JP5250810B2 - Screening for substances that enhance utrophin gene expression - Google Patents

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本発明は、ユートロフィン遺伝子の発現制御機構を利用してレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト動物及びそれに由来する細胞に関する。また本発明は、該トランスジェニック非ヒト動物及びそれに由来する細胞を用いた、ユートロフィン遺伝子の発現に影響を及ぼす薬物のスクリーニング方法、及び筋疾患又は筋障害の薬物候補のスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a transgenic non-human animal that expresses a reporter gene using a utrophin gene expression control mechanism and a cell derived therefrom. The present invention also relates to a screening method for drugs that affect utrophin gene expression and a screening method for drug candidates for muscle diseases or disorders using the transgenic non-human animal and cells derived therefrom.

筋障害の典型例である筋ジストロフィー、とりわけジストロフィン欠損によるデュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)は、X染色体上の突然変異を原因として、筋細胞の細胞骨格を担うジストロフィンを欠損する重症の遺伝子性筋疾患である。この発症率は新生男児3,500人に1人と比較的高い上に、3分の1は母体の卵細胞レベルにおける突然変異によるため遺伝相談による予防が必ずしも有効ではない。そこで、この重症で致死性の遺伝子性筋疾患に対して治療法の開発が求められている。しかし、遺伝子治療及び幹細胞移植治療に関しては免疫応答及び有効性の低さなど解決すべき問題が数多く残されている。また、薬物療法も行われているが、副作用が強いことが報告されている。そこで、比較的アプローチが容易な分子病態の解明に基づく薬物治療の開発を目指すことには十分な意義がある。   Muscular dystrophy that is a typical example of myopathy, especially Duchenne muscular dystrophy (DMD) due to dystrophin deficiency, is a severe genetic muscular disease that lacks dystrophin, which is responsible for the cytoskeleton of muscle cells, due to mutations on the X chromosome. . This incidence is relatively high, one in 3,500 newborn boys, and one third is due to mutations in the maternal egg cell level, so prevention by genetic counseling is not always effective. Therefore, there is a demand for the development of a treatment for this severe and fatal genetic muscle disease. However, many problems remain to be solved regarding gene therapy and stem cell transplantation treatment, such as immune response and low effectiveness. Drug therapy is also being carried out, but it has been reported that side effects are strong. Therefore, it is sufficiently meaningful to aim at the development of pharmacotherapy based on the elucidation of molecular pathology that is relatively easy to approach.

DMDに対する薬物開発のターゲットの一つとしてDMDで欠損しているジストロフィンのホモログであるユートロフィンが注目されている(非特許文献1参照)。ユートロフィンは、ジストロフィンに構造が似ている細胞骨格タンパク質であり、筋損傷時の回復過程で筋細胞膜に発現が増加することが知られているが、正常では成熟した筋肉の筋細胞膜では発現がみられず、神経筋接合部及び筋腱接合部でのみ発現している。発生過程の筋肉や再生した筋肉では一過性に筋細胞膜にも発現することがわかっているため、ユートロフィンを過剰発現させることによりジストロフィン欠損状態を代償する可能性が示唆されており、筋ジストロフィーに対する治療効果が期待されている。しかしながら、これまでに英国Oxford大学のKay Davies教授は数万種類に及ぶ薬剤のスクリーニングを行ったと報告しているが、ユートロフィンの発現を増大する有効な薬剤は見出されていない。   As one of drug development targets for DMD, utrophin, which is a homologue of dystrophin deficient in DMD, has attracted attention (see Non-Patent Document 1). Utrophin is a cytoskeletal protein that is similar in structure to dystrophin, and its expression is known to increase in the muscle cell membrane during the recovery process after muscle damage, but it is normally expressed in the muscle cell membrane of mature muscle. It is expressed only at the neuromuscular junction and the muscle tendon junction. Since it is known that the developing muscle and the regenerated muscle are transiently expressed in the sarcolemma, it is suggested that overexpression of utrophin may compensate for the dystrophin-deficient state. The effect is expected. However, Professor Kay Davies of Oxford University in the UK has reported that tens of thousands of drugs have been screened, but no effective drug has been found to increase utrophin expression.

本発明者の研究グループは、アデノウイルスベクターを用いた遺伝子導入の過程で、過剰な免疫応答に伴って、ユートロフィンの発現増強を生じ、ジストロフィン欠損mdxマウスにおける筋ジストロフィーの表現型が緩和されることを見出した(非特許文献2)。更にインターロイキン6(IL−6)の単独導入によりユートロフィンの発現増強を再現できた(非特許文献3)。しかしながら、IL−6単独投与の場合にはユートロフィンの発現増強期間が短いことや、IL−6の毒性が強いことなどから、これらを治療薬として実用化することは難しい。このアデノウイルスベクターを用いた遺伝子導入で使用されたコンストラクトは、lacZ遺伝子の上流にトリ由来βアクチン遺伝子プロモータ及びサイトメガロウイルスエンハンサを付加し、下流にポリAシグナルが付加されたものであり、ユートロフィン遺伝子を導入したものではなく、アデノウイルスベクター導入に対する生体内の免疫応答の結果、ユートロフィンが筋細胞膜にも発現することが示されたものである。   The inventor's research group has shown that in the process of gene transfer using an adenovirus vector, expression of utrophin is accompanied by an excessive immune response, and the phenotype of muscular dystrophy in dystrophin-deficient mdx mice is alleviated. (Non-Patent Document 2). Furthermore, the enhanced expression of utrophin could be reproduced by single introduction of interleukin 6 (IL-6) (Non-patent Document 3). However, when IL-6 alone is administered, it is difficult to put it to practical use as a therapeutic agent due to the short expression enhancement period of utrophin and the strong toxicity of IL-6. The construct used in the gene transfer using this adenovirus vector is obtained by adding the avian-derived β-actin gene promoter and cytomegalovirus enhancer upstream of the lacZ gene and the poly A signal downstream. It was shown that utrophin is also expressed in the muscle cell membrane as a result of in vivo immune response to adenoviral vector introduction, not a gene introduced.

ユートロフィン遺伝子の下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)配列は、筋の再生過程におけるユートロフィンの発現増強に重要な働きを担っていることが示されている(非特許文献4)。このDUE配列の制御下に外来遺伝子を連結してトランスジェニック動物を作出し、その動物において外来遺伝子が発現されたとの報告はない。   It has been shown that the utrophin enhancer (DUE) sequence downstream of the utrophin gene plays an important role in enhancing the expression of utrophin in the process of muscle regeneration (Non-patent Document 4). There is no report that a foreign animal is produced by linking a foreign gene under the control of this DUE sequence, and that the foreign gene is expressed in that animal.

また、筋ジストロフィー治療のための薬剤のスクリーニング系の確立も望まれている。例えば、ユートロフィンの発現を増大する薬剤をスクリーニングするための方法が開発されているが、骨格筋及び心筋におけるユートロフィンの発現制御が困難であり、筋ジストロフィー治療のための薬剤のスクリーニングには有効ではなかった(非特許文献5)。   In addition, establishment of a screening system for drugs for the treatment of muscular dystrophy is also desired. For example, although a method for screening a drug that increases utrophin expression has been developed, it is difficult to control utrophin expression in skeletal muscle and myocardium, and it has not been effective for screening drugs for muscular dystrophy treatment. (Non-patent document 5).

Jonathan M et.al. Amelioration of the dystrophic phenotype of mdx mice using a truncated utrophin transgene. Nature 第384巻第349〜353頁、1996年Jonathan M et.al.Amelioration of the dystrophic phenotype of mdx mice using a truncated utrophin transgene.Nature 384, 349-353, 1996 Yamamoto K et al. Immune response to adenovirus-delivered antigens upregulates utrophin and results in mitigation of muscle pathology in mdx mice. Hum Gene Ther 第11巻第669〜680頁、2000年Yamamoto K et al. Immune response to adenovirus-delivered antigens upregulates utrophin and results in mitigation of muscle pathology in mdx mice.Hum Gene Ther 11: 669-680, 2000 Fujimori K et al. Interleukin-6 induces overexpression of the sarcolemmal utrophin in neonatal mdx skeletal muscle. Hum Gene Ther 第13巻第509〜518頁、2002年Fujimori K et al. Interleukin-6 induces overexpression of the sarcolemmal utrophin in neonatal mdx skeletal muscle.Hum Gene Ther 13: 509-518, 2002 Galvagni F et al. The utrophin gene Is transcriptionally up-regulated in regenerated muscle. J Biol Chem 2002; 277: 19106-13Galvagni F et al. The utrophin gene Is transcriptionally up-regulated in regenerated muscle. J Biol Chem 2002; 277: 19106-13 Takahashi J et al. The utrophin promoter A drives high expression of the transgenic LacZ gene in liver, testis, colon, submandibular gland, and small intestine. J Gene Med 第7巻第237〜248頁、2005年Takahashi J et al. The utrophin promoter A drives high expression of the transgenic LacZ gene in liver, testis, colon, submandibular gland, and small intestine.J Gene Med 7: 237-248, 2005

ユートロフィンは、ジストロフィンのホモログであり、筋肉の細胞骨格タンパク質であるため、ユートロフィンを発現増強させることによって筋疾患又は筋障害を治療又は予防できる可能性がある。そこで、ユートロフィンの発現に影響を及ぼす物質を探索するための方法及びツールを提供することを目的とする。   Since utrophin is a homologue of dystrophin and is a muscle cytoskeletal protein, it may be possible to treat or prevent muscle diseases or disorders by enhancing utrophin expression. Then, it aims at providing the method and tool for searching the substance which affects the expression of utrophin.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、ユートロフィン遺伝子の下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)配列と転写調節領域の下流にレポータ遺伝子を連結した発現カセットをマウスに導入することによって、該レポータ遺伝子が骨格筋及び心筋の両方において発現されることを確認し、このマウスを利用して、ユートロフィンの発現増強に結びつく薬物、転写因子等のハイスループットスクリーニングを行うことができるという知見を得、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has introduced an expression cassette in which a utrophin enhancer (DUE) sequence downstream of the utrophin gene and a reporter gene are linked downstream of the transcriptional regulatory region into a mouse. , Confirming that the reporter gene is expressed in both skeletal muscle and myocardium, and using this mouse, the knowledge that high-throughput screening of drugs, transcription factors, etc. that are linked to enhanced utrophin expression can be performed. As a result, the present invention has been completed.

すなわち本発明は、以下の(1)〜(11)である。   That is, this invention is the following (1)-(11).

(1)ユートロフィン遺伝子の下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)及び転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子が導入され、かつ該レポータ遺伝子を発現することを特徴とするトランスジェニック非ヒト動物。
上記トランスジェニック非ヒト動物において、レポータ遺伝子は、脳、大腸、小腸、腎臓、肝臓、精巣、肺、顎下腺、心臓及び筋肉からなる群より選択される器官の組織又は細胞において発現される。好ましくは、レポータ遺伝子は、骨格筋、心筋及び平滑筋からなる群より選択される組織又は細胞において発現される。
上記レポータ遺伝子としては、限定されるものではないが、β−ガラクトシダーゼをコードする遺伝子(lacZ)が挙げられる。
上記トランスジェニック非ヒト動物は、例えば、ショウジョウバエ及び線虫を含む無脊椎動物、ゼブラフィッシュ及びメダカを含む魚類、ニワトリ及びウズラを含む鳥類、マウス、ラット、イヌ、ミニブタ、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、マーモセット及びカニクイザルを含む哺乳動物などである。
また、上記トランスジェニック非ヒト動物は、ユートロフィン遺伝子のDUE配列及び転写調節領域の下流にレポータ遺伝子が連結された発現カセットが導入されたものである。該発現カセットにおいては、レポータ遺伝子の上流に核移行シグナル配列が連結されていることが好ましく、及び/又はレポータ遺伝子の下流にポリAシグナル配列が連結されていることが好ましい。
(1) A transgenic non-human animal, wherein a reporter gene is introduced under the control of a utrophin enhancer (DUE) downstream of a utrophin gene and a transcriptional regulatory region, and the reporter gene is expressed.
In the transgenic non-human animal, the reporter gene is expressed in a tissue or cell of an organ selected from the group consisting of brain, large intestine, small intestine, kidney, liver, testis, lung, submandibular gland, heart and muscle. Preferably, the reporter gene is expressed in a tissue or cell selected from the group consisting of skeletal muscle, cardiac muscle and smooth muscle.
Examples of the reporter gene include, but are not limited to, a gene (lacZ) encoding β-galactosidase.
The transgenic non-human animals include, for example, invertebrates including Drosophila and nematodes, fish including zebrafish and medaka, birds including chicken and quail, mice, rats, dogs, minipigs, rabbits, goats, sheep, cows Mammals including marmoset and cynomolgus monkeys.
The transgenic non-human animal is one in which an expression cassette in which a reporter gene is linked downstream of a DUE sequence of a utrophin gene and a transcriptional regulatory region is introduced. In the expression cassette, a nuclear translocation signal sequence is preferably linked upstream of the reporter gene and / or a poly A signal sequence is preferably linked downstream of the reporter gene.

(2)前項(1)に記載のトランスジェニック非ヒト動物から得られ、かつレポータ遺伝子を発現することを特徴とする細胞。
上記細胞は、脳、大腸、小腸、腎臓、肝臓、精巣、肺、顎下腺、心臓及び筋肉からなる群より選択される器官に由来するものである。好ましくは、骨格筋、心筋又は平滑筋に由来する細胞であり、より好ましくは筋芽細胞又は静止期筋衛星細胞である。また、細胞は、マクロファージ、線維芽細胞、グリア細胞、脂肪細胞及び血管内皮細胞などであってもよい。
(2) A cell obtained from the transgenic non-human animal described in (1) above and expressing a reporter gene.
The cell is derived from an organ selected from the group consisting of brain, large intestine, small intestine, kidney, liver, testis, lung, submandibular gland, heart and muscle. Preferred are cells derived from skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle, and more preferred are myoblasts or stationary muscle satellite cells. The cells may be macrophages, fibroblasts, glial cells, adipocytes, vascular endothelial cells, and the like.

(3)以下のステップを含む、ユートロフィン遺伝子の発現を増大又は低減する薬物をスクリーニングする方法:
(a)前項(2)に記載の細胞を被験薬物と接触させるステップ、
(b)上記細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(c)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を選択するステップ。
(3) A method for screening a drug that increases or decreases utrophin gene expression, comprising the following steps:
(A) contacting the cell according to (2) with a test drug,
(B) measuring the expression of a reporter gene in the cell,
(C) selecting a test drug that increases or decreases the expression of the reporter gene.

(4)以下のステップを含む、ユートロフィン遺伝子の発現を増大又は低減する薬物をスクリーニングする方法:
(d)前項(1)に記載のトランスジェニック非ヒト動物に被験薬物を投与するステップ、
(e)上記トランスジェニック非ヒト動物におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(f)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を選択するステップ。
上記方法においては、前項(3)に記載の方法のステップ(a)〜(c)を行った後、ステップ(d)〜(f)を行うことができる。
(4) A method for screening a drug that increases or decreases utrophin gene expression, comprising the following steps:
(D) a step of administering a test drug to the transgenic non-human animal according to (1) above;
(E) measuring the expression of a reporter gene in the transgenic non-human animal,
(F) selecting a test drug that increases or decreases the expression of the reporter gene.
In the said method, after performing step (a)-(c) of the method as described in previous clause (3), step (d)-(f) can be performed.

(5)以下のステップを含む、ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法:
(a)前項(2)に記載の細胞を被験薬物と接触させるステップ、
(b)上記細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(c)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ。
(5) A method for screening drug candidates for treating or preventing a disease or disorder associated with increased or decreased utrophin gene expression, comprising the following steps:
(A) contacting the cell according to (2) with a test drug,
(B) measuring the expression of a reporter gene in the cell,
(C) selecting a test drug that increases or decreases reporter gene expression as a drug candidate.

(6)以下のステップを含む、ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法:
(d)前項(1)に記載のトランスジェニック非ヒト動物に被験薬物を投与するステップ、
(e)上記トランスジェニック非ヒト動物におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(f)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ。
上記方法においては、前項(5)に記載の方法のステップ(a)〜(c)を行った後、ステップ(d)〜(f)を行うことができる。
また、前項(5)及び(6)の方法において、ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害としては、例えばデュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)、ベッカー型筋ジストロフィー(BMD)及び多発性筋炎が上げられる。
(6) A method for screening drug candidates for treating or preventing a disease or disorder associated with increased or decreased utrophin gene expression, comprising the following steps:
(D) a step of administering a test drug to the transgenic non-human animal according to (1) above;
(E) measuring the expression of a reporter gene in the transgenic non-human animal,
(F) selecting a test drug that increases or decreases reporter gene expression as a drug candidate.
In the said method, after performing step (a)-(c) of the method as described in previous clause (5), step (d)-(f) can be performed.
In the methods (5) and (6), examples of the disease or disorder associated with increased or decreased utrophin gene expression include Duchenne muscular dystrophy (DMD), Becker muscular dystrophy (BMD), and polymyositis. Raised.

(7)以下のステップを含む、筋疾患又は筋障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法:
(a)前項(2)に記載の、骨格筋、心筋又は平滑筋に由来する細胞(好ましくは筋芽細胞)を被験薬物と接触させるステップ、
(b)上記細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(c)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ。
(7) A method for screening a drug candidate for treating or preventing a muscular disease or disorder including the following steps:
(A) the step of contacting cells derived from skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle (preferably myoblasts) according to (2) above with a test drug;
(B) measuring the expression of a reporter gene in the cell,
(C) selecting a test drug that increases or decreases reporter gene expression as a drug candidate.

(8)以下のステップを含む、筋疾患又は筋障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法:
(d)前項(1)に記載のトランスジェニック非ヒト動物に被験薬物を投与するステップ、
(e)上記トランスジェニック非ヒト動物の筋組織又は筋細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(f)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ。
上記方法においては、前項(7)に記載の方法のステップ(a)〜(c)を行った後、ステップ(d)〜(f)を行うことができる。
前項(7)又は(8)に記載の方法は、さらに以下のステップ:
)選択された薬物候補を筋疾患又は筋障害の非ヒトモデル動物に投与するステップ、
)上記薬物候補が上記非ヒトモデル動物における筋疾患又は筋障害に影響を及ぼすか否かを判定するステップ
を含むものであってもよい。
また前項(7)及び(8)に記載の方法において、筋疾患又は筋障害としては、筋ジストロフィーが挙げられる。
(8) A method for screening a drug candidate for treating or preventing a muscular disease or disorder, comprising the following steps:
(D) a step of administering a test drug to the transgenic non-human animal according to (1) above;
(E) measuring the expression of a reporter gene in muscle tissue or muscle cells of the transgenic non-human animal,
(F) selecting a test drug that increases or decreases reporter gene expression as a drug candidate.
In the said method, after performing step (a)-(c) of the method as described in previous clause (7), step (d)-(f) can be performed.
The method according to item (7) or (8) further includes the following steps:
( G ) administering the selected drug candidate to a non-human model animal of muscle disease or disorder;
( H ) It may include a step of determining whether or not the drug candidate affects a muscle disease or disorder in the non-human model animal.
Moreover, in the method as described in said (7) and (8), a muscular dystrophy is mentioned as a muscular disease or a muscular disorder.

(9)ユートロフィン遺伝子の下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)及び転写調節領域の制御下に、核移行シグナル、レポータ遺伝子及びポリAシグナル配列からなる配列を含むことを特徴とするプラスミド。
上記プラスミドにおいて、ユートロフィン遺伝子の転写調節領域としては、例えば配列番号18に示す塩基配列を含むものを用いることができる。
(9) A plasmid comprising a sequence consisting of a nuclear translocation signal, a reporter gene and a poly A signal sequence under the control of a utrophin enhancer (DUE) downstream of the utrophin gene and a transcriptional regulatory region.
In the above plasmid, as the transcriptional regulatory region of the utrophin gene, for example, one containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 18 can be used.

(10)前項(9)に記載のプラスミドがトランスフェクトされ、かつレポータ遺伝子を発現することを特徴とする細胞。
上記細胞は、例えば骨格筋、心筋又は平滑筋に由来する細胞である。また上記細胞は、生殖細胞又は胚性幹細胞であってもよい。
(10) A cell which is transfected with the plasmid described in (9) above and expresses a reporter gene.
The cell is a cell derived from, for example, skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle. The cells may be germ cells or embryonic stem cells.

(11)以下のステップを含む、ユートロフィン遺伝子のDUE配列及び転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子を発現する非ヒト動物の作出方法:
(a)前項(9)に記載のプラスミドを用いてトランスジェニック非ヒト動物を作出するステップ、
(b)作出したトランスジェニック非ヒト動物の中からレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト動物を選抜するステップ。
(11) A method for producing a non-human animal that expresses a reporter gene under the control of a DUE sequence of a utrophin gene and a transcriptional regulatory region, comprising the following steps:
(A) producing a transgenic non-human animal using the plasmid described in (9) above;
(B) A step of selecting a transgenic non-human animal expressing a reporter gene from the produced transgenic non-human animals.

本発明により、ユートロフィンの発現制御機構を使用してレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト動物及びその細胞が提供される。該トランスジェニック非ヒト動物及びその細胞は、ユートロフィンの発現制御機構を使用するものであるため、レポータ遺伝子の発現に基づいてユートロフィン遺伝子の発現に影響を及ぼす薬物を簡便かつ効率的にスクリーニングすることが可能となる。従って、ユートロフィン遺伝子の発現に関連する疾患又は障害、さらにはユートロフィンで補うことができるジストロフィン欠損に関連する疾患又は障害(例えば筋ジストロフィー)の治療又は予防に使用可能な薬物候補をスクリーニングすることが可能となる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a transgenic non-human animal that expresses a reporter gene using the utrophin expression control mechanism and cells thereof are provided. Since the transgenic non-human animal and its cells use a utrophin expression control mechanism, it is possible to conveniently and efficiently screen for drugs that affect utrophin gene expression based on the reporter gene expression. It becomes possible. Therefore, it is possible to screen for drug candidates that can be used for the treatment or prevention of diseases or disorders related to utrophin gene expression, as well as diseases or disorders related to dystrophin deficiency that can be supplemented with utrophin (for example, muscular dystrophy). Become.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、ユートロフィン遺伝子の下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)配列を利用することによって、ユートロフィン遺伝子の発現制御機構により外来遺伝子をトランスジェニック動物の種々の組織及び細胞(特に筋細胞及び筋組織)において発現できるという知見に基づいている。従って、DUE配列及びユートロフィン遺伝子転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子が導入されたトランスジェニック動物及び細胞において、該レポータ遺伝子の発現を測定することによって、ユートロフィン遺伝子の発現に影響を及ぼす条件又は薬物を同定することが可能となる。   The present invention uses a utrophin enhancer (DUE) sequence downstream of a utrophin gene to express a foreign gene in various tissues and cells (particularly muscle cells and muscle tissues) of transgenic animals by the expression control mechanism of the utrophin gene. Based on the knowledge that it can. Therefore, by measuring the expression of the reporter gene in transgenic animals and cells into which the reporter gene has been introduced under the control of the DUE sequence and the utrophin gene transcriptional regulatory region, conditions or drugs that affect the expression of the utrophin gene are determined. It becomes possible to identify.

1.ユートロフィン遺伝子の発現制御
(1)ユートロフィン遺伝子の転写調節領域の機能
ユートロフィンには、脳、大腸、小腸、腎臓、肝臓、精巣、肺、顎下腺、心臓及び筋肉など全身の臓器で発現されるA−ユートロフィンと、血管内皮で発現されるB−ユートロフィンの2種類があり、A−及びB−ユートロフィンの2つは異なるN末端配列を有する(図1(B))。骨格筋及び心筋におけるユートロフィン遺伝子発現調節機構を明らかにするため、本発明者は、A−ユートロフィン遺伝子の転写調節領域に相当する上流(5.4kb)からエクソン2の翻訳開始点直前までの約12.9kbと、レポータ遺伝子として核移行シグナル(nls)を付加したlacZ遺伝子とを連結した発現カセット(Gnlsマウス用発現カセット)を含むコンストラクトを得た。次に同コンストラクトを導入したトランスジェニックマウス(Gnlsマウス)を作製し、4系統を得た。同マウスにおけるレポータ遺伝子の発現を解析したところ、肝臓、精巣、顎下腺、大腸、小腸等の組織においてlacZ遺伝子の発現がみとめられ、それらの組織では内在性のA−ユートロフィンの発現を再現していた(図3(A))。また、Gnlsマウスでは大脳、小脳においては一部の系統でlacZ遺伝子の発現が内在性のA−ユートロフィンの発現を再現していたが、心臓及び筋肉におけるlacZ遺伝子の発現は内在性A−ユートロフィン遺伝子の発現を再現できなかった(図3(A);非特許文献5)。また、カルジオトキシン(CTX)の注入により骨格筋に損傷を与え、筋再生を誘導すると内在性のユートロフィンの発現は増大したにも関わらず、lacZ遺伝子の発現は誘導されていなかった(図8(A);非特許文献5)。このことから、A−ユートロフィン遺伝子転写調節領域を含む上流塩基配列約12.9kbは、肝臓、精巣等の組織におけるユートロフィンの発現制御には十分であるが、骨格筋、心筋等の筋組織及び細胞における発現制御には十分ではないことが明らかとなっていた(比較例1;非特許文献5)。
1. Regulation of utrophin gene expression (1) Function of transcriptional regulatory region of utrophin gene Utrophin is expressed in systemic organs such as brain, large intestine, small intestine, kidney, liver, testis, lung, submandibular gland, heart and muscle. -There are two types of utrophin and B-utrophin expressed in vascular endothelium, and two of A- and B-utrophin have different N-terminal sequences (Fig. 1 (B)). In order to elucidate the utrophin gene expression regulation mechanism in skeletal muscle and myocardium, the present inventor has obtained about 12 from upstream (5.4 kb) corresponding to the transcriptional regulatory region of A-utrophin gene to just before the translation start point of exon 2. A construct containing an expression cassette (Gnls mouse expression cassette) in which .9 kb and a lacZ gene to which a nuclear translocation signal (nls) was added as a reporter gene was linked was obtained. Next, transgenic mice (Gnls mice) into which the same construct was introduced were prepared to obtain 4 strains. Analysis of reporter gene expression in the mouse revealed lacZ gene expression in tissues such as liver, testis, submandibular gland, large intestine, and small intestine, and these tissues reproduced endogenous A-utrophin expression. (FIG. 3A). In the Gnls mouse, in the cerebrum and cerebellum, the expression of lacZ gene was endogenous in some strains, but the expression of lacZ gene in the heart and muscle was the endogenous A-utrophin gene. Could not be reproduced (FIG. 3 (A); Non-Patent Document 5). In addition, when skeletal muscles were damaged by cardiotoxin (CTX) injection and muscle regeneration was induced, the expression of lacZ gene was not induced despite the increase in endogenous utrophin expression (FIG. 8). (A); Non-patent document 5). Therefore, an upstream base sequence of about 12.9 kb including the A-utrophin gene transcriptional regulatory region is sufficient for controlling the expression of utrophin in tissues such as liver and testis. It has become clear that the expression control is not sufficient in (Comparative Example 1; Non-Patent Document 5).

(2)下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)配列の機能
本発明者は、骨格筋及び心筋におけるユートロフィンの発現調節機構を明らかにするために、約12.9kbの上流塩基配列に加えて下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)配列を用いることにより、トランスジェニックマウス(DUEマウス)の骨格筋及び心筋における発現制御が可能となることを見出した(実施例1)。
(2) Function of downstream utrophin enhancer (DUE) sequence In order to clarify the regulation mechanism of utrophin expression in skeletal muscle and myocardium, the present inventor added a downstream utrophin enhancer in addition to an upstream base sequence of about 12.9 kb. It was found that by using the (DUE) sequence, expression control in skeletal muscle and myocardium of transgenic mice (DUE mice) becomes possible (Example 1).

下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)配列は、ユートロフィン遺伝子のイントロン2内に存在するエンハンサであり(図2)、筋の再生過程におけるユートロフィンの発現増強に重要な働きを担っていることが示されている(Galvagni F et al. The utrophin gene Is transcriptionally up-regulated in regenerated muscle. J Biol Chem 2002; 277: 19106-13)。   The downstream utrophin enhancer (DUE) sequence is an enhancer present in intron 2 of the utrophin gene (FIG. 2), and has been shown to play an important role in enhancing utrophin expression during muscle regeneration. (Galvagni F et al. The utrophin gene Is transcriptionally up-regulated in regenerated muscle. J Biol Chem 2002; 277: 19106-13).

DUEマウスでは、肝、精巣、顎下腺、大腸、小腸等の組織においてlacZ遺伝子のより強い発現が認められ、内在性のA−ユートロフィンの発現を再現していた(図3(B))。一方、大脳、小脳、骨格筋及び心筋においても内在性のA−ユートロフィンの発現を再現する形でlacZ遺伝子の発現が認められた(図3(B))。また、CTXの注入により骨格筋に損傷を与え、筋再生を誘導すると、lacZ遺伝子の発現がmRNAレベル及びタンパク質レベルの両方で増強されたことから、DUE配列がユートロフィンの骨格筋での発現制御に深く関わることがわかった(図8(B))。   In DUE mice, stronger expression of the lacZ gene was observed in tissues such as liver, testis, submandibular gland, large intestine, and small intestine, and the expression of endogenous A-utrophin was reproduced (FIG. 3 (B)). On the other hand, in the cerebrum, cerebellum, skeletal muscle and myocardium, the expression of the lacZ gene was recognized in a manner that reproduced the expression of endogenous A-utrophin (FIG. 3 (B)). In addition, when skeletal muscles were damaged by CTX injection and muscle regeneration was induced, the expression of lacZ gene was enhanced at both the mRNA level and the protein level. Therefore, the DUE sequence was used to control the expression of utrophin in skeletal muscles. It was found that they were deeply involved (FIG. 8B).

従って、上述のようにDUE配列が骨格筋及び心筋におけるユートロフィン発現制御に重要であることが明らかになったことは、ユートロフィンの発現制御機構を解明する上で重要な知見であるだけでなく、ユートロフィンのDUE及び転写調節領域の制御下にてレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック動物及び細胞を用いることによって、ユートロフィンの発現増強を促す薬物を、レポータ遺伝子の発現を利用して簡便かつ効率的にスクリーニングすることが可能となる。   Therefore, the fact that the DUE sequence is important for the control of utrophin expression in skeletal muscle and myocardium as described above is not only an important finding in elucidating the expression control mechanism of utrophin, but also utrophin. Using a transgenic animal and cells that express a reporter gene under the control of DUE and a transcriptional regulatory region, a drug that enhances utrophin expression is screened conveniently and efficiently using the expression of the reporter gene It becomes possible.

2.トランスジェニック非ヒト動物及びその細胞
本発明に係るトランスジェニック非ヒト動物は、当技術分野で公知の技術を用いて、ユートロフィン遺伝子のDUE配列及び転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子を導入することにより作製することができる。
2. Transgenic non-human animal and cells thereof The transgenic non-human animal according to the present invention can be obtained by introducing a reporter gene under the control of the DUE sequence of the utrophin gene and the transcriptional regulatory region using techniques known in the art. Can be produced.

トランスジェニック動物の作製においては、動物においてレポータ遺伝子をDUE配列及びユートロフィン遺伝子の転写調節領域の制御下にて発現させるためのベクター(核酸構築物)を使用することが好ましい。かかるベクター(核酸構築物)は、ユートロフィン遺伝子のDUE配列、ユートロフィン遺伝子の転写調節領域、及びレポータ遺伝子を含む発現カセットを含む。   In producing a transgenic animal, it is preferable to use a vector (nucleic acid construct) for expressing a reporter gene under the control of the DUE sequence and the transcriptional regulatory region of the utrophin gene in the animal. Such a vector (nucleic acid construct) includes an expression cassette containing a DUE sequence of the utrophin gene, a transcriptional regulatory region of the utrophin gene, and a reporter gene.

ベクターは、そのベクター上に存在する発現カセットを動物又は動物細胞に導入し、レポータ遺伝子を該動物又は細胞において発現することができるものであれば、線状又は環状のいずれでもよい。例えば、プラスミド、ファージミド、ウイルスに基づくベクター、人工染色体などの公知のベクター等を用いることができる。プラスミドDNAとしては、細菌由来のプラスミド(例えばpBluescriptII SK+等)、酵母由来のプラスミドなどが挙げられ、ファージミドDNAとしてはλファージが挙げられる。さらに、レトロウイルス、アデノウイルス及びワクシニアウイルスなどの動物ウイルスベクター、バキュロウイルスなどの昆虫ウイルスベクター、細菌人工染色体(BAC)、酵母人工染色体(YAC)、ヒト人工染色体(HAC)などをベクターとして使用することができる。ベクターは、導入対象の動物又は細胞の種類、導入方法などに応じて、当業者であれば適宜選択することができる。   The vector may be either linear or circular as long as the expression cassette present on the vector is introduced into the animal or animal cell and the reporter gene can be expressed in the animal or cell. For example, a known vector such as a plasmid, phagemid, virus-based vector, artificial chromosome or the like can be used. Examples of plasmid DNA include bacterial-derived plasmids (eg, pBluescript II SK +), yeast-derived plasmids, and the like, and phagemid DNA includes λ phage. Furthermore, animal virus vectors such as retroviruses, adenoviruses and vaccinia viruses, insect virus vectors such as baculoviruses, bacterial artificial chromosomes (BAC), yeast artificial chromosomes (YAC), human artificial chromosomes (HAC) and the like are used as vectors. be able to. A vector can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the type of animal or cell to be introduced, the method of introduction, and the like.

ユートロフィン遺伝子のDUE配列は公知であり、当技術分野で公知の方法により単離することができる。例えば、マウスユートロフィン遺伝子のDUE配列は、ユートロフィン遺伝子のイントロン2内に存在する129bpからなり、例えば配列番号1に示される配列を有する(Galvagni F et al. J Biol Chem 275:3168-3172, 2000;Galvagni F et al., J Biol Chem 277:19106-13, 2002)。マウスDUE配列は、マウス骨格筋から抽出したゲノムDNA又はゲノムDNAライブラリを鋳型として、配列番号2及び3に示される配列を含むプライマーDUE−F/DUE−Rを用いたPCRにより、DUE配列を含む689bpの断片を増幅することができる。また、ヒトDUE配列(Galvagni F et al., J Biol Chem 277:19106-13, 2002;配列番号14)も報告されており、ラットDUE配列(配列番号15)、イヌDUE配列(配列番号16)などを、他の種のDUE配列(例えばヒトDUE配列)に基づいてホモロジー検索などにより同定することができる。ホモロジー検索は、当技術分野で公知であり、例えばUCSC BLAT SEARCH(http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat)などを利用して行うことができる。   The DUE sequence of the utrophin gene is known and can be isolated by methods known in the art. For example, the DUE sequence of the mouse utrophin gene consists of 129 bp present in intron 2 of the utrophin gene and has, for example, the sequence shown in SEQ ID NO: 1 (Galvagni F et al. J Biol Chem 275: 3168-3172, 2000 Galvagni F et al., J Biol Chem 277: 19106-13, 2002). The mouse DUE sequence includes a DUE sequence by PCR using primers DUE-F / DUE-R containing the sequences shown in SEQ ID NOs: 2 and 3, using a genomic DNA or genomic DNA library extracted from mouse skeletal muscle as a template. A 689 bp fragment can be amplified. In addition, human DUE sequences (Galvagni F et al., J Biol Chem 277: 19106-13, 2002; SEQ ID NO: 14) have also been reported, rat DUE sequences (SEQ ID NO: 15), canine DUE sequences (SEQ ID NO: 16) Can be identified by homology search or the like based on DUE sequences of other species (eg, human DUE sequences). The homology search is known in the art, and can be performed using, for example, UCSC BLAT SEARCH (http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat).

また、DUE配列は、マウス以外の動物、例えばヒト、マウス、ラット及びイヌ間で高度に保存されている。従って、マウス以外のDUE配列を用いた場合であっても、マウスDUE配列を用いた場合と同様の結果が得られることが示唆される。   Also, DUE sequences are highly conserved among animals other than mice, such as humans, mice, rats, and dogs. Therefore, even when a DUE sequence other than a mouse is used, it is suggested that the same result as that obtained when a mouse DUE sequence is used can be obtained.

ユートロフィン遺伝子の転写調節領域は、ユートロフィン遺伝子の転写開始点の上流配列に存在し、プロモータ配列等を含む領域である。ユートロフィン遺伝子の転写調節領域は、マウスユートロフィン遺伝子(chr 10: 12282993 - 12743312,NM 011682)、ヒトユートロフィン遺伝子(chr 6: 144654658 - 145209657, NM 007124)、ラットユートロフィン遺伝子(chr 1: 7099839 - 7614980, NM 013070)、イヌユートロフィン遺伝子(chr 1: 38951584 - 38969015, AY583531)の上流配列である。転写調節領域は、当業者であれば特定することができる。例えば、マウスにおけるユートロフィン遺伝子の転写調節領域はchr 10: 12281693-12282992と考えられている(Carina L. Dennis et al. Nucleic Acids Research 24: 1646-52, 1996)。 The transcriptional regulatory region of the utrophin gene is a region that exists in the upstream sequence of the transcription start point of the utrophin gene and includes a promoter sequence and the like. The transcriptional regulatory region of the utrophin gene is the mouse utrophin gene (chr 10: 12282993-12743312, NM 011682), human utrophin gene (chr 6: 144654658-145209657, NM 007124), rat utrophin gene (chr 1: 7099839-7614980, NM 013070), upstream sequence of the canine utrophin gene (chr 1: 38951584-38969015, AY583531). The transcription regulatory region can be identified by those skilled in the art. For example, the transcriptional regulatory region of the utrophin gene in mice is thought to be chr 10: 12281693-12282992 (Carina L. Dennis et al. Nucleic Acids Research 24: 1646-52, 1996).

また、転写調節領域は、ユートロフィン遺伝子の上流配列に、さらにユートロフィン遺伝子のエキソン及び/又はイントロンなどを含むものであってもよい。例えばマウスユートロフィン遺伝子の転写調節領域は、プロモータを含む5’末端側(5,385bp)、エクソン1A(408bp)、イントロン1(7,016bp)、エクソン2の始めの非翻訳領域(59bp)を含む約12.9kbの配列(配列番号18)を用いることができる。配列番号18に示されるマウスユートロフィン遺伝子の転写調節領域の配列は、EnsEmbl(http://www.ensembl.org/index.html)にEnsemble Transcript ID:ENSMUST00000076817として登録されている配列中に見出すことができる。配列番号18において、4690〜4693番目の塩基(gaaa)はNFAT結合部位、4946〜4951番目の塩基(ttccgg)はN−box配列、5038〜5043番目の塩基(caggtg)はE−box配列、5188〜5193番目の塩基はSp1、5386〜5793番目の塩基はエクソン1A、12810〜12868番目の塩基はエクソン2の5’UTR領域に相当する。なお、転写調節領域は、転写調節活性(プロモータ活性)を維持する限り、配列番号18に示される塩基配列において1若しくは複数の塩基の欠失、置換若しくは付加があってもよい。   The transcriptional regulatory region may further include an exon and / or an intron of the utrophin gene in the upstream sequence of the utrophin gene. For example, the transcriptional regulatory region of the mouse utrophin gene includes the 5 ′ terminal side (5,385 bp) including the promoter, exon 1A (408 bp), intron 1 (7,016 bp), and the first untranslated region (59 bp) of exon 2. Including the approximately 12.9 kb sequence (SEQ ID NO: 18) can be used. The sequence of the transcriptional regulatory region of the mouse utrophin gene shown in SEQ ID NO: 18 should be found in the sequence registered as Ensemble Transcript ID: ENSMUST00000076817 in EnsEmbl (http://www.ensembl.org/index.html). Can do. In SEQ ID NO: 18, the 4690th to 4699th bases (gaaaa) are NFAT binding sites, the 4946th to 4951th bases (ttccgg) are N-box sequences, the 5038-5043rd bases (caggtg) are E-box sequences, 5188 The -5193th base corresponds to Sp1, the 5386-5793th base corresponds to exon 1A, and the 12810-12868th base corresponds to the 5'UTR region of exon 2. As long as the transcriptional regulatory region maintains transcriptional regulatory activity (promoter activity), one or more bases may be deleted, substituted, or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 18.

レポータ遺伝子とは、転写調節領域の機能(例えばプロモータ、エンハンサの転写活性など)の決定に一般的に用いられている遺伝子を指し、その発現の有無又は発現量の検出が容易なものである。本発明において使用可能なレポータ遺伝子は特に限定されるものではない。例えば、蛍光タンパク質、酵素、細胞表面抗原などをコードする遺伝子が含まれる。具体的には、レポータ遺伝子としては、限定するものではないが、β−ガラクトシダーゼをコードするlacZ遺伝子、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードするgfp遺伝子、ルシフェラーゼをコードするluc遺伝子、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼをコードするcat遺伝子などが挙げられる。   A reporter gene refers to a gene generally used for determining the function of a transcriptional regulatory region (for example, the transcription activity of a promoter or enhancer), and the presence or absence of the expression or the expression level can be easily detected. The reporter gene that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, genes encoding fluorescent proteins, enzymes, cell surface antigens and the like are included. Specifically, the reporter gene includes, but is not limited to, a lacZ gene encoding β-galactosidase, a gfp gene encoding green fluorescent protein (GFP), a luc gene encoding luciferase, and chloramphenicol acetyl. Examples thereof include a cat gene encoding transferase.

またレポータ遺伝子の発現した核の同定を容易にするため、ユートロフィンの発現制御機構を利用するレポータ遺伝子には、核移行シグナルを付加することが好ましい。核移行シグナルは、細胞質で合成されたタンパク質が核内に輸送されるために必要な配列であり、当技術分野で公知である。本発明においては、例えばSV40ウイルスのラージT抗原由来の核移行シグナル(nls)を用いることができる(配列番号17;Kalderon D et al. Cell 39: 499-509, 1984)。   In order to facilitate identification of the nucleus in which the reporter gene is expressed, it is preferable to add a nuclear translocation signal to the reporter gene that utilizes the utrophin expression control mechanism. A nuclear translocation signal is a sequence required for a protein synthesized in the cytoplasm to be transported into the nucleus, and is known in the art. In the present invention, for example, a nuclear translocation signal (nls) derived from the large T antigen of SV40 virus can be used (SEQ ID NO: 17; Kalderon D et al. Cell 39: 499-509, 1984).

さらに、導入後にレポータ遺伝子の転写時にポリA鎖が付加され、mRNAが安定するようにするため、レポータ遺伝子の下流にポリAシグナル配列を連結することが好ましい。ポリAシグナル配列もまた当技術分野で公知であり、任意の配列を用いることができる。例えば、ウサギβグロビン遺伝子、SV40、ウシ成長ホルモン遺伝子由来のポリAシグナル配列を用いることができる。   Furthermore, it is preferable to link a poly A signal sequence downstream of the reporter gene so that a poly A chain is added at the time of transcription of the reporter gene after introduction and mRNA is stabilized. Poly A signal sequences are also known in the art and any sequence can be used. For example, a poly A signal sequence derived from a rabbit β globin gene, SV40, or a bovine growth hormone gene can be used.

ベクターには、上記の配列に加えて、スプライシングシグナル、選択マーカー、リボソーム結合配列(SD配列)などを連結することが好ましい。なお、選択マーカーとしては、例えばジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子等が挙げられる。   In addition to the above sequences, a splicing signal, a selection marker, a ribosome binding sequence (SD sequence) and the like are preferably linked to the vector. Examples of the selection marker include dihydrofolate reductase gene, ampicillin resistance gene, neomycin resistance gene and the like.

ベクターに目的の配列を連結するには、まず、精製されたDNAを適当な制限酵素で切断し、ベクターの制限酵素部位又はマルチクローニングサイトに挿入してベクターに連結する方法などが採用される。また、ベクターに目的の配列を全て連結した後、そのベクターから目的の配列を含む領域を切り出して使用することも可能である。   In order to link a target sequence to a vector, first, a method in which the purified DNA is cleaved with an appropriate restriction enzyme, inserted into a restriction enzyme site or a multicloning site of the vector, and linked to the vector is employed. Further, after all the target sequences are linked to the vector, a region containing the target sequence can be cut out from the vector and used.

対象となる動物は、動物であれば特に限定されず、例えば、無脊椎動物(ショウジョウバエ、線虫など)、魚類(ゼブラフィッシュ、メダカなど)、鳥類(ニワトリ、ウズラなど)、哺乳動物(マウス、ラット、イヌ、ミニブタ、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、マーモセット、カニクイザルなど)が挙げられる。本発明においては、哺乳動物、特に実験において扱いやすいマウス、ラット等が好ましい。   The target animal is not particularly limited as long as it is an animal. For example, invertebrates (such as Drosophila and nematodes), fish (such as zebrafish and medaka), birds (such as chicken and quail), mammals (such as mice, Rat, dog, minipig, rabbit, goat, sheep, cow, marmoset, cynomolgus monkey, etc.). In the present invention, mammals, particularly mice and rats that are easy to handle in experiments are preferred.

ベクターを動物に導入するには、上記対象動物の受精卵(生殖細胞)に注入することが好ましい。その結果、ユートロフィンのDUE及び転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子が連結された発現カセットが受精卵の細胞に組み込まれ、その後の受精卵の分裂に伴って、全身の細胞に該発現カセットがコピーされる。   In order to introduce a vector into an animal, it is preferable to inject the fertilized egg (germ cell) of the target animal. As a result, an expression cassette linked to a reporter gene under the control of the utrophin DUE and the transcriptional regulatory region is incorporated into a fertilized egg cell, and the expression cassette is copied to cells throughout the body with the subsequent division of the fertilized egg. Is done.

動物細胞へのベクターの導入方法としては、受精卵へ直接導入する方法の他に、胚性幹(ES)細胞へ導入する方法、培養細胞へ導入した細胞核を核移植により受精卵に導入する方法(核移植法)などが挙げられる。受精卵へ直接導入する方法では、ベクターのDNAを、マイクロインジェクション、ウイルス感染等を利用して、受精卵に導入することができる。また、ベクターのDNAを、エレクトロポレーション、リポフェクション法等によりES細胞又は他の培養細胞に導入し、選択マーカーを利用して選別した後、目的の導入細胞を得ることができる。ES細胞にベクターDNAを導入する場合には、胚胎盤胞又は8細胞期胚に毛細管等を用いて注入する。核移植法は、ベクターDNAを任意の体細胞に導入し、ベクターDNAが導入された細胞を除核した受精卵に注入し、電気刺激で細胞融合することにより行われる。受精卵を用いた場合には、それを胚胎盤胞又は8細胞期胚にまで発生させてもよい。また、胚胎盤胞又は8細胞期胚は、それをさらに一日培養して胚盤胞まで発生させてもよい。   As a method for introducing a vector into animal cells, in addition to a method of directly introducing into a fertilized egg, a method of introducing into an embryonic stem (ES) cell, a method of introducing a cell nucleus introduced into a cultured cell into a fertilized egg by nuclear transfer (Nuclear transplantation method). In the method of direct introduction into a fertilized egg, vector DNA can be introduced into the fertilized egg using microinjection, viral infection, or the like. Moreover, after introducing the DNA of a vector into ES cells or other cultured cells by electroporation, lipofection, etc., and selecting using a selectable marker, the desired introduced cells can be obtained. When vector DNA is introduced into ES cells, it is injected into embryonic placental vesicles or 8-cell stage embryos using a capillary tube or the like. The nuclear transfer method is performed by introducing a vector DNA into an arbitrary somatic cell, injecting the cell into which the vector DNA has been introduced into an enucleated fertilized egg, and cell fusion by electrical stimulation. When a fertilized egg is used, it may be developed into an embryo placental cyst or an 8-cell stage embryo. In addition, embryo placental blastocyst or 8-cell stage embryo may be further cultured for one day to develop to blastocyst.

その後、受精卵、又は胚胎盤胞若しくは8細胞期胚を直接仮親の卵管に移植するか、あるいは胚盤胞を仮親の子宮に移植する。仮親を飼育出産させて、目的の発現カセットが導入された仔であるトランスジェニック動物又はキメラ動物を得る。当該動物中における所望のレポータ遺伝子の導入を確認するには、当該動物の体の一部(例えば尾部先端)を切断し、体細胞中のDNAを抽出して、PCR法やサザンブロット法などにより導入した配列の存在を確認する。   Thereafter, the fertilized egg or embryo placental cyst or 8-cell stage embryo is directly transferred into the foster tube of the foster parent, or the blastocyst is transferred to the foster parent's uterus. A foster parent is raised and born to obtain a transgenic animal or a chimeric animal that is a pup into which the target expression cassette has been introduced. In order to confirm the introduction of a desired reporter gene in the animal, a part of the animal body (for example, the tip of the tail) is cut, DNA in the somatic cell is extracted, and PCR or Southern blotting is used. Confirm the presence of the introduced sequence.

トランスジェニック動物の場合には、導入した配列の存在が確認された個体を初代とすれば、発現カセットはその仔(F1)の50%に伝達される。すなわち、このトランスジェニック動物と正常動物との交配により、ヘテロ接合体動物(F1)が得られ、ヘテロ接合体同士の交配によりホモ接合体動物(F2)を得ることができる。   In the case of a transgenic animal, if an individual in which the introduced sequence is confirmed to be the first generation, the expression cassette is transmitted to 50% of the offspring (F1). That is, a heterozygous animal (F1) can be obtained by mating the transgenic animal with a normal animal, and a homozygous animal (F2) can be obtained by mating the heterozygotes.

また、ES細胞を用いて得られるキメラ動物の場合には、キメラ動物を交配することにより、仔動物のいくつかは目的の発現カセットを片方の染色体にもつヘテロ接合体である。従って、これらヘテロ接合体である動物同士を交配することにより、ホモ接合体、すなわちトランスジェニック動物が得られる。   In the case of a chimeric animal obtained using ES cells, by mating the chimeric animals, some of the offspring are heterozygotes having the target expression cassette on one chromosome. Therefore, by mating these heterozygous animals, homozygotes, that is, transgenic animals can be obtained.

トランスジェニック動物は、レポータ遺伝子が導入されている限り、トランスジェニック動物同士を交配して得られる仔動物、トランスジェニック動物と他の動物を交配して得られる仔動物であってもよい。例えば、DUE配列及び転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子が導入されたトランスジェニックマウス(DUEマウス)と、公知の筋ジストロフィーモデルマウス(mdxマウス)とを交配して得られた仔動物(DUE/mdxマウス)が挙げられる。このようなDUE/mdxマウスは、ジストロフィン欠損下でのユートロフィンの発現調節機構を検討する上で有用である。   As long as the reporter gene is introduced, the transgenic animal may be a puppy obtained by mating transgenic animals, or a puppy obtained by mating a transgenic animal with another animal. For example, a pup (DUE / mdx) obtained by mating a transgenic mouse (DUE mouse) into which a reporter gene is introduced under the control of a DUE sequence and a transcriptional regulatory region, and a known muscular dystrophy model mouse (mdx mouse). Mouse). Such DUE / mdx mice are useful in examining the mechanism of utrophin expression regulation under dystrophin deficiency.

トランスジェニック動物において、導入されたレポータ遺伝子の発現を確認するには、当該トランスジェニック動物の細胞由来のRNAを用いたRT−PCR法又はノーザンブロット法、あるいは当該レポータ遺伝子の発現を検出することができる任意の方法を利用することができる。上記方法により作製されるトランスジェニック動物において、レポータ遺伝子は、脳、大腸、小腸、腎臓、肝臓、精巣、肺、顎下腺、心臓、筋肉などの器官の組織又は細胞において発現されることになる。特に、本発明にかかるトランスジェニック動物においては、骨格筋、心筋及び平滑筋から選択される組織又は細胞においてレポータ遺伝子が発現される。   In order to confirm the expression of the introduced reporter gene in the transgenic animal, RT-PCR method or Northern blot method using RNA derived from the cells of the transgenic animal, or detecting the expression of the reporter gene. Any possible method can be used. In the transgenic animal produced by the above method, the reporter gene will be expressed in tissues or cells of organs such as brain, large intestine, small intestine, kidney, liver, testis, lung, submandibular gland, heart and muscle. . In particular, in the transgenic animal according to the present invention, the reporter gene is expressed in a tissue or cell selected from skeletal muscle, cardiac muscle and smooth muscle.

このようにして、ユートロフィンの発現制御機構によりレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック動物は、以下に記載するようにユートロフィン遺伝子の発現に影響を及ぼす薬物のスクリーニング、筋疾患又は筋障害の治療又は予防のための薬物候補のスクリーニングにおけるツールなどとして有用である。   Thus, a transgenic animal that expresses a reporter gene by the utrophin expression control mechanism is used for screening for drugs that affect utrophin gene expression as described below, and for treating or preventing muscle diseases or disorders. It is useful as a tool for screening drug candidates.

また、上述のようにして作製したトランスジェニック非ヒト動物から、ユートロフィンのDUE及び転写調節領域の制御下にてレポータ遺伝子を発現する細胞を樹立することができる。トランスジェニック動物からの細胞の樹立は、当技術分野で公知の方法に従って行うことができる。   In addition, cells expressing a reporter gene can be established from the transgenic non-human animal produced as described above under the control of the utrophin DUE and the transcriptional regulatory region. Establishment of cells from the transgenic animal can be performed according to a method known in the art.

あるいは、上記のユートロフィン遺伝子のDUE配列、ユートロフィン遺伝子の転写調節領域、及びレポータ遺伝子を含む発現カセットを含む発現ベクター(プラスミド)を動物細胞にトランスフェクトし、該細胞におけるレポータ遺伝子の発現を確認することによって、ユートロフィンのDUE及び転写調節領域の制御下にてレポータ遺伝子を発現する細胞を樹立することができる。使用する発現ベクター(プラスミド)は、レポータ遺伝子の上流に核移行シグナルを、またレポータ遺伝子の下流にポリAシグナル配列を含むことが好ましい。発現ベクターの細胞へのトランスフェクションは、当技術分野で公知の任意の方法(例えば、エレクトロポレーション、リポフェクション等)を用いて行うことができる。   Alternatively, an animal cell is transfected with an expression vector (plasmid) containing the expression cassette containing the DUE sequence of the utrophin gene, the transcriptional regulatory region of the utrophin gene, and the reporter gene, and the expression of the reporter gene in the cell is confirmed. Can establish cells that express the reporter gene under the control of the utrophin DUE and the transcriptional regulatory region. The expression vector (plasmid) to be used preferably contains a nuclear translocation signal upstream of the reporter gene and a poly A signal sequence downstream of the reporter gene. Transfection of an expression vector into cells can be performed using any method known in the art (for example, electroporation, lipofection, etc.).

樹立しようとする細胞としては、ユートロフィン遺伝子の発現制御機構により遺伝子が発現される細胞であることが好ましく、例えば、脳、大腸、小腸、腎臓、肝臓、精巣、肺、顎下腺、心臓及び筋肉からなる群より選択される器官に由来する細胞が含まれる。例えば、マクロファージ、線維芽細胞、グリア細胞、脂肪細胞、血管内皮細胞などがある。より好ましくは、骨格筋、心筋又は平滑筋に由来する細胞であり、具体的には筋芽細胞を樹立する。   The cell to be established is preferably a cell in which the gene is expressed by the utrophin gene expression control mechanism, for example, brain, large intestine, small intestine, kidney, liver, testis, lung, submandibular gland, heart and muscle. Cells derived from an organ selected from the group consisting of: For example, there are macrophages, fibroblasts, glial cells, fat cells, vascular endothelial cells and the like. More preferably, it is a cell derived from skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle, and specifically, a myoblast is established.

例えば、筋芽細胞は、pre-plating法(T. A. Rando et al. Primary mouse myoblast purification, characterization, and transplantation for cell-mediated gene therapy. JCB 1994; 125: 1275-87)を改訂した方法により筋芽細胞のみを純化し、初代培養物として確立する。   For example, myoblasts can be obtained by amending the pre-plating method (TA Rando et al. Primary mouse myoblast purification, characterization, and transplantation for cell-mediated gene therapy. JCB 1994; 125: 1275-87). Only purified and established as a primary culture.

樹立した細胞を培養する方法は、動物細胞の培養に用いられる通常の方法に従って行われる。例えば、F10培地に20%ウシ胎仔血清、0.005%bFGF、1%ペニシリン・ストレプトマイシンを添加した培地等が用いられる。培養は、通常、5%CO存在下、約37℃で行う。 The method for culturing the established cells is performed according to a usual method used for culturing animal cells. For example, a medium in which 20% fetal bovine serum, 0.005% bFGF, 1% penicillin / streptomycin is added to F10 medium is used. The culture is usually performed at about 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 .

また、樹立した細胞におけるレポータ遺伝子の導入及び発現を確認するには、本明細書に記載のようにRNAを用いたRT−PCR法又はノーザンブロット法、あるいは当該レポータ遺伝子の発現を検出することができる任意の方法を利用することができる。   In addition, in order to confirm the introduction and expression of the reporter gene in the established cells, the RT-PCR method or Northern blot method using RNA or the expression of the reporter gene as described herein may be detected. Any possible method can be used.

このように細胞系を樹立することにより、細胞を大量に増殖させることが可能となり、また同一条件下で被験薬物等のスクリーニングを行うことが可能となる。   By establishing a cell system in this way, it becomes possible to proliferate cells in large quantities and to screen for test drugs and the like under the same conditions.

3.スクリーニング方法
本発明は、ユートロフィンの発現制御機構によりレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック動物及び細胞を利用して、ユートロフィンの発現増大又は発現低減に関連する薬物をスクリーニングする方法を提供する。
3. Screening Method The present invention provides a method for screening a drug associated with increased or decreased utrophin expression using transgenic animals and cells that express a reporter gene by a utrophin expression control mechanism.

すなわち、本発明に係るトランスジェニック動物に被験薬物を投与するか又は細胞を被験薬物と接触させ、該動物又は細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定することによって該被験薬物がユートロフィン遺伝子の発現制御機構に影響を及ぼすか否かを判定することができる。   That is, by administering a test drug to the transgenic animal according to the present invention or bringing a cell into contact with the test drug and measuring the expression of the reporter gene in the animal or cell, the test drug becomes an utrophin gene expression control mechanism. It can be determined whether or not it has an effect.

本発明に係るユートロフィンの発現増大又は発現低減に関連する薬物のスクリーニング方法においては、まず、トランスジェニック動物に被験薬物を投与するか又は細胞を被験薬物と接触させる。   In the method for screening a drug related to the expression increase or decrease of utrophin according to the present invention, first, a test drug is administered to a transgenic animal or cells are brought into contact with the test drug.

本発明のスクリーニング方法の対象となる被験薬物の種類は特に限定されるものではない。例えば、被験薬物は、任意の物質的因子、具体的には、天然に生じる分子、例えば、アミノ酸、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、核酸、脂質、炭水化物(糖等)、ステロイド、グリコペプチド、糖タンパク質、プロテオグリカンなど;天然に生じる分子の合成アナログ又は誘導体、例えば、ペプチド擬態物、核酸分子(アプタマー、アンチセンス核酸、二本鎖RNA(RNAi)等)など;天然に生じない分子、例えば、コンビナトリアルケミストリー技術等を用いて作成した低分子有機化合物(無機及び有機化合物ライブラリー、又はコンビナトリアルライブラリー等)など;並びにそれらの混合物を挙げることができる。また被験薬物は、単一物質であってもよいし、複数の物質から構成される複合体や、転写因子等であってもよい。さらに、被験薬物は、上記のような物質的因子に加えて、環境因子(放射線、紫外線など)であってもよい。   The kind of the test drug to be subjected to the screening method of the present invention is not particularly limited. For example, the test drug can be any material factor, specifically a naturally occurring molecule such as an amino acid, peptide, oligopeptide, polypeptide, protein, nucleic acid, lipid, carbohydrate (such as sugar), steroid, glycopeptide Synthetic analogs or derivatives of naturally occurring molecules, such as peptidomimetics, nucleic acid molecules (aptamers, antisense nucleic acids, double-stranded RNA (RNAi), etc.), etc .; non-naturally occurring molecules, such as And low molecular organic compounds (inorganic and organic compound libraries, combinatorial libraries, etc.) prepared using combinatorial chemistry techniques, and the like, and mixtures thereof. The test drug may be a single substance, a complex composed of a plurality of substances, a transcription factor, or the like. Furthermore, the test drug may be an environmental factor (radiation, ultraviolet light, etc.) in addition to the above-described physical factors.

また、被験薬物としては単一の被験薬物を独立に試験しても、いくつかの候補となる被験薬物の混合物(ライブラリーなどを含む)について試験をしてもよい。複数の被験薬物を含むライブラリーとしては、合成化合物ライブラリー(コンビナトリアルライブラリーなど)、ペプチドライブラリー(コンビナトリアルライブラリーなど)などが挙げられる。   In addition, as a test drug, a single test drug may be tested independently, or a mixture of several candidate test drugs (including a library and the like) may be tested. Examples of the library containing a plurality of test drugs include a synthetic compound library (such as a combinatorial library) and a peptide library (such as a combinatorial library).

細胞を被験薬物と接触させる場合、その接触の条件は、その薬物の種類及び細胞の種類により異なるが、当業者であれば容易に決定することができる。例えば、そのような接触は、細胞を被験薬物を添加した培地中で培養することにより、細胞を被験薬物を含む溶液中に浸漬することにより、又は細胞上に被験薬物を積層することにより行うことができる。また、動物に被験薬物を投与する場合には、その投与量、投与期間、投与経路などの投与条件は、被験薬物の種類などにより異なるが、当業者であれば容易に決定することができる。例えば、トランスジェニック動物に被験薬物を投与する場合の投与経路は、被験薬物の種類、使用する動物の種類などに応じて、筋肉内注射、経口投与、静脈注射、腹腔内注射、経皮投与、皮下注射等の投与形態を適宜使用することができる。   When the cells are brought into contact with the test drug, the contact conditions vary depending on the type of the drug and the type of cell, but can be easily determined by those skilled in the art. For example, such contact is performed by culturing the cells in a medium containing the test drug, immersing the cells in a solution containing the test drug, or laminating the test drug on the cells. Can do. In addition, when a test drug is administered to an animal, administration conditions such as the dose, administration period, and administration route vary depending on the type of the test drug, but can be easily determined by those skilled in the art. For example, when administering a test drug to a transgenic animal, the route of administration is intramuscular injection, oral administration, intravenous injection, intraperitoneal injection, transdermal administration, depending on the type of test drug, the type of animal used, etc. Administration forms such as subcutaneous injection can be used as appropriate.

また、被験薬物の効果は、いくつかの条件で検討することも可能である。そのような条件としては、被験薬物と接触させる又は被験薬物を投与する時間又は期間、量(大小)、回数などが挙げられる。例えば、被験薬物の希釈系列を調製するなどして複数の用量を設定することができる。被験薬物の接触又は投与期間も適宜設定することができるが、例えば、1日から数週間までの期間にわたって接触又は投与することができる。   In addition, the effect of the test drug can be examined under several conditions. Such conditions include the time or period of contact with or administration of the test drug, the amount (large or small), the number of times, and the like. For example, a plurality of doses can be set by preparing a dilution series of a test drug. The contact or administration period of the test drug can also be appropriately set. For example, it can be contacted or administered over a period of 1 day to several weeks.

さらに、複数の薬物の相加作用、相乗作用などを検討する場合には、被験薬物を組み合わせて用いてもよい。   Furthermore, when examining the additive action and synergistic action of a plurality of drugs, test drugs may be used in combination.

続いて、トランスジェニック動物又は細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定する。レポータ遺伝子の測定は、使用したレポータ遺伝子の種類、測定する動物の組織又は細胞の種類に応じて、当技術分野で公知の任意の方法により行うことができる(例えば、「分子生物学実験プロトコールII」,西郷及び佐野訳,1997年,丸善株式会社を参照されたい)。   Subsequently, the expression of the reporter gene in the transgenic animal or cell is measured. The reporter gene can be measured by any method known in the art depending on the type of reporter gene used and the type of animal tissue or cell to be measured (for example, “Molecular Biology Experiment Protocol II”). "See Saigo and Sano, 1997, Maruzen Co., Ltd.).

例えば、レポータ遺伝子として酵素タンパク質をコードする遺伝子(例:β−ガラクトシダーゼをコードするlacZ遺伝子、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼをコードするcat遺伝子等)を用いた場合には、レポータ遺伝子の発現をその酵素活性に基づいて検出することができる。例えば、酵素により検出可能な物質が検出不可能な物質に変換されるか、又はその逆に検出不可能な物質が検出可能な物質に変換される場合には、そのような物質の存在を検出することにより、レポータ遺伝子の発現を検出することができる。例えば、lacZ遺伝子の発現は、5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラノシド(X−Gal)を基質として反応させ、加水分解により生じる青色不溶物質を検出することによって、判定することができる。また、cat遺伝子の発現は、アセチルCoAとクロラムフェニコールとの反応により生じるアセチル化クロラムフェニコールを、例えば薄層クロマトグラフィーにより分離同定することによって、検出することができる。   For example, when a gene encoding an enzyme protein (eg, a lacZ gene encoding β-galactosidase, a cat gene encoding chloramphenicol acetyltransferase, etc.) is used as a reporter gene, the expression of the reporter gene is expressed by the enzyme. Detection can be based on activity. For example, if a substance that can be detected by an enzyme is converted into an undetectable substance, or vice versa, the presence of such a substance is detected. By doing so, the expression of the reporter gene can be detected. For example, the expression of the lacZ gene is performed by reacting 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (X-Gal) as a substrate and detecting a blue insoluble substance generated by hydrolysis. Can be determined. The expression of the cat gene can be detected by separating and identifying acetylated chloramphenicol generated by the reaction of acetyl CoA and chloramphenicol, for example, by thin layer chromatography.

また例えばレポータ遺伝子として蛍光タンパク質をコードする遺伝子(例:緑色蛍光タンパク質をコードするgfp遺伝子、ルシフェラーゼをコードするluc遺伝子等)を用いた場合には、レポータ遺伝子の発現をその蛍光に基づいて検出することができる。例えば、レポータ遺伝子を発現する細胞は、フローサイトメーターを利用するソーティング法(FACSなど)を用いて、迅速に判定することが可能である。   Further, for example, when a gene encoding a fluorescent protein (eg, gfp gene encoding green fluorescent protein, luc gene encoding luciferase, etc.) is used as a reporter gene, the expression of the reporter gene is detected based on the fluorescence. be able to. For example, cells expressing a reporter gene can be quickly determined using a sorting method (such as FACS) using a flow cytometer.

あるいは、レポータ遺伝子によりコードされるタンパク質に対する抗体を用いた反応を利用して、又はレポータ遺伝子のmRNAに対するプライマー若しくはプローブを用いた反応を利用して、レポータ遺伝子の発現を検出することが可能である。   Alternatively, it is possible to detect the expression of the reporter gene using a reaction using an antibody against the protein encoded by the reporter gene, or using a reaction using a primer or probe for mRNA of the reporter gene. .

レポータ遺伝子の発現を測定した後、対照のレポータ遺伝子発現と比較し、レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を選択する。対照としては、レポータ遺伝子が導入されていない動物又は細胞、レポータ遺伝子が導入されているが、被験薬物を投与されていない動物又は被験薬物と接触していない細胞などを用いることができる。   After measuring the reporter gene expression, a test drug that increases or decreases the reporter gene expression is selected as compared to the control reporter gene expression. As a control, an animal or cell into which a reporter gene has not been introduced, an animal into which a reporter gene has been introduced but which has not been administered a test drug, or a cell that has not been in contact with the test drug can be used.

また、本発明においては、最初に、細胞を被験薬物と接触させ、該細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定して発現増強又は低減を示した被験薬物を選択し、次に、トランスジェニック動物に選択した被験薬物を投与し、該トランスジェニック動物におけるレポータ遺伝子の発現を測定して発現増強又は低減を示した被験薬物を選択してもよい。   In the present invention, first, a cell is brought into contact with a test drug, and the test drug showing enhanced or reduced expression is selected by measuring the expression of a reporter gene in the cell, and then selected as a transgenic animal. The test drug may be selected by administering the test drug and measuring the expression of the reporter gene in the transgenic animal.

その結果、レポータ遺伝子の発現を増大する被験薬物は、ユートロフィン遺伝子の発現を増大する薬物と同定される。また、レポータ遺伝子の発現を低減する被験薬物は、ユートロフィン遺伝子の発現を低減する薬物と同定される。   As a result, a test drug that increases the expression of the reporter gene is identified as a drug that increases the expression of the utrophin gene. In addition, the test drug that reduces the expression of the reporter gene is identified as a drug that reduces the expression of the utrophin gene.

また別の態様において、本発明に係るトランスジェニック動物に被験薬物を投与するか又は細胞を被験薬物と接触させ、該動物又は該細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定することによって、ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害を治療又は予防するための薬物候補を同定することができる。あるいは、本発明に係るトランスジェニック動物に被験薬物を投与するか、又はその骨格筋、心筋若しくは平滑筋由来の細胞を被験薬物と接触させ、該動物の筋組織若しくは筋細胞、又は該細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定することによって、筋疾患又は筋障害を治療又は予防するための薬物候補を同定することができる。   In another embodiment, the utrophin gene expression is increased by administering a test drug to the transgenic animal according to the present invention or contacting a cell with the test drug and measuring the expression of the reporter gene in the animal or the cell. Alternatively, drug candidates for treating or preventing a disease or disorder associated with reduced expression can be identified. Alternatively, the test drug is administered to the transgenic animal according to the present invention, or cells derived from the skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle are contacted with the test drug, and the muscle tissue or muscle cell of the animal, or a reporter in the cell By measuring gene expression, drug candidates for treating or preventing muscle diseases or disorders can be identified.

本発明に係る薬物候補のスクリーニング方法においては、まず、トランスジェニック動物に被験薬物を投与するか又は骨格筋、心筋若しくは平滑筋由来の細胞を被験薬物と接触させる。骨格筋、心筋若しくは平滑筋由来の細胞は、当技術分野で公知の方法により調製することができる。そのような細胞としては、例えば筋芽細胞を用いることが好ましい。   In the drug candidate screening method according to the present invention, first, a test drug is administered to a transgenic animal, or cells derived from skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle are brought into contact with the test drug. Cells derived from skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle can be prepared by methods known in the art. As such cells, for example, myoblasts are preferably used.

本発明のスクリーニング方法の対象となる薬物(被験薬物)の種類は特に限定されず、例えば上述したような薬物を用いることができる。また、動物への被験薬物の投与、細胞と被験薬物の接触も、上述と同様に適宜選択することが可能である。   The kind of drug (test drug) to be subjected to the screening method of the present invention is not particularly limited, and for example, the drugs described above can be used. In addition, administration of the test drug to the animal and contact between the cells and the test drug can be appropriately selected as described above.

一実施形態において、薬物候補により治療又は予防対象となる疾患又は障害は、ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害である。例えば、ユートロフィン遺伝子の発現増大に関連する疾患又は障害としては、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)、ベッカー型筋ジストロフィー(BMD)及び多発性筋炎などが挙げられる。一方、ユートロフィン遺伝子の発現低減に関連する疾患又は障害としては既知のものは存在しないが今後研究が進むにつれてスクリーニングの対象となる疾患又は障害がみつかる可能性がある。   In one embodiment, the disease or disorder to be treated or prevented by a drug candidate is a disease or disorder associated with increased or decreased utrophin gene expression. For example, diseases or disorders associated with increased utrophin gene expression include Duchenne muscular dystrophy (DMD), Becker muscular dystrophy (BMD), and polymyositis. On the other hand, there is no known disease or disorder related to utrophin gene expression reduction, but a disease or disorder to be screened may be found as research proceeds in the future.

また別の実施形態において、薬物候補により治療又は予防対象となる疾患又は障害は、筋疾患又は筋障害である。筋疾患又は筋障害としては、筋変性を起因とする疾患又は障害、例えば筋ジストロフィー、具体的にはデュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)及びベッカー型筋ジストロフィー(BMD)などが挙げられる。   In another embodiment, the disease or disorder to be treated or prevented by the drug candidate is a muscle disease or disorder. Examples of the muscular disease or disorder include diseases or disorders caused by muscle degeneration, such as muscular dystrophy, specifically Duchenne muscular dystrophy (DMD) and Becker muscular dystrophy (BMD).

細胞又はトランスジェニック動物におけるレポータ遺伝子の発現の測定は、上述の通り実施することができる。動物におけるレポータ遺伝子の発現の測定において、発現を測定する対象となる組織は、どの組織におけるユートロフィン遺伝子の発現に関連する疾患又は障害の薬物候補をスクリーニングしようとするかの目的に応じて異なる。例えば、腎臓、肝臓などの臓器におけるユートロフィン発現に関連する疾患又は障害の薬物候補をスクリーニングする場合には、当該臓器におけるレポータ遺伝子の発現を測定する。また、ユートロフィンによりジストロフィン欠損を補って筋疾患又は筋障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする場合には、筋組織又は筋細胞、例えば骨格筋、心筋又は平滑筋におけるレポータ遺伝子の発現を測定する。   Measurement of reporter gene expression in cells or transgenic animals can be performed as described above. In the measurement of reporter gene expression in animals, the tissue whose expression is to be measured varies depending on the purpose of screening for a drug candidate for a disease or disorder associated with utrophin gene expression in the tissue. For example, when screening a drug candidate for a disease or disorder associated with utrophin expression in an organ such as the kidney or liver, the expression of a reporter gene in the organ is measured. In addition, when screening for drug candidates for treating or preventing muscular diseases or disorders by supplementing dystrophin deficiency with utrophin, reporter gene expression in muscle tissue or muscle cells, such as skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle, is examined. taking measurement.

レポータ遺伝子の発現を測定した後、対照のレポータ遺伝子発現と比較し、レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を選択する。対照としては、レポータ遺伝子が導入されていない動物又は細胞、レポータ遺伝子が導入されているが、被験薬物を投与されていない動物又は被験薬物と接触していない細胞などを用いることができる。   After measuring the reporter gene expression, a test drug that increases or decreases the reporter gene expression is selected as compared to the control reporter gene expression. As a control, an animal or cell into which a reporter gene has not been introduced, an animal into which a reporter gene has been introduced but which has not been administered a test drug, or a cell that has not been in contact with the test drug can be used.

その結果、レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物は、薬物候補として選択することができる。例えば、ユートロフィンによりジストロフィン欠損を補うことを目的とした薬物候補のスクリーニングの場合には、レポータ遺伝子の発現を増大する被験薬物を薬物候補として選択する。   As a result, a test drug that increases or decreases reporter gene expression can be selected as a drug candidate. For example, in the case of drug candidate screening aiming to compensate for dystrophin deficiency with utrophin, a test drug that increases reporter gene expression is selected as the drug candidate.

また、薬物候補のスクリーニングは、一次スクリーニングとして、細胞を被験薬物と接触させ、該細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定して発現増強又は低減を示した被験薬物を選択し、次に二次スクリーニングとして、トランスジェニック動物に選択した被験薬物を投与し、該トランスジェニック動物におけるレポータ遺伝子の発現を測定して発現増強又は低減を示した被験薬物を薬物候補として選択してもよい。   In addition, screening for drug candidates is performed as a primary screening, in which cells are brought into contact with a test drug, and the test drug that shows an increase or decrease in expression is selected by measuring the expression of a reporter gene in the cell, and then as a secondary screening. The selected test drug may be selected as a drug candidate by administering the selected test drug to the transgenic animal and measuring the expression of the reporter gene in the transgenic animal to show expression enhancement or reduction.

さらに、上記薬物候補のスクリーニングにおいては、さらに、選択された薬物候補を、疾患又は障害のモデル動物に投与して、薬物候補がモデル動物における疾患又は障害に影響を及ぼすか否かを判定してもよい。モデル動物は、目的とする疾患又は障害の要因(遺伝的素因など)を有するか又は少なくとも1つの症状を示すものであれば特に限定されるものではない。例えば、筋疾患又は筋障害のモデル動物としては、筋ジストロフィーのモデルマウス(mdxマウス:Sicinski, P. et al., Science 244:1578-1580, 1989)、筋ジストロフィーのモデルイヌ(c−xmdイヌ:Komegay, J.N. et al., Muscle Nerve 11:1056-1064, 1988;CXMDイヌ:Shimatsu Y et al., Exp Anim. 52:93-7. 2003、Shimatsu Y et al., Acta Myol. 24:145-54. 2005)などを用いることができる。 Further, in the drug candidate screening, the selected drug candidate is further administered to a disease or disorder model animal to determine whether the drug candidate affects the disease or disorder in the model animal. Also good. The model animal is not particularly limited as long as it has a target disease or disorder factor (such as a genetic predisposition) or exhibits at least one symptom. For example, muscular dystrophy model mice (mdx mice: Sicinski, P. et al., Science 244: 1578-1580, 1989), muscular dystrophy model dogs (c-xmd dogs: Komegay, JN et al., Muscle Nerve 11: 1056-1064, 1988; CXMD J dog: Shimatsu Y et al., Exp Anim. 52: 93-7. 2003, Shimatsu Y et al., Acta Myol. 24: 145-54 2005) can be used.

薬物候補がモデル動物における疾患又は障害に影響を及ぼすか否かの判定は、モデル動物の疾患又は障害の種類、要因、症状などにより異なるが、当業者であれば、その疾患又は障害に及ぼす影響を適宜判定することができる。例えば、筋疾患又は筋障害に及ぼす影響を判定する場合には、筋力、血清クレアチンキナーゼ値の測定、単離骨格筋の張力測定、組織学的な筋最大直径及び中心核線維の頻度の計測、並びにユートロフィン抗体を用いた免疫組織学的染色などを行うことができる。   The determination of whether a drug candidate affects a disease or disorder in a model animal depends on the type, factor, symptom, etc. of the model animal's disease or disorder, but those skilled in the art will have an effect on the disease or disorder. Can be appropriately determined. For example, to determine the effect on muscle disease or disorder, measure muscle strength, serum creatine kinase level, isolated skeletal muscle tension, histological maximum muscle diameter and central core fiber frequency, In addition, immunohistological staining using a utrophin antibody can be performed.

上述のようにして、疾患又は障害の改善が認められる場合の薬物候補は、当該疾患又は障害の治療又は予防のための医薬の候補として選択することができる。   As described above, a drug candidate when improvement of a disease or disorder is observed can be selected as a drug candidate for treatment or prevention of the disease or disorder.

以上から、本発明に係るトランスジェニック動物又は細胞を用いることにより、ユートロフィンの発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害を治療又は予防するための薬物、あるいは筋疾患又は筋障害を治療又は予防するための薬物を見出し、さらには医薬又は治療法の効果を確認することが可能となる。   From the above, by using the transgenic animal or cell according to the present invention, a drug for treating or preventing a disease or disorder associated with increased or decreased utrophin expression, or treating or preventing a muscular disease or disorder. Can be found, and further, the effect of the medicine or treatment method can be confirmed.

以下、本説明を実施例によりさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to these.

[比較例1]
下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)を含まない発現カセットを用いてトランスジェニックマウス(Gnls)を作製した。
[Comparative Example 1]
Transgenic mice (Gnls) were generated using an expression cassette that did not contain a downstream utrophin enhancer (DUE).

(1)Gnlsマウスの作製
マウスA−ユートロフィンの5’末端を含むゲノム配列(約12.9kb)は129Svマウス遺伝子ライブラリーから得た。このクローン約12.9kbは、マウスA−ユートロフィン遺伝子(chr10:12282993(NM 011682))のプロモータを含む5’末端側(5,385bp)、エクソン1A(408bp)、イントロン1(7,016bp)、エクソン2の始めの非翻訳領域(59bp)を含む(配列番号18;図2における「ユートロフィン遺伝子の5’末端配列」に相当する)。このフラグメント(約12.9kb)にレポータ遺伝子として核移行シグナル(nls)とlacZ遺伝子を連結し、3’末端にウサギβグロビンポリAを付随させて、トランスジーン発現カセット(図2におけるGnlsマウス用発現カセット)を構築した。この発現カセットを含むDNAフラグメントはアガロースゲルからGel Extraction Kit(QIAGEN社)を用いて分離し精製した。このDNAフラグメントをマイクロインジェクションによってC57BL/6Jマウスの受精卵に注入し、偽妊娠マウスの卵管に移植して、仔マウスを得た。
(1) Production of Gnls Mouse A genomic sequence (about 12.9 kb) containing the 5 ′ end of mouse A-utrophin was obtained from a 129Sv mouse gene library. This clone of about 12.9 kb contains the mouse A-utrophin gene (chr10: 122282993 (NM 01682)) containing the promoter of 5 'end (5,385 bp), exon 1A (408 bp), intron 1 (7,016 bp), including the first untranslated region (59 bp) of exon 2 (SEQ ID NO: 18; FIG. 2 (corresponding to “5 ′ terminal sequence of utrophin gene”). This fragment (about 12.9 kb) was linked to a nuclear translocation signal (nls) and a lacZ gene as a reporter gene, and a rabbit β globin polyA was attached to the 3 ′ end to express a transgene expression cassette (expression for Gnls mouse in FIG. 2). Cassette). The DNA fragment containing the expression cassette was separated and purified from an agarose gel using Gel Extraction Kit (QIAGEN). This DNA fragment was injected into fertilized eggs of C57BL / 6J mice by microinjection and transplanted into the oviduct of pseudopregnant mice to obtain offspring mice.

仔マウスの尾よりゲノムDNAを抽出し、サザンブロッティングを行った。具体的には、ゲノムDNAをプロテイナーゼK(0.15mg/ml)及びプロナーゼE(1mg/ml)消化により溶解バッファー(50mM Tris−HCl、pH8.0、0.1M NaCl、20mM EDTA、1%SDS)を用いて単離した。続いてゲノムDNA(10μg)をBamHIで消化し、0.8%アガロースゲル上で分離させ、Hybond−N膜(Amersham Biosciences)に転写した。lacZ遺伝子の3072bpのDNA断片をサザンプローブとして32P−dCTP標識し、上記膜と65℃にて一晩かけてハイブリダイズさせた。続いて膜を、2×SSPE、0.1%SDSでの洗浄、1×SSPE、0.1%SDSでの洗浄、及び0.1×SSPE、0.1%SDSでの洗浄により65℃にて十分に洗浄し、BAS2500(Fuji Film)により分析した。その結果、LacZを発現しているマウスをトランスジェニックFマウス(Gnlsマウス)として選択した。 Genomic DNA was extracted from the tails of pups and subjected to Southern blotting. Specifically, genomic DNA was digested with proteinase K (0.15 mg / ml) and pronase E (1 mg / ml) and digested with lysis buffer (50 mM Tris-HCl, pH 8.0, 0.1 M NaCl, 20 mM EDTA, 1% SDS). ). Subsequently, genomic DNA (10 μg) was digested with BamHI, separated on a 0.8% agarose gel and transferred to Hybond-N + membrane (Amersham Biosciences). A 3072 bp DNA fragment of the lacZ gene was labeled with 32 P-dCTP as a Southern probe and hybridized with the membrane at 65 ° C. overnight. Subsequently, the membrane was washed to 65 ° C. by washing with 2 × SSPE, 0.1% SDS, 1 × SSPE, 0.1% SDS, and 0.1 × SSPE, 0.1% SDS. The sample was thoroughly washed and analyzed by BAS 2500 (Fuji Film). As a result, the selected mice expressing LacZ Transgenic F 0 mice (Gnls mice).

(2)β−ガラクトシダーゼの発現
Gnlsマウスにおけるβ−ガラクトシダーゼの発現を確認するため、逆転写酵素−ポリメラーゼ増幅反応(RT−PCR)、組織学的分析及び免疫組織学的分析を行った。
(2) Expression of β-galactosidase In order to confirm the expression of β-galactosidase in Gnls mice, reverse transcriptase-polymerase amplification reaction (RT-PCR), histological analysis and immunohistological analysis were performed.

まず、3週令のトランスジェニックマウスを安楽死させ、各組織(大脳、小脳、骨格筋、心筋、小腸、大腸、精巣、肝臓、顎下腺、腎臓、肺、横隔膜)を採取し、液体窒素で凍結した。これらの凍結組織から、TRIsol試薬(Invitrogen Life Technologies)を用いて総RNAを単離した。この総RNAを、RNA1μg当たり1UのRNase非含有DNaseI(Invitrogen Life Technologies)を用いて室温にて15分処理し、25mM EDTA(pH8.0)を添加してDNaseIを不活化した後、65℃にて10分加熱した。この総RNA3.5μgを用いて、SuperScriptIITM(Invitrogen Life Technologies)により逆転写反応を行った。ユートロフィンエキソン1Aセンスプライマー(5'-GGCGTTTCCAATCGGGTGTC-3';配列番号10)及びlacZ遺伝子アンチセンスプライマー(5'-CGTTCTGCCCATCATCAGGC-3';配列番号11)を用いて、95℃にて1分の変性、59℃にて30秒のアニーリング、72℃にて1分の伸長からなるサイクルを35回行って、PCRを実施した。対照として、ハウスキーピング遺伝子である18S rRNAの発現レベルについても調べた。 First, 3 weeks old transgenic mice were euthanized, and each tissue (cerebrum, cerebellum, skeletal muscle, myocardium, small intestine, large intestine, testis, liver, submandibular gland, kidney, lung, diaphragm) was collected and liquid nitrogen was collected. Frozen at. From these frozen tissues, total RNA was isolated using TRIsol reagent (Invitrogen Life Technologies). This total RNA was treated with 1 U of RNase-free DNase I (Invitrogen Life Technologies) per 1 μg of RNA at room temperature for 15 minutes, and 25 mM EDTA (pH 8.0) was added to inactivate DNase I. And heated for 10 minutes. Using 3.5 μg of this total RNA, a reverse transcription reaction was performed by SuperScriptII (Invitrogen Life Technologies). 1 minute denaturation at 95 ° C. using utrophin exon 1A sense primer (5′-GGCGTTTCCAATCGGGTGTC-3 ′; SEQ ID NO: 10) and lacZ gene antisense primer (5′-CGTTCTGCCCATCATCAGGC-3 ′; SEQ ID NO: 11) PCR was performed with 35 cycles of annealing at 59 ° C. for 30 seconds and extension at 72 ° C. for 1 minute. As a control, the expression level of 18S rRNA, a housekeeping gene, was also examined.

結果を図3(A)に示す。このGnlsマウスは、肝臓、精巣等の組織においてlacZ遺伝子の発現が認められ、その発現は内在性のA−ユートロフィンの発現を再現していたが、心臓及び筋肉における発現は内在性A−ユートロフィンの発現を再現することはできなかった(Takahashi J et al. The utrophin promoter A drives high expression of the transgenic LacZ gene in liver, testis, colon, submandibular gland, and small intestine. J Gene Med 2005; 7: 237-248)。また、ヘマトキシリン・エオジン(H&E)染色と5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラノシド(X−Gal;Wako Chemicals)を用いた組織化学的分析、ユートロフィンに対する抗体を用いた免疫組織化学分析によっても、同様の結果が得られた(データは示さない)。   The results are shown in FIG. In this Gnls mouse, expression of the lacZ gene was observed in tissues such as the liver and testis, and the expression reproduced the expression of endogenous A-utrophin, but the expression in the heart and muscle was that of endogenous A-utrophin. The expression could not be reproduced (Takahashi J et al. The utrophin promoter A drives high expression of the transgenic LacZ gene in liver, testis, colon, submandibular gland, and small intestine. J Gene Med 2005; 7: 237- 248). In addition, histochemical analysis using hematoxylin and eosin (H & E) staining and 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (X-Gal; Wako Chemicals), antibodies against utrophin Similar results were obtained with the immunohistochemical analysis used (data not shown).

本実施例においては、DUEを含む発現カセットを用いてトランスジェニックマウス(DUEマウス)を作製した。
(1)DUEマウスの作製
図4に示すような手順で、マウスユートロフィン遺伝子イントロン2に存在するエンハンサ129bp(下流ユートロフィンエンハンサ:DUE)(Galvagni F et al. The utrophin gene is transcriptionally up-regulated in regenerated muscle. J Biol Chem 2002; 277: 19106-13)を、比較例1に記載のGnlsマウス用発現カセットの上流に挿入し、新たな発現カセット(図2におけるDUEマウス用発現カセット)を構築した。この発現カセットを用いてトランスジェニックマウス(DUEマウス)を作製した。
In this example, a transgenic mouse (DUE mouse) was prepared using an expression cassette containing DUE.
(1) Preparation of DUE mouse Enhancer 129 bp (downstream utrophin enhancer: DUE) present in mouse utrophin gene intron 2 (Galvagni F et al. The utrophin gene is transcriptionally up-regulated in regenerated muscle. J Biol Chem 2002; 277: 19106-13) was inserted upstream of the Gnls mouse expression cassette described in Comparative Example 1 to construct a new expression cassette (DUE mouse expression cassette in FIG. 2). . Using this expression cassette, a transgenic mouse (DUE mouse) was prepared.

簡単に説明すると、マウス骨格筋よりゲノムDNAを抽出し、プライマーDUE−F/DUE−R(表1、配列番号2及び3)を用いて、PCR法によりDUE配列を増幅した後、電気泳動でDUE配列を含む689bpのバンドを確認した。この増幅した689bpのPCR産物をGel Extraction Kitにより精製し、ベクターpCR2.1(3.9kb、Invitrogen製)に挿入した(図4(A))。同クローンのうちDUEを含む219bpのフラグメントを増幅するために、制限酵素NotIを5’側に付加したプライマー(DUE−F−NotI)(表1、配列番号4)と制限酵素EagIを5’側に付加したプライマー(DUE−R−EagI)(表1、配列番号5)を作製し、LA Taqポリメラーゼを用いてPCR法を行い、電気泳動により同219bpの配列と付加した制限酵素サイトの配列を含む232bpのバンドを確認した。同232bpのPCR産物をGel Extraction Kitにより精製し、再びベクターpCR2.1(3.9kb)に挿入して、コンピテントセル(TOYOBO)に形質転換した。ブルーホワイトセレクションにより白色コロニーをピックアップし、アンピシリン含有ルリア−ベルターニ培地(LB培地)を用いて培養し、ミニプレップ法でプラスミドを精製した。同プラスミドを制限酵素EcoRIにより切断し、電気泳動にて232bpのフラグメントが組み込まれているコロニーを選択した後、アンピシリン含有LB培地で培養し、maxi−prep法で同プラスミドを精製した。このプラスミドを制限酵素EagIで切断後、電気泳動によりDUE配列を含む線状のDNAのバンドを確認した後、制限酵素NotIにより切断し、電気泳動してゲルからDUE配列を含む219bpのDNAフラグメントをGel Extraction Kitにより精製した(図4(B))。

Figure 0005250810
Briefly, genomic DNA is extracted from mouse skeletal muscle, and the DUE sequence is amplified by the PCR method using primers DUE-F / DUE-R (Table 1, SEQ ID NOs: 2 and 3), followed by electrophoresis. A 689 bp band containing the DUE sequence was confirmed. The amplified 689 bp PCR product was purified by Gel Extraction Kit and inserted into the vector pCR2.1 (3.9 kb, manufactured by Invitrogen) (FIG. 4 (A)). In order to amplify a 219 bp fragment containing DUE in the same clone, a primer (DUE-F-NotI) (Table 1, SEQ ID NO: 4) added with restriction enzyme NotI on the 5 ′ side and restriction enzyme EagI on the 5 ′ side. A primer (DUE-R-EagI) (Table 1, SEQ ID NO: 5) was prepared, subjected to PCR using LA Taq polymerase, and the sequence of the restriction enzyme site added to the 219 bp sequence by electrophoresis. A 232 bp band was confirmed. The 232 bp PCR product was purified by Gel Extraction Kit, inserted again into vector pCR2.1 (3.9 kb), and transformed into competent cells (TOYOBO). White colonies were picked up by blue-white selection, cultured using ampicillin-containing Luria-Bertani medium (LB medium), and the plasmid was purified by the miniprep method. The plasmid was cleaved with the restriction enzyme EcoRI, colonies in which a 232 bp fragment was incorporated were selected by electrophoresis, cultured in ampicillin-containing LB medium, and purified by the maxi-prep method. After cutting this plasmid with the restriction enzyme EagI, a linear DNA band containing the DUE sequence was confirmed by electrophoresis, then cleaved with the restriction enzyme NotI and electrophoresed to obtain a 219 bp DNA fragment containing the DUE sequence from the gel. It refine | purified by Gel Extraction Kit (FIG. 4 (B)).
Figure 0005250810

次に、DUE配列をGnlsマウス用発現カセットの上流に挿入してDUEマウスを作製するため、pBluescriptIISK+にGnlsトランスジーン発現カセットが組み込まれているプラスミド(Gnlsマウス用発現カセット)をNotIで切断し、仔ウシ腸アルカリホスファターゼ(CIAP)処理した後、DUE配列を含むフラグメントを挿入した(図4(C))。このDUE配列を含むフラグメントを挿入したプラスミドをコンピテントセル(TOYOBO)に形質導入した。大腸菌のコロニーをピックアップしてアンピシリン含有LB培地で培養し、ミニプレップ法でプラスミドを精製し、T3(20mer)プライマーとDUE−inRプライマー(表1、配列番号6及び7)を用いて235bpのPCR産物の有無から、DUE配列が組み込まれているプラスミドを選択した(図4(D))。   Next, in order to create a DUE mouse by inserting the DUE sequence upstream of the Gnls mouse expression cassette, a plasmid (Gnls mouse expression cassette) in which the Gnls transgene expression cassette is incorporated into pBluescriptIISK + is cut with NotI. After treatment with calf intestinal alkaline phosphatase (CIAP), a fragment containing the DUE sequence was inserted (FIG. 4C). A plasmid into which a fragment containing this DUE sequence was inserted was transduced into competent cells (TOYOBO). A colony of E. coli was picked up and cultured in ampicillin-containing LB medium, the plasmid was purified by the miniprep method, and 235 bp PCR using T3 (20mer) primer and DUE-inR primer (Table 1, SEQ ID NOs: 6 and 7). Based on the presence or absence of the product, a plasmid incorporating the DUE sequence was selected (FIG. 4D).

続いて、DUE配列を含むフラグメントが挿入されているプラスミドをアンピシリン含有LB培地で培養し、maxi−prep法によりプラスミドを精製して、塩基配列を確認した後、制限酵素NotI及びXhoIによりGnlsマウス用発現カセットの5’側にDUE配列を付加したフラグメント(図2におけるDUEマウス用発現カセット)をpBluescriptIISK+から切断した(図4(E))。このフラグメントをGel Extraction Kitにより精製し、マイクロインジェクションによりC57BL/6Jマウス受精卵に注入し、2匹のFマウス(DUEマウス)を得た。FマウスとC57BL/6Jマウスと交配させ仔マウスを得た。仔マウスの尾よりゲノムDNAを抽出し、プライマーLacZ−F/LacZ−R(表1、配列番号8及び9)を用いてPCR法を行うことによりトランスジーン陽性マウスを選択した。同世代のトランスジェニックマウス、またはC57BL/6Jマウスとの交配を繰り返してラインを確立した。 Subsequently, the plasmid in which the fragment containing the DUE sequence is inserted is cultured in ampicillin-containing LB medium, the plasmid is purified by the maxi-prep method, and the nucleotide sequence is confirmed, followed by restriction enzymes NotI and XhoI for Gnls mice. A fragment (DUE mouse expression cassette in FIG. 2) having a DUE sequence added to the 5 ′ side of the expression cassette was cleaved from pBluescriptIISK + (FIG. 4 (E)). This fragment was purified by Gel Extraction Kit, and injected into C57BL / 6J mice fertilized eggs by microinjection, to obtain a 2 mice F 0 mice (DUE mice). Were crossed with F 0 mouse and C57BL / 6J mice was obtained pups. Genomic DNA was extracted from the tail of a pup, and a transgene positive mouse was selected by PCR using primers LacZ-F / LacZ-R (Table 1, SEQ ID NOs: 8 and 9). Lines were established by repeated mating with transgenic mice of the same generation or C57BL / 6J mice.

(2)β−ガラクトシダーゼの発現
得られたDUEマウスを用いて、β−ガラクトシダーゼの発現を確認した。最初に、mRNAレベルでの発現を確認するため、比較例1の(2)に記載のようにRT−PCRを行った。プライマーは、lacZセンス1プライマー(5’-CGACATTGCCGTAAGTGAAG-3’;配列番号12)及びlacZアンチセンス1プライマー(5’-ATCGCCATTTGACCACTACC-3’;配列番号13)を使用して、95℃にて5分変性後、95℃にて30秒の変性、60℃にて30秒のアニーリング、72℃にて1分の伸長からなるサイクルを30回行った後、72℃にて7分の伸長反応をし、4℃にて保存した。
(2) Expression of β-galactosidase Using the obtained DUE mouse, expression of β-galactosidase was confirmed. First, in order to confirm the expression at the mRNA level, RT-PCR was performed as described in (2) of Comparative Example 1. The primer is lacZ sense 1 primer (5′-CGACATTGCCGTAAGTGAAG-3 ′; SEQ ID NO: 12) and lacZ antisense 1 primer (5′-ATCGCCATTTGACCACTACC-3 ′; SEQ ID NO: 13), and 5 minutes at 95 ° C. After denaturation, 30 cycles of denaturation at 95 ° C for 30 seconds, annealing at 60 ° C for 30 seconds, and extension at 72 ° C for 1 minute were performed 30 times, and then an extension reaction at 72 ° C for 7 minutes Stored at 4 ° C.

その結果を図3(B)に示す。DUEマウスにおいては、肝、精巣、顎下腺、大腸、小腸等の組織においてlacZ遺伝子のより強い発現が認められ、また大脳、小脳、骨格筋及び心筋においても内在性のA−ユートロフィンの発現を再現する形でlacZ遺伝子の発現が認められた。   The result is shown in FIG. In DUE mice, stronger expression of the lacZ gene was observed in tissues such as liver, testis, submandibular gland, large intestine, and small intestine, and endogenous A-utrophin was also expressed in cerebrum, cerebellum, skeletal muscle and myocardium. Expression of the lacZ gene was observed in a reproducible manner.

また、DUEマウスから組織(大脳、小脳、顎下腺、肝臓、小腸、大腸、精巣、前脛骨(TA)筋、心臓)を採取し、液体窒素冷却イソペンタンで凍結した。凍結切片(10μm)をヘマトキシリン・エオジン(H&E)染色し、また5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラノシド(X−Gal;Wako Chemicals)を用いた染色を行った。   In addition, tissues (cerebrum, cerebellum, submandibular gland, liver, small intestine, large intestine, testis, anterior tibial (TA) muscle, heart) were collected from DUE mice and frozen in liquid nitrogen cooled isopentane. Frozen sections (10 μm) were stained with hematoxylin and eosin (H & E), and stained with 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (X-Gal; Wako Chemicals) It was.

また、凍結切片(6μm)をスライドにのせ、乾燥させた後、アセトン中で−20℃にて6分かけて固定した。ヒト・ユートロフィン(UT−2)の1768〜2078番のアミノ酸を認識するウサギポリクローナル抗体(Imamura M. et al., Proc Nal Acad Sci USA 95:6139-6144, 1998)を用いて免疫組織化学分析を行った。一次抗体は、Alexa488で標識したヤギ抗ウサギIgG(Molecular Probes)を用いて検出した。核はヨウ化TOTO−3(Molecular Probes)で染色した。神経筋接合部(NMJ)はAlexa594で標識したαブンガロトキシン(α−BTX)(Molecular Probes)で染色した。シグナルは、レーザー走査共焦点画像化システム(TCSSPTM、Leica)を用いて写真に記録した。   A frozen section (6 μm) was placed on a slide, dried, and fixed in acetone at −20 ° C. for 6 minutes. Immunohistochemical analysis was performed using a rabbit polyclonal antibody (Imamura M. et al., Proc Nal Acad Sci USA 95: 6139-6144, 1998) that recognizes amino acids 1768-2078 of human utrophin (UT-2). went. Primary antibodies were detected using goat anti-rabbit IgG (Molecular Probes) labeled with Alexa488. Nuclei were stained with iodinated TOTO-3 (Molecular Probes). The neuromuscular junction (NMJ) was stained with α-bungarotoxin (α-BTX) (Molecular Probes) labeled with Alexa594. The signal was recorded on a photograph using a laser scanning confocal imaging system (TCCSSP ™, Leica).

これらの結果を図5及び6に示す。図5において、記号は、V=終末肝細静脈、Si=洞様毛細血管、H=肝細胞、ST=精細管、L=ライディヒ細胞、S=セルトリ細胞、C=精管(capillary)、CM=内輪筋層、G=杯細胞、LM=外縦筋層、SD=線条導管、Sc=漿液分泌細胞、SA=漿液腺房、Vi=柔毛、Cr=腺窩、P=パーネト細胞、MM=筋粘膜を表す。また図6において、記号は、CP=脈絡叢、PM=脳軟膜、CC=大脳皮質、N=ニューロン、ML=分子層、GL=顆粒層、P=プルキンエ細胞、ID=介在板(intercalated disk)、NMJ=神経筋接合部を表す。この結果からも、DUEマウスにおいては、肝、精巣、顎下腺、大腸、小腸等の組織においてβ−ガラクトシダーゼのより強い発現が認められ、また大脳、小脳、骨格筋及び心筋においてもβ−ガラクトシダーゼの発現が認められた。   These results are shown in FIGS. In FIG. 5, the symbols are V = terminal hepatic venule, Si = sinus capillaries, H = hepatocytes, ST = tubules, L = Leydig cells, S = Sertri cells, C = capillary, CM = Inner ring muscle layer, G = goblet cell, LM = outer longitudinal muscle layer, SD = striate duct, Sc = serous secretory cell, SA = serous acinar, Vi = fur, Cr = crypt, P = perineto cell, MM = muscle mucosa. In FIG. 6, symbols are CP = choroid plexus, PM = cerebral buffy coat, CC = cerebral cortex, N = neuron, ML = molecular layer, GL = granular layer, P = Purkinje cell, ID = intercalated disk , NMJ = representing the neuromuscular junction. Also from this result, in DUE mice, stronger expression of β-galactosidase was observed in tissues such as liver, testis, submandibular gland, large intestine and small intestine, and β-galactosidase was also observed in cerebrum, cerebellum, skeletal muscle and myocardium. Expression was observed.

(3)筋肉再生時のβ−ガラクトシダーゼ発現
DUEマウスに筋肉変性を生じさせるため、5週令のDUEマウスの右側前脛骨(TA)筋に29ゲージ針を用いてタイワンコブラ(Naja naja atra)毒のカルジオトキシン(CTX;生理食塩水中10μM、Wako Chemicals)を注射した。CTXの濃度は、Couteaux R. et al.(Biol Cell 62:171-182, 1988)に従って測定した。CTXを注射したDUEマウスをCTX注射の1〜7日後に安楽死させた。CTXを注射したTA筋及び注射していない対側のTA筋を採取し、液体窒素冷却イソペンタンで凍結した。凍結切片(10μm)をX−Gal染色した。同時に、凍結切片(6μm)をUT−2とAlexa594標識α−BTXで染色した。また、これらの凍結切片から総RNAを単離し、lacZセンス1プライマー(配列番号12)及びlacZアンチセンス1プライマー(配列番号13)を用いてlacZ遺伝子を増幅した。
(3) β-galactosidase expression during muscle regeneration In order to cause muscle degeneration in DUE mice, a 29 gauge needle was used for the right anterior tibial (TA) muscle of 5-week-old DUE mice. Of cardiotoxin (CTX; 10 μM in saline, Wako Chemicals). The concentration of CTX was measured according to Couetteaux R. et al. (Biol Cell 62: 171-182, 1988). DUE mice injected with CTX were euthanized 1-7 days after CTX injection. TA muscle injected with CTX and non-injected contralateral TA muscle were collected and frozen in liquid nitrogen cooled isopentane. The frozen section (10 μm) was stained with X-Gal. At the same time, frozen sections (6 μm) were stained with UT-2 and Alexa594-labeled α-BTX. In addition, total RNA was isolated from these frozen sections, and the lacZ gene was amplified using lacZ sense 1 primer (SEQ ID NO: 12) and lacZ antisense 1 primer (SEQ ID NO: 13).

その結果を図7及び8に示す。この結果から、CTXの注入により骨格筋に損傷を与え、筋再生を誘導すると、β−ガラクトシダーゼの発現がmRNAレベル及びタンパク質レベルの両方で増強されることが明らかとなった。よって、DUE配列がユートロフィンの骨格筋での発現制御に深く関わることがわかった。   The results are shown in FIGS. From this result, it was revealed that the expression of β-galactosidase is enhanced at both the mRNA level and the protein level when skeletal muscle is damaged by injecting CTX and muscle regeneration is induced. Therefore, it was found that the DUE sequence is deeply involved in the regulation of utrophin expression in skeletal muscle.

(4)mdxマウスとの交配によるβ−ガラクトシダーゼの発現
ユートロフィンはmdxマウスの筋細胞膜で発現が増加することが知られている。DUE配列を含む発現カセットが導入されたmdxマウスを得るために、オスのDUEマウスとメスのmdxホモマウスを交配させて仔マウス(オス)を得た。ジストロフィンを完全に欠損している同仔マウス(DUE/mdxマウス)からゲノムDNAを抽出して、PCR法及びサザンブロット法により導入した発現カセットの存在を確認した。DUE/mdxマウスを使用するとジストロフィン欠損下でのユートロフィンの発現調節機構を検討することができる。2週齢のDUE/mdxマウスを安楽死させ前頸骨筋(TA筋)、腓腹筋(GA筋)、心臓、横隔膜を採取し、液体窒素冷却イソペンタンで凍結した。凍結切片(10μm)をX−Gal染色した。同時に、凍結切片(6μm)をUT−2とAlexa594標識α−BTXで染色した。また、これらの凍結切片から総RNAを単離し、lacZセンス1プライマー(配列番号12)及びlacZアンチセンス1プライマー(配列番号13)を用いてlacZ遺伝子を増幅した。
(4) Expression of β-galactosidase by mating with mdx mice It is known that the expression of utrophin increases in the muscle cell membrane of mdx mice. In order to obtain mdx mice into which an expression cassette containing a DUE sequence was introduced, male DUE mice and female mdx homo mice were mated to obtain pup mice (male). Genomic DNA was extracted from pups that were completely deficient in dystrophin (DUE / mdx mice), and the presence of the introduced expression cassette was confirmed by PCR and Southern blotting. By using DUE / mdx mice, it is possible to examine the utrophin expression regulation mechanism under dystrophin deficiency. Two-week-old DUE / mdx mice were euthanized, and the anterior tibial muscle (TA muscle), gastrocnemius muscle (GA muscle), heart, and diaphragm were collected and frozen in liquid nitrogen-cooled isopentane. The frozen section (10 μm) was stained with X-Gal. At the same time, frozen sections (6 μm) were stained with UT-2 and Alexa594-labeled α-BTX. In addition, total RNA was isolated from these frozen sections, and the lacZ gene was amplified using lacZ sense 1 primer (SEQ ID NO: 12) and lacZ antisense 1 primer (SEQ ID NO: 13).

この結果、ジストロフィン欠損下ではβ−ガラクトシダーゼの発現がmRNA及びタンパク質レベルの両方で増強していた。筋ジストロフィー患者やmdxマウスのようにジストロフィンが欠損している状態では、内在性のユートロフィンは神経筋接合部及び筋腱接合部だけでなく筋細胞膜にも発現している。そのため、ジストロフィンが欠損しているDUE/mdxマウスにおいてもトランスジーンとして導入したβ−ガラクトシダーゼのmRNA及びタンパク質レベルの発現が増加していたと考えられる。しかもβ−ガラクトシダーゼの発現が神経筋接合部及び筋腱接合部だけでなく筋細胞膜にもみられた。すなわち、β−ガラクトシダーゼの発現量及び発現部位が内在性のユートロフィンの動向を再現できたといえる。従ってDUEマウスを用いたレポータ遺伝子の発現を指標とする薬物スクリーニングはユートロフィンの発現増強を目指す筋ジストロフィーの治療法開発に有用であることが示唆された。   As a result, β-galactosidase expression was enhanced at both mRNA and protein levels under dystrophin deficiency. In a state where dystrophin is deficient as in muscular dystrophy patients and mdx mice, endogenous utrophin is expressed not only in the neuromuscular junction and the muscle tendon junction but also in the muscle cell membrane. Therefore, it is considered that the expression of β-galactosidase mRNA and protein level introduced as a transgene also increased in DUE / mdx mice lacking dystrophin. Moreover, the expression of β-galactosidase was observed not only at the neuromuscular junction and the muscle tendon junction but also at the muscle cell membrane. That is, it can be said that the expression level and expression site of β-galactosidase were able to reproduce the trend of endogenous utrophin. Therefore, it was suggested that drug screening using reporter gene expression as an index using DUE mice is useful for developing a therapeutic method for muscular dystrophy that aims to enhance utrophin expression.

本実施例では、実施例1で作製したDUEトランスジェニックマウスから、pre-plating法(T. A. Rando et al. Primary mouse myoblast purification, characterization, and transplantation for cell-mediated gene therapy. JCB 1994; 125: 1275-87)を改訂した方法により筋芽細胞の一次培養物を以下のように樹立した。   In this example, the pre-plating method (TA Rando et al. Primary mouse myoblast purification, characterization, and transplantation for cell-mediated gene therapy. JCB 1994; 125: 1275- 87), a primary culture of myoblasts was established as follows.

DUEマウスから得られた骨格筋を細切した後、0.2%2型コラゲナーゼ溶液中で37℃、30分間、撹拌処理した。その後、18Gの注射針に数回通して組織片を粉砕して、さらに15分間コラゲナーゼ処理した。4℃の2%血清含有PBSを加えてコラゲナーゼの働きを止め、100μmフィルター次いで40μmフィルターに通し、フィルター濾過液を1,500rpm、5分間遠心した。赤血球を除くためにペレットになった細胞に低張処理液(0.83%NHClと0.17M Tris−HCl(pH7.65)を9:1の割合で混合)を加え、1分間軽く振盪した。2%血清含有PBSを加え平衡化し、再び1,500rpm、5分間遠心を行って細胞を回収し、増殖培地に懸濁した。懸濁した細胞をコーティング無しの培養皿に移し、37℃、5%CO濃度で2時間培養後、未付着細胞を含む上清を回収し、1型コラーゲンでコーティングした培養皿に移し、37℃、5%CO濃度で一晩培養した。翌日未付着細胞を含む上清を回収し、1型コラーゲンでコーティングした培養皿に移して培養を続けた。増殖培地は、最初は1日毎に、後は2〜3日毎に交換した(Uezumi A et. al. Functional heterogeneity of side population cells in skeletal muscle. BBRC 2006; 341: 864-873)。細胞がコンフルエントに達した際には継代し、100回以上分裂を続けている細胞を株化したものとみなした。株化した細胞をごく低い密度で播種して生じた単一細胞に由来すると思われるコロニーを単離する。この操作を2〜3回繰り返し行いクローン化した(colony isolation method)。 The skeletal muscle obtained from the DUE mouse was chopped and then stirred in a 0.2% type 2 collagenase solution at 37 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the tissue piece was pulverized by passing several times through an 18G injection needle, and further treated with collagenase for 15 minutes. PBS containing 2% serum at 4 ° C. was added to stop the action of collagenase, passed through a 100 μm filter and then a 40 μm filter, and the filter filtrate was centrifuged at 1,500 rpm for 5 minutes. Add hypotonic solution (0.83% NH 4 Cl and 0.17M Tris-HCl (pH 7.65) in a ratio of 9: 1) to the pelleted cells to remove erythrocytes, and lightly for 1 minute. Shake. PBS containing 2% serum was added to equilibrate, and the cells were collected again by centrifugation at 1,500 rpm for 5 minutes, and suspended in a growth medium. The suspended cells were transferred to an uncoated culture dish, cultured at 37 ° C. and 5% CO 2 concentration for 2 hours, and then the supernatant containing unattached cells was collected and transferred to a culture dish coated with type 1 collagen. ° C., and cultured overnight at 5% CO 2 concentration. On the next day, the supernatant containing unattached cells was collected, transferred to a culture dish coated with type 1 collagen, and cultured. The growth medium was changed every day initially and every 2-3 days thereafter (Uezumi A et. Al. Functional heterogeneity of side population cells in skeletal muscle. BBRC 2006; 341: 864-873). When cells reached confluence, they were subcultured and cells that had continued to divide more than 100 times were regarded as established. A colony that appears to be derived from a single cell generated by seeding the established cell line at a very low density is isolated. This operation was repeated 2-3 times and cloned (colony isolation method).

本発明により、ユートロフィンの発現制御機構を使用してレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト動物及びその細胞が提供される。該トランスジェニック非ヒト動物及びその細胞は、ユートロフィンの発現制御機構を使用するものであるため、レポータ遺伝子の発現に基づいてユートロフィン遺伝子の発現に影響を及ぼす薬物又は薬物を簡便かつ効率的にスクリーニングすることが可能となる。従って、ユートロフィン遺伝子の発現に関連する疾患又は障害、さらにはユートロフィンで補うことができるジストロフィン欠損に関連する疾患又は障害(例えば筋ジストロフィー)の治療又は予防に使用可能な薬物候補をスクリーニングすることが可能となる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a transgenic non-human animal that expresses a reporter gene using the utrophin expression control mechanism and cells thereof are provided. Since the transgenic non-human animal and its cells use a utrophin expression control mechanism, a drug or drug that affects utrophin gene expression is conveniently and efficiently screened based on the expression of the reporter gene. It becomes possible. Therefore, it is possible to screen for drug candidates that can be used for the treatment or prevention of diseases or disorders related to utrophin gene expression, as well as diseases or disorders related to dystrophin deficiency that can be supplemented with utrophin (for example, muscular dystrophy). Become.

A−ユートロフィン及びB−ユートロフィン遺伝子のゲノム上の構造(A)、並びにA−ユートロフィン及びB−ユートロフィンタンパク質の構造及びその発現部位(B)を示す。The structure of the A-utrophin and B-utrophin genes on the genome (A), and the structures of the A-utrophin and B-utrophin proteins and their expression sites (B) are shown. Gnlsマウス用発現カセット及びDUEマウス用発現カセットの構造を示す。The structure of the expression cassette for Gnls mice and the expression cassette for DUE mice is shown. Gnlsマウス(A)及びDUEマウス(B)の各組織におけるlacZ遺伝子の発現を示す。The expression of the lacZ gene in each tissue of Gnls mouse (A) and DUE mouse (B) is shown. DUEマウス用発現カセットを構築するための手順を示す。The procedure for constructing an expression cassette for DUE mice is shown. DUEマウスの各組織におけるβ−ガラクトシダーゼ及びユートロフィンの発現を示す。The expression of β-galactosidase and utrophin in each tissue of DUE mice is shown. DUEマウスの各組織におけるβ−ガラクトシダーゼ及びユートロフィンの発現を示す。The expression of β-galactosidase and utrophin in each tissue of DUE mice is shown. カルジオトキシン投与後のDUEマウスの骨格筋組織におけるβ−ガラクトシダーゼ及びユートロフィンの発現を示す。The expression of (beta) -galactosidase and utrophin in the skeletal muscle tissue of the DUE mouse | mouth after cardiotoxin administration is shown. カルジオトキシン投与後のGnlsマウス(A)及びDUEマウス(A)の骨格筋組織におけるlacZ遺伝子の発現を示す。The expression of the lacZ gene in the skeletal muscle tissue of Gnls mice (A) and DUE mice (A) after cardiotoxin administration is shown.

配列番号1:マウス下流ユートロフィンエンハンサ
配列番号2〜13:合成オリゴヌクレオチド
配列番号14:ヒト下流ユートロフィンエンハンサ
配列番号15:ラット下流ユートロフィンエンハンサ
配列番号16:イヌ下流ユートロフィンエンハンサ
配列番号17:SV40ウイルス 核移行シグナル
SEQ ID NO: 1: Mouse downstream utrophin enhancer SEQ ID NO: 2-13: Synthetic oligonucleotide SEQ ID NO: 14: Human downstream utrophin enhancer SEQ ID NO: 15: Rat downstream utrophin enhancer SEQ ID NO: 16: Canine downstream utrophin enhancer SEQ ID NO: 17: SV40 Virus nuclear translocation signal

Claims (31)

ユートロフィン遺伝子の下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)及び転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子が導入され、かつ該レポータ遺伝子を発現することを特徴とするトランスジェニック非ヒト動物。   A transgenic non-human animal, wherein a reporter gene is introduced under the control of a utrophin enhancer (DUE) downstream of a utrophin gene and a transcriptional regulatory region, and the reporter gene is expressed. レポータ遺伝子が、脳、大腸、小腸、腎臓、肝臓、精巣、肺、顎下腺、心臓及び筋肉からなる群より選択される器官の組織又は細胞において発現される、請求項1記載のトランスジェニック非ヒト動物。   The transgenic non-transgenic gene of claim 1, wherein the reporter gene is expressed in a tissue or cell of an organ selected from the group consisting of brain, large intestine, small intestine, kidney, liver, testis, lung, submandibular gland, heart and muscle. Human animals. レポータ遺伝子が、骨格筋、心筋及び平滑筋からなる群より選択される組織又は細胞において発現される、請求項1又は2記載のトランスジェニック非ヒト動物。   The transgenic non-human animal according to claim 1 or 2, wherein the reporter gene is expressed in a tissue or cell selected from the group consisting of skeletal muscle, cardiac muscle and smooth muscle. レポータ遺伝子がβ−ガラクトシダーゼをコードする遺伝子(lacZ)である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のトランスジェニック非ヒト動物。   The transgenic non-human animal according to any one of claims 1 to 3, wherein the reporter gene is a gene (lacZ) encoding β-galactosidase. ショウジョウバエ及び線虫を含む無脊椎動物、ゼブラフィッシュ及びメダカを含む魚類、ニワトリ及びウズラを含む鳥類、マウス、ラット、イヌ、ミニブタ、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、マーモセット及びカニクイザルを含む哺乳動物からなる群より選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載のトランスジェニック非ヒト動物。   Invertebrates including Drosophila and nematodes, fish including zebrafish and medaka, birds including chicken and quail, mammals including mice, rats, dogs, minipigs, rabbits, goats, sheep, cows, marmoset and cynomolgus monkeys The transgenic non-human animal according to any one of claims 1 to 4, which is selected from the group. ユートロフィン遺伝子のDUE配列及び転写調節領域の下流にレポータ遺伝子が連結された発現カセットが導入されたものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のトランスジェニック非ヒト動物。   The transgenic non-human animal according to any one of claims 1 to 5, wherein an expression cassette having a reporter gene linked thereto is introduced downstream of the DUE sequence of the utrophin gene and the transcriptional regulatory region. 発現カセットにおいてレポータ遺伝子の上流に核移行シグナル配列が連結されている、請求項6記載のトランスジェニック非ヒト動物。   The transgenic non-human animal according to claim 6, wherein a nuclear translocation signal sequence is linked upstream of the reporter gene in the expression cassette. 発現カセットにおいてレポータ遺伝子の下流にポリAシグナル配列が連結されている、請求項6又は7記載のトランスジェニック非ヒト動物。   The transgenic non-human animal according to claim 6 or 7, wherein a poly A signal sequence is linked downstream of the reporter gene in the expression cassette. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のトランスジェニック非ヒト動物から得られ、かつレポータ遺伝子を発現することを特徴とする細胞。   A cell obtained from the transgenic non-human animal according to any one of claims 1 to 8, and expressing a reporter gene. 脳、大腸、小腸、腎臓、肝臓、精巣、肺、顎下腺、心臓及び筋肉からなる群より選択される器官に由来する細胞である、請求項9記載の細胞。   The cell according to claim 9, which is a cell derived from an organ selected from the group consisting of brain, large intestine, small intestine, kidney, liver, testis, lung, submandibular gland, heart and muscle. 骨格筋、心筋又は平滑筋に由来する細胞である、請求項9又は10記載の細胞。   The cell according to claim 9 or 10, which is a cell derived from skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle. 筋芽細胞又は静止期筋衛星細胞である、請求項9〜11のいずれか1項に記載の細胞。   The cell according to any one of claims 9 to 11, which is a myoblast or a quiescent muscle satellite cell. マクロファージ、線維芽細胞、グリア細胞、脂肪細胞及び血管内皮細胞からなる群より選択される細胞である、請求項9〜11のいずれか1項に記載の細胞。   The cell according to any one of claims 9 to 11, which is a cell selected from the group consisting of macrophages, fibroblasts, glial cells, adipocytes and vascular endothelial cells. (a)請求項9〜13のいずれか1項に記載の細胞を被験薬物と接触させるステップ、
(b)上記細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(c)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を選択するステップ
を含む、ユートロフィン遺伝子の発現を増大又は低減する薬物をスクリーニングする方法。
(A) contacting the cell according to any one of claims 9 to 13 with a test drug;
(B) measuring the expression of a reporter gene in the cell,
(C) A method for screening for a drug that increases or decreases the expression of the utrophin gene, comprising the step of selecting a test drug that increases or decreases the expression of the reporter gene.
(d)請求項1〜8のいずれか1項に記載のトランスジェニック非ヒト動物に被験薬物を投与するステップ、
(e)上記トランスジェニック非ヒト動物におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(f)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を選択するステップ
を含む、ユートロフィン遺伝子の発現を増大又は低減する薬物をスクリーニングする方法。
(D) administering a test drug to the transgenic non-human animal according to any one of claims 1 to 8,
(E) measuring the expression of a reporter gene in the transgenic non-human animal,
(F) A method of screening for a drug that increases or decreases the expression of the utrophin gene, comprising selecting a test drug that increases or decreases the expression of the reporter gene.
請求項14記載の方法のステップ(a)〜(c)を行った後、ステップ(d)〜(f)を行う、請求項15記載の方法。   The method according to claim 15, wherein steps (d) to (f) are performed after performing steps (a) to (c) of the method according to claim 14. (a)請求項9〜13のいずれか1項に記載の細胞を被験薬物と接触させるステップ、
(b)上記細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(c)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ
を含む、ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法。
(A) contacting the cell according to any one of claims 9 to 13 with a test drug;
(B) measuring the expression of a reporter gene in the cell,
(C) screening a drug candidate for treating or preventing a disease or disorder associated with increased or decreased utrophin gene expression, comprising selecting a test drug that increases or decreases reporter gene expression as a drug candidate. Method.
(d)請求項1〜8のいずれか1項に記載のトランスジェニック非ヒト動物に被験薬物を投与するステップ、
(e)上記トランスジェニック非ヒト動物におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(f)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ
を含む、ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法。
(D) administering a test drug to the transgenic non-human animal according to any one of claims 1 to 8,
(E) measuring the expression of a reporter gene in the transgenic non-human animal,
(F) screening a drug candidate for treating or preventing a disease or disorder associated with increased or decreased utrophin gene expression, comprising selecting a test drug that increases or decreases reporter gene expression as a drug candidate. Method.
請求項17記載の方法のステップ(a)〜(c)を行った後、ステップ(d)〜(f)を行う、請求項18記載の方法。   The method according to claim 18, wherein steps (d) to (f) are performed after performing steps (a) to (c) of the method according to claim 17. ユートロフィン遺伝子の発現増大又は発現低減に関連する疾患又は障害がデュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)、ベッカー型筋ジストロフィー(BMB)又は多発性筋炎である、請求項17〜19のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 17 to 19, wherein the disease or disorder associated with increased or decreased utrophin gene expression is Duchenne muscular dystrophy (DMD), Becker muscular dystrophy (BMB), or polymyositis. (a)請求項11又は12記載の細胞を被験薬物と接触させるステップ、
(b)上記細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(c)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ
を含む、筋疾患又は筋障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法。
(A) contacting the cell according to claim 11 or 12 with a test drug;
(B) measuring the expression of a reporter gene in the cell,
(C) A method of screening a drug candidate for treating or preventing a muscular disease or disorder, comprising selecting a test drug that increases or decreases reporter gene expression as a drug candidate.
(d)請求項1〜8のいずれか1項に記載のトランスジェニック非ヒト動物に被験薬物を投与するステップ、
(e)上記トランスジェニック非ヒト動物の筋組織又は筋細胞におけるレポータ遺伝子の発現を測定するステップ、
(f)レポータ遺伝子の発現を増大又は低減する被験薬物を薬物候補として選択するステップ
を含む、筋疾患又は筋障害を治療又は予防するための薬物候補をスクリーニングする方法。
(D) administering a test drug to the transgenic non-human animal according to any one of claims 1 to 8,
(E) measuring the expression of a reporter gene in muscle tissue or muscle cells of the transgenic non-human animal,
(F) A method for screening a drug candidate for treating or preventing a muscular disease or disorder, comprising selecting, as a drug candidate, a test drug that increases or decreases reporter gene expression.
請求項21記載の方法のステップ(a)〜(c)を行った後、ステップ(d)〜(f)を行う、請求項22記載の方法。   The method of claim 22, wherein steps (d) to (f) are performed after performing steps (a) to (c) of the method of claim 21. (g)選択された薬物候補を筋疾患又は筋障害の非ヒトモデル動物に投与するステップ、
(h)上記薬物候補が上記非ヒトモデル動物における筋疾患又は筋障害に影響を及ぼすか否かを判定するステップ
をさらに含む、請求項21〜23のいずれか1項に記載の方法。
(G) administering the selected drug candidate to a non-human model animal having muscle disease or disorder;
24. The method according to any one of claims 21 to 23, further comprising the step of (h) determining whether the drug candidate affects a muscle disease or disorder in the non-human model animal.
筋疾患又は筋障害が筋ジストロフィーである、請求項21〜24のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 21 to 24, wherein the muscular disease or disorder is muscular dystrophy. ユートロフィン遺伝子の下流ユートロフィンエンハンサ(DUE)及び転写調節領域の制御下に、核移行シグナル、レポータ遺伝子及びポリAシグナル配列からなる配列を含むことを特徴とするプラスミド。   A plasmid comprising a sequence consisting of a nuclear translocation signal, a reporter gene and a poly A signal sequence under the control of a utrophin enhancer (DUE) downstream of the utrophin gene and a transcriptional regulatory region. ユートロフィン遺伝子の転写調節領域が配列番号18に示す塩基配列を含む、請求項26記載のプラスミド。   The plasmid according to claim 26, wherein the transcriptional regulatory region of the utrophin gene comprises the base sequence shown in SEQ ID NO: 18. 請求項26又は27記載のプラスミドがトランスフェクトされ、かつレポータ遺伝子を発現することを特徴とする細胞。   28. A cell transfected with the plasmid of claim 26 or 27 and expressing a reporter gene. 骨格筋、心筋又は平滑筋に由来する細胞である、請求項28記載の細胞。   The cell according to claim 28, which is a cell derived from skeletal muscle, cardiac muscle or smooth muscle. 非ヒト生殖細胞又は胚性幹細胞である、請求項28記載の細胞。   30. The cell of claim 28, which is a non-human germ cell or embryonic stem cell. (a)請求項26又は27記載のプラスミドを用いてトランスジェニック非ヒト動物を作出するステップ、
(b)作出したトランスジェニック非ヒト動物の中からレポータ遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト動物を選抜するステップを含む、ユートロフィン遺伝子のDUE配列及び転写調節領域の制御下にレポータ遺伝子を発現する非ヒト動物の作出方法。
(A) producing a transgenic non-human animal using the plasmid of claim 26 or 27;
(B) a non-human that expresses a reporter gene under the control of the DUE sequence of the utrophin gene and a transcriptional regulatory region, comprising selecting a transgenic non-human animal that expresses the reporter gene from the produced transgenic non-human animals How to make animals.
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