Homologous recombination is usually carried out by introducing a targeting vector into ES cells. The introduction method is not particularly limited, and an example thereof is electroporation. After introduction of the targeting vector, drug selection is usually performed using drug resistance genes. ES cells in which substitution to the above structure has occurred are aggregated with early embryos, transplanted into pseudopregnant mice to produce chimeric animals, and animals having the above structures heterozygously or homozygously can be obtained by mating between chimeric animals. .

続いて、上記構造を有する動物を、心臓以外の組織で特異的にCreを発現する(具体的には、例えば心臓以外の組織の特異的プロモーターの制御下にCreコード配列が連結された発現カセットをゲノム内に有する)動物と交配し、上記構造を有し、且つ心臓以外の組織で特異的にCreを発現する動物を得る。当該動物は、心臓以外の組織で特異的にCreを発現し、当該Creの酵素活性により、心臓以外の組織で特異的に図1に代表的に例示されるような組換えが起こる。このようにして、本発明の動物を得ることができる。 Subsequently, an animal having the above structure is used to specifically express Cre in tissues other than the heart (specifically, for example, an expression cassette in which the Cre coding sequence is linked under the control of a specific promoter for tissues other than the heart). in the genome) to obtain animals that have the above structure and express Cre specifically in tissues other than the heart. The animal expresses Cre specifically in tissues other than the heart, and the enzymatic activity of the Cre causes recombination specifically in the tissues other than the heart, as representatively illustrated in FIG. An animal of the present invention can be obtained in this manner.

上記作製方法の過程で得られた、本発明のモデル動物に発生する受精卵、精子及び胚(例えば凍結胚)も、本発明の一態様である。また、本発明のモデル動物の精子及び/又は卵子を受精させて得られる受精卵も、本発明のモデル動物に発生し得る受精卵であり、このような受精卵も本発明の一態様である。これらの受精卵としては、凍結保存状態から生体に発生させることができる限り特に限定されず、受精直後の卵、前核期胚、初期胚、又は胚盤胞等が挙げられる。 A fertilized egg, sperm and embryo (eg, frozen embryo) developed in the model animal of the present invention obtained in the process of the production method described above is also an aspect of the present invention. In addition, a fertilized egg obtained by fertilizing the sperm and/or egg of the model animal of the present invention is also a fertilized egg that can develop in the model animal of the present invention, and such a fertilized egg is also an aspect of the present invention. . These fertilized eggs are not particularly limited as long as they can be generated in vivo from a cryopreserved state, and include eggs immediately after fertilization, pronuclear stage embryos, early embryos, blastocysts, and the like.

4.モデル動物、細胞の用途
本発明のモデル動物及びこれに発生する受精卵、精子及び胚、並びに本発明の細胞は、Timothy症候群の病態解析、予防法開発、治療法開発等に利用することができる。
Four. Use of Model Animals and Cells The model animals of the present invention, the fertilized eggs, sperm and embryos developed in them, and the cells of the present invention can be used for analysis of Timothy's syndrome pathology, development of preventive methods, development of therapeutic methods, etc. .

本発明は、その一態様において、本発明のモデル動物、これに発生する受精卵若しくは胚、又は本発明の細胞を用いた、Timothy症候群の予防剤、改善剤、又は増悪原因物質のスクリーニング方法に関する。 In one aspect, the present invention relates to a screening method for Timothy syndrome preventive agents, ameliorating agents, or exacerbation causative agents using the model animal of the present invention, the fertilized egg or embryo developed in this, or the cell of the present invention. .

スクリーニング方法は、本発明のモデル動物又は本発明の細胞を用いている限り特に限定されないが、例えば工程(a)、(b)、及び(c1)又は(c2):
(a)本発明のモデル動物、又は本発明の受精卵、精子若しくは胚、又は本発明の細胞に被検物質を投与する又は接触させる工程、
(b)被検物質が投与又は接触された前記モデル動物、前記受精卵、精子若しくは胚、又は前記細胞の、Timothy症候群の表現型を評価する工程、及び
(c1)前記表現型が治癒又は緩和していた場合に、前記被検物質をTimothy症候群の予防剤又は改善剤として選別する工程、又は
(c2)前記表現型が悪化していた場合に、前記被検物質をTimothy症候群の増悪原因物質として選別する工程、
を含む。
The screening method is not particularly limited as long as the model animal of the present invention or the cell of the present invention is used. For example, steps (a), (b), and (c1) or (c2):
(a) a step of administering or contacting a test substance to the model animal of the present invention, or the fertilized egg, sperm or embryo of the present invention, or the cell of the present invention;
(b) assessing the Timothy syndrome phenotype of the model animal, the fertilized egg, sperm or embryo, or the cell administered or contacted with the test substance; and (c1) the phenotype is cured or alleviated. (c2) selecting the test substance as a preventive or ameliorating agent for Timothy syndrome if the sorting as
including.

被検物質の種類は治療薬の候補になり得る限り特に限定されない。例えば、タンパク質、ペプチド、非ペプチド性化合物(ヌクレオチド、アミン、糖質、脂質等)、有機低分子化合物、無機化合物、醗酵生産物、細胞抽出液、植物抽出液、動物組織抽出液等が挙げられる。 The type of test substance is not particularly limited as long as it can be a candidate for a therapeutic drug. Examples include proteins, peptides, non-peptide compounds (nucleotides, amines, carbohydrates, lipids, etc.), organic low-molecular-weight compounds, inorganic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, and the like. .

投与は、公知の方法に従って行うことができる。例えば経口投与、経管栄養、注腸投与等の経腸投与; 経静脈投与、経動脈投与、筋肉内投与、心臓内投与、皮下投与、皮内投与、腹腔内投与等の非経口投与等が挙げられる。 Administration can be performed according to known methods. For example, enteral administration such as oral administration, tube feeding, and enema administration; mentioned.

表現型の評価は、公知の方法に従って又は準じて行うことができる。 Phenotypic evaluation can be performed according to or according to known methods.

選別された被検物質を治療候補物質として、さらなる解析を進めることにより、有用な治療薬を選別することができる。 Useful therapeutic drugs can be selected by proceeding with further analysis using the selected test substances as therapeutic candidate substances.

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited by these examples.

試験例1.組換えマウスの作出
新規モデルマウスにはFLExシステムを用いた。CACNA1C遺伝子において野生型Exon8(塩基配列:配列番号1)と変異型Exon8(塩基配列:配列番号2)を適切なスペーサー配列(遺伝子発現やゲノム安定性などに影響を与えない配列が候補となりうる。本モデルにおいては、酵母His3遺伝子転写ターミネーター配列とSV40ポリアデニル化配列を結合させた1300塩基(配列番号7)を用いた。)を介して向かい合わせで配置し、その周囲にloxP, lox2272を配置することで(図1)、Cre酵素非存在下では野生型Exon8を有するCACNA1C遺伝子(アミノ酸配列:配列番号3)が発現し、Cre酵素存在下では組み換わり変異型Exon8を有するCACNA1C遺伝子(アミノ酸配列:配列番号4、G406R変異)が発現する様にした組換えマウス(FLEx Allele(図1) / WT Alleleのヘテロマウス)を、常法に従って作出した。この新規系統にFLExマウスと名称を付けた。
Test example 1. Generation of recombinant mouse The FLEx system was used as a new mouse model. In the CACNA1C gene, wild-type Exon8 (nucleotide sequence: SEQ ID NO: 1) and mutant Exon8 (nucleotide sequence: SEQ ID NO: 2) are used as appropriate spacer sequences (sequences that do not affect gene expression or genome stability can be candidates. In this model, 1300 bases (SEQ ID NO: 7) in which the yeast His3 gene transcription terminator sequence and the SV40 polyadenylation sequence are combined are used. As a result (FIG. 1), the CACNA1C gene (amino acid sequence: SEQ ID NO: 3) having wild-type Exon8 is expressed in the absence of Cre enzyme, and the CACNA1C gene (amino acid sequence: A recombinant mouse (heterozygous mouse of FLEx Allele (FIG. 1)/WT Allele) in which SEQ ID NO: 4, G406R mutation) was expressed was produced according to a conventional method. This new strain was named FLEx mice.

試験例2.マウス交配
神経系特異的にCre酵素を発現するマウス(SOX1プロモーターの制御下にCreコード配列を有する発現カセット(Cre Allele)を含むマウス、Cre Allele + / Cre Allele - のヘテロマウス)とFLExマウスを交配し、仔マウスを取得した。仔マウスには4種類の遺伝型 WTマウス, Creマウス, FLExマウス, cKIマウスの4群があり、雄雌いずれも4群が出生する事を確認した。
Test example 2. Mice that express the Cre enzyme specifically in the mouse mating nervous system (mouse containing an expression cassette (Cre Allele) with a Cre coding sequence under the control of the SOX1 promoter, Cre Allele + / Cre Allele - heterozygous mice) and FLEx mice. They were mated to obtain offspring mice. There are four genotypes of offspring mice: WT mice, Cre mice, FLEx mice, and cKI mice.

試験例3.変異チャネル発現割合の測定
非特許文献5と同様の方法を行うことで変異チャネル(G406R変異型)の発現割合を確認した。雌マウスを14週齢まで飼育し、マウス脳を摘出し、脳の一部からPureLink RNA Mini キット(ThermoFisher Scientific)を用いてRNA抽出を行った。RNAからPrimeScrip RT Master Mix(Takara)を使用し、cDNAを作成した。cDNAをサンプルとして目的Exon(Exon8 or Exon8A)の両隣のExon (Exon7,9)を標的としたPrimerを用いてPCRを行い、その産物を用いてプラスミドを作成した。このプラスミドを大腸菌に導入し、各サンプルを1プレートごとに散布し、各プレートから30~32コロニーを回収した。各コロニーのプラスミド配列をシーケンシングして、野生型Exon8, Exon8A, 変異型Exon8のコロニー数から発現割合を算出した。変異割合は、非特許文献1と同様に変異型Exon8(G406R)と野生型Exon8の合計と変異型Exon8(G406R)の割合で計算した。
Test example 3. Measurement of mutant channel expression ratio The expression ratio of the mutant channel (G406R mutant) was confirmed by the same method as in Non-Patent Document 5. Female mice were bred until 14 weeks of age, mouse brains were excised, and RNA was extracted from a portion of the brains using the PureLink RNA Mini kit (ThermoFisher Scientific). cDNA was prepared from RNA using PrimeScrip RT Master Mix (Takara). Using the cDNA as a sample, PCR was performed using primers targeting Exons (Exon7, 9) on both sides of the target Exon (Exon8 or Exon8A), and a plasmid was constructed using the product. This plasmid was introduced into E. coli, each sample was spread on each plate, and 30-32 colonies were recovered from each plate. The plasmid sequence of each colony was sequenced, and the expression ratio was calculated from the colony counts of wild-type Exon8, Exon8A, and mutant-type Exon8. The mutation rate was calculated as the sum of mutant Exon8 (G406R) and wild-type Exon8 and the rate of mutant Exon8 (G406R) in the same manner as in Non-Patent Document 1.

結果を図2に示す。cKI-Nii(試験例2:cKIマウス(KI Allele(図1) / WT Alleleのヘテロであり、且つCre Allele + / Cre Allele - のヘテロであるマウス))は変異チャネル(G406R変異型)発現割合が41%であり、TS2-Neo(非特許文献5で作出されたモデルマウス)に比べて高い値を示した。 The results are shown in FIG. cKI-Nii (Test Example 2: cKI mice (KI Allele (Fig. 1) / WT Allele heterozygous and Cre Allele + / Cre Allele - heterozygous mice)) expressed the mutant channel (G406R mutant) expression rate was 41%, which was higher than that of TS2-Neo (model mouse produced in Non-Patent Document 5).

また、cKI-Niiは、一部の個体を除き、生後16週程度まで生存することが確認された。 In addition, cKI-Nii was confirmed to survive up to about 16 weeks after birth, with the exception of some individuals.

試験例4.行動実験
WTマウス, Creマウス, FLExマウス, cKIマウスについて行動実験を行った。行動実験の前には、各個体1日5分間のハンドリングを連続3日間行った。いずれの行動実験も、マウスを待機室で1時間以上待機させた後に、実験を行った。
Test example 4. behavioral experiment
Behavioral experiments were performed on WT, Cre, FLEx and cKI mice. Before the behavioral experiment, each animal was handled for 5 minutes a day for 3 consecutive days. All behavioral experiments were conducted after the mice were allowed to wait in the waiting room for 1 hour or longer.

<試験例4-1.Grooming>
7週齢雄マウスを使用した。100luxの明るさに調節した防音ボックスにケージを配置し、マウスをケージの隅に入れた。最初に10分間慣らしを行い、10分間テストとして動画を撮影し、動画のGrooming時間を実験者が確認した。
<Test Example 4-1. Grooming>
Seven-week-old male mice were used. The cage was placed in a soundproof box adjusted to 100 lux and the mouse was placed in the corner of the cage. First, they were acclimatized for 10 minutes, then a video was recorded for 10 minutes as a test, and the experimenter confirmed the grooming time of the video.

結果を図3に示す。4群での検定(One way anova, post hoc tukey)を行った結果、cKIはWTに比べて有意にGrooming時間の増加を認めた。 The results are shown in FIG. As a result of testing in 4 groups (one way anova, post hoc tukey), cKI significantly increased grooming time compared to WT.

<試験例4-2.3 chamber test>
9-10週齢雄マウスを使用した。実験2日前に実験マウスをグループ飼育から個別飼育にした。60*40cmのボックス(10lux)を20cmごとに左チャンバー、中央チャンバー、右チャンバーに分けた。左右チャンバー内のボックス隅に半径10cmの四分円形ケージを配置し、そこに刺激マウスを入れ、自動解析ソフトTimeCSI(O'Hara & Co)を用いて、動画撮影、解析を行った。合計2回のトライアルを行った。図4に示すように、トライアル1は左右ケージが空の状態、トライアル2は右ケージに刺激マウス1を入れた状態で、実験マウスを12分間自由に探索させた。
<Test example 4-2.3 chamber test>
9-10 week old male mice were used. Two days before the experiment, the experimental mice were changed from group housing to individual housing. A 60*40 cm box (10 lux) was divided into a left chamber, a center chamber and a right chamber every 20 cm. A quadrant-shaped cage with a radius of 10 cm was placed in the corner of the box in the left and right chambers, the stimulus mouse was placed therein, and moving images were taken and analyzed using automatic analysis software TimeCSI (O'Hara & Co). A total of two trials were performed. As shown in FIG. 4, trial 1 was with the left and right cages empty, and trial 2 was with stimulus mouse 1 in the right cage, and the experimental mice were allowed to explore freely for 12 minutes.

結果を図5に示す。トライアル1では、左右ケージ付近滞在時間に4群において差は認めなかった。トライアル2において、WT、Cre、FLExでは、右ケージ(刺激マウス1の入ったケージ)付近滞在時間が左ケージ(空ケージ)に比べ有意に増加していたが、cKIでは左右ケージ付近滞在時間に差はなかった。 The results are shown in FIG. In Trial 1, there was no difference between the four groups in the stay time near the left and right cages. In trial 2, in WT, Cre, and FLEx, the staying time near the right cage (the cage containing the stimulated mouse 1) was significantly longer than that in the left cage (empty cage). there was no difference.

常同行動の増加(Grooming時間の増加)と社会性の異常(3 chamber testにおける刺激マウスへの反応の異常)から、cKIマウス(試験例2)は自閉症様行動を示しており、神経系Timothy症候群モデルとして妥当であることが分かった。 Increased stereotyped behavior (increased grooming time) and social abnormalities (abnormal responses to stimulus mice in the 3-chamber test) indicated that cKI mice (Test Example 2) exhibited autism-like behaviors, and neuronal It was found to be valid as a model of systemic Timothy syndrome.

Claims (13)

Timothy症候群症状の原因変異を含む変異型CACNA1C遺伝子を、心臓以外の組織のみにおいて発現する、Timothy症候群のモデル動物。 An animal model of Timothy syndrome that expresses a mutant CACNA1C gene containing a mutation that causes Timothy syndrome symptoms only in tissues other than the heart. 前記変異型CACNA1C遺伝子を対の染色体の一方のみに有する、請求項1に記載のモデル動物。 2. The model animal according to claim 1, which has the mutant CACNA1C gene on only one of a pair of chromosomes. 前記組織が、神経、消化管、皮膚、眼、鼻、歯、肺、内分泌器官、筋肉、及び免疫系からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載のモデル動物。 3. The model animal according to claim 1 or 2, wherein said tissue comprises at least one selected from the group consisting of nerves, gastrointestinal tracts, skin, eyes, nose, teeth, lungs, endocrine organs, muscles, and immune system. . 前記組織が神経を含む、請求項1~3のいずれかに記載のモデル動物。 The model animal according to any one of claims 1 to 3, wherein said tissue contains nerves. 前記原因変異が、CACNA1Cタンパク質の膜貫通ドメイン内の変異又は細胞内ドメイン内の変異である、請求項1~4のいずれかに記載のモデル動物。 The model animal according to any one of claims 1 to 4, wherein the causative mutation is a mutation in the transmembrane domain or mutation in the intracellular domain of CACNA1C protein. 前記膜貫通ドメイン内の変異が、膜貫通ドメイン内の細胞内ドメイン近傍における変異である、且つ/或いは前記細胞内ドメイン内の変異が、細胞内ドメイン内の膜貫通ドメイン近傍における変異である、請求項5に記載のモデル動物。 The mutation in the transmembrane domain is a mutation in the vicinity of the intracellular domain within the transmembrane domain, and/or the mutation in the intracellular domain is a mutation in the vicinity of the transmembrane domain in the intracellular domain. Item 5. The model animal according to item 5. 前記原因変異が、ヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406、G402、A28、R860、I1166、I1475、E1496、E407、G419、R518、S643、R1115、A1473、G1911、A582、K834、P857、R858、R860、及びR1906からなる群より選択される少なくとも1種のアミノ酸に対応するアミノ酸の変異を引き起こす変異である、請求項1~6のいずれかに記載のモデル動物。 The causative mutations are from G406, G402, A28, R860, I1166, I1475, E1496, E407, G419, R518, S643, R1115, A1473, G1911, A582, K834, P857, R858, R860, and R1906 in the human CACNA1C protein 7. The model animal according to any one of claims 1 to 6, wherein the mutation causes an amino acid mutation corresponding to at least one amino acid selected from the group consisting of: 前記原因変異が、ヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406に対応するアミノ酸の変異を引き起こす変異である、請求項1~7のいずれかに記載のモデル動物。 The model animal according to any one of claims 1 to 7, wherein the causative mutation is a mutation that causes an amino acid mutation corresponding to G406 in the human CACNA1C protein. 前記原因変異が、ヒトCACNA1Cタンパク質におけるG406R変異に対応する変異を引き起こす変異である、請求項1~8のいずれかに記載のモデル動物。 The model animal according to any one of claims 1 to 8, wherein the causative mutation is a mutation that causes a mutation corresponding to the G406R mutation in human CACNA1C protein. 請求項1~9のいずれかに記載のモデル動物に発生する、受精卵、精子又は胚。 A fertilized egg, sperm or embryo developed in the model animal according to any one of claims 1 to 9. 請求項1~9のいずれかに記載のモデル動物由来の、細胞。 A cell derived from the model animal according to any one of claims 1 to 9. 請求項1~9のいずれかに記載のモデル動物、又は請求項10に記載の受精卵、精子若しくは胚、又は請求項11に記載の細胞を用いた、Timothy症候群の予防剤、改善剤、又は増悪原因物質のスクリーニング方法。 Timothy syndrome using the model animal according to any one of claims 1 to 9, or the fertilized egg, sperm or embryo according to claim 10, or the cell according to claim 11, an agent for preventing or improving Timothy syndrome, or Screening method for exacerbation-causing substances. (a)請求項1~9のいずれかに記載のモデル動物、又は請求項10に記載の受精卵、精子若しくは胚、又は請求項11に記載の細胞に被検物質を投与する又は接触させる工程、
(b)被検物質が投与又は接触された前記モデル動物、前記受精卵、精子若しくは胚、又は前記細胞の、Timothy症候群の表現型を評価する工程、及び
(c1)前記表現型が治癒又は緩和していた場合に、前記被検物質をTimothy症候群の予防剤又は改善剤として選別する工程、又は
(c2)前記表現型が悪化していた場合に、前記被検物質をTimothy症候群の増悪原因物質として選別する工程、
を含む、請求項12に記載のスクリーニング方法。
(a) a step of administering or contacting a test substance to the model animal according to any one of claims 1 to 9, or the fertilized egg, sperm or embryo according to claim 10, or the cell according to claim 11; ,
(b) assessing the Timothy syndrome phenotype of the model animal, the fertilized egg, sperm or embryo, or the cell administered or contacted with the test substance; and (c1) the phenotype is cured or alleviated. (c2) selecting the test substance as a preventive or ameliorating agent for Timothy syndrome if the sorting as
13. The screening method of claim 12, comprising:
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