JP3949520B2 - レギュカルチン過剰発現モデル動物 - Google Patents

レギュカルチン過剰発現モデル動物 Download PDF

Info

Publication number
JP3949520B2
JP3949520B2 JP2002177666A JP2002177666A JP3949520B2 JP 3949520 B2 JP3949520 B2 JP 3949520B2 JP 2002177666 A JP2002177666 A JP 2002177666A JP 2002177666 A JP2002177666 A JP 2002177666A JP 3949520 B2 JP3949520 B2 JP 3949520B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bone
regucalcin
measurement evaluation
animal
human animal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002177666A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003164238A (ja
Inventor
正義 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency, National Institute of Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2002177666A priority Critical patent/JP3949520B2/ja
Priority to KR1020047004105A priority patent/KR100611804B1/ko
Priority to PCT/JP2002/009611 priority patent/WO2003026408A1/ja
Priority to DE60238850T priority patent/DE60238850D1/de
Priority to EP02799483A priority patent/EP1437043B1/en
Publication of JP2003164238A publication Critical patent/JP2003164238A/ja
Priority to US10/804,515 priority patent/US7355093B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3949520B2 publication Critical patent/JP3949520B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/8509Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells for producing genetically modified animals, e.g. transgenic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K67/00Rearing or breeding animals, not otherwise provided for; New or modified breeds of animals
    • A01K67/027New or modified breeds of vertebrates
    • A01K67/0275Genetically modified vertebrates, e.g. transgenic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P13/00Drugs for disorders of the urinary system
    • A61P13/12Drugs for disorders of the urinary system of the kidneys
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00Drugs for skeletal disorders
    • A61P19/08Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00Drugs for skeletal disorders
    • A61P19/08Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease
    • A61P19/10Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease for osteoporosis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/04Anorexiants; Antiobesity agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/08Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis
    • A61P3/10Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis for hyperglycaemia, e.g. antidiabetics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/12Drugs for disorders of the metabolism for electrolyte homeostasis
    • A61P3/14Drugs for disorders of the metabolism for electrolyte homeostasis for calcium homeostasis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P9/00Drugs for disorders of the cardiovascular system
    • A61P9/10Drugs for disorders of the cardiovascular system for treating ischaemic or atherosclerotic diseases, e.g. antianginal drugs, coronary vasodilators, drugs for myocardial infarction, retinopathy, cerebrovascula insufficiency, renal arteriosclerosis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P9/00Drugs for disorders of the cardiovascular system
    • A61P9/12Antihypertensives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/46Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
    • C07K14/47Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2217/00Genetically modified animals
    • A01K2217/05Animals comprising random inserted nucleic acids (transgenic)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2227/00Animals characterised by species
    • A01K2227/10Mammal
    • A01K2227/105Murine
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2267/00Animals characterised by purpose
    • A01K2267/03Animal model, e.g. for test or diseases

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レギュカルチン遺伝子導入トランスジェニック非ヒト動物、詳しくは、レギュカルチン遺伝子が導入され体重増加抑制能を有するトランスジェニック非ヒト動物や、かかるトランスジェニック非ヒト動物を用いるレギュカルチンの製造方法や、レギュカルチン過剰発現に起因する疾病の予防・治療薬のスクリーニング方法や、レギュカルチン発現低下に起因する疾病の原因物質のスクリーニング方法等に関する。また本発明は、骨粗鬆症に代表される骨病態のモデル動物、より詳しくは、レギュカルチンを過剰発現する非ヒト動物から、骨の形態学的測定評価や骨成分の生化学的測定評価により選抜・確認され、骨組織の脆弱化、骨形態変化、骨成長遅延等の骨病態を呈する骨病態モデル動物や、該骨病態のモデル動物を用いた骨粗鬆症に代表される骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ペプチドホルモンが細胞膜の受容体に結合し、細胞内にその情報を伝達する仕組みの中で、Ca2+は主役を演じている。細胞内にはCa2+を結合する多くのタンパク質が存在するが、その作用を増幅するタンパク質として、カルモジュリンは重要な役割を果たしており、Ca2+はこのカルモジュリンに結合し、細胞機能の調節に関与する各種の酵素を活性化することが解明されている(Science, 202, 19-27, 1984)。また、Ca2+がプロテインキナーゼCやその他のCa2+結合タンパク質(酵素も含む)に作用することも知られている(Science, 233, 305-312, 1986)。レギュカルチンも、本発明者らによりラット肝細胞質から単離されたCa2+結合蛋白質である。
【0003】
レギュカルチンは、分子量が33388のCa2+結合タンパク質で、そのCa2+結合定数が4.19×105-1を示し、6〜7個の高親和性Ca2+結合部位を持ち、α−ヘリックス構造を34%含む、肝臓に顕著に存在する等電点pI5.20の酸性蛋白質である。レギュカルチンは、カルモジュリンや他の多くのCa2+結合タンパク質にみられる部位EFハンド構造(領域)を含まない特異なタンパク質で、例えば、Ca2+を結合することにより、カルモジュリンはα−ヘリックス含量が増加し、その構造が堅固になるが、レギュカルチンはα−ヘリックス含量が減少する。また一方、細胞機能調節において、レギュカルチンは、カルモジュリンによる酵素活性化を阻害し、プロティンキナーゼCの活性化をも阻害することが明らかになっている。このように、レギュカルチンは、シグナリングの制御タンパク質として機能するなど多くの知見が蓄積されている(FEBS Lett,
327, 251-255, 1993)。
【0004】
レギュカルチン遺伝子は、ラットにおいてX染色体(Xq 11.1-12)に存在し、ヒトにおいてもX染色体に位置する。レギュカルチン遺伝子は、ラットやヒトの他、サル,マウス,イヌ,ウシ,ウサギ,ニワトリ等の高等動物に見い出されているが酵母にはなく、高度に分化されたタンパク質をコードするものと考えられている。レギュカルチンcDNAはクローニングされており、その全構造も決定されている(特開平7−123985号公報)。ラット肝のレギュカルチンcDNAは、全アミノ酸をコードする塩基対が0.897kbであり、299のアミノ酸を翻訳する。また、マウス肝やヒト肝のレギュカルチンcDNAの塩基配列も決定されており、ラット肝のレギュカルチンcDNAと比較して、それぞれ94%と約89%のホモロジーを有している。レギュカルチンmRNAの発現は、ヒト,ラット,マウス,ウシ,ニワトリ等の肝臓においてみられ、これらの肝臓にはレギュカルチンタンパク質の存在も確認されている。
【0005】
レギュカルチンは、多機能性を有する細胞内Ca2+シグナリングの制御蛋白質として特徴を有する蛋白質であり、細胞機能調節に関与する重要な蛋白質であることが知られている(Life Sciences 66, 1769-1780, 2000、Biochemical and Biophysical Research Communications 276, 1-6, 2000)。また、生体内における肝臓や腎臓におけるレギュカルチンの発現が肝障害(Molecular and Cellular Biochemisty 131, 173-179, 1994)や腎障害(Molecular and Cellular Biochemisty 151, 55-60, 1995)時に低下することが動物実験的に明らかにされており、レギュカルチンと病態成因との関連が示唆されている。そして、GOT、GPT等の既存の肝機能マーカーと異なって肝臓に特異的に存在するレギュカルチンの血清中の濃度を測定することにより、肝疾患患者血清を鑑別する方法、すなわち、肝疾患患者の血清ではレギュカルチンが有意に上昇している一方、健常人の血清ではレギュカルチンはほとんど検出されず、その測定が肝疾患患者血清の鑑別手段として有用であることも知られている(特開平10−26623号公報)。
【0006】
他方、骨組織は、骨細胞と基質からなり、1/3はコラーゲンを主成分とする有機質、2/3はカルシウム−リンの骨塩である無機質からできており、構造上は緻密質と海綿質と皮質に分けられ、例えば長骨の骨幹は緻密質、骨端は皮質で囲まれた海綿質から構成されている。骨は一旦形成された後は全く変化しない構築物ではなく、骨形成と骨吸収のバランスの上にその構造および量は維持されている。従って、加齢あるいはその他の原因によりそのバランスが崩れると、種々の骨疾患を発症する。骨疾患のうち、カルシウム塩が骨から血液中に溶出してゆく骨吸収の異常亢進によって起きるものとしては、骨髄腫やリンパ腫などが原因で起こる悪性高カルシウム血症、局所性骨吸収によりもたらされる骨ぺージェット病、骨の絶対量が減少しているが骨の質的な変化を伴わない骨粗鬆症等が挙げられる。これらの疾患は骨の疼痛を発生し、骨の脆弱化による骨折の原因となることが知られており、現在、これらの疾患は高齢人口の増加に伴い社会問題化している。
【0007】
その他、高カルシウム血症、低カルシウム血症、副甲状腺機能亢進症、くる病、骨軟化症、骨粗鬆症、骨減少症などの骨疾患、糸球体腎炎、糸球体硬化症、慢性腎炎、腎不全などの腎臓疾患、悪性腫瘍、乾癬症あるいはそれらの合併症などの病態モデル動物として利用することができ、これらの病態機序の解明および疾患の治療方法の検討、ならびに治療薬のスクリーニングを行うことが可能な、外来性25−水酸化ビタミンD324−水酸化酵素遺伝子またはその変異遺伝子を組み込んだDNAを有する非ヒト哺乳動物が知られている(特開平11−9140号公報)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
レギュカルチンタンパク質は、肝臓に特異発現される他、腎臓,心臓,大脳(神経細胞)にも低レベルで発現し、細胞内のCa2+シグナリング関連細胞機能の調節に関与し、その発現が低下すると生理的異常を来たす特異な多機能性蛋白質であり、これまでラットの肝臓から単離した蛋白質や抗レギュカルチンモノクローナル抗体を用いて、その機能解析が行われ、上記のカルシウムシグナルの制御因子としての役割の他、細胞内カルシウム輸送酵素の調節や、プロテアーゼの活性化因子としての役割や、細胞核のカルシウム輸送の調節、細胞核DNA分解における役割、肝再生時の細胞核機能における役割等の細胞核機能の調節や、腎尿細管カルシウム再吸収における役割など、多くの生体調節におけるレギュカルチンの機能的役割が本発明者により明らかにされている。
【0009】
本発明者は、レギュカルチンの種々の機能的役割の解明についての研究過程で、レギュカルチンが他の数多くのCa2+結合タンパク質とは異なる特異的作用を有する点に着目し、カルシウムが関与する各種細胞の機能調節は、生体内におけるレギュカルチンの発現量とカルモジュリンをはじめとする他の数多くのCa2+結合タンパク質の発現量とのバランスの上に成立していると考え、レギュカルチンの発現量と他の数多くのCa2+結合タンパク質の発現量とのバランスが崩れた場合に、生体に生じる変化・影響を調べることにした。本発明の課題は、元来高等動物の肝臓等に発現しているレギュカルチンを過剰に発現させ、他の数多くのCa2+結合タンパク質とのバランスを崩した場合に、生体にどのような変化・影響が生じるかを調べるためのツールであるレギュカルチン過剰発現モデル動物を提供することにある。
【0010】
また従来、骨粗鬆症に代表されるカルシウム骨代謝に係り、高齢化や特に女性において多発する骨病態の予防、治療薬剤開発には、卵巣摘出ラットが用いられるが、卵巣摘出動物は外科的摘出手術を要し、さらに骨量減少を起こさせるまでに3ヶ月以上の飼育が必要で、研究経費が高額になるばかりでなく技術的、時間的な制約も多かった。また臨床面において見られる他の骨病態モデル動物として炎症性(リュウマチ)関節炎骨病態モデル動物があるが、これは薬物投与により発症させるため、他の副作用を伴い生理的に問題があった。本発明の課題は、また、上記問題を解決することができる、卵巣摘出等の外科的摘出手術を要することなく、さらに骨量減少を起させるまでの飼育期間が不要であり、副作用を伴うなどの生理的な問題がない、骨粗鬆症に代表される骨病態のモデル動物を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため、ラット肝臓cDNAライブラリーからレギュカルチンcDNAをクローニングし、レギュカルチン蛋白質の全長をコードするcDNAを単離し、このラットレギュカルチン全長cDNAよりORFを切り出し、発現ベクター(pCXN2)に導入し、この遺伝子発現ベクターをラット受精卵雄性前核にマイクロインジェクションし、この受精卵を仮親ラットの卵管に移植し、仔ラットを発生させ、その産仔の組織からDNAを抽出し、PCR法によってレギュカルチンcDNAが組み込まれているラットを確認したところ、29匹の産仔からレギュカルチンcDNAを発現するホモ体のラット5匹(雄4匹、雌1匹)が作出され、かかるトランスジェニックラットの体重の増加が有意に抑制されることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
また、本発明者は、外見上何ら骨病態を呈していない上記レギュカルチン遺伝子導入によりレギュカルチン過剰発現能を獲得した形質転換ラットについて、偶々、動物研究用pQTC(Peripheral Quantitative Computed Tomography)骨密度測定装置による骨の形態学的(骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さ)測定評価、及び骨成分の生化学的(カルシウム量、骨芽細胞・造骨細胞のマーカー酵素であるアルカリホスファターゼ活性、骨組織中の細胞数指標であるDNA量)測定評価を実施したところ、特に大腿骨において形態学的にも生化学的にも、骨量、骨密度の減少による骨吸収(骨塩溶解)による骨組織の脆弱化、骨形態変化、および尾骨成長遅延などの顕著な骨病態を呈することを見い出し、このレギュカルチン過剰発現病態モデルラットの形質が継代的に安定しており、商業的生産に耐えるものであることを確認し、本発明を完成するに至った。
【0013】
すなわち本発明は、レギュカルチン遺伝子が導入され、レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物を骨病態モデル動物として使用する方法(請求項1)や、骨病態モデル動物が、骨組織の脆弱化、骨形態変化、骨成長遅延のいずれか1以上の骨病態を呈することを特徴とする請求項1記載の方法(請求項2)や、骨病態モデル動物が、レギュカルチンを過剰発現する非ヒト動物から、骨の形態学的測定評価及び/又は骨成分の生化学的測定評価により選抜・確認されたことを特徴とする請求項1又は2記載の方法(請求項3)に関する。
【0014】
また本発明は、骨の形態学的測定評価が、骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さのいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項3記載の方法(請求項4)や、骨成分の生化学的測定評価が、カルシウム量、アルカリホスファターゼ活性、骨組織中のDNA量のいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項3記載の方法(請求項5)や、レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物が、ホモ体であることを特徴とする1〜5のいずれか記載の方法(請求項6)に関する。
【0015】
さらに本発明は、レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物が、雌の非ヒト動物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の方法(請求項7)や、レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物が、ラットであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の方法(請求項8)に関する。
【0016】
そしてまた本発明は、請求項1〜8のいずれか記載の骨病態モデル動物に被検物質を投与し、該骨病態モデル動物における骨の形態学的測定評価及び/又は骨成分の生化学的測定評価を行うことを特徴とする骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法(請求項9)や、骨の形態学的測定評価が、骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さのいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項9記載の骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法(請求項10)に関する。
【0017】
本発明はまた、骨成分の生化学的測定評価が、カルシウム量、アルカリホスファターゼ活性、骨組織中のDNA量のいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項9記載の骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法(請求項11)や、骨病態が骨粗鬆症であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか記載の骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法(請求項12)に関する。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明のトランスジェニック非ヒト動物としては、レギュカルチン遺伝子が導入され、レギュカルチンを過剰発現する非ヒト動物であれば特に制限されるものではなく、ここで、レギュカルチンを過剰発現するとは、野生型の非ヒト動物のレギュカルチン発現量に比べて有意に多量のレギュカルチンを発現することをいう。また、上記非ヒト動物としては、ラット,マウス,ウシ,ブタ,ニワトリ,カエル,ヒト,イヌ,ウサギ等を挙げることができるが、中でもラットが好ましい。モデル動物としてよく用いられているマウスでは臓器が小さく病態の解析には限界があることもあるが、例えば血圧測定などラットにおいてはこれが可能になり、病態解明や遺伝子治療のための動物実験的手段としてきわめて有用となる。
【0019】
本発明のトランスジェニック非ヒト動物の好ましい態様として、サイトメガロウイルス−IEエンハンサー,チキンβ−アクチンプロモーター,レギュカルチン遺伝子,ラビットβ−グロビンポリAシグナルの順に配列された直鎖DNAが導入されたトランスジェニック非ヒト動物を挙げることができる。例えば、マーカー遺伝子,サイトメガロウイルス−IEエンハンサー,チキンβ−アクチンプロモーター,cDNA挿入サイト,ラビットβ−グロビンポリAシグナル等を有する発現ベクター(pCXN2)にレギュカルチン全長cDNAを導入したものを用いると、効率よくトランスジェニック非ヒト動物を得ることができる。
【0020】
また、本発明のトランスジェニック非ヒト動物の好ましい態様として、レギュカルチン遺伝子が、配列表の配列番号2記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であるトランスジェニック非ヒト動物、特に、配列表の配列番号2記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子が、配列表の配列番号1記載のDNA配列からなるラットレギュカルチン遺伝子であるトランスジェニック非ヒト動物を挙げることができるが、レギュカルチン遺伝子の由来としては、ラットの他、マウス,ウシ,ブタ,ニワトリ,カエル,ヒト,イヌ,ウサギ等特に制限されるものではない。
【0021】
また、本発明のトランスジェニック非ヒト動物の好ましい態様として、ホモ体であるトランスジェニック非ヒト動物を挙げることができる。かかる変異染色体をホモに有するホモ体は、染色体をヘテロに有するラット等の非ヒト動物同士を交配することにより得ることができ、レギュカルチン発現量がヘテロ体よりも多いことから、実験モデル動物として特に好ましい。また、本発明のトランスジェニック非ヒト動物として、体重の増加が野生型の非ヒト動物に比べて有意に抑制された、すなわち体重増加抑制能を有するトランスジェニック非ヒト動物を好適に挙げることができる。レギュカルチン遺伝子が導入され、レギュカルチンを過剰発現するトランスジェニック非ヒト動物が、かかる体重増加抑制能を有することは全く予想できなかったことであり、この新たな知見はレギュカルチンが肥満防止剤としての有用性をもつ可能性があることを示唆している。かかる新たな知見からして、本発明のトランスジェニック非ヒト動物は、レギュカルチン遺伝子が導入され、レギュカルチンを過剰発現することを特徴とする体重増加抑制能を有するトランスジェニック非ヒト動物ということもできる。
【0022】
また、本発明のトランスジェニック非ヒト動物の好ましい態様として、大脳機能障害発症性,インスリン非依存性糖尿病発症性,腎性高血圧発症性,尿細管再吸収障害発症性等のレギュカルチン過剰発現に起因する症状や疾病のうち少なくとも1以上の症状や疾病を発現するトランスジェニック非ヒト動物を挙げることができる。大脳機能障害は、大脳の記憶維持メカニズム上必要とされるCa−カルモジュリン依存性タンパク質リン酸化酵素の活性化を、過剰発現したレギュカルチンが抑制して、神経細胞内の神経伝達を制御することにより発症するものと考えられ、本発明のトランスジェニック非ヒト動物は、記憶などの大脳機能の障害(アルツハイマー等の痴呆症)の実験モデル動物として有用である。また、レギュカルチンは、肝臓や腎臓において発現し、ホルモンの細胞内情報伝達の制御を行っており、レギュカルチンの過剰発現により、肝臓と腎臓の機能を調節するホルモンの作用発現が障害され、肝臓においては、インスリンの働きを抑制することからインスリン非依存性糖尿病を誘発し、腎臓においては、レニン−アンジオテンシン系に関係した腎性高血圧、さらに電解質代謝に関連した尿細管再吸収障害を誘発するものと考えられ、本発明のトランスジェニック非ヒト動物は、インスリン非依存性糖尿病,腎性高血圧,尿細管再吸収障害等の実験モデル動物として有用である。
【0023】
本発明の体重増加抑制能を有するモデルラット等のモデル動物の樹立方法としては、公知のトランスジェニック動物の作製方法(例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:7380-7384,1980)を用いた方法を挙げることができる。例えば、レギュカルチン(RC)トランスジェニックラットを創製する方法としては、ラット肝臓cDNAライブラリーからレギュカルチンのcDNAをクローニングし、レギュカルチンタンパク質の全長をコードするcDNAを単離後、オープンリーディングフレーム(ORF)を切り出し、発現ベクターに導入し、この遺伝子発現ベクターをリニアライズした導入遺伝子を含む直鎖DNAフラグメントをラット受精卵雄性前核にマイクロインジェクションし、この受精卵あるいは2細胞期胚を仮親ラットの卵管に移植し、仔ラットを発生させ、その産仔の組織から抽出したDNAを用いてPCR法等により、レギュカルチンcDNAが組み込まれていることを確認する方法等を挙げることができる。
【0024】
本発明のレギュカルチンの製造方法としては、本発明のトランスジェニック非ヒト動物、好ましくはホモ体のトランスジェニック非ヒト動物を用いる方法であれば特に制限されるものではなく、例えば、ホモ体のレギュカルチントランスジェニックラットから肝臓を取り出し、そのホモジネートから文献(Chem. Pharm. Bull. 26, 1915-1918, 1978)記載の方法に準じて、レギュカルチンを単離・精製することができる。また、レギュカルチンの増収を目的として、トランスジェニック非ヒト動物にカルシウム、カルチトニン、インスリン、エストロゲン等を投与することもできる。
【0025】
本発明のレギュカルチン過剰発現に起因する疾病の予防・治療薬のスクリーニング方法としては、本発明のトランスジェニック非ヒト動物又は該トランスジェニック非ヒト動物由来の組織,器官もしくは細胞と被検物質とを用いる方法であれば特に制限されるものではなく、上記レギュカルチン過剰発現に起因する疾病としては、大脳機能障害,インスリン非依存性糖尿病,腎性高血圧,尿細管再吸収障害等を例示することができる。上記トランスジェニック非ヒト動物と被検物質とを用いる方法としては、トランスジェニック非ヒト動物に被検物質を直接投与し、該トランスジェニック非ヒト動物における体重増加の程度や、レギュカルチン過剰発現に起因する疾病の程度を測定・評価する方法や、被検物質投与後のトランスジェニック非ヒト動物から得られる組織,器官又は細胞におけるレギュカルチンの発現抑制量の程度を測定・評価する方法や、組織や器官における形態変化をモノクローナル抗体による免疫染色法や電子顕微鏡により評価する方法などを挙げることができる。また、トランスジェニック非ヒト動物由来の組織、器官又は細胞と被検物質とを用いる方法としては、トランスジェニック非ヒト動物由来の組織,器官又は細胞を被検物質の存在下で培養し、該組織,器官又は細胞のレギュカルチンの発現抑制量の程度を測定・評価する方法や、組織や器官における形態変化をモノクローナル抗体による免疫染色法や電子顕微鏡により評価する方法などを挙げることができる。
【0026】
上記組織や器官としては、肝臓,腎臓尿細管,心臓,大脳等を、細胞としてはこれら組織や器官を構成する肝細胞,神経細胞等を具体的に挙げることができる。また、これらのスクリーニングに際して、野生型非ヒト動物、特に同腹の野生型非ヒト動物における場合と比較・評価することが、個体レベルで正確な比較実験をすることができることから好ましい。このように、上記本発明のスクリーニング方法によると、レギュカルチン過剰発現に起因する疾病、例えば大脳機能障害,インスリン非依存性糖尿病,腎性高血圧,尿細管再吸収障害等の予防・治療薬をスクリーニングすることができ、かかるスクリーニング方法により得られるレギュカルチン過剰発現に起因する疾病の予防・治療薬も本発明の範疇に含まれる。
【0027】
本発明のレギュカルチン発現低下に起因する疾病の原因物質のスクリーニング方法としては、本発明のトランスジェニック非ヒト動物又はトランスジェニック非ヒト動物由来の組織,器官もしくは細胞と被検物質とを用いる方法であれば特に制限されるものではなく、レギュカルチン発現低下に起因する疾病としては、動脈硬化,心筋梗塞等を例示することができる。上記トランスジェニック非ヒト動物と被検物質とを用いる方法としては、トランスジェニック非ヒト動物に被検物質を直接投与し、該トランスジェニック非ヒト動物における体重減少の程度や、レギュカルチン発現低下に起因する疾病の程度を測定・評価する方法や、被検物質投与後のトランスジェニック非ヒト動物から得られる組織,器官又は細胞におけるレギュカルチンの発現増加量の程度を測定・評価する方法や、組織や器官における形態変化をモノクローナル抗体による免疫染色法や電子顕微鏡により評価する方法などを挙げることができる。また、トランスジェニック非ヒト動物由来の組織,器官又は細胞と被検物質とを用いる方法としては、トランスジェニック非ヒト動物由来の組織,器官又は細胞を被検物質の存在下で培養し、該組織,器官又は細胞のレギュカルチンの発現増加量の程度を測定・評価する方法や、組織や器官における形態変化をモノクローナル抗体による免疫染色法や電子顕微鏡により評価する方法などを挙げることができる。
【0028】
上記組織や器官としては、肝臓,腎臓尿細管,心臓,大脳等を、細胞としてはこれら組織や器官を構成する肝細胞,神経細胞等を具体的に挙げることができる。また、これらのスクリーニングに際して、野生型非ヒト動物、特に同腹の野生型非ヒト動物における場合と比較・評価することが、個体レベルで正確な比較実験をすることができることから好ましい。このように、上記本発明のスクリーニング方法によると、レギュカルチン発現低下に起因する疾病、例えば動脈硬化、心筋梗塞等の原因物質をスクリーニングすることができ、かかるスクリーニング方法により得られるレギュカルチン発現低下に起因する疾病の原因物質は、レギュカルチンの生体内における作用・役割をより一層明らかにする上で有用であり、また、これら原因物質に結合する物質等その作用を阻害する物質をスクリーニングすることにより、レギュカルチン発現低下に起因する疾病の予防・治療薬を開発することができる可能性があることからしても有用であり、かかる原因物質も本発明の範疇に含まれる。
【0029】
次に、本発明の骨病態モデル動物としては、レギュカルチンを過剰発現する非ヒト動物であって、骨病態を呈するモデル動物であれば特に制限されるものではなく、かかる骨病態モデル動物として、レギュカルチン遺伝子が導入された上述の本発明のトランスジェニック非ヒト動物を好適に例示することができる。したがって、以下本発明の骨病態モデル動物や骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法について説明するが、より詳細には、上述の本発明のトランスジェニック非ヒト動物に関する記載や、本発明のレギュカルチン過剰発現に起因する疾病の予防・治療薬のスクリーニング方法等に関する記載を参照することができる。なお、本発明において、骨病態とは、骨粗鬆症に代表されるカルシウム骨代謝異常等により、骨量の減少、骨組織の脆弱化、骨形態変化、骨成長遅延等の骨やその成長が正常でない状態をいう。
【0030】
上記本発明の骨病態モデル動物としては、レギュカルチンを過剰発現する非ヒト動物から、骨の形態学的測定評価、例えば骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さのいずれか1以上の測定評価、及び/又は、骨成分の生化学的測定評価、例えばカルシウム量、アルカリホスファターゼ活性、骨組織中のDNA量のいずれか1以上の測定評価により選抜・確認された、骨組織の脆弱化、骨形態変化、骨成長遅延のいずれか1以上の骨病態を呈する骨病態モデル動物が好ましく、上記骨の形態学的測定評価には、動物研究用pQTC(Peripheral Quantitative Computed Tomography)骨密度測定装置(Bone Vol.29, No.2, August 2001; 101-104)を特に有利に用いることができる。また、骨成分の生化学的測定評価は、後述する実施例に記載されているような、この分野における常法により実施することができる。なお、骨の形態学的測定評価や骨成分の生化学的測定評価には、大腿骨等の骨自体が必要な、供試動物をそのまま骨病態モデル動物として使用できないことから、上記選抜・確認された骨病態モデル動物とは、骨の形態学的測定評価や骨成分の生化学的測定評価に供した動物と同腹の動物又はその子孫をいう。
【0031】
本発明の骨病態モデル動物は、例えば前記のように、本発明者が作製したラットレギュカルチン発現ベクターから切り出され、リニアライズされたDNAフラグメントを別途調整した受精卵卵胞細胞にマイクロインジェクション法で注入し、卵細胞を培養後、発生が進み異常が認められない胚を仮親の卵管内に移植し、生まれた産仔について、特に動物研究用pQTC骨密度測定装置による骨の形態学的測定評価、及び骨成分の生化学的測定評価の結果を行うことにより、選抜・確認することができ、これらの中でも、骨病態の表現形質が継代的に安定し、商業的生産に適したものが好ましい。また、本発明の骨病態モデル動物としては、ホモ体であるレギュカルチントランスジェニック骨病態モデル動物を好ましく例示することができる。かかる変異染色体をホモに有するホモ体は、染色体をヘテロに有するラット等の非ヒト動物同士を交配することにより得ることができ、レギュカルチン発現量がヘテロ体よりも多いことから、骨変化等の骨病態の表現形質がより強く現れることから好ましい。さらに、本発明の骨病態モデル動物としては、レギュカルチン遺伝子がX染色体上にあり、雄よりも雌において骨変化等の骨病態の表現形質がより顕著に現れることから、雌ラット等の雌の骨病態モデル動物を好ましく例示することができる。
【0032】
本発明の骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法としては、上記本発明の骨病態モデル動物に被検物質を投与し、該骨病態モデル動物における骨の形態学的測定評価及び/又は骨成分の生化学的測定評価を行うことを特徴とするスクリーニング方法であれば特に制限されるものではなく、被検物質としては、公知の合成化合物、ペプチド、蛋白質などの他に、例えば哺乳動物の組織抽出物、細胞培養上清などや、各種植物の抽出成分等が用いられる。例えば、被検化合物を本発明の骨病態モデル動物に経口的又は非経口的に投与し、該骨病態モデル動物における、例えば骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さ等の骨の形態学的測定評価や、例えばカルシウム量、アルカリホスファターゼ活性、骨組織中のDNA量等の骨成分の生化学的測定評価を実施することにより、骨粗鬆症等の骨病態の予防・治療薬をスクリーニングすることができる。また、これらのスクリーニングに際して、野生型非ヒト動物、特に同腹の野生型非ヒト動物における場合と比較・評価することが、個体レベルで正確な比較実験をすることができることから好ましい。
【0033】
また、本発明の骨病態の予防・治療薬としては、上記本発明のスクリーニング方法により得られる骨病態の予防・治療薬であれば特に制限されるものではなく、これら予防・治療薬を医薬品として用いる場合は、薬学的に許容される通常の担体、結合剤、安定化剤、賦形剤、希釈剤、pH緩衝剤、崩壊剤、可溶化剤、溶解補助剤、等張剤などの各種調剤用配合成分を添加することができる。これら予防・治療薬を用いる、骨粗鬆症等の骨病態の予防・治療方法においては、患者の性別・体重・症状に見合った適切な投与量の上記予防・治療薬を、経口的又は非経口的に投与することができる。すなわち通常用いられる投与形態、例えば粉末、顆粒、カプセル剤、シロップ剤、懸濁液等の剤型で経口的に投与することができ、あるいは、例えば溶液、乳剤、懸濁液等の剤型にしたものを注射の型で非経口投与することができる他、スプレー剤の型で鼻孔内投与することもできる。
【0034】
【実施例】
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。
実施例1[ラットRCcDNA調製]
(RNAの調製)
ウイスター系雄性ラット(3週齢)から肝臓を摘出し、グアニジン−イソチオシアネート液(4Mグアニジニウムチオシアネート,25mMクエン酸ナトリウム(pH7.0),0.5%サルコシル,0.1M2−メルカプトエタノール,2M酢酸ナトリウム)でホモジナイズした。これをフェノール−クロロホルム−イソアミルアルコール混液で抽出し、4℃、10,000×gで20分遠心した。水層にイソプロパノールを加え、−20℃で放置し、RNAを沈澱させた。回収した沈澱はジエチルピロカーボネート処理した0.5%ドデシル硫酸ナトリウムに溶解した。これをオリゴ(dT)セルロースカラムに通し、ポリ(A)+RNAを精製した。
【0035】
(cDNAライブラリーの作製)
精製したポリ(A)+RNA(5μg)に50unitのMoloney-Murine Leukemiaウイルス逆転写酵素とオリゴ(dT)18プライマーリンカーを添加し、1本鎖cDNAを合成した。さらに合成した1本鎖cDNAに大腸菌リボヌクレアーゼHとDNAポリメラーゼIを添加し、2本鎖cDNAを合成した。これにEcoRIアダプターを付加し、XhoI,EcoRIで消化したファージ発現ベクター(λZAPII)と連結した。さらにパッケージングエキストラクトを用いてファージにパッケージングしcDNAライブラリーのファージを作製した。
【0036】
(RCcDNAクローンの選抜)
ラット肝のcDNAライブラリーのファージ約1×106個を大腸菌と混合し20個の寒天プレートに植菌した。42℃で3時間半インキュベートした後、プレートに10mMイソプロピルチオβ−D−ガラクトシドで処理したニトロセルロース膜をのせ、37℃で3時間半インキュベートした。ニトロセルロース膜はブロッキングした後、抗RCウサギ血清(×200)と室温で2時間インキュベートした。膜は洗浄した後、アルカリホスファターゼ結合抗ウサギIgG抗体を加えインキュベートした。これを発色液(0.35mMニトロブルーテトラゾリウム,0.4mM5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルホスフェート)に浸し発色させ、RCcDNA陽性プラークを同定した。
【0037】
(プラスミドベクターへのサブクローニング)
ファージベクターλZAPIIは、その配列中にプラスミドベクターであるpBluescriptの塩基配列を含み、λZAPIIにクローニングされたRCのcDNA断片はこのpBluescriptに挿入されている。また、pBluescriptの両端にはヘルパーファージの複製開始点と終結点が存在している。そこで同定したプラークよりファージを単離し、R408ヘルパーファージとともに大腸菌SUREに感染させ、RCのcDNA断片を含むpBluescriptを大腸菌内で合成させ、ヘルパーファージの形で大腸菌体外に放出させた。このファージ液をさらに大腸菌SUREに感染させ、RCのcDNA断片を有するプラスミドとして菌内で複製させた。この大腸菌を50μg/mlアンピシリン含有のLBプレートに植菌し、アンピシリン耐性コロニーを選択した。
【0038】
(cDNAインサートの塩基配列の決定)
Sequenaseシステム(US Biochemical社製)を用いてcDNAインサートの全塩基配列を決定した。すなわちプラスミドDNAをEcoRIで切断し、断片はアルカリ変性処理した後、プライマーを加えアニーリングした。これに35S dCTP、0.1M DTT、Sequense用酵素液を添加した後4等分し、各々にddATP、ddGTP、ddTTP、ddCTPを加え、37℃5分間インキュベートした。これらはアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、オートラジオグラフィーを行ない、塩基配列を読み取った。配列番号1にレギュカルチンcDNAの全塩基配列を示す。また、得られたアミノ酸配列も配列番号2に示す。これから計算されるレギュカルチンの分子量は33,388であった。この値は精製したレギュカルチンをSDSポリアクリルアミド電気泳動法により算出した分子量と一致した。
【0039】
実施例2[トランスジェニックラットの創製]
(導入遺伝子の構築)
実施例1で得られたラットレギュカルチン全長cDNAを含むプラスミド、RC−900(glycerol stock;RC−F)、ベクターpBluescript SK(−)より、ORF全てを含むDNA断片をPstIを用いて切り出した(図1A)。この切り出したPstIフラグメントをpBluescript II KS(+)のPstIサイトに組み込んだ(図1B)。次にEcoRIで切り出し、得られたEcoRIフラグメント(図2A)を、発現ベクターpCXN2(クロンテック社)(Gene 108, 193-199, 1991)のEcoRIサイトに導入し(図2B)、ラットレギュカルチン発現ベクターRC/ pCXN2を調製した。このRC/pCXN2をSalIとSfiIとMluIで切断し、リニアライズされた3.6kbpのフラグメントを得た(図3)。
【0040】
(トランスジェニックラットの作製)
ラットの前核期受精卵への上記リニアライズされた3.6kbpのDNAフラグメント溶液のマイクロインジェクションは下記の要領で実施した。4週齢のスプラーグ−ドーリー(SD, Sprague-Dawley)系雌ラットを明暗サイクル12時間(明時間 4:00〜16:00)、温度約23℃、湿度約55%で飼育し、膣スメア法により雌の性周期を観察してホルモン処理日を選択した。雌ラットに150IU/kgの妊馬血清性性腺刺激ホルモン(日本全薬社製「PMSゼンヤク」)を腹腔内投与して過剰排卵処理を行い、その48時間後に150IU/kgのヒト胎盤性性腺刺激ホルモン(三共エール薬品(株)社製「プべローゲン」)を腹腔内投与した後、雄との同居により交配を行わせ、ヒト胎盤性性腺刺激ホルモン投与32時間後に卵管灌流により前核期受精卵を採取した。
【0041】
この様にして調製したウイスターラットの受精卵の雄性前核に、前記3.6kbpのDNAフラグメント溶液(5ng/μl濃度)を顕微注入した。DNAフラグメントが注入された卵を、CO2インキュベーター内でm−KRB(m−クレブスリンガー緩衝液)培地を用いて1晩培養した。翌日2細胞へと発生が進み、異常の認められない2細胞期胚を9匹の仮親(精管結紮雄と交配させた偽妊娠雌ラット)の卵管内に1匹あたり20〜30個程度を移植し、29匹の産仔を得た。4週齢まで生存した27匹の産仔の尾よりDNAを採取し、採取したDNAをプライマーhuRC-1;GGAGGCTATGTTGCCACCATTGGA(配列番号3)、プライマーhuRC-2;CCCTCCAAAGCAGCATGAAGTTG(配列番号4)を用いてPCR法により検定した(図4)。その結果、合計5匹(雄4匹、雌1匹)のラットに導入遺伝子の存在を確認した。そのうち5匹が次世代に導入遺伝子を伝えた。
【0042】
実施例3[体重増加抑制能]
実施例2で得られたトランスジェニックラット(ヘテロ体)の系統の内、尾組織におけるレギュカルチン発現量が最も多い系統同士を交配することにより、トランスジェニックラット(ホモ体)を得た。また、ホモ体であることは、ラット尾組織より抽出したゲノムDNAへの導入遺伝子の組み込みをPCR法にて確認し、ヘテロ体のcDNA量の2倍以上の組み込み量を検出することにより確認した。かかるホモ体のトランスジェニックラットを用いて体重増加抑制能について調べた。3〜4週齢の野生型SDラットとトランスジェニックラット(ホモ体)それぞれ8匹ずつの体重の平均値を表1に示す。Student's t test, P<0.01、平均値±標準誤差で表し有意差が認められ、レギュカルチン遺伝子の過剰発現により、体重増加が抑制されることを確認することができた。
【0043】
【表1】
Figure 0003949520
【0044】
実施例4[骨病態モデル動物]
(SD系ホモタイプ骨病態モデルラット)
実施例2で得られたトランスジェニックラット(ヘテロ体)の系統の内、尾組織におけるレギュカルチン発現量が最も多い系統同士を交配することにより、トランスジェニックラット(ホモ体)を得た。また、ホモ体であることは、ラット尾組織より抽出したゲノムDNAへの導入遺伝子の組み込みをPCR法にて確認し、ヘテロ体のcDNA量の2倍以上の組み込み量を検出することにより確認した。外見上骨病態を呈していない上記ホモ体のトランスジェニックラットの中から、継体的に安定して生存している雌雄のラットを、試験区のSD系骨病態モデルラット(ホモ体)として用い、骨の形態学的測定評価(骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さ)と骨成分の生化学的測定評価(カルシウム量、骨芽細胞・造骨細胞のマーカー酵素であるアルカリホスファターゼ活性、骨組織中の細胞数指標であるDNA量)を行った。また、対照区として雌雄のSD系野生型正常ラットを用いた。なお、各測定評価において、試験区・対照区とも、ラットは各群5匹を使用し、各測定値は平均値±標準誤差で示し、統計的有意差検出は、Student's t-testを用いて行い、P<0.01(1%)以下を有意差ありとした。
【0045】
(骨の形態学的測定評価)
5〜6週齢の雌雄のSD系骨病態モデルラット(試験区)及びSD系野生型正常ラット(対照区)をエーテル麻酔下で解剖して大腿骨組織を摘出後、筋肉組織を除去し、所定の測定に供するまで70%エタノール溶液中に完全に浸して保存したものを標本とした。この標本を動物研究用pQTC骨密度測定装置(XCT Reserch SA+:Stratec Medizintecnik GmbH Pforzhein Germany)を用いて、骨幹端部においては遠位骨端(成長軟骨板)から2.0mmの部位よりスライス幅0.5mmずつで5箇所のスキャンを行った。また、骨長の約1/2の部位を骨幹部とし、1ヶ所スキャンを行った。スキャンの結果を図5(試験区;上段及び中段が骨幹端部、下段左が骨幹部)と図6(対照区;上段及び中段が骨幹端部、下段左が骨幹部)に示す。スキャン後、各群骨幹部と骨幹端部の骨密度、骨強度、骨幹部組織の皮質骨厚、及び骨幹部組織の皮質骨外膜周囲長が自動的に算出・表示された。結果をそれぞれ表2〜表5に示す。なお、表6に、上記pQTC測定における測定パラメーターと解析パラメーターを示す。
【0046】
pQTC測定の結果、雄雌とも正常ラットと比較して骨病態モデルラットでは骨密度が減少し、特に雌において顕著であった(表2)。骨強度においては、雄の正常ラットと比較して雄の骨病態モデルラットでは骨強度が減少していたが、雌においては骨幹部、骨幹端部ともに骨病態モデルラットで骨強度が正常ラットの約40〜45%にまで減少することが明らかになった(表3)。骨幹部(皮質骨)組織の皮質は、雄雌共に、正常ラットと比較して骨病態モデルラットで皮質骨厚が有意に減少していた(表4)。骨幹部(皮質骨)組織の皮質外膜周囲長は、雄においては2群間で有意な差は認められなかったが、雌においては、正常ラットと比較して骨病態モデルラットで皮質外膜周囲長が有意に減少した(表5)。
【0047】
【表2】
Figure 0003949520
【0048】
【表3】
Figure 0003949520
【0049】
【表4】
Figure 0003949520
【0050】
【表5】
Figure 0003949520
【0051】
【表6】
Figure 0003949520
【0052】
(骨成分の生化学的測定評価)
5〜6週齢の雌雄のSD系ホモタイプ骨病態モデルラット(試験区)及びSD系野生型正常ラット(対照区)をエーテル麻酔下で解剖して大腿骨組織を摘出後、筋肉組織を除去し、所定の測定に供するまで70%エタノール溶液中に完全に浸して保存したものを標本とした。この標本から、骨幹部(皮質骨)と骨幹端部(海綿骨)に分けて、カルシウム量、骨芽細胞・造骨細胞のマーカー酵素であるアルカリホスファターゼ活性、骨組織中の細胞数指標であるDNA量の測定を行った。
【0053】
骨組織中のカルシウム量(mg/g骨乾燥重量)の測定は、骨幹部(皮質骨)と骨幹端部(海綿骨)を、それぞれ640℃で24時間灰化し、重量を測り、その後6N塩酸に溶解して骨カルシウム量を原子吸光度にて測定した。骨組織中のカルシウム量をmg/g骨乾燥重量で表した結果を表7に示す。表7からもわかるように、雄雌とも正常ラットと比較して骨病態モデルラットでは骨カルシウム量が有意に減少していたが、特に雌において骨カルシウム量の減少が顕著であった。
【0054】
【表7】
Figure 0003949520
【0055】
骨組織中のアルカリ性ホスファターゼ活性の測定は、骨幹部(皮質骨)と骨幹端部(海綿骨)を、それぞれ氷冷した6.5mMパルビタール緩衝液(pH7.4)3mlに浸し、小片にカットし、テフロン乳棒のついたPotter-Elvehjemホモジナイザーにて均質とし、超音波装置にて60秒間かけて破壊した。600rpmにて5分間遠心分離し、得られた上清を酵素活性の測定に使用した。アルカリ性ホスファターゼ活性はWalterとSchuttの方法(Bergmeyer HU (ed) Methods of enzymatic analysis, Vol.1-2,Academic Press, New York, PP856-860, 1965)に準じて測定した。また、タンパク質の濃度はLowryらの方法(J. Biol. Chem., 193, 265-273, 1951)に準じて測定した。骨組織中のアルカリ性ホスファターゼ活性を遊離したp−ニトロフェノールのμmol/min/mg蛋白質として表した結果を表8に示す。表8から、正常ラットと比較して骨病態モデルラットでは、骨幹部(皮質骨)においては雄でアルカリ性ホスファターゼ活性が有意に上昇しており、また骨幹端部(海綿骨)においては雌でアルカリ性ホスファターゼ活性が有意に上昇していた。
【0056】
【表8】
Figure 0003949520
【0057】
骨組織中のDNA量の測定は、骨幹部(皮質骨)と骨幹端部(海綿骨)を、それぞれ氷冷した6.5mMパルビタール緩衝液(pH7.4)3mlに浸し、小片にカットした後、氷冷した0.1N水酸化ナトリウム溶液4.0mlにて24時間振り混ぜた。アルカリ抽出後、10,000rpmで5分間遠心分離し、得られた上清をDNA量の測定に使用した。DNA量はCeriottiの方法(J. Biol. Chem., 214,39-77,1955)に準じて測定した。骨組織中のDNA量をmg/g骨組織湿重量として表した結果を表9に示す。表9から、正常ラットと比較して骨病態モデルラットでは、骨幹部(皮質骨)においては雌でDNA量が有意に減少しており、また骨幹端部(海綿骨)においては雌雄ともにDNA量が有意に減少していた。
【0058】
【表9】
Figure 0003949520
【0059】
以上のように、本発明の骨病態モデル動物においては、大腿骨組織の明らかな骨変化が見い出され、この骨変化は、大腿骨の骨幹部(皮質骨)と骨幹端部(海綿骨)の両部において、形態学的並びに生化学的(骨成分)に認められ、骨組織が骨吸収(骨塩溶解)を引き起こし、骨形成も障害されていることに基づくことが明らかになった。特に、雄(male)よりも雌(female)において、その骨変化は顕著であった。また、本発明の骨病態モデル動物においては、骨病態の発現形質が継体的に安定していることも確認されている。
【0060】
【発明の効果】
本発明のレギュカルチントランスジェニック非ヒト動物、特にレギュカルチントランスジェニックラットは、肝障害、腎障害、糖尿病、心筋梗塞、高血圧、アルツハイマーなどCa2+シグナリングが関与する成人病、生活習慣病、老人病など病態評価用実験モデル動物として有用である。また、レギュカルチンは細胞内Ca2+シグナリングに関連した細胞機能を調節しており、本発明のレギュカルチントランスジェニック非ヒト動物はかかるレギュカルチンを過剰発現することから、臓器特異的な病態(肝癌、心筋梗塞、大脳痴呆症)の修復・改善のための遺伝子治療薬開発のためのモデル動物として有用な手段になりうる。また、本発明の骨病態モデル動物は、骨粗鬆症等の骨疾患治療のための病態モデル動物として、骨病態機構の解明や新薬の開発を目的とした前臨床試験等に有利に用いることができる。
【0061】
【配列表】
Figure 0003949520
Figure 0003949520
Figure 0003949520
Figure 0003949520
Figure 0003949520
Figure 0003949520

【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトランスジェニックラット作製用発現ベクター構築における、ラットレギュカルチン全長cDNAよりORF部分を切り出す過程を示す図である。
【図2】本発明のトランスジェニックラット作製用発現ベクター構築における、ラットレギュカルチン全長cDNAのORF部分を発現ベクターpCXN2に導入する過程を示す図である。
【図3】本発明のトランスジェニックラット作製用のリニアライズされた導入遺伝子断片調製の過程を示す図である。
【図4】本発明のトランスジェニックラット中のレギュカルチン遺伝子のPCRによる確認におけるプライマーの位置を示す図である。
【図5】動物研究用pQTC骨密度測定装置を用いた、本発明の骨病態モデルラットの大腿骨組織(骨幹端部及び骨幹部)のスキャンの結果を示す図である。
【図6】動物研究用pQTC骨密度測定装置を用いた、対照のSD系野生型正常ラットの大腿骨組織(骨幹端部及び骨幹部)のスキャンの結果を示す図である。

Claims (12)

  1. レギュカルチン遺伝子が導入され、レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物を骨病態モデル動物として使用する方法
  2. 骨病態モデル動物が、骨組織の脆弱化、骨形態変化、骨成長遅延のいずれか1以上の骨病態を呈することを特徴とする請求項1記載の方法
  3. 骨病態モデル動物が、レギュカルチンを過剰発現する非ヒト動物から、骨の形態学的測定評価及び/又は骨成分の生化学的測定評価により選抜・確認されたことを特徴とする請求項1又は2記載の方法
  4. 骨の形態学的測定評価が、骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さのいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項3記載の方法
  5. 骨成分の生化学的測定評価が、カルシウム量、アルカリホスファターゼ活性、骨組織中のDNA量のいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項3記載の方法
  6. レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物が、ホモ体であることを特徴とする1〜5のいずれか記載の方法
  7. レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物が、雌の非ヒト動物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の方法
  8. レギュカルチンを過剰発現し骨病態を呈する非ヒト動物が、ラットであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の方法
  9. 請求項1〜8のいずれか記載の骨病態モデル動物に被検物質を投与し、該骨病態モデル動物における骨の形態学的測定評価及び/又は骨成分の生化学的測定評価を行うことを特徴とする骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法。
  10. 骨の形態学的測定評価が、骨密度、骨強度、骨幹部皮質骨厚さ、皮質骨周囲長さのいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項9記載の骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法。
  11. 骨成分の生化学的測定評価が、カルシウム量、アルカリホスファターゼ活性、骨組織中のDNA量のいずれか1以上の測定評価であることを特徴とする請求項9記載の骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法。
  12. 骨病態が骨粗鬆症であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか記載の骨病態の予防・治療薬のスクリーニング方法。
JP2002177666A 2001-09-20 2002-06-18 レギュカルチン過剰発現モデル動物 Expired - Fee Related JP3949520B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002177666A JP3949520B2 (ja) 2001-09-20 2002-06-18 レギュカルチン過剰発現モデル動物
KR1020047004105A KR100611804B1 (ko) 2001-09-20 2002-09-19 레규칼신 과잉발현 모델동물
PCT/JP2002/009611 WO2003026408A1 (fr) 2001-09-20 2002-09-19 Modèle animal présentant une surexpression de régucalcine
DE60238850T DE60238850D1 (de) 2001-09-20 2002-09-19 Rattenmodell mit regucalcin-überexpression
EP02799483A EP1437043B1 (en) 2001-09-20 2002-09-19 Rat model with overexpression of regucalcin
US10/804,515 US7355093B2 (en) 2001-09-20 2004-03-19 Model animal with overexpression of regucalcin

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001287698 2001-09-20
JP2001-287698 2001-09-20
JP2002177666A JP3949520B2 (ja) 2001-09-20 2002-06-18 レギュカルチン過剰発現モデル動物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003164238A JP2003164238A (ja) 2003-06-10
JP3949520B2 true JP3949520B2 (ja) 2007-07-25

Family

ID=26622632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002177666A Expired - Fee Related JP3949520B2 (ja) 2001-09-20 2002-06-18 レギュカルチン過剰発現モデル動物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7355093B2 (ja)
EP (1) EP1437043B1 (ja)
JP (1) JP3949520B2 (ja)
KR (1) KR100611804B1 (ja)
DE (1) DE60238850D1 (ja)
WO (1) WO2003026408A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070117002A (ko) * 2003-11-04 2007-12-11 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 고지혈증·고알부민혈증 모델 동물

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0797399A (ja) * 1993-09-29 1995-04-11 Fujirebio Inc 新規ポリペプチド及びヒト老化マーカータンパクsmp30測定用試薬
JPH07123985A (ja) * 1993-11-09 1995-05-16 Masayoshi Yamaguchi レギュカルチンをコードするdna断片
JPH1026623A (ja) * 1996-07-10 1998-01-27 Masayoshi Yamaguchi 肝疾患患者血清の鑑別方法
JPH119140A (ja) * 1997-04-30 1999-01-19 Takeda Chem Ind Ltd 25−水酸化ビタミンd3 24−水酸化酵素遺伝子導入動物
AUPO856097A0 (en) * 1997-08-14 1997-09-04 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Vector
JPH11155420A (ja) * 1997-12-02 1999-06-15 Snow Brand Milk Prod Co Ltd トランスジェニック動物
JP2004267002A (ja) * 2000-10-23 2004-09-30 Naoki Maruyama セネッセンスマーカープロテイン30欠損動物、抗体およびその作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040090947A (ko) 2004-10-27
JP2003164238A (ja) 2003-06-10
EP1437043B1 (en) 2011-01-05
DE60238850D1 (de) 2011-02-17
KR100611804B1 (ko) 2006-08-11
US20040250306A1 (en) 2004-12-09
WO2003026408A1 (fr) 2003-04-03
EP1437043A1 (en) 2004-07-14
US7355093B2 (en) 2008-04-08
EP1437043A4 (en) 2007-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tardiff et al. A truncated cardiac troponin T molecule in transgenic mice suggests multiple cellular mechanisms for familial hypertrophic cardiomyopathy.
JP2002507898A (ja) アポリポ蛋白質eトランスジェニック動物および解析方法
JP2000513929A (ja) 進行性神経疾患を有するトランスジェニック非ヒト哺乳動物
JP2001517065A (ja) トランスジェニック動物モデルを用いてアルツハイマー病治療薬を同定する方法
JPH11510496A (ja) 試料中のプリオンの検出、ならびにその目的で使用されるプリオン調製物およびトランスジェニック動物
JP2001514528A (ja) 天然プレセニリン1ヌルバックグラウンド上で非天然野生型および家族性アルツハイマー病突然変異プレセニリン1タンパク質を発現するトランスジェニック動物
JPH11507821A (ja) トランスジェニック動物モデルを用いてアルツハイマー病治療薬を同定する方法
JP3949520B2 (ja) レギュカルチン過剰発現モデル動物
US6734336B1 (en) Gene-targeted non-human mammal with human fad presenilin mutation and generational offspring
JPWO2005041648A1 (ja) 高脂血症・高アルブミン血症モデル動物
JP4174212B2 (ja) パーキンソン病モデルトランスジェニックマウス
AU780532B2 (en) Animal model for mesangial proliferative nephritis
US8993833B2 (en) Model of Alzheimer's Disease
JPH119140A (ja) 25−水酸化ビタミンd3 24−水酸化酵素遺伝子導入動物
US6316689B1 (en) 25-hydroxyvitamin D3 24-hydroylase transgenic rats
JP2002543767A (ja) 生殖細胞と体細胞が4e−bp1をコードするdnaにノックアウト突然変異を含有する非ヒトトランスジェニック動物
JP4512813B2 (ja) 誘導的に骨細胞を欠失させることのできるトランスジェニック動物
JP6587091B2 (ja) 寿命短縮化モデル非ヒト哺乳動物
JP3817638B2 (ja) トランスジェニック非ヒト哺乳動物
JP4696316B2 (ja) Cd9/cd81二重欠損非ヒト動物
JP2006042777A (ja) 拡張型心筋症モデル動物およびその用途
JP2004313192A (ja) 小胞体ストレスモデル動物
WO2001084919A1 (en) Model systems for neurodegenerative and cardiovascular disorders
JP2004313191A (ja) メグシントランスジェニックラット
JP2006149330A (ja) 抑制性ニューロン特異的にレポーター遺伝子を発現する非ヒト哺乳動物

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20031210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070418

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120427

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120427

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130427

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140427

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350