JP4742272B2 - Non-human animal in which the function of GsdmA gene is suppressed and the function of canceration-related gene is promoted or suppressed - Google Patents

Non-human animal in which the function of GsdmA gene is suppressed and the function of canceration-related gene is promoted or suppressed Download PDF

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Description

本発明は、GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制された非ヒト動物および動物細胞、並びに該非ヒト動物または該動物細胞の表現型を相補する化合物のスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a non-human animal and animal cell in which the function of the GsdmA gene is suppressed and the function of a canceration-related gene is promoted or suppressed, and a method for screening a compound that complements the phenotype of the non-human animal or the animal cell. .

ミュータントマウスを用いた解析は、遺伝子機能、発生、癌を始めとしたヒト疾患などの理解に於いて非常に強力な解析方法である。近年本発明者らは、上皮細胞の増殖・分化、毛形成・再生などに焦点を当て、Rim3, Reden, Reなどの突然変異マウスを用いて解析を行っている。Reは、1939年にCrewとAuerbachにより見いだされた自然発症突然変異マウスで、カールした髭と体毛の表現型を示す(非特許文献1〜2)。Recombinant-induced mutation-3 (Rim3)とRedenは、それぞれB10.BR(R228)とB10.129のコンジェニック系統において1983年、1968年に見いだされた自然発症突然変異マウスで、その表現型は、上皮の過増殖、過角化および脱毛である(非特許文献1、3、4)。連鎖解析の結果より、Rim3 およびRedenは、Reのalleleであると考えられている(非特許文献4)。これらの突然変異は、マウス第11番染色体に位置しており、ヒトでは17番染色体の17q12 ampliconと呼ばれる癌に密接に関連する領域に相当している。Analysis using a mutant mouse is a very powerful analysis method in understanding gene functions, development, human diseases such as cancer. Recently the present inventors have found that the growth and differentiation of epithelial cells, focusing on such hair formation and regeneration, and analyzed using mutant mice such Rim3, Re den, Re. Re is a spontaneously mutated mouse found by Crew and Auerbach in 1939, and exhibits a curled wrinkle and hair phenotype (Non-Patent Documents 1 and 2). Recombinant-induced mutation-3 (Rim3) and Re den are spontaneously mutated mice found in 1983 and 1968 in B10.BR (R228) and B10.129 congenic strains, respectively. , Epithelial hyperproliferation, hyperkeratinization and hair loss (Non-Patent Documents 1, 3, 4). From the results of linkage analysis, Rim3 and Re den are considered to be alleles of Re (Non-patent Document 4). These mutations are located on mouse chromosome 11 and in humans correspond to a closely related region of cancer called 17q12 amplicon on chromosome 17.

染色体の不安定性は、ヒトの癌化において良く研究されている。例えば染色体の一部の欠損や増幅、及び転座は、癌細胞において顕著に観察される現象である。これらのゲノムの再構成は、DNAの二重鎖切断(DNA double strand break down)により引き起こされ、その結果、癌遺伝子の増幅や癌抑制遺伝子の欠損につながると考えられる(非特許文献5)。   Chromosome instability is well studied in human carcinogenesis. For example, partial deletion or amplification of chromosomes and translocation are phenomena that are remarkably observed in cancer cells. These genome rearrangements are caused by DNA double strand break down, and as a result, are thought to lead to amplification of oncogenes and deletion of tumor suppressor genes (Non-Patent Document 5).

ヒト17番染色体長腕、17q12 ampliconの増幅は、乳癌、胃癌、卵巣癌、膀胱癌、及び子宮癌において良く観察される。原癌遺伝子であるerbB2は、この領域に位置しており、癌化に伴いゲノムあたりのコピー数が増幅されて、乳癌の約20%及び胃癌において過剰発現していることが報告されている(非特許文献6、7)。本発明者らは、17q12 ampliconの構造的な解析を行った過程において、この領域の内CAB1/MLN64, CAB2, ERBB2及びGRB7が位置する領域が癌化において一般に、もしくは主として増幅していることを見いだした。また、マウスにおいてヒトの17q12 ampliconに相同な領域にガスダーミン(後にマウスガスダーミンA-1(GasderminA-1)と名称変更)が存在していることを報告した(非特許文献8)。   Amplification of human chromosome 17 long arm, 17q12 amplicon, is often observed in breast cancer, stomach cancer, ovarian cancer, bladder cancer, and uterine cancer. The proto-oncogene erbB2 is located in this region, and it has been reported that the number of copies per genome is amplified with canceration, and is overexpressed in about 20% of breast cancer and gastric cancer ( Non-Patent Documents 6 and 7). In the process of structural analysis of 17q12 amplicon, the present inventors have confirmed that the region where CAB1 / MLN64, CAB2, ERBB2, and GRB7 are located in this region is generally or mainly amplified in canceration. I found it. In addition, it was reported that gasdermin (renamed as mouse gasdermin A-1) was present in a region homologous to human 17q12 amplicon in mice (Non-patent Document 8).

尚、出願の発明に関連する先行技術文献情報を以下に示す。
Lyon M.F., Rostan S. and Brown S.D.M. Genetic Variants and Strains of the Laboratory Mouse. 3rd edition (Oxford Univ. Press, Oxford, 1996) Crew, F.A.E. and Auerbach, C. (1939) Rex: a dominant autosomal monogenic coat texture character in the mouse. J. Genet. 38, 341-344. Snell, G.D., and Bunker, H. P. (1968) Mouse News Lett. 39. 28. Sato, H., Koide, T., Masuya, H., Wakana ,S., Sagai, T., Umezawa ,A., Ishiguro, S., Tama, M., and Shiroishi, T. (1998) A new mutation Rim3 resembling Re(den) is mapped close to retinoic acid receptor alpha (Rara) gene on mouse chromosome 11. Mamm Genome.;9 (1), 20-25. Coquelle, A., Pipiras, E., Toledo, F., Buttin, G., and Debatisse, M. (1997). Expression of fragile sites triggers intrachromosomal mammalian gene amplification and sets boundaries to early amplicons. Cell 89, 215-225. van de Vijver, M., van de Bersselaar, R., Devilee, P., Cornelisse, C., Peterse, J, and Nusse, R. (1987). Amplification of the neu (c-erbB-2) oncogene in human mammary tumors is relatively frequent and is often accompanied by amplification of the linked c-erbA oncogene. Mol. Cell. Biol. 7, 2019-2023. Yokota, J., Yamamoto, T., Miyajima, N., Toyoshima, K., Nomura, N., Sakamoto, H., Yoshida, T., Terada, M., and Sugimura, T. (1988). Genetic alterations of the c-erbB-2 oncogene occur frequently in tubular adenocarcinoma of the stomach and are often accompanied by amplification of the v-erbA homologue. Oncogene 2, 283-287. Saeki, N., Kuwahara, Y., Sasaki, H., Satoh H., and Shiroishi, T. Gasdermin (Gsdm) localizing to mouse chromosome 11 is predominantly expressed in upper gastrointestinal tract but significantly suppressed in human gastric cancer cells. Mammalian Genome., 11(9): 718-724, 2000.
Prior art document information related to the invention of the application is shown below.
Lyon MF, Rostan S. and Brown SDM Genetic Variants and Strains of the Laboratory Mouse.3rd edition (Oxford Univ. Press, Oxford, 1996) Crew, FAE and Auerbach, C. (1939) Rex: a dominant autosomal monogenic coat texture character in the mouse.J. Genet. 38, 341-344. Snell, GD, and Bunker, HP (1968) Mouse News Lett. 39. 28. Sato, H., Koide, T., Masuya, H., Wakana, S., Sagai, T., Umezawa, A., Ishiguro, S., Tama, M., and Shiroishi, T. (1998) A new mutation Rim3 resembling Re (den) is mapped close to retinoic acid receptor alpha (Rara) gene on mouse chromosome 11.Mamm Genome.; 9 (1), 20-25. Coquelle, A., Pipiras, E., Toledo, F., Buttin, G., and Debatisse, M. (1997). Expression of fragile sites triggers intrachromosomal mammalian gene amplification and sets boundaries to early amplicons.Cell 89, 215- 225. van de Vijver, M., van de Bersselaar, R., Devilee, P., Cornelisse, C., Peterse, J, and Nusse, R. (1987). Amplification of the neu (c-erbB-2) oncogene in human mammary tumors is relatively frequent and is often accompanied by amplification of the linked c-erbA oncogene. Mol. Cell. Biol. 7, 2019-2023. Yokota, J., Yamamoto, T., Miyajima, N., Toyoshima, K., Nomura, N., Sakamoto, H., Yoshida, T., Terada, M., and Sugimura, T. (1988). Genetic alterations of the c-erbB-2 oncogene occur frequently in tubular adenocarcinoma of the stomach and are often accompanied by amplification of the v-erbA homologue.Oncogene 2, 283-287. Saeki, N., Kuwahara, Y., Sasaki, H., Satoh H., and Shiroishi, T. Gasdermin (Gsdm) localizing to mouse chromosome 11 is predominantly expressed in upper gastrointestinal tract but significantly suppressed in human gastric cancer cells. Genome., 11 (9): 718-724, 2000.

本発明者らは、国立遺伝学研究所・哺乳動物遺伝研究室において見出されたRecombinant-induced mutation 3 (Rim3) の原因遺伝子が、マウス第11番染色体にクラスターとして存在するGasderminAクラスター(以下GsdmAクラスターと称す)内の1遺伝子であるGasderminA-3 (以下GsdmA3と称す)であることを明らかとしていた(PCT/JP03/02345)。Rim3は、上皮細胞増殖異常、分化異常、過角化、並びに脱毛の表現型を示す優性の自然発症突然変異マウスである。この突然変異マウスの原因遺伝子がGsdmA3であることから考えると、GsdmA3の機能は、上皮における細胞増殖・分化、毛形成に深く関わっていることが推測される。一方、マウスGsdmAクラスターのヒト相同遺伝子は、ヒト第17番染色体に存在するヒトGasderminA(以下GSDMAと称す)遺伝子である。マウスGsdmAクラスターは、GsdmA1(GasderminA-1)、GsdmA2(GasderminA-2)、GsdmA3の3遺伝子から形成されているのに対して、ヒトではGSDMA遺伝子のみが第17番染色体に存在する。マウス第11番染色体のGsdmAクラスター存在領域とヒト第17番染色体GSDMA存在領域は、非常に良く保存されている。特にヒト第17番染色体のGSDMAが存在するこの領域は、17q12 ampliconと呼ばれ、皮膚癌、食道癌、胃癌、乳癌などでゲノムの増幅が観察されることが知られており、癌化に深く関係していることが考えられている。   The inventors of the present invention have found that the causative gene of Recombinant-induced mutation 3 (Rim3) found in the National Institute of Genetics / Mammalian Genetic Laboratory is a GasderminA cluster (hereinafter referred to as GsdmA) that exists as a cluster on mouse chromosome 11. It was clarified that it is GasderminA-3 (hereinafter referred to as GsdmA3), which is one gene in the cluster (PCT / JP03 / 02345). Rim3 is a dominant spontaneous mutant mouse exhibiting a phenotype of epithelial cell proliferation abnormality, differentiation abnormality, hyperkeratosis, and hair loss. Considering that the causative gene of this mutant mouse is GsdmA3, it is speculated that the function of GsdmA3 is deeply involved in cell proliferation / differentiation and hair formation in the epithelium. On the other hand, the human homologous gene of the mouse GsdmA cluster is a human GasderminA (hereinafter referred to as GSDMA) gene present on human chromosome 17. The mouse GsdmA cluster is composed of three genes, GsdmA1 (GasderminA-1), GsdmA2 (GasderminA-2), and GsdmA3, whereas in humans, only the GSDMA gene is present on chromosome 17. The region of GsdmA cluster on mouse chromosome 11 and the region of human chromosome 17 GSDMA are very well conserved. In particular, this region where GSDMA of human chromosome 17 is present is called 17q12 amplicon, and it is known that genome amplification is observed in skin cancer, esophageal cancer, stomach cancer, breast cancer, etc. It is thought to be related.

本発明者らは、胃癌、食道癌において、ヒトGSDMA遺伝子が癌抑制能を持つことを明らかにした。一方、マウスGsdmAクラスター遺伝子の癌抑制能については不明であった(PCT/JP03/02345)。   The present inventors have clarified that the human GSDMA gene has the ability to suppress cancer in gastric cancer and esophageal cancer. On the other hand, the tumor suppressive ability of the mouse GsdmA cluster gene was unknown (PCT / JP03 / 02345).

Gli-2、ΔLef-1トランスジェニックマウスは、それぞれ、ケラチン14プロモーター支配下にGli-2遺伝子を発現するトランスジェニックマウス、ケラチン14プロモーター支配下でLef-1タンパク質のN末端領域を欠損させた遺伝子(ΔLef-1)を発現するトランスジェニックマウスである。この2種類の皮膚癌発症モデル動物において非常に興味深い点は、その発癌部位である。Gli-2、ΔLef-1トランスジェニックマウスは、耳、手足、尾、目の縁などに皮膚癌を発症する(Grachtchouk et al., Nat Genet, 24, 216-217, 2000.; Niemann et al., Development, 129, 95-109, 2002.)。この位置は、どれも体毛の少ない領域である。このことから本発明者らは、これらトランスジェニック動物では体毛の存在する領域において、GsdmA3もしくはGsdmA1が癌の発生を抑えているのではないかと推測した。   Gli-2 and ΔLef-1 transgenic mice are a transgenic mouse that expresses the Gli-2 gene under the control of the keratin 14 promoter, and a gene in which the N-terminal region of the Lef-1 protein is deleted under the control of the keratin 14 promoter. It is a transgenic mouse expressing (ΔLef-1). A very interesting point in these two types of skin cancer model animals is their carcinogenic sites. Gli-2, ΔLef-1 transgenic mice develop skin cancers in the ears, limbs, tail, eye edges, etc. (Grachtchouk et al., Nat Genet, 24, 216-217, 2000 .; Niemann et al. , Development, 129, 95-109, 2002.). These positions are all regions with little body hair. From this, the present inventors speculated that in these transgenic animals, GsdmA3 or GsdmA1 may suppress the occurrence of cancer in the region where hair is present.

本発明は、以上の考察に基づきなされたものであり、その目的は、癌の表現型を示すGsdmA遺伝子の機能が抑制された非ヒト動物を作出し、該非ヒト動物とその利用法を提供することにある。   The present invention has been made based on the above considerations, and an object of the present invention is to create a non-human animal in which the function of the GsdmA gene indicating a cancer phenotype is suppressed, and to provide the non-human animal and its use There is.

本発明者らは、GsdmA3に変異を有するRim3に、癌抑制遺伝子として知られているTrp53 (p53)のノックアウトアリルを導入し、GsdmA-3Rim3/+;Trp53-/+個体(以下Rim3ヘテロ・p53ノックアウトヘテロ個体と称す)の作製を行った。その結果、生後7ヶ月より自然発症で多発的に皮膚扁平上皮癌を引き起こし、生後12ヶ月では8割以上の個体において同様な扁平上皮癌の発症が観察された。更には、その癌細胞がリンパ節に転移することが見出され、本発明の完成に至った。The present inventors introduced a knockout allele of Trp53 (p53), which is known as a tumor suppressor gene, into Rim3 having a mutation in GsdmA3, and GsdmA-3 Rim3 / +; Trp53 / + individuals (hereinafter referred to as Rim3 heterozygous p53 knockout heterozygous individuals) were prepared. As a result, multiple squamous cell carcinomas of the skin occurred spontaneously from 7 months after birth, and similar squamous cell carcinomas were observed in over 80% of individuals at 12 months of age. Furthermore, the cancer cells were found to metastasize to lymph nodes, and the present invention was completed.

すなわち本発明は、以下の〔1〕〜〔16〕を提供するものである。
〔1〕GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制された非ヒト動物。
〔2〕癌化関連遺伝子が、Trp53遺伝子、Rb遺伝子、Ras遺伝子、Cyclin-D遺伝子、Cdk遺伝子、TNF-α遺伝子、およびTGF-β遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子である、〔1〕に記載の非ヒト動物。
〔3〕癌のモデル動物である、〔1〕または〔2〕に記載の非ヒト動物。
〔4〕GsdmA1遺伝子、GsdmA2遺伝子およびGsdmA3遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制されたマウス。
〔5〕癌化関連遺伝子が、Trp53遺伝子、Rb遺伝子、Ras遺伝子、Cyclin-D遺伝子、Cdk遺伝子、TNF-α遺伝子、およびTGF-β遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子である、〔4〕に記載のマウス。
〔6〕GsdmA3遺伝子およびTrp53遺伝子の機能が抑制されたマウス。
〔7〕癌のモデル動物である、〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載のマウス。
〔8〕癌が皮膚癌である、〔7〕に記載のマウス。
〔9〕GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制された動物細胞。
〔10〕GsdmA1遺伝子、GsdmA2遺伝子およびGsdmA3遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制されたマウス細胞。
〔11〕癌化関連遺伝子が、Trp53遺伝子、Rb遺伝子、Ras遺伝子、Cyclin-D遺伝子、Cdk遺伝子、TNF-α遺伝子、およびTGF-β遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子である、〔9〕または〔10〕に記載の細胞。
〔12〕GsdmA3遺伝子およびTrp53遺伝子の機能が抑制されたマウス細胞。
〔13〕〔1〕もしくは〔2〕に記載の非ヒト動物、または〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載のマウスから樹立された細胞。
〔14〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、〔1〕もしくは〔2〕に記載の非ヒト動物、または〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載のマウスの表現型を相補する化合物のスクリーニング方法。
(a)〔1〕もしくは〔2〕に記載の非ヒト動物、または〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載のマウスに投与する工程
(b)該非ヒト動物の表現型を測定する工程
(c)被検化合物を投与していない場合と比較して、表現型を相補する化合物を選択する工程
〔15〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、〔9〕〜〔13〕のいずれかに記載の動物細胞の表現型を相補する化合物のスクリーニング方法。
(a)〔9〕〜〔13〕のいずれかに記載の動物細胞に被検化合物を接触させる工程
(b)該細胞の表現型を測定する工程
(c)被験試料を接触させないときに比較して、表現型を相補する化合物を選択する工程
〔16〕以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質に結合する抗体。
(a)配列番号:1、3、5、7のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAよりコードされるタンパク質
(b)配列番号:2、4、6、8のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
(c)配列番号:2、4、6、8のいずれかに記載のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなる天然由来のタンパク質であって、配列番号:2、4、6、8のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等なタンパク質
(d)配列番号:1、3、5、7のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズする天然由来のDNAよりコードされるタンパク質であって、配列番号:2、4、6、8のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等なタンパク質
(e)(a)〜(d)のいずれかに記載のタンパク質の部分タンパク質
That is, the present invention provides the following [1] to [16].
[1] A non-human animal in which the function of a GsdmA gene is suppressed and the function of a canceration-related gene is promoted or suppressed.
[2] The canceration-related gene is at least one gene selected from the group consisting of Trp53 gene, Rb gene, Ras gene, Cyclin-D gene, Cdk gene, TNF-α gene, and TGF-β gene. [1] The non-human animal according to [1].
[3] The non-human animal according to [1] or [2], which is a model animal for cancer.
[4] A mouse in which the function of at least one gene selected from the group consisting of the GsdmA1 gene, the GsdmA2 gene and the GsdmA3 gene is suppressed, and the function of a canceration-related gene is promoted or suppressed.
[5] The canceration-related gene is at least one gene selected from the group consisting of Trp53 gene, Rb gene, Ras gene, Cyclin-D gene, Cdk gene, TNF-α gene, and TGF-β gene. [4] The mouse according to [4].
[6] A mouse in which the functions of the GsdmA3 gene and the Trp53 gene are suppressed.
[7] The mouse according to any one of [4] to [6], which is a cancer model animal.
[8] The mouse according to [7], wherein the cancer is skin cancer.
[9] An animal cell in which the function of a GsdmA gene is suppressed and the function of a canceration-related gene is promoted or suppressed.
[10] A mouse cell in which the function of at least one gene selected from the group consisting of the GsdmA1 gene, the GsdmA2 gene and the GsdmA3 gene is suppressed, and the function of a canceration-related gene is promoted or suppressed.
[11] The canceration-related gene is at least one gene selected from the group consisting of Trp53 gene, Rb gene, Ras gene, Cyclin-D gene, Cdk gene, TNF-α gene, and TGF-β gene. [9] The cell according to [10].
[12] A mouse cell in which the functions of the GsdmA3 gene and the Trp53 gene are suppressed.
[13] A cell established from the non-human animal according to [1] or [2] or the mouse according to any of [4] to [6].
[14] The phenotype of the non-human animal according to [1] or [2] or the mouse according to any of [4] to [6], comprising the following steps (a) to (c): Complementary compound screening method.
(A) a step of administering to the non-human animal according to [1] or [2] or the mouse according to any of [4] to [6] (b) a step of measuring the phenotype of the non-human animal ( c) a step of selecting a compound that complements the phenotype as compared with the case where no test compound is administered [15] including the following steps (a) to (c): [9] to [13] A method for screening a compound that complements the phenotype of an animal cell according to any one of the above.
(A) a step of bringing the test compound into contact with the animal cell according to any one of [9] to [13] (b) a step of measuring the phenotype of the cell (c) And [16] an antibody that binds to the protein according to any one of the following (a) to (e):
(A) a protein encoded by DNA comprising the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, and 7 (b) an amino acid sequence described in any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, and 8 A protein (c) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4, 6, or 8, wherein one or more amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added to the naturally occurring amino acid sequence. A protein that is functionally equivalent to a protein consisting of the amino acid sequence set forth in any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, and 8 (d) in any of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, and 7 A protein encoded by a naturally derived DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising the described base sequence, wherein the amino acid sequence according to any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8 Ranaru functionally equivalent to a protein (e) (a) ~ (d) partial protein of the protein of any one of

皮膚癌細胞株におけるGSDMA遺伝子の発現を示す写真である。正常皮膚組織、並びに皮膚癌組織におけるGSDMA遺伝子の発現をRT-PCR法により調べた結果、癌細胞株ではGSDMA遺伝子の発現が全てで消失していた。It is a photograph which shows the expression of the GSDMA gene in a skin cancer cell line. As a result of examining the expression of GSDMA gene in normal skin tissue and skin cancer tissue by RT-PCR, the expression of GSDMA gene was completely lost in cancer cell lines. Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスの作出方法の模式図である。Rim3ヘテロ個体(GsdmA3Rim3/+)とp53ノックアウトへテロ個体(Trp53-/+)を掛け合わせることにより、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ、Rim3ヘテロ、p53ノックアウトへテロ、正常マウス個体の作出を行った。It is a schematic diagram of the production method of Rim3 hetero-p53 knockout hetero mice. Rim3 hetero individual (GsdmA3 Rim3 / +) and terrorism individuals to p53 knockout (Trp53 - / +) by multiplying the, carried out terrorism to Rim3 hetero · p53 knockout, Rim3 hetero, terrorism to p53 knockout, the production of normal mouse individual It was. Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウス(GsdmA3Rim3/+;Trp53-/+)における皮膚癌の発症を示すグラフである。Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスにおいて、生後6ヶ月齢より皮膚癌を自然発症した。生後12ヶ月齢になるとRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスでは80%以上(17/21)の個体において複数の皮膚癌が観察された。他の遺伝型のマウスにおいては、Rim3ヘテロ(GsdmA3Rim3/+;Trp53+/+)のみにおいて皮膚癌が見られたが、その割合は10%(2/19)と低い値である。グラフの右のnは、実験に用いた各遺伝子型マウスの個体数を示す。Rim3 Teromausu to hetero · p53 knockout; - is a graph showing the development of skin cancer in (GsdmA3 Rim3 / + Trp53 / + ). In Rim3 heterozygous p53 knockout hetero mice, skin cancer spontaneously developed from 6 months of age. At 12 months of age, multiple skin cancers were observed in more than 80% (17/21) of Rim3 heterozygous p53 knockout hetero mice. In other genotypes of mice, skin cancer was observed only in Rim3 hetero (GsdmA3 Rim3 / +; Trp53 + / +), but the rate was as low as 10% (2/19). N on the right side of the graph indicates the number of individuals of each genotype mouse used in the experiment. Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスにおける皮膚癌を示す写真である。A:皮膚癌を発症したRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスの像。図中の白線はBにおける切片面を示す。B:皮膚癌切片の全体像。C:B中におけるC領域の拡大図(非癌部)。D:B中におけるD領域の拡大図(癌部)。Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスの皮膚癌は典型的な扁平上皮癌像を示した。E:Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスにおける皮膚癌細胞は、所属リンパ節へ転移し、リンパ節内で上皮構造、並びに過角化を引き起こした。It is a photograph showing skin cancer in Rim3 hetero-p53 knockout hetero mice. A: Image of Rim3 hetero-p53 knockout heteromouse that developed skin cancer. The white line in the figure indicates the section plane at B. B: Overall view of skin cancer section. C: Enlarged view of C region in B (non-cancerous part). D: Enlarged view of the D region in B (cancerous part). Rim3 heterozygous p53 knockout heteromouse skin cancer showed typical squamous cell carcinoma. E: Skin cancer cells in Rim3 hetero-p53 knockout hetero mice metastasized to regional lymph nodes, causing epithelial structure and hyperkeratosis within the lymph nodes. 抗GsdmA/GSDMAポリクローナル抗体の特異性を示す写真である。ウェスタンブロット法により、抗GsdmA/GSDMAポリクローナル抗体の抗原特異性の検証を行った。その結果、正常皮膚サンプルにおいてGsdmA/GSDMAの予想される分子量50kダルトン付近に単一のバンドが検出され、抗GsdmA/GSDMAポリクローナル抗体の抗原特異性が示された。Aは分子量マーカー、Bは正常皮膚サンプルを示す。It is a photograph which shows the specificity of an anti- GsdmA / GSDMA polyclonal antibody. The antigen specificity of the anti-GsdmA / GSDMA polyclonal antibody was verified by Western blotting. As a result, in a normal skin sample, a single band was detected in the vicinity of the expected molecular weight of 50 kDalton of GsdmA / GSDMA, indicating the antigen specificity of the anti-GsdmA / GSDMA polyclonal antibody. A indicates a molecular weight marker, and B indicates a normal skin sample. Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウス皮膚癌におけるGsdmAタンパク質の消失を示す写真である。Aは非癌部、Cは癌部のヘマトキシリン/エオシン染色像。B、Dは、それぞれA、Cの隣接切片のGsdmA抗体による染色像である。非癌部のBにおいては、有棘細胞からGsdmA(1/3)タンパク質の局在が観察されるのに対して、典型的な扁平上皮癌細胞(図C、Dにおける*領域)ではGsdmA(1/3)タンパク質が消失していた。It is a photograph showing disappearance of GsdmA protein in Rim3 hetero-p53 knockout heteromouse skin cancer. A is a non-cancerous part, C is a hematoxylin / eosin stained image of a cancerous part. B and D are stained images with the GsdmA antibody of adjacent sections of A and C, respectively. In non-cancerous B, localization of GsdmA (1/3) protein is observed from spinous cells, whereas in typical squamous cell carcinoma cells (* area in FIGS. C and D), GsdmA ( 1/3) Protein disappeared. ヒト皮膚並びに皮膚癌におけるGSDMAタンパク質の発現を示す写真である。GSDMAタンパク質は、マウスGsdmAタンパク質と同様に正常皮膚(A)並びに正常毛胞(B)において発現している。また、ヒト扁平上皮癌細胞(C)、基底細胞癌細胞(D)においては、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ皮膚癌細胞同様、GSDMAタンパク質の発現が消失していた。It is a photograph which shows the expression of GSDMA protein in human skin and skin cancer. The GSDMA protein is expressed in normal skin (A) as well as normal hair follicles (B) like the mouse GsdmA protein. Further, in human squamous cell carcinoma cells (C) and basal cell carcinoma cells (D), the expression of GSDMA protein was lost as in Rim3 hetero-p53 knockout hetero skin cancer cells.

本発明は、GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子(癌遺伝子とGsdmA遺伝子以外の癌抑制遺伝子)の機能が促進または抑制されている非ヒト動物、すなわち、GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌遺伝子の機能が促進されている非ヒト動物、またはGsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌抑制遺伝子の機能が抑制されている非ヒト動物を提供する。   In the present invention, the function of the GsdmA gene is suppressed, and the function of the canceration-related gene (cancer suppressor gene other than the oncogene and GsdmA gene) is promoted or suppressed, that is, the function of the GsdmA gene is suppressed. A non-human animal in which the function of an oncogene is promoted or a non-human animal in which the function of a GsdmA gene is suppressed and the function of a cancer suppressor gene is suppressed is provided.

本発明の非ヒト動物におけるGsdmA遺伝子としては、1)非ヒト動物がマウスであれば、GsdmA1遺伝子、GsdmA2遺伝子、GsdmA3遺伝子、およびこれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子、2)非ヒト動物がマウス以外の非ヒト動物であれば、GsdmA1遺伝子、GsdmA2遺伝子、GsdmA3遺伝子、またはGSDMA遺伝子のホモログが例示でき、マウスのように複数のGsdmA遺伝子が存在する場合は、その複数の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が例示できる。   The GsdmA gene in the non-human animal of the present invention is as follows: 1) If the non-human animal is a mouse, at least one gene selected from the group consisting of GsdmA1 gene, GsdmA2 gene, GsdmA3 gene, and mutants thereof; ) If the non-human animal is a non-human animal other than a mouse, a homologue of the GsdmA1 gene, GsdmA2 gene, GsdmA3 gene, or GSDMA gene can be exemplified, and if there are multiple GsdmA genes such as a mouse, Examples include at least one gene selected from the group consisting of genes.

GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、またはGSDMAの生物学的機能としては、細胞の増殖異常または分化異常を抑制する機能、アポトーシス誘導能、上皮の過増殖、過角化および脱毛の抑制機能等が挙げられる。また、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、またはGSDMAの生化学的機能としては、ガスダーミンファミリー間の結合、増殖分化制御タンパクによるGsdmAクラスターのリン酸化・糖鎖等の修飾、核へのタンパク輸送、細胞膜への局在、細胞外への分泌等が挙げられる。   Examples of the biological function of GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, or GSDMA include a function of suppressing abnormal cell growth or differentiation, a function of inducing apoptosis, a function of suppressing epithelial hyperproliferation, hyperkeratinization, and hair loss. The biochemical functions of GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, or GSDMA include binding between gas dermin families, phosphorylation of GsdmA cluster by growth differentiation control proteins, modification of sugar chains, protein transport to the nucleus, cell membrane Localization, extracellular secretion and the like.

本発明の非ヒト動物においては、1または複数の癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制されてもよい。
本発明の癌化関連遺伝子には、当業者に周知の癌化関連遺伝子が含まれ、例えば、癌遺伝子としては、Ras(Harvey rat sarcoma virus oncogene 1 (Hras1):h-ras)(マウス:NM_008284、ヒト:NM_005343)、Cyclin-D(cyclin D1 (Ccnd1))(マウス:NM_007631、ヒト:BC000076)、Cdk(cyclin-dependent kinase 2:Cdk2)(マウス:BC005654、ヒト:BC003065)、癌抑制遺伝子としては、Trp53、Rb(retinoblastoma 1 (Rb1):Retinoblastoma)(マウス:NM_009029、ヒト:NM_000321)、TNF-α(tumor necrosis factor)(マウス:NM_013693、ヒト:NM_000594)、TGF-β(transforming growth factor, beta 1)(マウス:BC013738、ヒト:NM_000660)、が挙げられ、好ましくはTrp53が挙げられる。
In the non-human animal of the present invention, the function of one or more canceration-related genes may be promoted or suppressed.
The canceration-related genes of the present invention include those known to those skilled in the art. For example, the oncogene is Ras (Harvey rat sarcoma virus oncogene 1 (Hras1): h-ras) (mouse: NM_008284). , Human: NM_005343), Cyclin-D (cyclin D1 (Ccnd1)) (mouse: NM_007631, human: BC000076), Cdk (cyclin-dependent kinase 2: Cdk2) (mouse: BC005654, human: BC003065), as a tumor suppressor gene Trp53, Rb (retinoblastoma 1 (Rb1): Retinoblastoma) (mouse: NM_009029, human: NM_000321), TNF-α (tumor necrosis factor) (mouse: NM_013693, human: NM_000594), TGF-β (transforming growth factor, beta 1) (mouse: BC013738, human: NM_000660), preferably Trp53.

また、本発明の非ヒト動物における癌化関連遺伝子としては、1)非ヒト動物がマウスであれば、例えば、マウスTrp53遺伝子、マウスRb遺伝子、マウスRas遺伝子、マウスCyclin-D遺伝子、マウスCdk遺伝子、マウスTNF-α遺伝子、マウスTGF-β遺伝子、およびこれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子、2)非ヒト動物がマウス以外の非ヒト動物であれば、例えば、マウスTrp53遺伝子などの遺伝子(その他には、マウスRb遺伝子、マウスRas遺伝子、マウスCyclin-D遺伝子、マウスCdk遺伝子、マウスTNF-α遺伝子、マウスTGF-β遺伝子、ヒトTrp53遺伝子、ヒトRb遺伝子、ヒトRas遺伝子、ヒトCyclin-D遺伝子、ヒトCdk遺伝子、ヒトTNF-α遺伝子、ヒトTGF-β遺伝子)のホモログからなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が例示できる。   Moreover, as the canceration-related gene in the non-human animal of the present invention, 1) if the non-human animal is a mouse, for example, mouse Trp53 gene, mouse Rb gene, mouse Ras gene, mouse Cyclin-D gene, mouse Cdk gene , Mouse TNF-α gene, mouse TGF-β gene, and at least one gene selected from the group consisting of these mutants. 2) If the non-human animal is a non-human animal other than a mouse, for example, mouse Trp53 Genes such as genes (others include mouse Rb gene, mouse Ras gene, mouse Cyclin-D gene, mouse Cdk gene, mouse TNF-α gene, mouse TGF-β gene, human Trp53 gene, human Rb gene, human Ras gene And at least one gene selected from the group consisting of homologues of human Cyclin-D gene, human Cdk gene, human TNF-α gene, human TGF-β gene).

マウスTrp53、またはヒトTrp53の生物学的機能としては、DNAダメージ、テロメアの短縮、異常な増殖シグナル、活性酸素など、様々なストレスに反応して活性化する癌抑制能(DNA修復、細胞周期の停止やアポトーシスの誘導等)が挙げられる。また、マウスTrp53、またはヒトTrp53の生化学的機能としては、DNAとの結合、他の癌関連遺伝子との結合等が挙げられる。   The biological functions of mouse Trp53 or human Trp53 include its ability to suppress cancer (DNA repair, cell cycle, etc.) activated in response to various stresses such as DNA damage, telomere shortening, abnormal growth signals, and active oxygen. Stop, induction of apoptosis, etc.). The biochemical functions of mouse Trp53 or human Trp53 include binding to DNA, binding to other cancer-related genes, and the like.

マウスRb、またはヒトRbの生物学的機能としては、細胞周期制御、アポトーシス制御、転写調節、また、生化学的機能としては、DNAとの結合、E2Fタンパク質との結合が挙げられる。   Biological functions of mouse Rb or human Rb include cell cycle control, apoptosis control, transcriptional regulation, and biochemical functions include binding to DNA and binding to E2F protein.

マウスRas、またはヒトRasの生物学的機能としては、細胞周期制御、また、生化学的機能としては、GTPとの結合、GTPase活性が挙げられる。   Biological functions of mouse Ras or human Ras include cell cycle control, and biochemical functions include binding to GTP and GTPase activity.

マウスCyclin-D、またはヒトCyclin-Dの生物学的機能としては、細胞周期制御、また、生化学的機能としては、Cdk4、Cdk6との結合、Rbタンパク質のリン酸化が挙げられる。   Biological functions of mouse Cyclin-D or human Cyclin-D include cell cycle control, and biochemical functions include binding to Cdk4 and Cdk6 and phosphorylation of Rb protein.

マウスCdk、またはヒトCdkの生物学的機能としては、細胞周期制御、また、生化学的機能としては、Cyclin-Eとの結合、Rbタンパク質のリン酸化が挙げられる。   Biological functions of mouse Cdk or human Cdk include cell cycle control, and biochemical functions include binding to Cyclin-E and phosphorylation of Rb protein.

マウスTNF-α、またはヒトTNF-αの生物学的機能としては、細胞増殖制御、アポトーシス誘導、また、生化学的機能としては、TNFレセプターとの結合が挙げられる。   Biological functions of mouse TNF-α or human TNF-α include cell growth control, apoptosis induction, and biochemical functions include binding to a TNF receptor.

マウスTGF-β、またはヒトTGF-βの生物学的機能としては、細胞増殖制御、アポトーシス誘導、また、生化学的機能としては、TGF-βレセプターとの結合が挙げられる。   Biological functions of mouse TGF-β or human TGF-β include cell growth control, apoptosis induction, and biochemical functions include binding to TGF-β receptor.

本発明における「非ヒト動物」とは、ヒトを含まない脊椎動物や無脊椎動物を意味する。本発明における非ヒト動物としては、非ヒト哺乳動物、鳥類、昆虫類等が挙げられるが、より好適には非ヒト哺乳動物であり、例えば、マウスやラットなどのげっ歯類、サル、ブタ、ウシなどが挙げられる。   The “non-human animal” in the present invention means a vertebrate or invertebrate that does not include humans. Examples of the non-human animal in the present invention include non-human mammals, birds, insects and the like, and more preferably non-human mammals such as rodents such as mice and rats, monkeys, pigs, Examples include cattle.

本発明の非ヒト動物は、癌のモデル動物として有用である。癌としては、皮膚癌、喉頭癌、舌癌、食道癌、胃癌、乳癌、大腸癌、卵巣癌、膀胱癌、子宮癌、膵臓癌、腎臓癌、肺癌、メラノーマ、白血病等が例示できるが、これらに限定されるものではない。   The non-human animal of the present invention is useful as a model animal for cancer. Examples of cancer include skin cancer, laryngeal cancer, tongue cancer, esophageal cancer, stomach cancer, breast cancer, colon cancer, ovarian cancer, bladder cancer, uterine cancer, pancreatic cancer, kidney cancer, lung cancer, melanoma, leukemia, etc. It is not limited to.

例えば、皮膚で発現するGsdmA3遺伝子の機能が抑制されているマウスは、皮膚癌を発症する。具体的には、GsdmA3遺伝子およびTrp53遺伝子の機能が抑制されているマウスは、高頻度で多発的に皮膚癌を自然発症し、かつリンパ節への転移を起こす(実施例2)。また、GsdmA1遺伝子は、皮膚、食道、前胃(これらは全て扁平上皮)で発現する。よって、GsdmA1遺伝子およびTrp53遺伝子の機能が抑制されているマウスは、皮膚、食道、前胃において癌を発症すると考えられる。さらに、GsdmA2遺伝子は、胃の腺上皮で発現する。よって、GsdmA2遺伝子およびTrp53遺伝子の機能が抑制されているマウスは、胃癌を発症すると考えられる。また、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3のうち複数の遺伝子およびTrp53遺伝子の機能が抑制されているマウスは、上記種々の癌を発症すると考えられる。   For example, a mouse in which the function of the GsdmA3 gene expressed in the skin is suppressed develops skin cancer. Specifically, mice in which the functions of the GsdmA3 gene and Trp53 gene are suppressed frequently spontaneously develop skin cancer frequently and metastasize to lymph nodes (Example 2). In addition, the GsdmA1 gene is expressed in the skin, esophagus, and frontal stomach (these are all squamous epithelium). Therefore, it is considered that mice in which the functions of the GsdmA1 gene and the Trp53 gene are suppressed develop cancer in the skin, the esophagus, and the front stomach. In addition, the GsdmA2 gene is expressed in the glandular epithelium of the stomach. Therefore, it is considered that mice in which the functions of the GsdmA2 gene and the Trp53 gene are suppressed develop gastric cancer. Moreover, it is thought that the mouse | mouth in which the function of the several gene and Trp53 gene among GsdmA1, GsdmA2, and GsdmA3 is suppressed develops the said various cancer.

また、本発明はGsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制されている動物細胞、すなわち、GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌遺伝子の機能が促進されている動物細胞、またはGsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌抑制遺伝子の機能が抑制されている動物細胞を提供する。このような細胞は、癌のモデル細胞として有用である。   The present invention also provides an animal cell in which the function of a GsdmA gene is suppressed and the function of a canceration-related gene is promoted or suppressed, that is, an animal cell in which the function of a GsdmA gene is suppressed and the function of an oncogene is promoted. Or an animal cell in which the function of the GsdmA gene is suppressed and the function of the tumor suppressor gene is suppressed. Such cells are useful as cancer model cells.

本発明の動物細胞におけるGsdmAとしては、1)動物細胞がヒト細胞であれば、GSDMA遺伝子および該遺伝子の変異体からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子、2)動物細胞がマウス細胞であれば、GsdmA1遺伝子、GsdmA2遺伝子、GsdmA3遺伝子、およびこれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子、3)動物細胞がヒトまたはマウス以外の細胞であれば、GsdmA1遺伝子、GsdmA2遺伝子、GsdmA3遺伝子、またはGSDMA遺伝子のホモログが例示でき、マウスのように複数のGsdmA遺伝子が存在する場合は、その複数の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が例示できる。   As GsdmA in the animal cell of the present invention, 1) if the animal cell is a human cell, at least one gene selected from the group consisting of a GSDMA gene and a mutant of the gene, and 2) whether the animal cell is a mouse cell For example, GsdmA1 gene, GsdmA2 gene, GsdmA3 gene, and at least one gene selected from the group consisting of these mutants. 3) If the animal cell is a cell other than human or mouse, GsdmA1 gene, GsdmA2 gene, GsdmA3 A gene or a homologue of the GSDMA gene can be exemplified. When a plurality of GsdmA genes are present as in a mouse, at least one gene selected from the group consisting of the plurality of genes can be exemplified.

本発明の動物細胞においては、1または複数の癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制されてもよい。
本発明の動物細胞における癌化関連遺伝子としては、1)動物細胞がヒト細胞であれば、ヒトTrp53遺伝子、ヒトRb遺伝子、ヒトRas遺伝子、ヒトCyclin-D遺伝子、ヒトCdk遺伝子、ヒトTNF-α遺伝子、ヒトTGF-β遺伝子、およびこれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子、2)動物細胞がマウス細胞であれば、例えば、マウスTrp53遺伝子、マウスRb遺伝子、マウスRas遺伝子、マウスCyclin-D遺伝子、マウスCdk遺伝子、マウスTNF-α遺伝子、マウスTGF-β遺伝子、およびこれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子、3)動物細胞がヒトまたはマウス以外の細胞であれば、例えば、マウスTrp53遺伝子などの遺伝子(その他には、マウスRb遺伝子、マウスRas遺伝子、マウスCyclin-D遺伝子、マウスCdk遺伝子、マウスTNF-α遺伝子、マウスTGF-β遺伝子、ヒトTrp53遺伝子、ヒトRb遺伝子、ヒトRas遺伝子、ヒトCyclin-D遺伝子、ヒトCdk遺伝子、ヒトTNF-α遺伝子、ヒトTGF-β遺伝子)のホモログからなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が例示できる。
In the animal cell of the present invention, the function of one or more canceration-related genes may be promoted or suppressed.
As the canceration-related gene in the animal cell of the present invention, 1) If the animal cell is a human cell, human Trp53 gene, human Rb gene, human Ras gene, human Cyclin-D gene, human Cdk gene, human TNF-α A gene, a human TGF-β gene, and at least one gene selected from the group consisting of these mutants. 2) If the animal cell is a mouse cell, for example, mouse Trp53 gene, mouse Rb gene, mouse Ras gene, Mouse Cyclin-D gene, mouse Cdk gene, mouse TNF-α gene, mouse TGF-β gene, and at least one gene selected from the group consisting of these variants, 3) cells other than human or mouse cells Then, for example, a gene such as mouse Trp53 gene (in addition to mouse Rb gene, mouse Ras gene, mouse Cyclin-D gene, mouse Cdk gene, mouse TNF-α gene, Mouse TGF-β gene, human Trp53 gene, human Rb gene, human Ras gene, human Cyclin-D gene, human Cdk gene, human TNF-α gene, human TGF-β gene) at least selected from the group consisting of homologs One gene can be exemplified.

また、本発明は非ヒト動物または動物細胞のGsdmA遺伝子の機能を抑制し、かつ癌遺伝子の機能を促進する方法、またはGsdmA遺伝子の機能を抑制し、かつ癌抑制遺伝子の機能を抑制する方法を提供する。癌は、多数の癌化関連遺伝子に変異が蓄積することにより発症すると考えられている。したがってGsdmA遺伝子の機能を抑制及び癌化関連遺伝子の機能を促進または抑制することにより、非ヒト動物または動物細胞を癌化できる。   The present invention also provides a method for suppressing the function of the GsdmA gene in a non-human animal or animal cell and promoting the function of the oncogene, or a method for suppressing the function of the GsdmA gene and suppressing the function of the cancer suppressor gene. provide. Cancer is thought to develop when mutations accumulate in many canceration-related genes. Therefore, non-human animals or animal cells can be cancerized by suppressing the function of GsdmA gene and promoting or suppressing the function of canceration-related genes.

本発明において、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、GSDMA、マウスTrp53およびヒトTrp53をコードするDNAの塩基配列を、それぞれ配列番号:1、3、5、7、9および11に、該DNAによりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を、それぞれ配列番号:2、4、6、8、10および12に示す。   In the present invention, the base sequences of DNAs encoding GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, GSDMA, mouse Trp53 and human Trp53 are represented by SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9 and 11, respectively, and the proteins encoded by the DNA Are shown in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, and 12, respectively.

また、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、GSDMA、マウスTrp53、ヒトTrp53の変異体、バリアント、ホモログを、以下の(a)または(b)に示す。
(a)配列番号:2、4、6、8、10、12のいずれかに記載のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなるタンパク質であって、配列番号:2、4、6、8、10、12のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等なタンパク質
(b)配列番号:1、3、5、7、9、11のいずれかに記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAよりコードされるタンパク質であって、配列番号:2、4、6、8、10、12のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等なタンパク質
Further, GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, GSDMA, mouse Trp53, mutants, variants, and homologues of human Trp53 are shown in the following (a) or (b).
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12. And a protein functionally equivalent to the protein consisting of the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12 (b) SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9 , 11 is a protein encoded by DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the base sequence of any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12 A protein functionally equivalent to the protein consisting of the amino acid sequence described in

ここで「機能的に同等」とは、対象となるタンパク質が、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、GSDMA、マウスTrp53、またはヒトTrp53と同等の生物学的機能(生物学的役割、生物学的性質)、生化学的機能(生化学的活性)を有することを指す。   Here, “functionally equivalent” means that the target protein has a biological function (biological role, biological property) equivalent to GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, GSDMA, mouse Trp53, or human Trp53, It refers to having a biochemical function (biochemical activity).

本明細書においては、マウスRb遺伝子、マウスRas遺伝子、マウスCyclin-D遺伝子、マウスCdk遺伝子、マウスTNF-α遺伝子、マウスTGF-β遺伝子、ヒトRb遺伝子、ヒトRas遺伝子、ヒトCyclin-D遺伝子、ヒトCdk遺伝子、ヒトTNF-α遺伝子、ヒトTGF-β遺伝子の変異体、バリアント、ホモログも上記と同様に定義づけられる。   In the present specification, mouse Rb gene, mouse Ras gene, mouse Cyclin-D gene, mouse Cdk gene, mouse TNF-α gene, mouse TGF-β gene, human Rb gene, human Ras gene, human Cyclin-D gene, The human Cdk gene, human TNF-α gene, human TGF-β gene variants, variants, and homologues are also defined in the same manner as described above.

あるタンパク質と機能的に同等な天然由来のタンパク質をコードするDNAを調製する当業者によく知られた他の方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Sambrook,J et al., Molecular Cloning 2nd ed., 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab. press, 1989)を利用する方法が挙げられる。即ち、当業者においては、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、GSDMA、マウスTrp53、マウスRb、マウスRas、マウスCyclin-D、マウスCdk、マウスTNF-α、マウスTGF-β、ヒトTrp53、ヒトRb、ヒトRas、ヒトCyclin-D、ヒトCdk、ヒトTNF-α、ヒトTGF-βをコードするDNA配列(以下GsdmA1等と称す)もしくはその一部を利用して、これと相同性の高いDNAを単離することは、周知の技術である。   Other methods well known to those skilled in the art for preparing DNA encoding a naturally occurring protein functionally equivalent to a protein include hybridization techniques (Sambrook, J et al., Molecular Cloning 2nd ed., 9.47). -9.58, Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989). That is, in those skilled in the art, GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, GSDMA, mouse Trp53, mouse Rb, mouse Ras, mouse Cyclin-D, mouse Cdk, mouse TNF-α, mouse TGF-β, human Trp53, human Rb, human Ras , Using DNA sequence encoding human Cyclin-D, human Cdk, human TNF-α, human TGF-β (hereinafter referred to as GsdmA1 etc.) or a part thereof, to isolate DNA having high homology with this This is a well-known technique.

本発明には、GsdmA1等をコードするDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、GsdmA1等と機能的に同等な天然由来のタンパク質をコードするDNAが含まれる。   The present invention includes a DNA that hybridizes with a DNA encoding GsdmA1 or the like under stringent conditions and encodes a naturally derived protein that is functionally equivalent to GsdmA1 or the like.

GsdmA1等と機能的に同等な天然由来のタンパク質をコードするDNAを単離するためのハイブリダイゼーションの条件は、当業者であれば適宜選択することができる。ハイブリダイゼーションの条件としては、例えば、低ストリンジェントな条件が挙げられる。低ストリンジェントな条件とは、ハイブリダイゼーション後の洗浄において、例えば42℃、5xSSC、0.1%SDSの条件であり、好ましくは50℃、5xSSC 、0.1%SDSの条件である。より好ましいハイブリダイゼーションの条件としては、高ストリンジェントな条件が挙げられる。高ストリンジェントな条件とは、例えば65℃、0.1xSSC及び0.1%SDSの条件である。これらの条件において、温度を上げる程に高い相同性を有するDNAが効率的に得られると期待できる。但し、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度や塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。   Those skilled in the art can appropriately select hybridization conditions for isolating a DNA encoding a naturally derived protein that is functionally equivalent to GsdmA1 or the like. Examples of hybridization conditions include low stringency conditions. Low stringent conditions are, for example, conditions of 42 ° C., 5 × SSC, and 0.1% SDS, and preferably 50 ° C., 5 × SSC, and 0.1% SDS in washing after hybridization. More preferable hybridization conditions include highly stringent conditions. High stringent conditions are, for example, conditions of 65 ° C., 0.1 × SSC and 0.1% SDS. Under these conditions, it can be expected that DNA having high homology can be efficiently obtained as the temperature is increased. However, a plurality of factors such as temperature and salt concentration can be considered as factors affecting the stringency of hybridization, and those skilled in the art can realize the same stringency by appropriately selecting these factors. .

また、GsdmA1等をコードするDNAの配列情報を基に合成したプライマーを用いる遺伝子増幅法、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法を利用して、GsdmA1等と機能的に同等な天然由来のタンパク質をコードするDNAを単離することも可能である。   In addition, a gene amplification method using a primer synthesized based on the sequence information of DNA encoding GsdmA1 etc., for example, a polymerase chain reaction (PCR) method is used to obtain a naturally occurring protein functionally equivalent to GsdmA1 etc. It is also possible to isolate the encoding DNA.

これらハイブリダイゼーション技術や遺伝子増幅技術により単離されるDNAがコードする、GsdmA1等と機能的に同等な天然由来のタンパク質は、通常、GsdmA1等とアミノ酸配列において高い相同性を有する。本発明のタンパク質には、GsdmA1等と機能的に同等であり、かつ該タンパク質のアミノ酸配列と高い相同性を有する天然由来のタンパク質も含まれる。高い相同性とは、アミノ酸レベルにおいて、通常、少なくとも50%以上の同一性、好ましくは75%以上の同一性、さらに好ましくは85%以上の同一性、さらに好ましくは95%以上の同一性を指し、塩基レベルにおいて、通常、少なくとも50%以上の同一性、好ましくは75%以上の同一性、さらに好ましくは85%以上の同一性、さらに好ましくは95%以上の同一性を指す。   Naturally derived proteins functionally equivalent to GsdmA1 and the like encoded by DNA isolated by these hybridization techniques and gene amplification techniques usually have high homology in amino acid sequence with GsdmA1 and the like. The protein of the present invention includes naturally derived proteins that are functionally equivalent to GsdmA1 and the like and have high homology with the amino acid sequence of the protein. High homology generally refers to at least 50% identity, preferably 75% identity, more preferably 85% identity, more preferably 95% identity at the amino acid level. At the base level, it usually refers to at least 50% identity, preferably 75% identity, more preferably 85% identity, more preferably 95% identity.

アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-5877, 1993)によって決定することができる。このアルゴリズムに基づいて、BLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul et al. J. Mol. Biol.215:403-410, 1990)。BLASTに基づいてBLASTNによって塩基配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore = 100、wordlength = 12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore = 50、wordlength = 3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。   The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined by the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5873-5877, 1993) by Karlin and Altschul. Based on this algorithm, programs called BLASTN and BLASTX have been developed (Altschul et al. J. Mol. Biol. 215: 403-410, 1990). When a base sequence is analyzed by BLASTN based on BLAST, parameters are set, for example, score = 100 and wordlength = 12. When an amino acid sequence is analyzed by BLASTX based on BLAST, parameters are set to score = 50 and wordlength = 3, for example. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific techniques for these analysis methods are known (http://www.ncbi.nlm.nih.gov.).

また、GsdmA1等のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が変異したアミノ酸配列からなり、該タンパク質と機能的に同等な天然由来のタンパク質もまた本発明のタンパク質に含まれる。このようなアミノ酸の変異は自然界においても生じうる。変異するアミノ酸数は、通常、30アミノ酸以内であり、好ましくは15アミノ酸以内であり、より好ましくは5アミノ酸以内(例えば、3アミノ酸以内)であり、さらに好ましくは2アミノ酸以内である。   In addition, naturally occurring proteins that are composed of amino acid sequences in which one or more amino acids are mutated in the amino acid sequence such as GsdmA1 and are functionally equivalent to the protein are also included in the protein of the present invention. Such amino acid mutations can also occur in nature. The number of amino acids to be mutated is usually within 30 amino acids, preferably within 15 amino acids, more preferably within 5 amino acids (for example, within 3 amino acids), and even more preferably within 2 amino acids.

変異するアミノ酸残基においては、アミノ酸側鎖の性質が保存されている別のアミノ酸に変異されることが望ましい。例えばアミノ酸側鎖の性質としては、疎水性アミノ酸(A、I、L、M、F、P、W、Y、V)、親水性アミノ酸(R、D、N、C、E、Q、G、H、K、S、T)、脂肪族側鎖を有するアミノ酸(G、A、V、L、I、P)、水酸基含有側鎖を有するアミノ酸(S、T、Y)、硫黄原子含有側鎖を有するアミノ酸(C、M)、カルボン酸及びアミド含有側鎖を有するアミノ酸(D、N、E、Q)、塩基含有側鎖を有するアミノ酸(R、K、H)、芳香族含有側鎖を有するアミノ酸(H、F、Y、W)を挙げることができる(括弧内はいずれもアミノ酸の一文字標記を表す)。   The amino acid residue to be mutated is preferably mutated to another amino acid in which the properties of the amino acid side chain are conserved. For example, amino acid side chain properties include hydrophobic amino acids (A, I, L, M, F, P, W, Y, V), hydrophilic amino acids (R, D, N, C, E, Q, G, H, K, S, T), amino acids having aliphatic side chains (G, A, V, L, I, P), amino acids having hydroxyl group-containing side chains (S, T, Y), sulfur atom-containing side chains Amino acids having amino acids (C, M), amino acids having carboxylic acid and amide-containing side chains (D, N, E, Q), amino acids having base-containing side chains (R, K, H), aromatic-containing side chains The amino acids (H, F, Y, W) that can be used can be listed (the parentheses indicate the single letter of the amino acid).

あるアミノ酸配列に対する1又は複数個のアミノ酸残基の欠失、付加及び/又は他のアミノ酸による置換により修飾されたアミノ酸配列を有するタンパク質がその生物学的活性を維持することはすでに知られている(Mark, D. F. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1984) 81, 5662-5666、Zoller, M. J. & Smith, M. Nucleic Acids Research (1982) 10, 6487-6500、Wang, A. et al., Science 224, 1431-1433、Dalbadie-McFarland, G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1982) 79, 6409-6413)。   It is already known that proteins having amino acid sequences modified by deletion, addition and / or substitution with other amino acids of one or more amino acid residues to a certain amino acid sequence maintain their biological activity. (Mark, DF et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1984) 81, 5662-5666, Zoller, MJ & Smith, M. Nucleic Acids Research (1982) 10, 6487-6500, Wang, A. et al., Science 224, 1431-1433, Dalbadie-McFarland, G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1982) 79, 6409-6413).

本発明におけるGsdmA遺伝子および癌抑制遺伝子の機能抑制には、完全な抑制および部分的な抑制の双方が含まれる。また、遺伝子の機能抑制には、遺伝子対の一方または双方の機能の抑制も含まれる。   In the present invention, functional suppression of the GsdmA gene and the tumor suppressor gene includes both complete suppression and partial suppression. In addition, suppression of gene function includes suppression of the function of one or both of a gene pair.

遺伝子の機能の抑制は、遺伝子の発現抑制、および遺伝子への変異導入によって行うことができる。該変異は、その種類、その数、その部位などに制限はない。上記変異の種類としては、例えば、付加、欠失(完全欠失または部分欠失のいずれであってもよい)、置換または挿入変異などが挙げられる。また、変異は、自然界において生じた変異または人為的に導入した変異(例えば、変異原処理によって生じた変異、遺伝子改変技術によって導入した変異)のいずれであってもよい。   Suppression of gene function can be performed by suppressing gene expression and introducing a mutation into the gene. There is no restriction on the type, number, site, etc. of the mutation. Examples of the types of mutation include addition, deletion (which may be complete deletion or partial deletion), substitution or insertion mutation. Further, the mutation may be a mutation that occurs in nature or a mutation introduced artificially (for example, a mutation caused by mutagen treatment or a mutation introduced by a gene modification technique).

本発明の非ヒト動物の好ましい態様としては、GsdmA遺伝子およびTrp53遺伝子の遺伝子対の一方に変異を有する非ヒト動物(以下変異型GsdmAヘテロ・変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物と称す)、GsdmA遺伝子の遺伝子対の一方に変異を有し、かつTrp53遺伝子の遺伝子対の双方に変異を有する非ヒト動物(以下変異型GsdmAヘテロ・変異型Trp53ホモ非ヒト動物と称す)、GsdmA遺伝子の遺伝子対の双方に変異を有し、かつTrp53遺伝子の遺伝子対の一方に変異を有する非ヒト動物(以下変異型GsdmAホモ・変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物と称す)、GsdmA遺伝子およびTrp53遺伝子の遺伝子対の双方に変異を有する非ヒト動物(以下変異型GsdmAホモ・変異型Trp53ホモ非ヒト動物と称す)が挙げられる。   As a preferred embodiment of the non-human animal of the present invention, a non-human animal having a mutation in one of the GsdmA gene and Trp53 gene pair (hereinafter referred to as mutant GsdmA hetero-mutant Trp 53 hetero-non-human animal), GsdmA gene Non-human animals that have mutations in one of the gene pairs and mutations in both Trp53 gene pairs (hereinafter referred to as mutant GsdmA hetero / mutant Trp53 homo-non-human animals), both GsdmA gene pairs A non-human animal (hereinafter referred to as a mutant GsdmA homo-mutant Trp53 hetero-non-human animal) having a mutation in one of the Trp53 gene pair and both the GsdmA gene and Trp53 gene pair. Non-human animals having mutations (hereinafter referred to as mutant GsdmA homo / mutant Trp53 homo non-human animals).

また、変異型GsdmAヘテロ・変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物、変異型GsdmAヘテロ・変異型Trp53ホモ非ヒト動物、変異型GsdmAホモ・変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物、変異型GsdmAホモ・変異型Trp53ホモ非ヒト動物としては、例えば、それぞれ、Rim3ヘテロ・Trp53ノックアウトヘテロマウス、Rim3ヘテロ・Trp53ノックアウトホモマウス(GsdmA-3Rim3/+;Trp53-/-)、Rim3ホモ・Trp53ノックアウトヘテロマウス(GsdmA-3Rim3/ Rim3;Trp53-/+)、Rim3ホモ・Trp53ノックアウトホモマウス(GsdmA-3Rim3/ Rim3; Trp53-/-)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。Mutant GsdmA hetero / mutant Trp53 hetero non-human animal, mutant GsdmA hetero / mutant Trp 53 homo non-human animal, mutant GsdmA homo / mutant Trp 53 hetero non-human animal, mutant GsdmA hetero / mutant Trp 53 homo non-human animal Examples of non-human animals include Rim3 heterozygous / Trp53 knockout heterozygous mouse, Rim3 heterozygous / Trp53 knockout homozygous mouse (GsdmA-3 Rim3 / +; Trp53 / −), Rim3 homozygous / Trp53 knockout heterozygous mouse (GsdmA-3 Rim3 / Rim3 ; Trp53 / +), Rim3 homo / Trp53 knockout homo mouse (GsdmA-3 Rim3 / Rim3 ; Trp53 / −), but not limited thereto.

変異型GsdmAヘテロ・変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物、変異型GsdmAヘテロ・変異型Trp53ホモ非ヒト動物、変異型GsdmAホモ・変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物、変異型GsdmAホモ・変異型Trp53ホモ非ヒト動物は、以下の(i)〜(iv)の交配、および、この交配によって得られた個体同士を交配することにより得ることができる。
(i)変異型GsdmAヘテロ非ヒト動物と変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物
(ii)変異型GsdmAヘテロ非ヒト動物と変異型Trp53ホモ非ヒト動物
(iii)変異型GsdmAホモ非ヒト動物と変異型Trp53ヘテロ非ヒト動物
(iv)変異型GsdmAホモ非ヒト動物と変異型Trp53ホモ非ヒト動物
また、本発明においては、自然界において生じた変異を有する非ヒト動物と人為的に導入した変異を有する非ヒト動物の交配、自然界において生じた変異を有する非ヒト動物同士の交配、人為的に導入した変異を有する非ヒト動物同士の交配を適宜選択しうる。
Mutant GsdmA hetero / mutant Trp53 hetero non-human animal, Mutant GsdmA hetero / mutant Trp 53 homo non-human animal, Mutant GsdmA homo / mutant Trp 53 hetero non-human animal, Mutant GsdmA homo / mutant Trp 53 homo non-human animal An animal can be obtained by mating the following (i) to (iv) and mating individuals obtained by this mating.
(I) Mutant GsdmA hetero-non-human animal and mutant Trp53 hetero-non-human animal (ii) Mutant GsdmA hetero-non-human animal and mutant Trp53 homo-non-human animal (iii) Mutant GsdmA homo-non-human animal and mutant Trp53 Heterogeneous non-human animal (iv) mutant GsdmA homo-non-human animal and mutant Trp53 homo-non-human animal Further, in the present invention, non-human animals having naturally occurring mutations and non-humans having artificially introduced mutations The mating of animals, the mating of non-human animals having a naturally occurring mutation, and the mating of non-human animals having an artificially introduced mutation can be appropriately selected.

特定の遺伝子の機能抑制は、当業者に公知の方法によって行うことができる。例えば、遺伝子改変技術(標的遺伝子部位の組み換えを促進する酵素、例えば、Cre-loxにおけるCre、の導入による条件的遺伝子改変技術も含む)を用いた方法、アンチセンスDNAを用いた方法、リボザイムをコードするDNAを用いた方法、または、RNAi技術を用いた方法等が挙げられる。   Function suppression of a specific gene can be performed by a method known to those skilled in the art. For example, a method using a gene modification technique (including an enzyme that promotes recombination of a target gene site, for example, a conditional gene modification technique by introducing Cre in Cre-lox), a method using an antisense DNA, a ribozyme Examples include a method using a DNA to be encoded or a method using RNAi technology.

遺伝子の機能が抑制された非ヒト動物の作製は、例えば次にようにして行うことができる。まず、標的遺伝子を含むゲノムDNA断片をクローニングして、これを基に、内在性の標的遺伝子改変のための相同組み換え用ベクターを構築する。該相同組み換え用ベクターには、標的遺伝子またはその発現制御領域の少なくとも1部を欠失/変異させた核酸配列、標的遺伝子またはその発現制御領域にヌクレオチドやポリヌクレオチドが挿入された核酸配列、標的遺伝子またはその発現制御領域に他の遺伝子が挿入された核酸配列を含むが、標的遺伝子の活性が失われる核酸配列であれば、前記の欠失/変異部位および挿入部位は限定されない。   For example, a non-human animal in which the function of a gene is suppressed can be produced as follows. First, a genomic DNA fragment containing a target gene is cloned, and based on this, a vector for homologous recombination for modifying an endogenous target gene is constructed. The homologous recombination vector includes a nucleic acid sequence in which at least a part of the target gene or its expression control region is deleted / mutated, a nucleic acid sequence in which nucleotides or polynucleotides are inserted into the target gene or its expression control region, and a target gene Alternatively, the deletion / mutation site and insertion site are not limited as long as the expression control region includes a nucleic acid sequence in which another gene is inserted, but the nucleic acid sequence loses the activity of the target gene.

挿入される遺伝子としては、例えば、ネオマイシン耐性遺伝子、チミジンキナーゼ遺伝子、ジフテリア毒素遺伝子等が挙げられる。また、これらの組み合わせも考えられる。該相同組み換え用ベクターの基本骨格は、特に、制限はなく、例えばpKO Scrambler Series(レキシコン)等を用いることができる。   Examples of the inserted gene include a neomycin resistance gene, a thymidine kinase gene, a diphtheria toxin gene, and the like. A combination of these is also conceivable. The basic skeleton of the vector for homologous recombination is not particularly limited, and for example, pKO Scrambler Series (Lexicon) can be used.

構築した相同組み換え用ベクターを、個体へ分化させることが可能な非ヒト動物細胞(例えば、胚性幹細胞(ES細胞))に導入し、内因性の標的遺伝子との相同組み換えを行うことで、遺伝子改変非ヒト動物細胞を作製する。遺伝子対の片側の発現が抑制されている該細胞を作製するには、例えば、ネオマイシンで細胞を選択する方法で得ることが可能である。相同組み換え用ベクターの細胞への導入は、当業者に公知の方法によって行うことができる。具体的には、エレクトロポレーション法等を例示することができる。   By introducing the constructed vector for homologous recombination into a non-human animal cell (for example, embryonic stem cell (ES cell)) that can be differentiated into an individual, and performing homologous recombination with an endogenous target gene, Modified non-human animal cells are produced. In order to prepare the cell in which the expression of one side of the gene pair is suppressed, it can be obtained, for example, by a method of selecting a cell with neomycin. The vector for homologous recombination can be introduced into cells by methods known to those skilled in the art. Specifically, an electroporation method and the like can be exemplified.

本発明において個体へ分化させることが可能な動物細胞としてES細胞を用いた場合は、例えば、該細胞を胚盤胞に注入することによりキメラ胚を作製し、偽妊娠させた動物の子宮に移植して産仔を得る。遺伝子改変ES細胞由来の組織を有するキメラ動物を選別できるようにするために、より好適には、作製された個体の外部的特徴(例えば、毛色)が、遺伝子改変ES細胞由来の組織と胚盤胞由来の組織とで異なるように、胚盤胞を選択する。   When ES cells are used as animal cells that can be differentiated into individuals in the present invention, for example, chimeric embryos are produced by injecting the cells into blastocysts and transplanted into the uterus of animals that have been pseudopregnant To give birth. In order to be able to select a chimeric animal having a tissue derived from a genetically modified ES cell, it is more preferable that the external characteristics (for example, hair color) of the produced individual are the tissue and scutellum derived from the genetically modified ES cell. Blastocysts are selected to be different from the cyst-derived tissue.

また、遺伝子改変ES細胞由来の生殖組織を有するキメラ動物であるか否かの判定は、一般的には、該キメラ非ヒト動物と適当な系統の同種非ヒト動物との交配により得られた仔の毛色で行うが、その他の方法として、例えば、該キメラ非ヒト動物の尻尾もしくは耳から抽出したDNAを鋳型としたPCR反応を行い、挿入された遺伝子の有無を検出する方法やサザンハイブリダイゼーション法を用いることも可能である。   In addition, whether or not a chimeric animal has a reproductive tissue derived from a genetically modified ES cell is generally determined by mating between the chimeric non-human animal and a homologous non-human animal of an appropriate strain. Other methods include, for example, a method of detecting the presence or absence of an inserted gene by performing a PCR reaction using DNA extracted from the tail or ear of the chimeric non-human animal as a template, or the Southern hybridization method. It is also possible to use.

該キメラ動物と適当な系統の同種動物との交配により得られた仔が、ヘテロ接合型遺伝子改変非ヒト動物であるか否かは、例えば、該遺伝子改変動物から抽出したDNAを鋳型とするPCRやサザンハイブリダイゼーションで判定することができる。また、ヘテロ接合型遺伝子改変非ヒト動物同士の交配により、ホモ接合型遺伝子改変非ヒト動物を作製することができる。交配により得られた仔が、所望の遺伝子型を有する非ヒト動物であるか否かも上記の判定法に従う。   Whether or not the pup obtained by mating the chimeric animal with the same species of the same species is a heterozygous genetically modified non-human animal can be determined by, for example, PCR using DNA extracted from the genetically modified animal as a template. Or by Southern hybridization. In addition, homozygous genetically modified non-human animals can be produced by crossing heterozygous genetically modified non-human animals. Whether or not the offspring obtained by mating is a non-human animal having a desired genotype also follows the above determination method.

また、本発明の遺伝子改変非ヒト動物の作製は、上記の方法に制限されない。例えば、体細胞クローン動物の作製技術に従って動物を作製することもできる。具体的には、ES細胞以外の体細胞(例えば、皮膚細胞等)を用いて、ES細胞の場合と同様な方法に従って動物細胞を作製することができる。さらに、該非ヒト動物細胞から、体細胞クローン作製技術を応用し、非ヒト動物を作製することができる。   The production of the genetically modified non-human animal of the present invention is not limited to the above method. For example, an animal can be produced according to a technique for producing a somatic cell cloned animal. Specifically, animal cells can be produced using somatic cells other than ES cells (for example, skin cells) according to the same method as that for ES cells. Furthermore, a non-human animal can be produced from the non-human animal cell by applying a somatic cell clone production technique.

遺伝子の機能が抑制された非ヒト動物の作製は、本発明の遺伝子の転写産物と相補的なRNAをコードするDNAを用いることでも行うことができる。このようなDNAとしては、アンチセンスDNAが挙げられる。   The production of a non-human animal in which the function of a gene is suppressed can also be performed by using a DNA encoding an RNA complementary to the transcription product of the gene of the present invention. Examples of such DNA include antisense DNA.

アンチセンス核酸が標的遺伝子の発現を抑制する作用としては、以下のような複数の要因が存在する。すなわち、三重鎖形成による転写開始阻害、RNAポリメラーゼによって局部的に開状ループ構造がつくられた部位とのハイブリッド形成による転写抑制、合成の進みつつあるRNAとのハイブリッド形成による転写阻害、イントロンとエキソンとの接合点でのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、スプライソソーム形成部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、mRNAとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行抑制、キャッピング部位やポリ(A)付加部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、翻訳開始因子結合部位とのハイブリッド形成による翻訳開始抑制、開始コドン近傍のリボソーム結合部位とのハイブリッド形成による翻訳抑制、mRNAの翻訳領域やポリソーム結合部位とのハイブリッド形成によるペプチド鎖の伸長阻止、および核酸とタンパク質との相互作用部位とのハイブリッド形成による遺伝子発現抑制などである。これらは、転写、スプライシング、または翻訳の過程を阻害して、標的遺伝子の発現を抑制する。   There are several factors as described below for the action of an antisense nucleic acid to suppress the expression of a target gene. That is, transcription initiation inhibition by triplex formation, transcription inhibition by hybridization with a site where an open loop structure is locally created by RNA polymerase, transcription inhibition by hybridization with RNA that is undergoing synthesis, intron and exon Of splicing by hybrid formation at the junction with the protein, suppression of splicing by hybridization with the spliceosome formation site, suppression of transition from the nucleus to the cytoplasm by hybridization with mRNA, hybridization with capping sites and poly (A) addition sites Splicing suppression by formation, translation initiation suppression by hybridization with the translation initiation factor binding site, translation suppression by hybridization with the ribosome binding site near the initiation codon, peptization by hybridization with the mRNA translation region and polysome binding site For example, inhibition of gene chain elongation is prevented, and hybridization between nucleic acid and protein interaction sites is performed. They inhibit the expression of target genes by inhibiting transcription, splicing, or translation processes.

本発明で用いられるアンチセンス配列は、上記のいずれの作用で標的遺伝子の発現を抑制してもよい。一つの態様としては、遺伝子のmRNAの5'端近傍の非翻訳領域に相補的なアンチセンス配列を設計すれば、遺伝子の翻訳阻害に効果的であろう。しかし、コード領域もしくは3'側の非翻訳領域に相補的な配列も使用し得る。このように、遺伝子の翻訳領域だけでなく非翻訳領域の配列のアンチセンス配列を含むDNAも、本発明で利用されるアンチセンスDNAに含まれる。使用されるアンチセンスDNAは、適当なプロモーターの下流に連結され、好ましくは3'側に転写終結シグナルを含む配列が連結される。このようにして調製されたDNAは、公知の方法で、所望の細胞へ形質転換できる。アンチセンスDNAの配列は、形質転換する細胞が持つ内在性遺伝子またはその一部と相補的な配列であることが好ましいが、遺伝子の発現を有効に阻害できる限り、完全に相補的でなくてもよい。転写されたRNAは、標的とする遺伝子の転写産物に対して好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相補性を有する。アンチセンス配列を用いて、効果的に標的遺伝子の発現を阻害するには、アンチセンスDNA の長さは、少なくとも15塩基以上であり、好ましくは100塩基以上であり、さらに好ましくは500塩基以上である。通常、用いられるアンチセンスDNAの長さは5kbよりも短く、好ましくは2.5kbよりも短い。   The antisense sequence used in the present invention may suppress the expression of the target gene by any of the actions described above. In one embodiment, if an antisense sequence complementary to the untranslated region near the 5 ′ end of the mRNA of the gene is designed, it will be effective for inhibiting translation of the gene. However, sequences complementary to the coding region or the 3 ′ untranslated region can also be used. As described above, a DNA containing an antisense sequence of a non-translated region as well as a translated region of a gene is also included in the antisense DNA used in the present invention. The antisense DNA to be used is linked downstream of a suitable promoter, and preferably a sequence containing a transcription termination signal is linked on the 3 ′ side. The DNA thus prepared can be transformed into a desired cell by a known method. The sequence of the antisense DNA is preferably a sequence complementary to the endogenous gene or a part thereof possessed by the cell to be transformed, but may be not completely complementary as long as the gene expression can be effectively inhibited. Good. The transcribed RNA preferably has a complementarity of 90% or more, most preferably 95% or more, to the transcription product of the target gene. In order to effectively inhibit the expression of a target gene using an antisense sequence, the length of the antisense DNA is at least 15 bases or more, preferably 100 bases or more, more preferably 500 bases or more. is there. Usually, the length of the antisense DNA used is shorter than 5 kb, preferably shorter than 2.5 kb.

本発明の遺伝子の転写産物と相補的なRNAの他の一つの態様は、本発明の遺伝子の転写産物と相補的なdsRNAである。RNAiは、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有する二重鎖RNA(以下dsRNA)を細胞内に導入すると、導入した外来遺伝子および標的内在性遺伝子の発現がいずれも抑制される現象である。細胞に約40〜数百塩基対のdsRNAが導入されると、ヘリカーゼドメインを持つダイサー(Dicer)と呼ばれるRNaseIII様のヌクレアーゼがATP存在下で、dsRNAを3’末端から約21〜23塩基対ずつ切り出し、siRNA(short interference RNA)を生じる。このsiRNAに特異的なタンパク質が結合して、ヌクレアーゼ複合体(RISC:RNA-induced silencing complex)が形成される。この複合体はsiRNAと同じ配列を認識して結合し、RNaseIII様の酵素活性によってsiRNAの中央部で標的遺伝子のmRNAを切断する。また、この経路とは別にsiRNAのアンチセンス鎖がmRNAに結合してRNA依存性RNAポリメラーゼ(RsRP)のプライマーとして作用し、dsRNAが合成される。このdsRNAが再びダイサーの基質となって、新たなsiRNAを生じて作用を増幅する経路も考えられている。   Another embodiment of RNA complementary to the transcription product of the gene of the present invention is dsRNA complementary to the transcription product of the gene of the present invention. RNAi is a phenomenon in which, when a double-stranded RNA (hereinafter referred to as dsRNA) having the same or similar sequence as a target gene sequence is introduced into a cell, the expression of the introduced foreign gene and target endogenous gene are both suppressed. When dsRNA of about 40 to several hundred base pairs is introduced into a cell, a RNaseIII-like nuclease called Dicer with a helicase domain is present in the presence of ATP, and dsRNA is about 21 to 23 base pairs from the 3 ′ end. Cut out and produce siRNA (short interference RNA). A protein specific to this siRNA binds to form a nuclease complex (RISC: RNA-induced silencing complex). This complex recognizes and binds to the same sequence as siRNA, and cleaves the mRNA of the target gene at the center of siRNA by RNaseIII-like enzyme activity. In addition to this pathway, the antisense strand of siRNA binds to mRNA and acts as a primer for RNA-dependent RNA polymerase (RsRP) to synthesize dsRNA. There is also a possibility that this dsRNA becomes Dicer's substrate again to generate new siRNA and amplify the action.

本発明のRNAは、標的遺伝子mRNAのいずれかの領域に対するアンチセンスRNAをコードしたアンチセンスコードDNAと、標的遺伝子mRNAのいずれかの領域のセンスRNAをコードしたセンスコードDNAより発現させることができる。また、これらのアンチセンスRNAおよびセンスRNAよりdsRNAを作成することもできる。   The RNA of the present invention can be expressed from an antisense coding DNA that encodes an antisense RNA to any region of the target gene mRNA and a sense code DNA that encodes a sense RNA of any region of the target gene mRNA. . Moreover, dsRNA can also be produced from these antisense RNA and sense RNA.

本発明のdsRNAの発現システムを、ベクター等に保持させる場合の構成としては、同一のベクターからアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる場合と、異なるベクターからそれぞれアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる場合がある。例えば、同一のベクターからアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる構成としては、アンチセンスコードDNAおよびセンスコードDNAの上流にそれぞれpolIII系のような短いRNAを発現し得るプロモーターを連結させたアンチセンスRNA発現カセット、センスRNA発現カセットをそれぞれ構築し、これらカセットを同方向にあるいは逆方向にベクターに挿入することにより構成することができる。また、異なる鎖上に対向するようにアンチセンスコードDNAとセンスコードDNAと逆向きに配置した発現システムを構成することもできる。この構成では、アンチセンスRNAコード鎖とセンスRNAコード鎖とが対となった一つの二本鎖DNA(siRNAコードDNA)が備えられ、その両側にそれぞれの鎖からアンチセンスRNA、センスRNAとを発現し得るようにプロモーターを対向して備えられる。この場合には、センスRNA、アンチセンスRNAの下流に余分な配列が付加されることを避けるために、それぞれの鎖(アンチセンスRNAコード鎖、センスRNAコード鎖)の3'末端にターミネーターをそれぞれ備えることが好ましい。このターミネーターは、A(アデニン)塩基を4つ以上連続させた配列などを用いることができる。また、このパリンドロームスタイルの発現システムでは、二つのプロモーターの種類を異ならせることが好ましい。   When the dsRNA expression system of the present invention is retained in a vector or the like, the antisense RNA and sense RNA are expressed from the same vector, and the antisense RNA and sense RNA are expressed from different vectors, respectively. There is. For example, antisense RNA and sense RNA can be expressed from the same vector as an antisense RNA in which a promoter capable of expressing a short RNA such as polIII is linked upstream of the antisense code DNA and the sense code DNA. It can be constructed by constructing an expression cassette and a sense RNA expression cassette, respectively, and inserting these cassettes into the vector in the same direction or in the opposite direction. It is also possible to construct an expression system in which the antisense code DNA and the sense code DNA are arranged in opposite directions so as to face each other on different strands. In this configuration, one double-stranded DNA (siRNA-encoding DNA) in which an antisense RNA coding strand and a sense RNA coding strand are paired is provided, and antisense RNA and sense RNA from each strand are provided on both sides thereof. A promoter is provided oppositely so that it can be expressed. In this case, in order to avoid adding extra sequences downstream of the sense RNA and antisense RNA, a terminator is added to the 3 ′ end of each strand (antisense RNA coding strand, sense RNA coding strand). It is preferable to provide. As this terminator, a sequence in which four or more A (adenine) bases are continued can be used. Moreover, in this palindromic style expression system, it is preferable that the types of the two promoters are different.

また、異なるベクターからアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる構成としては、例えば、アンチセンスコードDNAおよびセンスコードDNAの上流にそれぞれ polIII系のような短いRNAを発現し得るプロモーターを連結させたアンチセンスRNA発現カセット、センスRNA発現カセットをそれぞれ構築し、これらカセットを異なるベクターに保持させることにより構成することができる。   In addition, as a configuration for expressing antisense RNA and sense RNA from different vectors, for example, antisense coding DNA and an antisense in which a promoter capable of expressing a short RNA such as polIII is linked upstream of sense coding DNA. An RNA expression cassette and a sense RNA expression cassette can be constructed, and these cassettes can be held in different vectors.

本発明のRNAiにおいては、dsRNAとしてsiRNAが使用されたものであってもよい。「siRNA」は、細胞内で毒性を示さない範囲の短鎖からなる二重鎖RNAを意味し、例えば、15〜49塩基対と、好適には15〜35塩基対と、さらに好適には21〜30塩基対とすることができる。あるいは、発現されるsiRNAが転写され最終的な二重鎖RNA部分の長さが、例えば、15〜49塩基対、好適には15〜35塩基対、さらに好適には21〜30塩基対とすることができる。
RNAiに用いるDNAは、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の配列の相同性を有する。
In the RNAi of the present invention, siRNA may be used as dsRNA. “SiRNA” means a double-stranded RNA consisting of short strands that are not toxic in cells, for example, 15 to 49 base pairs, preferably 15 to 35 base pairs, and more preferably 21 Can be ~ 30 base pairs. Alternatively, the siRNA to be expressed is transcribed and the length of the final double-stranded RNA portion is, for example, 15 to 49 base pairs, preferably 15 to 35 base pairs, more preferably 21 to 30 base pairs. be able to.
The DNA used for RNAi need not be completely identical to the target gene, but has at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more sequence homology. .

dsRNAにおけるRNA同士が対合した二重鎖RNAの部分は、完全に対合しているものに限らず、ミスマッチ(対応する塩基が相補的でない)、バルジ(一方の鎖に対応する塩基がない)などにより不対合部分が含まれていてもよい。本発明においては、dsRNAにおけるRNA同士が対合する二重鎖RNA領域中に、バルジおよびミスマッチの両方が含まれていてもよい。   The part of the double-stranded RNA in which the RNAs in dsRNA are paired is not limited to a perfect pair, but mismatch (corresponding base is not complementary), bulge (no base corresponding to one strand) ) Or the like may include an unpaired portion. In the present invention, both bulges and mismatches may be included in the double-stranded RNA region where RNAs in dsRNA pair with each other.

本発明の遺伝子の発現の抑制は、また、リボザイムをコードするDNAを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するRNA分子のことをいう。リボザイムには種々の活性を有するものがあるが、中でもRNAを切断する酵素としてのリボザイムの研究により、RNAの部位特異的な切断を目的とするリボザイムの設計が可能となった。リボザイムには、グループIイントロン型や、RNasePに含まれるM1RNAのように400ヌクレオチド以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型やヘアピン型と呼ばれる40ヌクレオチド程度の活性ドメインを有するものもある。   Inhibition of the expression of the gene of the present invention can also be carried out using DNA encoding a ribozyme. A ribozyme refers to an RNA molecule having catalytic activity. Some ribozymes have a variety of activities. Among them, research on ribozymes as enzymes that cleave RNA has made it possible to design ribozymes for site-specific cleavage of RNA. Some ribozymes have a group I intron type and a size of 400 nucleotides or more like M1RNA contained in RNaseP, but some have an active domain of about 40 nucleotides called hammerhead type or hairpin type.

例えば、ハンマーヘッド型リボザイムの自己切断ドメインは、G13U14C15のC15の3'側を切断するが、活性にはU14が9位のAと塩基対を形成することが重要とされ、15位の塩基はCの他にAまたはUでも切断されることが示されている。リボザイムの基質結合部を標的部位近傍のRNA 配列と相補的になるように設計すれば、標的RNA中のUC、UUまたはUAという配列を認識する制限酵素的なRNA切断リボザイムを作出することが可能である。例えば、阻害標的となる本発明の酵素のコード領域中には標的となりうる部位が複数存在する。   For example, the self-cleaving domain of hammerhead ribozyme cleaves on the 3 ′ side of C15 of G13U14C15, but it is important for U14 to form a base pair with A at position 9, and the base at position 15 is In addition to C, it is shown that it can also be cut by A or U. If the ribozyme substrate binding site is designed to be complementary to the RNA sequence near the target site, it is possible to create a restriction enzyme-like RNA-cleaving ribozyme that recognizes the UC, UU, or UA sequence in the target RNA. It is. For example, there are a plurality of sites that can be targets in the coding region of the enzyme of the present invention that is an inhibition target.

また、ヘアピン型リボザイムも、本発明の目的のために有用である。ヘアピン型リボザイムは、例えばタバコリングスポットウイルスのサテライトRNAのマイナス鎖に見出される(J.M.Buzayan Nature 323:349,1986)。このリボザイムも、標的特異的なRNA切断を起こすように設計できることが示されている。   Hairpin ribozymes are also useful for the purposes of the present invention. Hairpin ribozymes are found, for example, in the minus strand of tobacco ring spot virus satellite RNA (J. M. Buzayan Nature 323: 349, 1986). This ribozyme has also been shown to be designed to cause target-specific RNA cleavage.

標的を切断できるよう設計されたリボザイムは、植物細胞中で転写されるようにカリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーターなどのプロモーターおよび転写終結配列に連結される。しかし、その際、転写されたRNAの5'末端や3'末端に余分な配列が付加されていると、リボザイムの活性が失われてしまうことがある。このようなとき、転写されたリボザイムを含むRNAからリボザイム部分だけを正確に切り出すために、リボザイム部分の5'側や3'側に、トリミングを行うためのシスに働く別のトリミングリボザイムを配置させることも可能である(K.Taira et al. (1990) Protein Eng. 3:733、A.M.Dzianottand J.J.Bujarski (1989) Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 86:4823、 C.A.Grosshansand R.T.Cech (1991) Nucleic Acids Res. 19:3875、 K.Taira et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19:5125)。また、このような構成単位をタンデムに並べ、標的遺伝子内の複数の部位を切断できるようにして、より効果を高めることもできる(N.Yuyama et al. Biochem.Biophys.Res.Commun.186:1271,1992)。このようなリボザイムを用いて本発明で標的となる遺伝子の転写産物を特異的に切断し、該遺伝子の発現を抑制することができる。   A ribozyme designed to cleave the target is linked to a promoter such as the cauliflower mosaic virus 35S promoter and a transcription termination sequence so that it is transcribed in plant cells. However, at that time, if an extra sequence is added to the 5 ′ end or 3 ′ end of the transcribed RNA, the ribozyme activity may be lost. In such a case, in order to accurately cut out only the ribozyme part from the RNA containing the transcribed ribozyme, another trimming ribozyme that acts in cis for trimming is placed on the 5 'side or 3' side of the ribozyme part. (K. Taira et al. (1990) Protein Eng. 3: 733, AMDzianottand JJ Bujarski (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86: 4823, CAGrosshansand RTCech (1991) Nucleic Acids Res. 19: 3875, K. Taira et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19: 5125). In addition, such structural units can be arranged in tandem so that multiple sites in the target gene can be cleaved, thereby further enhancing the effect (N. Yuyama et al. Biochem. Biophys. Res. Commun. 186: 1271,1992). Such a ribozyme can be used to specifically cleave the transcription product of the target gene in the present invention, thereby suppressing the expression of the gene.

本発明においては、トランスジェニック技術を用いて、遺伝子発現を抑制する上記DNAを所望の非ヒト動物に導入することで、GsdmA遺伝子および癌抑制遺伝子の機能が抑制されている非ヒト動物を作製することもできる。   In the present invention, a non-human animal in which the functions of the GsdmA gene and the tumor suppressor gene are suppressed is introduced by introducing the above-described DNA that suppresses gene expression into a desired non-human animal using a transgenic technique. You can also

トランスジェニック動物の作製方法は公知である。例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:7380-7384(1980)に記載の方法により、トランスジェニック動物を得ることができる。具体的には、遺伝子発現を抑制する上記DNAを動物の全能細胞に導入し、この細胞を個体へと発生させる。得られた個体のうち、体細胞および生殖細胞中に導入遺伝子が組み込まれた個体を選別することによって、目的とするトランスジェニック動物を作製することができる。遺伝子を導入する全能細胞としては、受精卵や初期胚のほか、多分化能を有するES細胞のような培養細胞などが挙げられる。当業者においては、上記の方法を適宜改変して、所望の遺伝子の発現が改変されたトランスジェニック動物を作製することが可能である。   Methods for producing transgenic animals are known. For example, transgenic animals can be obtained by the method described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77: 7380-7384 (1980). Specifically, the DNA that suppresses gene expression is introduced into an totipotent cell of an animal, and this cell is generated into an individual. By selecting individuals from which the transgene has been incorporated into somatic cells and germ cells, the desired transgenic animals can be produced. Examples of totipotent cells into which genes are introduced include fertilized eggs and early embryos, and cultured cells such as ES cells having multipotency. Those skilled in the art can appropriately modify the above method to produce a transgenic animal in which the expression of a desired gene is modified.

遺伝子発現を抑制するDNAは、該DNAを導入すべき動物の細胞において発現可能なプロモーターに連結した組み換え遺伝子コンストラクト(発現ベクター)とするのが一般的である。本発明の組み換え遺伝子コンストラクトは、適当な宿主を利用してクローニング可能なベクターに、前記上記の遺伝子発現を抑制するDNAと、その上流にプロモーターとを挿入し、クローニングすることによって構築することができる。   The DNA that suppresses gene expression is generally a recombinant gene construct (expression vector) linked to a promoter that can be expressed in the cells of an animal into which the DNA is to be introduced. The recombinant gene construct of the present invention can be constructed by inserting and cloning the above-described DNA that suppresses gene expression and a promoter upstream thereof into a vector that can be cloned using an appropriate host. .

本発明に利用することができるプロモーターとしては、動物細胞で発現可能なプロモーターであれば特に制限されず、例えば、哺乳動物細胞由来のプロモーターや、サイトメガロウィルス、レトロウィルス、ポリオーマウィルス、アデノウィルス、シミアンウィルス40(SV40)等のウィルスプロモーターを挙げることができる。例えば、SV40のプロモーターを使用する場合は、Mulliganらの方法(Nature (1990) 277, 108)に従って、上記コンストラクトを作製することができる。   The promoter that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a promoter that can be expressed in animal cells. For example, promoters derived from mammalian cells, cytomegalovirus, retrovirus, polyomavirus, adenovirus, A viral promoter such as simian virus 40 (SV40) can be mentioned. For example, when the SV40 promoter is used, the above construct can be prepared according to the method of Mulligan et al. (Nature (1990) 277, 108).

また、本発明に使用可能なベクターとしては、導入遺伝子を動物の生体内で広範囲に発現誘導でき得るものであればよく、当業者において周知の発現ベクターを利用することができる。   The vector that can be used in the present invention may be any vector that can induce the expression of the transgene over a wide range in the animal body, and an expression vector known to those skilled in the art can be used.

適当な制限酵素によって前記ベクターから切り出した組み換え遺伝子コンストラクトは、十分に精製されトランスジェニック動物の作製に用いられる。通常、トランスジェニック動物は、未受精卵、受精卵、精子およびその始原細胞を含む胚芽細胞などに、前記コンストラクトを導入することによって作製される。コンストラクトを導入する細胞としては、通常、非ヒト哺乳動物の発生における胚発生の段階、より具体的には単細胞あるいは受精卵細胞の段階で、通常8細胞期以前のものが利用される。上記コンストラクトの導入方法としては、例えば、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、凝集法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法等が公知である。さらに、こうして得られた形質転換細胞を上述の胚芽細胞と融合させることによりトランスジェニック動物を作製することも可能である。   A recombinant gene construct excised from the vector with an appropriate restriction enzyme is sufficiently purified and used to produce a transgenic animal. Usually, a transgenic animal is produced by introducing the construct into an unfertilized egg, a fertilized egg, a sperm and a germ cell containing a progenitor cell thereof. As the cells into which the construct is introduced, those at the stage of embryogenesis in the development of non-human mammals, more specifically, at the stage of single cells or fertilized egg cells, usually those before the 8-cell stage are used. Known methods for introducing the construct include calcium phosphate method, electroporation method, lipofection method, aggregation method, microinjection method, particle gun method, DEAE-dextran method and the like. Furthermore, it is also possible to produce a transgenic animal by fusing the thus obtained transformed cells with the above-mentioned germ cells.

マウスの場合、例えば、排卵誘発剤を投与したメスのマウスに正常なオスのマウスを交配させることにより、コンストラクトの導入が可能な受精卵を回収することができる。マウス受精卵では、一般に雄性前核へのマイクロインジェクションによりコンストラクトが導入される。コンストラクトを導入した細胞は、体外での培養の後、導入に成功したと思われる細胞が代理母の卵管に移植され、トランスジェニックキメラ動物が誕生する。代理母には、通常、精管を切断したオスと交配させて偽妊娠状態としたメスが利用される。   In the case of a mouse, for example, by mating a normal male mouse with a female mouse administered with an ovulation inducer, a fertilized egg capable of introducing a construct can be collected. In mouse fertilized eggs, the construct is generally introduced by microinjection into the male pronucleus. The cells into which the construct has been introduced are cultured outside the body, and then the cells that appear to have been successfully introduced are transplanted into the surrogate mother's fallopian tube to produce a transgenic chimeric animal. The surrogate mother is usually a female that has been mated with a male whose vagina has been cut into a pseudopregnant state.

生まれたトランスジェニックキメラ動物は、上記の遺伝子発現を抑制するDNAが組み込まれていることを確認した上で、F1動物の誕生のために正常な動物と交配させる。一般にコンストラクトとして導入した外来DNAは、ゲノムの同一の部分に複数コピーが直列に組み込まれる。通常はこの組み込みコピー数が多いほど、多量の遺伝子発現につながり、より明瞭な表現型が期待できる。体細胞ゲノムにおいて、上記の遺伝子発現を抑制するDNAが組み込まれていることは、コンストラクトに特異的なプライマーを用いたPCRや特異的なプローブを用いたサザンブロット法によって確認することができる。   The born transgenic chimeric animal is mated with a normal animal for the birth of the F1 animal after confirming that the DNA that suppresses the gene expression is incorporated. In general, multiple copies of foreign DNA introduced as a construct are integrated in series in the same part of the genome. In general, the higher the number of integrated copies, the greater the expression of the gene, and a clearer phenotype can be expected. The incorporation of DNA that suppresses the above gene expression in the somatic cell genome can be confirmed by PCR using primers specific for the construct or Southern blotting using a specific probe.

この交配の結果誕生するF1動物の中で、体細胞に外来遺伝子(上記の遺伝子発現を抑制するDNA)を有するもの(ヘテロザイゴート)は、生殖細胞に外来遺伝子を伝えることができるトランスジェニック動物である。F1動物の中から体細胞に外来遺伝子を保持するものを選び、これらを両親とすることによって、F2動物であるホモザイゴートを得ることができる。   Among F1 animals born as a result of this mating, those that have foreign genes (DNA that suppresses the above gene expression) in somatic cells (heterozygotes) are transgenic animals that can transmit foreign genes to germ cells. is there. A homozygote that is an F2 animal can be obtained by selecting an F1 animal that has a foreign gene in a somatic cell and using these as parents.

また、本発明においては、トランスジェニック技術を用いて、癌遺伝子をコードするDNAを所望の非ヒト動物に導入することで、癌遺伝子の機能が促進されている非ヒト動物を作製することもできる。作製された非ヒト動物とGsdmA遺伝子の機能が抑制されている非ヒト動物を交配することで、GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌遺伝子の機能が促進された非ヒト動物を作製することができる。   In the present invention, a non-human animal in which the function of an oncogene is promoted can be produced by introducing a DNA encoding an oncogene into a desired non-human animal using a transgenic technique. . By mating the prepared non-human animal with a non-human animal in which the function of the GsdmA gene is suppressed, a non-human animal in which the function of the GsdmA gene is suppressed and the function of the oncogene is promoted can be produced. .

また、本発明においては、トランスジェニック技術を用いて、癌遺伝子をコードするDNAを、GsdmA遺伝子の機能が抑制されている非ヒト動物に導入することで、GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌遺伝子の機能が促進された非ヒト動物を作製することもできる。   Further, in the present invention, by using a transgenic technique, by introducing DNA encoding an oncogene into a non-human animal in which the function of the GsdmA gene is suppressed, the function of the GsdmA gene is suppressed, and the oncogene It is also possible to produce a non-human animal in which the function of is promoted.

また、本発明はGsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌化関連遺伝子の機能が促進または抑制されている動物細胞(GsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌遺伝子の機能が促進されている動物細胞、またはGsdmA遺伝子の機能が抑制され、癌抑制遺伝子の機能が抑制されている動物細胞)に関する。本発明の動物細胞が由来する生物種は、特に制限はなく、ヒトを含む種々の生物種由来の細胞である。また、本発明の動物細胞としては、例えば、体細胞、受精卵、ES細胞、本発明の非ヒト動物から樹立された細胞が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記非ヒト動物由来の細胞株を樹立する方法としては、公知の方法を利用することができる。例えば、げっ歯類においては、胎仔細胞の初代培養の方法を用いることが可能である(新生化学実験講座、18巻、125頁〜129頁東京化学同人、およびマウス胚の操作マニュアル、262頁〜264頁、近代出版)。   The present invention also provides an animal cell in which the function of a GsdmA gene is suppressed and the function of a canceration-related gene is promoted or suppressed (an animal cell in which the function of a GsdmA gene is suppressed and the function of an oncogene is promoted, or Animal cells in which the function of the GsdmA gene is suppressed and the function of the tumor suppressor gene is suppressed. The biological species from which the animal cell of the present invention is derived is not particularly limited, and is a cell derived from various biological species including humans. Examples of animal cells of the present invention include, but are not limited to, somatic cells, fertilized eggs, ES cells, and cells established from the non-human animals of the present invention. As a method for establishing the cell line derived from the non-human animal, a known method can be used. For example, in rodents, it is possible to use the method of primary culture of fetal cells (Neochemistry Laboratory, Vol. 18, pp. 125-129, Tokyo Chemistry Doujin, and mouse embryo operation manual, pp. 262- 264 pages, Modern Publishing).

本発明は、本発明の非ヒト動物の表現型を相補する化合物のスクリーニング方法を提供する。
本発明の方法における「被験試料」としては、特に制限はなく、例えば、天然化合物、有機化合物、無機化合物、タンパク質、ペプチド、抗体等の単一化合物、並びに、化合物ライブラリー、遺伝子ライブラリー、抗体ライブラリーの発現産物、細胞抽出物、細胞培養上清、発酵微生物産生物、海洋生物抽出物、植物抽出物、原核細胞抽出物、真核単細胞抽出物もしくは動物細胞抽出物等を挙げることができる。上記被験試料は必要に応じて適宜標識して用いることができる。標識としては、例えば、放射標識、蛍光標識等を挙げることができる。
The present invention provides a method of screening for compounds that complement the phenotype of the non-human animal of the present invention.
There is no restriction | limiting in particular as "test sample" in the method of this invention, For example, single compounds, such as a natural compound, an organic compound, an inorganic compound, protein, a peptide, an antibody, a compound library, a gene library, an antibody Examples include library expression products, cell extracts, cell culture supernatants, fermented microorganism products, marine organism extracts, plant extracts, prokaryotic cell extracts, eukaryotic single cell extracts or animal cell extracts. . The test sample can be appropriately labeled as necessary. Examples of the label include a radiolabel and a fluorescent label.

また、本発明におけるスクリーニング方法の第一の態様は、本発明の非ヒト動物の表現型を相補する化合物のスクリーニングに関するものである。第一の態様としては、まず、被検化合物を本発明の非ヒト動物に投与する。本発明の非ヒト動物への被検化合物の投与は、例えば、経口的または非経口的に行うことができるが、それらに限定されない。被検化合物がタンパク質である場合には、例えば、該タンパク質をコードする遺伝子を有するウイルスベクターを構築し、その感染力を利用して、本発明の非ヒト動物に該遺伝子を導入することも可能である。第一の態様としては、次いで、被検化合物が非ヒト動物の表現型を相補しているか否かを判定する。次いで、被検化合物を投与していない場合と比較して、非ヒト動物の表現型を相補する化合物を選択する。   The first aspect of the screening method of the present invention relates to screening for compounds that complement the phenotype of the non-human animal of the present invention. In the first embodiment, first, a test compound is administered to the non-human animal of the present invention. Administration of the test compound to the non-human animal of the present invention can be performed, for example, orally or parenterally, but is not limited thereto. When the test compound is a protein, for example, a viral vector having a gene encoding the protein can be constructed, and the gene can be introduced into the non-human animal of the present invention using its infectivity. It is. In the first embodiment, it is then determined whether or not the test compound complements the phenotype of the non-human animal. Then, a compound that complements the phenotype of the non-human animal is selected as compared to the case where the test compound is not administered.

非ヒト動物の表現型としては、癌(例えば、皮膚癌、喉頭癌、舌癌、食道癌、胃癌、乳癌、大腸癌、卵巣癌、膀胱癌、子宮癌、膵臓癌、腎臓癌、肺癌、メラノーマ、白血病等)の発症、進行、転移等、特に皮膚癌の発症、進行、転移等が例示できる。また、非ヒト動物の表現型の相補としては、癌の発症、進行、転移等の抑制が挙げられる。   Non-human animal phenotypes include cancer (eg skin cancer, laryngeal cancer, tongue cancer, esophageal cancer, stomach cancer, breast cancer, colon cancer, ovarian cancer, bladder cancer, uterine cancer, pancreatic cancer, kidney cancer, lung cancer, melanoma. Onset, progression, metastasis, etc., especially skin cancer onset, progression, metastasis, etc. Further, the complementation of the phenotype of a non-human animal includes suppression of cancer onset, progression, metastasis, and the like.

本発明におけるスクリーニング方法の第二の態様は、本発明の動物細胞の表現型を相補する化合物のスクリーニングに関する。第二の態様としては、まず、被検化合物を本発明の動物細胞に接触させる。   The second aspect of the screening method in the present invention relates to screening for compounds that complement the phenotype of animal cells of the present invention. In the second embodiment, first, a test compound is contacted with the animal cell of the present invention.

本発明において「接触」は、例えば、細胞の培養液に被験試料を添加することにより行うことができる。被験試料がタンパク質の場合には、例えば、該タンパク質をコードするDNAを含むベクターを、該細胞へ導入することも可能である。   In the present invention, “contact” can be carried out, for example, by adding a test sample to a cell culture solution. When the test sample is a protein, for example, a vector containing DNA encoding the protein can be introduced into the cell.

次いで、被検化合物が動物細胞の表現型を相補しているか否かを判定する。次いで、被検化合物を投与していない場合と比較して、動物細胞の表現型を相補する化合物を選択する。
本発明の細胞の表現型としては、増殖異常、分化異常、接着異常、移動能の亢進等が例示できる。また、細胞の表現型の相補としては、増殖異常、分化異常、接着異常、移動能の亢進等の抑制が挙げられる。
Next, it is determined whether or not the test compound complements the phenotype of the animal cell. Then, a compound that complements the phenotype of the animal cell is selected as compared with the case where the test compound is not administered.
Examples of the phenotype of the cell of the present invention include proliferation abnormality, differentiation abnormality, adhesion abnormality, and mobility enhancement. In addition, complementation of cell phenotype includes suppression of proliferation abnormality, differentiation abnormality, adhesion abnormality, enhancement of mobility and the like.

また、本発明は、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、GSDMA、もしくは、これらタンパク質の変異体、バリアント、ホモログ(以下GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3、またはGSDMA等と称す)、または、これらの断片に結合する抗体を提供する。本発明の抗体は、癌の検査や、癌の研究等において、上記タンパク質の検出に利用することができる。該抗体の種類には、特に制限はないが、例えばモノクローナル抗体、またはポリクローナル抗体の両方を利用することができる。該抗体は、当業者に公知の方法により調製することが可能である。ポリクローナル抗体であれば、例えば、次のようにして取得することができる。GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3またはGSDMA等、これらとGSTとの融合タンパク質として大腸菌等の微生物において発現させたリコンビナントタンパク質、またはその部分断片をウサギ等の小動物に免疫し血清を得る。これを、例えば、硫安沈殿、プロテインA、プロテインGカラム、DEAEイオン交換クロマトグラフィー、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3またはGSDMA等や合成ペプチドをカップリングしたアフィニティーカラム等により精製することにより調製する。また、モノクローナル抗体であれば、例えば、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3またはGSDMA等またはその部分断片をマウス等の小動物に免疫を行い、同マウスより脾臓を摘出し、これをすりつぶして細胞を分離し、該細胞とマウスミエローマ細胞とをポリエチレングリコール等の試薬を用いて融合させ、これによりできた融合細胞(ハイブリドーマ)の中から、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3またはGSDMA等に結合する抗体を産生するクローンを選択する。次いで、得られたハイブリドーマをマウス腹腔内に移植し、同マウスより腹水を回収し、得られたモノクローナル抗体を、例えば、硫安沈殿、プロテインA、プロテインGカラム、DEAEイオン交換クロマトグラフィー、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3またはGSDMA等や合成ペプチドをカップリングしたアフィニティーカラム等により精製することで、調製することが可能である。   The present invention also provides an antibody that binds to GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, GSDMA, or mutants, variants, homologs (hereinafter referred to as GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, or GSDMA) of these proteins, or fragments thereof. provide. The antibody of the present invention can be used for the detection of the protein in cancer screening, cancer research, and the like. The type of the antibody is not particularly limited, and for example, both a monoclonal antibody and a polyclonal antibody can be used. The antibody can be prepared by methods known to those skilled in the art. For example, a polyclonal antibody can be obtained as follows. GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, GSDMA or the like, a recombinant protein expressed in a microorganism such as Escherichia coli as a fusion protein of these with GST, or a partial fragment thereof is immunized to a small animal such as a rabbit to obtain serum. This is prepared by, for example, purification using ammonium sulfate precipitation, protein A, protein G column, DEAE ion exchange chromatography, GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, GSDMA, etc., an affinity column coupled with a synthetic peptide, or the like. In the case of a monoclonal antibody, for example, GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3 or GSDMA or a partial fragment thereof is immunized to a small animal such as a mouse, the spleen is removed from the mouse, and this is ground to separate cells, Cells and mouse myeloma cells are fused with a reagent such as polyethylene glycol, and a clone that produces an antibody that binds to GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3 or GSDMA is selected from the resulting fused cells (hybridoma). . Subsequently, the obtained hybridoma is transplanted into the abdominal cavity of the mouse, and ascites is collected from the mouse, and the obtained monoclonal antibody is obtained by, for example, ammonium sulfate precipitation, protein A, protein G column, DEAE ion exchange chromatography, GsdmA1, GsdmA2 It can be prepared by purifying with an affinity column coupled with a synthetic peptide such as GsdmA3 or GSDMA.

上記タンパク質の断片は、実施例に記載の断片、また、例えば、GsdmA1、GsdmA2、GsdmA3またはGSDMA等のC末端領域であり、このような領域としては、GsdmA3のアミノ酸第343番目から第451番目、GsdmA1のアミノ酸第334番目から第442番目、GsdmA2のアミノ酸第352番目から第460番目、GSDMAのアミノ酸第333番目から第441番目が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
なお、本明細書において引用された全ての先行技術文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
The fragment of the protein is a fragment described in the Examples, or a C-terminal region such as GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3, or GSDMA. Examples of such a region include amino acids 343 to 451 of GsdmA3, Examples include, but are not limited to, amino acids 334 to 442 of GsdmA1, amino acids 352 to 460 of GsdmA2, and amino acids 333 to 441 of GSDMA.
In addition, all prior art documents cited in the present specification are incorporated herein by reference.

以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
材料と方法
1.実験動物(マウス)
C57BL/6J、C57BL/10Jは、Jackson Laboratoryより購入した。突然変異マウス・Rim3は、国立遺伝学研究所において独自に系統化され、p53 (Trp53)ノックアウトマウスは、相沢慎一博士(現・理化学研究所・発生再生科学総合研究センター)より提供された。これらのマウス系統は、国立遺伝学研究所・系統生物研究センターにおいて飼育管理され、実験には系統生物研究センターにおいて繁殖させた動物を用いた。なお動物実験は、国立遺伝学研究所・動物実験委員会の承認を得ると共にそのガイドラインに則って行った。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Materials and Methods Experimental animal (mouse)
C57BL / 6J and C57BL / 10J were purchased from Jackson Laboratory. The mutant mouse, Rim3, was independently organized at the National Institute of Genetics, and the p53 (Trp53) knockout mouse was provided by Dr. Shinichi Aizawa (currently RIKEN, Research Center for Developmental Sciences). These mouse strains were reared and managed at the National Institute of Genetics, Center for Biological Biology, and animals bred at the Center for Biological Biology were used for experiments. Animal experiments were approved by the National Institute of Genetics / Animal Experimentation Committee and conducted according to the guidelines.

2.Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウス
Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体(GsdmA3Rim3/+;Trp53-/+)の作出には、Rim3ヘテロ個体(GsdmA3Rim3/+)とp53ノックアウトへテロ個体(Trp53-/+)を自然交配することにより得た。この親系統の組み合わせにより得られる子供の遺伝型は、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体以外にRim3ヘテロ個体(GsdmA3Rim3/+;Trp53+/+)、p53ノックアウトヘテロ個体(GsdmA3+/+;Trp53-/+)、正常個体(GsdmA3+/+;Trp53+/+)である。これら全ての産子は、同一条件下(明暗条件、温度、湿度、飼料、飲料水、床敷き等)で飼育し、皮膚癌発症の割合を経時的に観察した。
2. Rim3 heterozygous p53 knockout heteromouse
Rim3 terrorism individuals to hetero · p53 knockout (GsdmA3 Rim3 / +; Trp53 - / +) to the production of, Rim3 hetero individual (GsdmA3 Rim3 / +) and p53 knockout to terrorism individuals (Trp53 - / +) to natural mating Obtained. Genotypes children obtained by the combination of the parent lines, Rim3 hetero individuals in addition to hetero individuals to Rim3 hetero · p53 knockout (GsdmA3 Rim3 / +; Trp53 + / +), p53 knockout hetero individuals (GsdmA3 + / +; Trp53 - / +), Normal individuals (GsdmA3 + / +; Trp53 + / +). All these offspring were bred under the same conditions (light / dark conditions, temperature, humidity, feed, drinking water, flooring, etc.), and the rate of skin cancer onset was observed over time.

3.細胞系及び細胞培養
4種の皮膚癌細胞株:HSC1(皮膚扁平上皮癌)、HSC4(舌扁平上皮癌)、HSC5(皮膚扁平上皮癌)、及びA431(外陰部類上皮癌)はヒューマンサイエンス振興財団・ヒューマンサイエンス研究資源バンクから購入した。HSC1は、20%胎仔ウシ血清、及びペニシリン−ストレプトマイシンが補足されたDMEM、HSC4は、10%胎仔ウシ血清、及びペニシリン−ストレプトマイシンが補足されたMEM、HSC5は、10%胎仔ウシ血清、及びペニシリン−ストレプトマイシンが補足されたIscove’s改変DMEM、A431は10%胎仔ウシ血清、及びペニシリン−ストレプトマイシンが補足されたDMEMの中で培養を行った。
3. Cell lines and cell cultures
Four types of skin cancer cell lines: HSC1 (squamous cell carcinoma of the skin), HSC4 (squamous cell carcinoma of the tongue), HSC5 (squamous cell carcinoma of the skin), and A431 (epithelioid cancer of the vulva) are human science promotion foundation human science research resources Purchased from a bank. HSC1 is DMEM supplemented with 20% fetal calf serum and penicillin-streptomycin, HSC4 is MEM supplemented with 10% fetal calf serum, and penicillin-streptomycin, HSC5 is 10% fetal calf serum, and penicillin- Iscove's modified DMEM supplemented with streptomycin, A431 was cultured in 10% fetal calf serum and DMEM supplemented with penicillin-streptomycin.

4.RT-PCR解析(RT-PCR)
皮膚癌培養細胞からの全RNAの調製は、ISOGEN(日本ジーン社)を使用し、供給元の推奨する手順に従って行った。ヒト正常皮膚全RNAは、Invitrogen社より購入した。各皮膚癌培養細胞から得られた全RNAは、37℃で30分間、DNA分解酵素で処理し、サンプル中のゲノムDNAを除去した。全RNAからcDNAの合成の手順は、以下の通りである。各皮膚癌培養細胞全RNA、並びにヒト正常皮膚全RNA、7.5μgに10mM dNTP (10mM dATP, 10mM dCTP, 10mM dGTP, 10mM dTTP)を3μl、Oligo(dT)12-18プライマーを1500ng加え、RNA分解酵素除去処理を行った蒸留水で、最終量39μlに調製した。この溶液を65℃で5分間処理し、その後氷中にて急冷した。十分に氷温まで下がった溶液に5x First strand buffer (250mM Tris-HCl pH 8.3, 375mM KCl, 15mM MgCl2) を12μl、100mM DTTを3μl、RNA Inhibitorを3μl、逆転写酵素(SuperScript III Reverse Transcriptase: Invitrogen社)を3μl加え、55℃で50分間、反応させた。反応終了後、更に70℃で15分間保温し、逆転写酵素の酵素活性除去を行って、この最終反応物をPCRに用いる各皮膚癌培養細胞、並びにヒト正常皮膚全RNAのcDNAサンプルとした。
4). RT-PCR analysis (RT-PCR)
Preparation of total RNA from skin cancer cultured cells was performed using ISOGEN (Nippon Gene) according to the procedure recommended by the supplier. Human normal skin total RNA was purchased from Invitrogen. Total RNA obtained from each cultured skin cancer cell was treated with a DNA-degrading enzyme at 37 ° C. for 30 minutes to remove genomic DNA in the sample. The procedure for synthesizing cDNA from total RNA is as follows. Total RNA of cultured skin cancer cells and human normal skin total RNA, 7.5 μg of 10 mM dNTP (10 mM dATP, 10 mM dCTP, 10 mM dGTP, 10 mM dTTP) 3 μl, Oligo (dT) 12-18 primer 1500 ng, and RNA degradation The final volume was 39 μl with distilled water subjected to enzyme removal treatment. This solution was treated at 65 ° C. for 5 minutes and then rapidly cooled in ice. In a solution that has been sufficiently cooled to ice temperature, 12 μl of 5x First strand buffer (250 mM Tris-HCl pH 8.3, 375 mM KCl, 15 mM MgCl 2 ), 3 μl of 100 mM DTT, 3 μl of RNA Inhibitor, reverse transcriptase (SuperScript III Reverse Transcriptase: 3 μl of Invitrogen) was added and reacted at 55 ° C. for 50 minutes. After completion of the reaction, the mixture was further incubated at 70 ° C. for 15 minutes to remove the enzyme activity of reverse transcriptase, and this final reaction product was used as a cDNA sample of each skin cancer cultured cell used for PCR and human normal skin total RNA.

各皮膚癌培養細胞、及びヒト正常皮膚サンプルにおけるGSDMA発現の確認には、PCR法により行った。使用したプライマーは、(GSDMAF:ATGACCATGTTTGAAAATGTC(配列番号:13))と(GSDMAR:TTAGGAGGCCTTGGTAAGCTG(配列番号14))のセットである。反応条件は、DNA変性反応が94℃で30秒間、アニーリング反応が57℃で30秒間、伸長反応が72℃で1分30秒間、反応サイクルは35サイクル、使用した機械は、バイオメトラ社のDNA増幅装置である。反応終了後のPCRサンプルは、1%アガロースゲルにより電気泳動し、各サンプルにおけるGSDMA発現の評価を行った。   Confirmation of GSDMA expression in each cultured skin cancer cell and human normal skin sample was performed by PCR. The primers used were a set of (GSDMAF: ATGACCATGTTTGAAAATGTC (SEQ ID NO: 13)) and (GSDMAR: TTAGGAGGCCTTGGTAAGCTG (SEQ ID NO: 14)). The reaction conditions are: DNA denaturation reaction at 94 ° C for 30 seconds, annealing reaction at 57 ° C for 30 seconds, extension reaction at 72 ° C for 1 minute 30 seconds, reaction cycle of 35 cycles, and the machine used was DNA amplification from Biometra Device. After completion of the reaction, the PCR sample was electrophoresed on a 1% agarose gel, and the GSDMA expression in each sample was evaluated.

5.抗GsdmA/GSDMA抗体の作製(抗体作製)
抗GsdmA/GSDMA抗体は、GsdmA1タンパク質の37番目から12アミノ酸 (CLVLRKRKSTLF(配列番号:15))、並びにGsdmA3タンパク質の248番目から14アミノ酸 (QMISEEPEEEKLIG(配列番号:16))に相当する領域のペプチドを合成し、ニワトリに免疫することにより作製した。抗体の力価測定は、ELISA法により行った。得られた抗体をWestern blot法によりその抗原特異性について検証したところ、これらの抗体はマウスGsdmA1、GsdmA2、GsdmA3及びヒトGSDMAを全て特異的に認識する事が確認された。
5. Production of anti-GsdmA / GSDMA antibody (antibody production)
The anti-GsdmA / GSDMA antibody comprises peptides in regions corresponding to the 37th to 12th amino acids (CLVLRKRKSTLF (SEQ ID NO: 15)) of the GsdmA1 protein and the 248th to 14th amino acids (QMISEEPEEEKLIG (SEQ ID NO: 16)) of the GsdmA3 protein. Synthesized and made by immunizing chickens. The antibody titer was measured by ELISA. When the obtained antibodies were verified for their antigen specificity by Western blotting, it was confirmed that these antibodies specifically recognize all of mouse GsdmA1, GsdmA2, GsdmA3 and human GSDMA.

6.免疫組織化学(免疫染色)
皮膚癌を自然発症したRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウス個体の皮膚サンプルは、採取後4 %ホルムアルデヒド溶液で12時間から16時間、固定を行った。皮膚組織はパラフィンで包埋し、厚さ5μmに薄切した。ヒト正常皮膚、並びに皮膚扁平上皮癌パラフィン切片は、BIOCHAIN社の製品を購入して実験に使用した。脱パラフィン化したサンプルは、抗原の賦活処理として、10 mMのクエン酸バッファー中で5分間のマイクロウェーブ処理、もしくは37℃で5分間、0.05 % Trypsin処理を行った。また、内在性ペルオキシターゼ活性を抑えるために0.3 % H2O2/MtOHで室温30分間、処理を行った。一次抗体は、抗GsdmA/GSDMA (50倍希釈)を、二次抗体にはペルオキシダーゼ標識ロバ抗ニワトリIgYポリクローナル抗体 (500倍希釈, Jacson ImmunoReseach)を用いた。可視化には3' 3-ジアミノベンシジン四塩酸塩(和光純薬)を用いた。抗体染色後の標本は、ガバーガラスをかけて正立型光学顕微鏡(OLYMPUS BX51)を用いて観察を行った。
6). Immunohistochemistry (immunostaining)
Skin samples of Rim3 hetero-p53 knockout hetero mice that spontaneously developed skin cancer were fixed with 4% formaldehyde solution for 12 to 16 hours after collection. The skin tissue was embedded in paraffin and sliced to a thickness of 5 μm. Normal human skin as well as cutaneous squamous cell carcinoma paraffin sections were purchased from BIOCHAIN and used for experiments. The deparaffinized sample was subjected to microwave treatment in 10 mM citrate buffer for 5 minutes or 0.05% Trypsin treatment at 37 ° C. for 5 minutes as an antigen activation treatment. Further, in order to suppress the endogenous peroxidase activity, the treatment was performed with 0.3% H 2 O 2 / MtOH for 30 minutes at room temperature. Anti-GsdmA / GSDMA (diluted 50 times) was used as the primary antibody, and peroxidase-labeled donkey anti-chicken IgY polyclonal antibody (diluted 500 times, Jacson ImmunoReseach) was used as the secondary antibody. For visualization, 3 ′ 3-diaminobenzidine tetrahydrochloride (Wako Pure Chemical Industries) was used. The specimen after antibody staining was observed using an upright light microscope (OLYMPUS BX51) with a glass cover.

〔実施例1〕皮膚癌におけるGSDMAの消失
マウスGsdmAクラスターのヒト相同遺伝子:GSDMAは、胃癌、食道癌においてその発現が消失し、また癌抑制能を持つことが明らかにされていた。しかしながら皮膚において、同様な発現様式並びに機能を持つかについては明らかにされていない。
[Example 1] Disappearance of GSDMA in skin cancer Human homologous gene of mouse GsdmA cluster: GSDMA has been shown to have its expression disappeared in gastric cancer and esophageal cancer, and to have cancer suppressing ability. However, it has not been clarified whether it has similar expression pattern and function in the skin.

そこで、ヒトGSDMA遺伝子の皮膚での機能を明らかにする第一段階として、正常皮膚、皮膚癌におけるGSDMA遺伝子発現変化の解析を行った。正常皮膚と4種類の皮膚癌細胞株:HSC1(皮膚扁平上皮癌)、HSC4(舌扁平上皮癌)、HSC5(皮膚扁平上皮癌)、及びA431(外陰部類上皮癌)を用いてGSDMA遺伝子の発現をRT-PCR法により調べた結果、ヒト正常皮膚にはGSDMA遺伝子の発現が観察されるにもかかわらず、全ての癌細胞株においてはGSDMA遺伝子の発現が消失している事が明らかとなった (図1)。このことは、胃並びに胃癌におけるGSDMA遺伝子の発現様式と同様であり、皮膚においてもGSDMA遺伝子が癌抑制機能を持つ可能性があることを示唆する。   Therefore, as a first step to clarify the function of human GSDMA gene in skin, we analyzed changes in GSDMA gene expression in normal skin and skin cancer. GSDMA gene expression using normal skin and 4 types of skin cancer cell lines: HSC1 (skin squamous cell carcinoma), HSC4 (squamous cell carcinoma of the tongue), HSC5 (skin squamous cell carcinoma), and A431 (vulvar epidermoid carcinoma) As a result of RT-PCR analysis, it was revealed that GSDMA gene expression was lost in all cancer cell lines even though GSDMA gene expression was observed in normal human skin. (Figure 1). This is similar to the expression pattern of the GSDMA gene in stomach and gastric cancer, and suggests that the GSDMA gene may also have a tumor suppressor function in skin.

〔実施例2〕Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体は皮膚癌を自然発症する
マウスにおいてGsdmAクラスター遺伝子(マウス11番染色体に存在)の内、GsdmA1とGsdmA3が皮膚において発現している。上皮形態形成異常突然変異マウスRim3の原因遺伝子はGsdmA3であり、Rim3の表現型から考えて、GsdmA3遺伝子の機能は、細胞増殖・分化に深く関わっていることが予想される。これらの事とヒト皮膚癌においてGSDMA遺伝子発現が消失することなどから考えて、本発明者らはマウス皮膚においてGsdmA3は癌抑制能を持つのではないかと仮説を立てた。この仮説を確かめるために、本発明者らはGsdmA3が原因遺伝子である上皮形態異常突然変異マウス・Rim3に、癌抑制遺伝子として知られているp53 (Trp53)のノックアウトアリルを導入したRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体(GsdmA3Rim3/+;Trp53-/+)を作製し、その動物個体における皮膚癌発症率の検証を行った。実験に用いた掛合わせの模式図を図2に示す。Rim3ヘテロ個体(GsdmA3Rim3/+)とp53ノックアウトへテロ個体(Trp53-/+)を交配することによりRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体、Rim3ヘテロ個体、p53ノックアウトヘテロ個体、正常個体が、理論値通りの割合で得られた。これら全ての遺伝型個体を同一条件下かつ発ガン性物質の接触なしで飼育し、経時観察を行った。これらの動物において皮膚癌が発症したならば、その原因は遺伝型のみによる自然発症であると言える。経時観察の結果、全ての遺伝型において、生後6ヶ月までは皮膚癌の発症は観察されなかった。生後7ヶ月になると初めてRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体においてのみ、皮膚癌の発症が観察された。ダブルへテロ個体では、加齢と共にその発症率が上昇し、8ヶ月齢では38%(8/21)、10ヶ月齢では62%(13/21)、12ヶ月齢では81%(17/21)の個体で皮膚癌が発症した(図3)。興味深いことに、その皮膚癌は一個体につき複数個発症し、発症部位はヒトの皮膚癌と同様に頭部と頸部に集中していた(表1)。Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体以外の遺伝型個体:Rim3ヘテロ個体、p53ノックアウトヘテロ個体、正常個体においては、Rim3ヘテロ個体のみに、生後11ヶ月齢で皮膚癌の発症がみられたが、その発症率は生後12ヶ月齢となっても約10%と非常に低い値であった。
[Example 2] Rim3 heterozygous p53 knockout heterozygote spontaneously develops skin cancer GsdmA1 and GsdmA3 are expressed in the skin among the GsdmA cluster genes (present on mouse chromosome 11) in mice. The causative gene of the epithelial morphogenesis mutant mouse Rim3 is GsdmA3. Considering the Rim3 phenotype, the function of the GsdmA3 gene is expected to be deeply involved in cell proliferation and differentiation. Considering these things and the disappearance of GSDMA gene expression in human skin cancer, the present inventors hypothesized that GsdmA3 may have a cancer suppressive ability in mouse skin. In order to confirm this hypothesis, the present inventors introduced a knockout allele of p53 (Trp53) known as a tumor suppressor gene into Rim3, an epithelial morphological mutant mouse Rim3 that is a causative gene of GsdmA3. A knockout heterozygous individual (GsdmA3 Rim3 / +; Trp53 / +) was prepared, and the incidence of skin cancer in the animal individual was verified. FIG. 2 shows a schematic diagram of the hooking used in the experiment. Rim3 hetero individuals (GsdmA3 Rim3 / +) and p53 knockout hetero individuals (Trp53 - / +) hetero individuals to Rim3 hetero · p53 knockout by mating, Rim3 hetero individuals, p53 knockout hetero individuals, normal individuals, the theoretical value Obtained in street proportions. All these genotype individuals were bred under the same conditions and without contact with carcinogens, and observed over time. If skin cancer develops in these animals, it can be said that the cause is spontaneous onset only by genotype. As a result of time-lapse observation, no skin cancer was observed until 6 months after birth in all genotypes. Skin cancer was observed only in Rim3 heterozygous p53 knockout individuals at the age of 7 months. In double heterozygous individuals, the incidence increases with aging: 38% (8/21) at 8 months, 62% (13/21) at 10 months, 81% (17/21) at 12 months ) Individuals developed skin cancer (FIG. 3). Interestingly, multiple skin cancers occurred in each individual, and the onset sites were concentrated in the head and neck as in human skin cancer (Table 1). Rim3 heterozygous individuals other than p53 knockout heterozygous individuals: In Rim3 heterozygous individuals, p53 knockout heterozygous individuals, and normal individuals, only Rim3 heterozygous individuals developed skin cancer at 11 months of age. The incidence was very low at about 10% even at 12 months of age.

表1はRim3/+マウスとTrp53-/+マウスの交配から得られた交雑マウスにおける自然発生皮膚ガンの発症率を示す。 Table 1 shows the incidence of spontaneous skin cancer in hybrid mice obtained from crossing Rim3 / + mice with Trp53 / + mice.

〔実施例3〕Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウス発症皮膚癌の組織化学的観察
より詳しくRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体において発症した皮膚癌を調べるために、組織切片を作製した。図4のAは、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体において発症した皮膚癌の全体像を示し、図4のBはその個体の癌の切片像である。図4A中の白線は、図4Bの切断面と一致する。Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体における皮膚癌は、非常にケラチン化した領域が多く、ケラトアカントーマ様であった(図4B)。また癌組織領域を病理学的に調べると、この皮膚癌は典型的な扁平上皮癌であることが明らかとなった(図4D)。同時に、癌に隣接した非癌部領域では、細胞の過増殖が観察された(図4C)。組織化学的観察において、最も興味深いことは、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体所属リンパ節における知見である。癌発症Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体の所属リンパ節を調べたところ、そのリンパ節内には上皮構造が形成されており、また過度な角化(ケラチン化)像が観察された(図4E)。このことは、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体において発生した皮膚癌細胞が所属リンパ節へ転移し、そのリンパ節内に皮膚様構造を形成した事を意味する。
[Example 3] Histochemical Observation of Rim3 Hetero / p53 Knockout Heteromouse Skin Cancer In order to examine skin cancer in Rim3 hetero / p53 knockout heterozygous individuals in more detail, tissue sections were prepared. FIG. 4A shows an overview of skin cancer that has developed in a Rim3 hetero / p53 knockout hetero individual, and FIG. 4B is a section image of the individual's cancer. The white line in FIG. 4A corresponds to the cut surface in FIG. 4B. Skin cancer in Rim3 hetero-p53 knockout heterozygous individuals had many keratinized regions and were keratoacanthoma-like (FIG. 4B). Further, pathological examination of the cancer tissue region revealed that this skin cancer was a typical squamous cell carcinoma (FIG. 4D). At the same time, cell overgrowth was observed in the non-cancerous region adjacent to the cancer (FIG. 4C). What is most interesting in histochemical observation is the findings in the lymph nodes of Rim3 heterozygous / p53 knockout heterozygous individuals. Examination of regional lymph nodes of Rim3 heterozygous heterozygous p53 knockout heterozygote revealed that an epithelial structure was formed in the lymph nodes, and an excessive keratinization image was observed (FIG. 4E). ). This means that skin cancer cells generated in Rim3 hetero / p53 knockout heterozygous metastasis to regional lymph nodes and formed skin-like structures in the lymph nodes.

〔実施例4〕皮膚癌におけるGsdmA/GSDMAタンパク質の消失
ヒト皮膚癌培養細胞では、GSDMA遺伝子の発現は消失していた。しかしながらこの結果は、あくまで培養細胞系(in vitro)の実験結果である。そこでヒト並びに動物個体(in vivo)での癌部におけるGSDMAの発現が消失しているか否かについて調べる手始めとして、本発明者らはGsdmA/GSDMA抗体を作製した。GsdmA/GSDMAに対する合成ペプチドを作製し、ニワトリに免疫することにより抗GsdmA/GSDMAポリクローナル抗体の作出に本発明者らは成功した。ウェスタンブロットによる抗GsdmA/GSDMAポリクローナル抗体の特異性を図5に示す。今回作製したGsdmA/GSDMAポリクローナル抗体は、確実にGsdmA/GSDMA(マウスGsdmA1〜A3、並びにヒトGSDMAタンパク質)を認識する。
[Example 4] Loss of GsdmA / GSDMA protein in skin cancer Expression of GSDMA gene was lost in cultured human skin cancer cells. However, this result is only an experimental result of a cultured cell system (in vitro). Therefore, as a starting point for examining whether or not the expression of GSDMA in the cancerous part in humans and individual animals (in vivo) has disappeared, the present inventors have produced a GsdmA / GSDMA antibody. The inventors succeeded in producing an anti-GsdmA / GSDMA polyclonal antibody by preparing a synthetic peptide against GsdmA / GSDMA and immunizing chickens. The specificity of the anti-GsdmA / GSDMA polyclonal antibody by Western blot is shown in FIG. The GsdmA / GSDMA polyclonal antibody prepared this time surely recognizes GsdmA / GSDMA (mouse GsdmA1-A3 and human GSDMA protein).

この抗体を用いてRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体に発症した皮膚癌を調べたところ、非癌部上皮組織においてはGsdmAタンパク質の存在が有棘細胞層から顆粒層、透明層にかけて確認されたが(図6A、6B)、典型的な扁平上皮癌細胞領域においてGsdmAタンパク質は消失していることが明らかとなった(図6C、6D中*印)。同様に、ヒト正常皮膚、扁平上皮癌においてGSDMAタンパク質の検出を行った。ヒト正常皮膚においてGSDMAタンパク質は、マウス正常皮膚と同様に基底膜細胞層には発現がなく、有棘細胞層から顆粒層、透明層にかけて発現していた(図7A)。また、ヒトにおけるGSDMAタンパク質の毛胞での発現もマウスと同様であった(図7B)。ヒト皮膚癌においては、扁平上皮癌、基底細胞癌共にGSDMAタンパク質の発現が消失していることが見出された(図7C、7D)。以上の結果から、培養癌細胞株のみならずヒト、マウス個体においてもGsdmA/GSDMAタンパク質は、癌化に伴い消失することが明らかとなった。   Using this antibody, we examined skin cancer that developed in Rim3 hetero-p53 knockout heterozygous individuals, and in non-cancerous epithelial tissues, the presence of GsdmA protein was confirmed from the spinous cell layer to the granular layer and the transparent layer. (FIGS. 6A and 6B), it was revealed that the GsdmA protein disappeared in a typical squamous cell carcinoma cell region (* marks in FIGS. 6C and 6D). Similarly, GSDMA protein was detected in normal human skin and squamous cell carcinoma. In normal human skin, GSDMA protein was not expressed in the basement membrane cell layer as in normal mouse skin, but was expressed from the spinous cell layer to the granular layer and the transparent layer (FIG. 7A). In addition, the expression of GSDMA protein in human hair follicles was similar to that in mice (FIG. 7B). In human skin cancer, it was found that the expression of GSDMA protein was lost in both squamous cell carcinoma and basal cell carcinoma (FIGS. 7C and 7D). From the above results, it was clarified that GsdmA / GSDMA protein disappears with canceration not only in cultured cancer cell lines but also in human and mouse individuals.

本発明者らは、GsdmA3に変異が存在する上皮形態形成異常突然変異マウスRim3にp53 (Trp53)ノックアウトアリルを導入することにより、自然発症で皮膚癌を誘発する新たな皮膚癌モデル動物を開発した。Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体は、生後約7ヶ月齢前後で扁平上皮癌を発症し、生後12ヶ月齢になるとその割合は、80%を超えるものである。その皮膚癌発症部位は、ヒト皮膚癌において発症が多い頭部と頸部に集中し、また1個体につき複数の癌の発生が観察される。更にその癌細胞は、驚くべき事に所属リンパ節へ転移することが確かめられた。   The present inventors have developed a new skin cancer model animal that induces skin cancer spontaneously by introducing p53 (Trp53) knockout allele into an epithelial morphogenesis mutant mouse Rim3 in which a mutation is present in GsdmA3. . Rim3 heterozygous p53 knockout heterozygous individuals develop squamous cell carcinoma around 7 months of age, and the rate is over 80% at 12 months of age. The site of skin cancer onset is concentrated in the head and neck where human skin cancer is frequently observed, and the occurrence of multiple cancers per individual is observed. Furthermore, the cancer cells were surprisingly confirmed to metastasize to regional lymph nodes.

皮膚癌の発症率が高く、1個体につき複数の癌が発症することは、皮膚癌の発症メカニズムを解析する上で、非常に有用である。また、化学誘導なしに自然発症で皮膚癌を誘発することも特筆すべき事である。Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体は、その遺伝型のみの影響により加齢と共に皮膚癌を発症する。   The high incidence of skin cancer and the development of multiple cancers per individual is very useful in analyzing the onset mechanism of skin cancer. It is also noteworthy that skin cancer is induced spontaneously without chemical induction. Rim3 heterozygous p53 knockout individuals develop skin cancer with aging due to their genotype alone.

〔実施例5〕
Rim3単独での皮膚癌発症は、非常に低く、今回の実験では約10%であった。また、その癌も単独で発症した。データには示さないが、Rim3ホモ個体においても今回実験を行ったRim3ヘテロ個体とほぼ同様に癌の発生率は非常に低い。p53 (Trp53)ノックアウトマウスは、これまでにヘテロ、ホモ個体共に皮膚癌の自然発症報告はない。今回行った実験においてp53ノックアウトヘテロマウスで皮膚癌が発症しなかったのは、これまでの報告(皮膚癌は自然発症しない)と一致する。この2つの遺伝子に同時に変異が存在する時にのみ皮膚癌が発症する理由を、以下考察する。
Example 5
The incidence of skin cancer with Rim3 alone was very low, about 10% in this experiment. The cancer also developed alone. Although not shown in the data, the incidence of cancer is very low in Rim3 homozygous individuals as well as in the Rim3 heterozygous individuals tested in this study. No p53 (Trp53) knockout mouse has ever been reported to spontaneously develop skin cancer in both hetero and homo individuals. The fact that skin cancer did not develop in p53 knockout hetero mice in this experiment is consistent with previous reports (skin cancer does not spontaneously develop). The reason why skin cancer develops only when there are mutations in these two genes at the same time is discussed below.

癌化関連遺伝子である癌遺伝子(oncogene)や癌抑制遺伝子(tumor suppressor gene)は、本来正常遺伝子に由来し、細胞の増殖・分化調節など極めて重要な役割を担うものが多い。何らかの原因でこの癌化関連遺伝子に変異が生じると、遺伝子の異常な機能亢進(癌遺伝子)や機能低下(癌抑制遺伝子)が生じ、細胞増殖シグナルの異常亢進や細胞周期異常を引き起こす。その結果、遺伝子修復などが不能となり、更に複数の遺伝子に変異が蓄積して、最終的に細胞が癌化すると考えられる。事実多くの場合、癌においては、複数の癌関連遺伝子に変異が蓄積している。   Oncogene and tumor suppressor gene, which are canceration-related genes, are originally derived from normal genes and often play extremely important roles such as cell growth / differentiation regulation. When a mutation occurs in this canceration-related gene for some reason, abnormal gene hyperfunction (oncogene) or functional decline (tumor suppressor gene) occurs, causing abnormal increase in cell proliferation signal or cell cycle abnormality. As a result, gene repair or the like becomes impossible, mutations accumulate in a plurality of genes, and the cells are thought to eventually become cancerous. In fact, in many cases, mutations accumulate in a plurality of cancer-related genes in cancer.

まさにRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体は、この癌発生機序を反映するものであると考えられる。GsdmA3、もしくはp53遺伝子単独の変異では皮膚癌を発症しない。このことは、GsdmA3遺伝子に変異が存在する場合(Rim3ホモ/ヘテロ個体)においては、p53遺伝子により癌発生が押さえられ、逆にp53遺伝子に変異が存在する場合(p53ノックアウトホモ/ヘテロ個体)には、GsdmA3遺伝子が癌発生を押さえていると推測される。両遺伝子に変異が存在し、かつ加齢を伴うことで初めて皮膚癌が発症する。そもそもRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体では、GsdmA3遺伝子、p53遺伝子共に1アリルは正常タイプである。即ち、野生型の半分ではあるが正常な機能を持つ。おそらく皮膚癌が発症するまでの6ヶ月の間に半分量の正常な機能では遺伝子修復などが正常に行えなくなり、多くの癌化関連遺伝子に変異が蓄積して皮膚癌発症へと繋がるものと考えられる。   Rim3 heterozygous p53 knockout heterozygous individuals are thought to reflect this mechanism of cancer development. Mutation of GsdmA3 or p53 gene alone does not cause skin cancer. This means that when the GsdmA3 gene has a mutation (Rim3 homo / heteroindividual), the occurrence of cancer is suppressed by the p53 gene, while the p53 gene has a mutation (p53 knockout homo / heteroindividual). Is presumed that the GsdmA3 gene suppresses cancer development. Skin cancer develops only when there is a mutation in both genes and with aging. In the first place, in Rim3 heterozygous p53 knockout heterozygous individuals, one allele is normal for both GsdmA3 gene and p53 gene. That is, although it is half of the wild type, it has a normal function. Perhaps half of the normal function during the six months until skin cancer develops, gene repair, etc. cannot be performed normally, and mutations accumulate in many canceration-related genes, leading to the development of skin cancer. It is done.

また、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトヘテロ個体では、GsdmA3遺伝子、Trp53遺伝子共に1アリルは正常タイプであるので、その表現型は緩やかなものであると考えられる。よって、Rim3ホモ・p53ノックアウトヘテロ個体(GsdmA3Rim3/Rim3;Trp53-/+)、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトホモ個体(GsdmA3Rim3/+;Trp53-/-)は、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトヘテロ個体よりも早く皮膚癌が発症し、Rim3ホモ・p53ノックアウトホモ個体(GsdmA3Rim3/Rim3;Trp53-/-)は、更に早く皮膚癌が発症するものと考えられる。In Rim3 heterozygous / p53 knockout heterozygous individuals, one allele is normal for both the GsdmA3 gene and the Trp53 gene, so the phenotype is considered to be moderate. Therefore, Rim3 Homo · p53 knockout hetero individuals (GsdmA3 Rim3 / Rim3; Trp53 - / +), Rim3 hetero · p53 knockout homozygotes (GsdmA3 Rim3 / +; Trp53 - / -) , rather than Rim3 hetero · p53 knockout hetero individuals Skin cancer develops early, and Rim3 homo / p53 knockout homo individuals (GsdmA3 Rim3 / Rim3 ; Trp53 / ) are considered to develop skin cancer earlier.

Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体の皮膚癌における変異蓄積癌化関連遺伝子の候補の1つは、GsdmA1である。Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体においてGsdmA1遺伝子に変異は存在していない。しかしながら、抗GsdmA/GSDMA抗体を用いた免疫染色の結果は、Rim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロ個体の皮膚癌における、本来皮膚で発現しているGsdmA1、GsdmA3両タンパク質が消失している事を明らかとした。GsdmA3のみならず、変異の存在しないGsdmA1の消失は非常に興味深い。GsdmA1とGsdmA3は、非常に相同性が高く、機能的な重複性が考えられる。GsdmA3のみに変異が存在する段階において(Rim3ホモもしくはヘテロ個体)はGsdmA1がその機能を補って癌化を抑えていると思われる。癌化には両遺伝子GsdmA1、GsdmA3の消失が必要なのであろう。また、GsdmA1、GsdmA3共に発現が抑制されるのかについても興味が持たれ、両遺伝子の転写調節に関わる因子も皮膚癌における変異蓄積癌化関連遺伝子の候補と考えられる。   One candidate for a mutation accumulation canceration-related gene in skin cancer of Rim3 hetero-p53 knockout hetero individuals is GsdmA1. There is no mutation in the GsdmA1 gene in Rim3 heterozygous / p53 knockout heterozygous individuals. However, the results of immunostaining with anti-GsdmA / GSDMA antibody revealed that both GsdmA1 and GsdmA3 proteins originally expressed in the skin were lost in skin cancer of Rim3 heterozygous p53 knockout individuals. did. The disappearance of not only GsdmA3 but also GsdmA1 without mutation is very interesting. GsdmA1 and GsdmA3 have very high homology, and functional redundancy is considered. At the stage where mutations exist only in GsdmA3 (Rim3 homozygous or heterozygous individuals), it seems that GsdmA1 supplements its function and suppresses canceration. For canceration, both genes GsdmA1 and GsdmA3 must be lost. In addition, there is interest in whether the expression of both GsdmA1 and GsdmA3 is suppressed, and factors involved in the transcriptional regulation of both genes are also considered candidates for mutation-accumulating canceration-related genes in skin cancer.

今回の実験において本発明者らは、皮膚特異的に発現するGsdmA3に変異の存在するRim3にp53ノックアウトアリルを導入することにより、皮膚癌自然発症モデル動物を作製した。GsdmA3はパラログとしてGsdmA1、GsdmA2を持つ。GsdmA1は皮膚、食道、前胃領域の扁平上皮に、GsdmA2は胃腺上皮に、それぞれ特異的に発現している。GsdmA1、もしくはGsdmA2に変異を導入したトランスジェニック、又はノックインマウスを作製し、さらにp53ノックアウトアリルを導入することにより皮膚癌、食道癌などを発症する扁平上皮癌モデルマウス(GsdmA1変異/p53変異)や胃腺上皮に癌を生じる胃癌モデルマウス(GsdmA2変異/p53変異)を作製可能である。   In this experiment, the present inventors created a skin cancer spontaneous model animal by introducing a p53 knockout allele into Rim3 having a mutation in GsdmA3 expressed specifically in the skin. GsdmA3 has GsdmA1 and GsdmA2 as paralogs. GsdmA1 is specifically expressed in the squamous epithelium in the skin, esophagus and foregut region, and GsdmA2 is specifically expressed in the gastric gland epithelium. Squamous cell carcinoma model mice (GsdmA1 mutation / p53 mutation) that develop skin cancer, esophageal cancer, etc. by creating transgenic or knock-in mice with mutations introduced into GsdmA1 or GsdmA2 and then introducing p53 knockout alleles A gastric cancer model mouse (GsdmA2 mutation / p53 mutation) that produces cancer in the gastric gland epithelium can be prepared.

これまで、皮膚癌発症モデル動物は、遺伝子欠損(ノックアウト)、遺伝子導入(トランスジェニック)技術を用いて数種類作製されているが、その多くは、皮膚癌の発症に化学誘導等が必要であり、リンパ節への転移は報告されていない(Capozza et al., Am J Pathol. 162(6). 2029-2039. 2003、Ishikawa et al., Mutat Res. 477(1-2). 41-49. 2001、Nicolas et al., Nat Genet. 33(3). 416-421. 2003)。   Until now, several types of skin cancer development model animals have been created using gene deletion (knockout) and gene transfer (transgenic) techniques, many of which require chemical induction for the development of skin cancer, Metastasis to lymph nodes has not been reported (Capozza et al., Am J Pathol. 162 (6). 2029-2039. 2003, Ishikawa et al., Mutat Res. 477 (1-2). 41-49. 2001, Nicolas et al., Nat Genet. 33 (3). 416-421. 2003).

p53のノックアウトホモマウスは生後3ヶ月から6ヶ月、p53のノックアウトヘテロマウスは生後10ヶ月でリンパ癌を自然発症するが、皮膚癌は発症しない(Donehower et al., Nature. 356, 215-221. 1992.)。また、本発明者らは、Rim3 (GsdmA3Rim3/+並びにGsdmA3Rim3/Rim3)における皮膚癌の自然発症率は極めて低いことを見出している。P53 knockout homo mice spontaneously develop lymphoma at 3 to 6 months of age, and p53 knockout hetero mice at 10 months of age, but do not develop skin cancer (Donehower et al., Nature. 356, 215-221. 1992.). In addition, the present inventors have found that the spontaneous incidence of skin cancer in Rim3 (GsdmA3 Rim3 / + and GsdmA3 Rim3 / Rim3 ) is extremely low.

これに対し、本発明者らによって提供されたRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウス(GsdmA3Rim3/+;Trp53-/+)では、生後7ヶ月より自然発症で多発的に皮膚扁平上皮癌を引き起こし、生後12ヶ月では8割以上の個体において同様な扁平上皮癌の発症が観察された。更に驚くべき事に、扁平上皮癌が所属リンパ節へ転移することが確かめられた。In contrast, Teromausu to Rim3 hetero · p53 knockout provided by the present inventors (GsdmA3 Rim3 / +; Trp53 - / +) in, multiple manner cause skin squamous cell carcinoma spontaneously than seven months old, old At 12 months, more than 80% of individuals had similar squamous cell carcinomas. Surprisingly, squamous cell carcinoma was confirmed to metastasize to regional lymph nodes.

"高頻度"で"多発的"に扁平上皮癌を"自然発症"し、かつリンパ節への転移を起こすことは、本発明のRim3ヘテロ・p53ノックアウトへテロマウスが、扁平上皮癌モデル動物として有用であり、また、扁平上皮癌発生・メカニズムの解明、並びに創薬、診断薬の開発に有用であることを示している。   Rim3 heterozygous p53 knockout heteromouse of the present invention is useful as a model animal for squamous cell carcinoma because "spontaneous" squamous cell carcinoma "spontaneously" with "frequent" and "multiple occurrence" and metastasis to lymph nodes It is also useful for elucidating the occurrence and mechanism of squamous cell carcinoma as well as for the development of new drugs and diagnostics.

Claims (7)

以下の(a)または(b)に記載のタンパク質をコードするDNAおよびTrp53遺伝子の機能が抑制されたトランスジェニックマウスであって、該DNAの機能の抑制は該DNAへの変異導入によって行なわれる、トランスジェニックマウス
(a)配列番号:5に記載の塩基配列からなるDNAよりコードされるタンパク質
(b)配列番号:6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
The DNA encoding the protein described in the following (a) or (b) and a transgenic mouse in which the function of the Trp53 gene is suppressed , wherein the suppression of the function of the DNA is performed by introducing a mutation into the DNA. Transgenic mice .
(A) a protein encoded by DNA comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5
(B) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6
癌のモデル動物である、請求項に記載のトランスジェニックマウス。It is a model animal for cancer, transgenic mice according to claim 1. 癌が皮膚癌である、請求項に記載のトランスジェニックマウス。The transgenic mouse according to claim 2 , wherein the cancer is skin cancer. 以下の(a)または(b)に記載のタンパク質をコードするDNAおよびTrp53遺伝子の機能が抑制されたトランスジェニックマウス細胞であって、該DNAの機能の抑制は該DNAへの変異導入によって行なわれる、トランスジェニックマウス細胞
(a)配列番号:5に記載の塩基配列からなるDNAよりコードされるタンパク質
(b)配列番号:6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質
A DNA encoding the protein described in (a) or (b) below and a transgenic mouse cell in which the function of the Trp53 gene is suppressed , and the suppression of the function of the DNA is performed by introducing a mutation into the DNA. , Transgenic mouse cells .
(A) a protein encoded by DNA comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 5
(B) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6
請求項1に記載のトランスジェニックマウスから樹立された細胞。A cell established from the transgenic mouse according to claim 1. 以下の(a)〜(c)の工程を含む、請求項1に記載のトランスジェニックマウスの表現型を相補する化合物のスクリーニング方法。
(a)請求項1に記載のトランスジェニックマウスに被検化合物を投与する工程
(b)該トランスジェニックマウスの表現型を測定する工程
(c)被検化合物を投与していない場合と比較して、表現型を相補する化合物を選択する工程
The screening method of the compound which complements the phenotype of the transgenic mouse of Claim 1 including the process of the following (a)-(c).
(A) a step of administering a test compound to the transgenic mouse according to claim 1 (b) a step of measuring a phenotype of the transgenic mouse (c) as compared with a case where no test compound is administered Selecting a compound that complements the phenotype
以下の(a)〜(c)の工程を含む、請求項4または5に記載の動物細胞の表現型を相補する化合物のスクリーニング方法。
(a)請求項4または5に記載の動物細胞に被検化合物を接触させる工程
(b)該細胞の表現型を測定する工程
(c)被検化合物を接触させないときに比較して、表現型を相補する化合物を選択する工程
The screening method of the compound which complements the phenotype of the animal cell of Claim 4 or 5 including the process of the following (a)-(c).
(A) a step of contacting a test compound with the animal cell according to claim 4 or 5; (b) a step of measuring the phenotype of the cell; and (c) a phenotype compared to when the test compound is not contacted. For selecting a compound complementary to
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