JP5875010B2 - Method for producing animal model for xenotransplantation - Google Patents

Method for producing animal model for xenotransplantation Download PDF

Info

Publication number
JP5875010B2
JP5875010B2 JP2013217315A JP2013217315A JP5875010B2 JP 5875010 B2 JP5875010 B2 JP 5875010B2 JP 2013217315 A JP2013217315 A JP 2013217315A JP 2013217315 A JP2013217315 A JP 2013217315A JP 5875010 B2 JP5875010 B2 JP 5875010B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cells
zebrafish
transplanted
cancer
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013217315A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014100139A (en
Inventor
利男 田中
利男 田中
康人 島田
康人 島田
淳哉 黒柳
淳哉 黒柳
貝貝 張
貝貝 張
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mie University NUC
Original Assignee
Mie University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mie University NUC filed Critical Mie University NUC
Priority to JP2013217315A priority Critical patent/JP5875010B2/en
Publication of JP2014100139A publication Critical patent/JP2014100139A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5875010B2 publication Critical patent/JP5875010B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description

本発明は、異種細胞移植モデル動物の作製方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a xenotransplant model animal.

悪性腫瘍の治療は、世界における21世紀最大の医療問題であり、特に悪性腫瘍の「治療抵抗性」の克服における中心的課題は癌幹細胞である。
ヒトがん細胞を実験動物に移植する技術は、抗がん剤開発の主に前臨床試験において必要不可欠である。異種間の細胞を移植することは、非常に困難であり、がん細胞であっても他種動物の細胞・組織を移植すると、宿主側の免疫応答により拒絶される。従来はNOD/SCIDマウスのような免疫不全動物や、放射線照射や免疫抑制薬を投与し免疫細胞機能を抑制した動物が用いられていた。しかしながら、従来技術の免疫不活化技術を用いたヒトがん移植動物では、T細胞を含む免疫担当細胞機能が抑制されており、ヒトがん細胞移植動物を用いた研究は非常に困難な状況となっている。
一方、通常の細胞について、幹細胞が存在するように、癌にも幹細胞が存在するのではないかという疑問に対して、癌幹細胞に関する研究が行われている。癌幹細胞研究の歴史は、免疫不全マウス開発史であることは、世界の共通認識である。しかしながら免疫不全マウスによる選択的ヒト癌幹細胞治療薬のin vivo 探索研究は、そのスループットの低さから、多くの困難を抱えている。また、癌細胞に非常に少量しか含有されていない癌幹細胞を用いた動物実験は労力・コスト面で非常に難しい。ヒトがん細胞をゼブラフィッシュに移植する研究報告は複数あるが、腫瘍血管新生や遠隔転移についての報告であり、がん幹細胞を放射線照射後のゼブラフィッシュに移植する報告はあるが(非特許文献2)、ゼブラフィッシュ稚魚における短い免疫不全期間を利用して、ヒト癌幹細胞移植モデルを構築した新規抗がん剤スクリーニング方法は無かった。
また、がん移植では、細胞懸濁液で移植するよりも、腫瘍細胞を3次元培養した後に腫瘍組織として移植した方が悪性度の臨床病態が反映されると考えられる。しかしながら、細胞懸濁液に比べると、腫瘍組織移植は更に困難であった。さらにヒトなど生体内の腫瘍組織をそのまま移植する方法はこれまで存在しなかった。
The treatment of malignant tumors is the world's largest medical problem in the 21st century, and cancer stem cells are the central issue in overcoming the “treatment resistance” of malignant tumors.
Technology for transplanting human cancer cells into experimental animals is essential for pre-clinical studies mainly in the development of anticancer drugs. It is very difficult to transplant cells between different species, and even cancer cells are rejected by an immune response on the host side when cells / tissues of other species are transplanted. Conventionally, immunodeficient animals such as NOD / SCID mice, and animals whose immune cell function is suppressed by administration of radiation or immunosuppressive drugs have been used. However, in human cancer transplanted animals using conventional immune inactivation technology, immunocompetent cell functions including T cells are suppressed, and research using human cancer cell transplanted animals is extremely difficult. It has become.
On the other hand, research on cancer stem cells has been conducted in response to the question of whether stem cells also exist in cancer as normal cells have. It is common knowledge in the world that the history of cancer stem cell research is the history of immunodeficient mouse development. However, in vivo exploratory research of selective human cancer stem cell therapeutics using immunodeficient mice has many difficulties due to its low throughput. In addition, animal experiments using cancer stem cells that contain very small amounts of cancer cells are very difficult in terms of labor and cost. There are several reports on transplanting human cancer cells into zebrafish, but there are reports on tumor angiogenesis and distant metastasis, and there are reports on transplanting cancer stem cells into zebrafish after irradiation (non-patent literature). 2) There was no novel anticancer drug screening method that constructed a human cancer stem cell transplantation model using a short immunodeficiency period in zebrafish larvae.
In cancer transplantation, it is considered that the clinical pathology of malignancy is reflected when tumor cells are three-dimensionally cultured and then transplanted as tumor tissue rather than transplanted with a cell suspension. However, tumor tissue transplantation was more difficult compared to cell suspensions. Furthermore, there has been no method for transplanting a tumor tissue in a living body such as a human as it is.

Southam CM. Immunologic tolerance to human cancer transplants in rats. Cancer Res. 1966 Dec;26(12):2496-502.Southam CM.Immunologic tolerance to human cancer transplants in rats.Cancer Res. 1966 Dec; 26 (12): 2496-502. Marques, IJ., Weiss, FU., Vlecken, DH., Nitsche, C., Bakkers, J., Lagendijk, AK., Partecke, LI., Heidecke, CD., Lerch, MM. and Bagowski, CP. Metastatic behaviour of primary human tumours in a zebrafish xenotransplantatio model. BMC Cancer. 28;9:128. 2009Marques, IJ., Weiss, FU., Vlecken, DH., Nitsche, C., Bakkers, J., Lagendijk, AK., Partecke, LI., Heidecke, CD., Lerch, MM. And Bagowski, CP. Metastatic behavior of primary human tumours in a zebrafish xenotransplantatio model.BMC Cancer. 28; 9: 128. 2009 Jordan CT. The leukemic stem cell. Best Pract Res Clin Haematol. 2007 20 (1):13-8. Review.Jordan CT. The leukemic stem cell. Best Pract Res Clin Haematol. 2007 20 (1): 13-8. Review.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒトがん細胞を免疫抑制されることなく異種動物に移植可能なモデル動物の作製方法を提供すること、及びこのモデル動物を用いて、ヒトがん細胞に対する医薬効果評価システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for producing a model animal that can be transplanted into a heterologous animal without immunosuppression of human cancer cells, and the model animal. Is used to provide a pharmaceutical effect evaluation system for human cancer cells.

本発明者は、免疫システムが未分化な小型魚類に対して、特定の処理を経たヒトがん細胞を移植することにより、免疫反応による拒絶を回避できることを見出し、基本的には本発明を完成するに至った。
こうして、本願発明に係る異種細胞移植モデル動物の作製方法は、モデル小型魚類の免疫細胞が未分化な状態にある第1の時期に、異種細胞を移植することを特徴とする。
小型魚類とは、成長が早く、飼育が容易な小型の魚類を意味しており、例えばメダカ、ゼブラフィッシュなどが例示される。小型魚類を用いる場合には、画像処理が容易な透明なものを用いることが好ましい。そのような透明な小型魚類は、市販品を用いることができるし、適当な設備で育種しても良い。小型魚類の受精卵は、透明であり内部を視認できるので、異種細胞を容易に移植できる。小型魚類のうち、ゼブラフィッシュは、受精後3日〜4日程度で孵化する。また、メダカは、受精後約10日程度で孵化する。孵化までの期間が短いことから、小型魚類としてゼブラフィッシュを用いることが好ましい。
The inventor has found that rejection by an immune reaction can be avoided by transplanting human cancer cells that have undergone a specific treatment to small fish whose immune system is undifferentiated, and the present invention is basically completed. It came to do.
Thus, the method for producing a xenogeneic transplant model animal according to the present invention is characterized in that xenogeneic cells are transplanted at the first time when the immune cells of the model small fish are in an undifferentiated state.
The small fish means a small fish that grows quickly and is easy to breed. Examples thereof include medaka and zebrafish. When using small fish, it is preferable to use a transparent one that allows easy image processing. Such transparent small fish can be a commercial product or can be bred with appropriate equipment. Since fertilized eggs of small fish are transparent and the inside can be visually confirmed, heterogeneous cells can be easily transplanted. Among small fish, zebrafish hatch in about 3 to 4 days after fertilization. Medaka hatches about 10 days after fertilization. Since the period until hatching is short, it is preferable to use zebrafish as small fish.

小型魚類の免疫系は、受精後直ぐには形成されない。このため、免疫細胞が未分化な状態にある第1の時期に異種細胞を移植された小型魚類は、自己と非自己の認識が十分に行われないために、異種細胞を非自己と認識できず、排除できないことを見出した。こうして、第1の時期に異種細胞の移植を受けると、成熟した後に当該異種細胞を再度移植されると免疫系による排除が行われず、異種細胞移植モデル動物として使用可能な状態となる。そのような第1の時期は、小型魚類によって異なるが、ゼブラフィッシュにおいては、受精後約30時間〜72時間経過後(好ましくは、36時間〜60時間経過後)である。
本発明において、前記異種細胞がヒトがん細胞であることが好ましい。また、異種細胞がヒトがん細胞の腫瘍組織であることが好ましい。異種細胞の移植は難しい技術であるが、その異種細胞が腫瘍組織である場合には、更に難しい技術となる。本発明によれば、異種細胞として、他生体由来の腫瘍組織を直接移植することも可能となる。
The immune system of small fish is not formed immediately after fertilization. For this reason, small fish transplanted with heterologous cells in the first period when immune cells are in an undifferentiated state cannot recognize self and nonself sufficiently, and therefore can recognize heterologous cells as nonself. It was found that it cannot be excluded. Thus, when a xenogeneic cell transplant is received in the first period, if the xenogeneic cell is transplanted again after maturation, it is not excluded by the immune system, and can be used as a xenotransplant model animal. Such first time varies depending on small fish, but in zebrafish, it is after about 30 hours to 72 hours (preferably after 36 hours to 60 hours) after fertilization.
In the present invention, the heterologous cell is preferably a human cancer cell. Further, it is preferable that the heterologous cell is a tumor tissue of a human cancer cell. Transplantation of xenogeneic cells is a difficult technique, but it becomes even more difficult when the xenogeneic cells are tumor tissue. According to the present invention, it is possible to directly transplant a tumor tissue derived from another living body as a heterogeneous cell.

なお、ヒトがん幹細胞については、色々と議論があるが、本明細書中において使用される「ヒトがん幹細胞」とは、ヒトがん細胞から表面抗原法により分画されたものであって、ALDH(+)活性を有する細胞(すなわち、ヒトがん細胞から分画された幹細胞様の特徴を有する細胞)のことを意味している。
また、異種細胞がヒトがん細胞であって、(1)ヒトがん細胞にガンマ線を照射して作られたもの、または(2)ヒトがん細胞を表面抗原法により分画し、ヒトがん細胞集団中のALDH(+)の割合が50%以上(好ましくは70%以上)となったもの、のいずれかであることが好ましい。
Although there are various discussions about human cancer stem cells, “human cancer stem cells” used in this specification are those fractionated from human cancer cells by the surface antigen method. , Cells having ALDH (+) activity (ie, cells having stem cell-like characteristics fractionated from human cancer cells).
Further, the heterologous cell is a human cancer cell, (1) produced by irradiating the human cancer cell with gamma rays, or (2) the human cancer cell is fractionated by a surface antigen method, Preferably, the ratio of ALDH (+) in the cell population is 50% or more (preferably 70% or more).

このとき、異種細胞が、ヒトがん細胞にガンマ線を照射して作られたものである場合には、第1の時期に移植された異種細胞は、動物中からほとんど排除されてしまう。このため、第2の時期に増殖機能を維持した移植細胞を再度移植することにより、異種細胞移植モデル動物を作製できる。このとき、前記第2の時期が受精後1ヶ月〜6ヶ月経過後であることが好ましい。
また、前記表面抗原が、CD44+、CD133+、Sca-1+、CD34+CD38及びCD44+CD24−/LowESA+からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
上記発明により、異種細胞移植モデル動物を提供できる。
また、ヒトがん細胞に対する医薬効果評価システムは、前記異種細胞移植モデル動物において、当該モデル動物が透明ゼブラフィッシュであって、この透明ゼブラフィッシュを予め2群に分類し、一方の群は対照群とし、他方の群は試験化合物を投与する試験群とし、いずれの群のゼブラフィッシュも多穴プレート内で飼育しつつ、所定時間経過後に、各ゼブラフィッシュ体内の前記ヒトがん細胞の分布と濃度を全自動顕微鏡撮影装置で撮像した後に画像データ化し、該画像データを比較して得られる結果に基づいて、前記試験化合物の抗癌作用を評価することを特徴とする。
このとき、前記画像データが標識化合物からの特定波長の輝度画像データであることが好ましい。
At this time, if the heterologous cells are those produced by irradiating human cancer cells with gamma rays, the heterologous cells transplanted in the first period are almost eliminated from the animal. For this reason, xenogeneic cell transplantation model animals can be produced by transplanting again the transplanted cells that maintained the proliferative function in the second period. At this time, it is preferable that the second period is one month to six months after fertilization.
The surface antigen is preferably at least one selected from the group consisting of CD44 + , CD133 + , Sca-1 + , CD34 + CD38 and CD44 + CD24 − / Low ESA + .
According to the above invention, a xenogeneic cell transplantation model animal can be provided.
The system for evaluating pharmaceutical effects on human cancer cells is the above-mentioned animal model for xenotransplantation, wherein the model animal is a transparent zebrafish, and the transparent zebrafish is classified into two groups in advance, and one group is a control group. The other group is a test group to which the test compound is administered, and the distribution and concentration of the human cancer cells in each zebrafish body after a predetermined period of time while keeping the zebrafish in any of the multi-well plates. Is imaged after being imaged with a fully automatic microscope photographing apparatus, and the anticancer action of the test compound is evaluated based on the result obtained by comparing the image data.
At this time, the image data is preferably luminance image data of a specific wavelength from the labeling compound.

このように、本発明によれば、ヒトがん細胞を免疫抑制されることなく異種動物に移植可能なモデル動物の作製方法を提供できる。このモデル動物を用いることにより、ヒト臨床におけるがん周囲組織の機能性解明や癌幹細胞研究への応用が期待できる。さらに、より正常に近い宿主による新規抗悪性腫瘍薬スクリーニングに活用可能となる。
また、ヒト癌幹細胞は癌細胞全体の0.1〜5%しか含まれておらず、既存のマウス・ラットを用いた移植モデルの系では、移植細胞数の確保や微量なサンプルの網羅的遺伝子発現解析など、まだまだ技術的な困難が多い状況である。ゼブラフィッシュを用いることにより、抗がん剤開発におけるボトルネックである動物実験の負荷を軽減させることができると同時に他の脊椎動物では困難なハイスループットスクリーニングシステムが可能となる。
また、がん細胞のみならず、腫瘍組織を移植することもできる。この発明によれば、ゼブラフィッシュ体内でのがんの性質を、更に臨床悪性度に近づけることが可能となる。加えて、がん患者から摘出した腫瘍組織を複数のゼブラフィッシュに移植し、治療に有効な治療薬を早期に(例えば、約1週間程度)選定することも可能になる。この場合に、マウスを用いる場合は約2か月を要し、しかも移植に必要な腫瘍組織量も多くなるので、本発明の効果(すなわち、少量の腫瘍組織で済み、治療薬も早期に選定できる)は非常に有用である。
Thus, according to the present invention, a method for producing a model animal that can be transplanted into a heterologous animal without immunosuppression of human cancer cells can be provided. By using this model animal, it is expected to be applied to elucidation of the functionality of tissues surrounding cancer in cancer and research on cancer stem cells. Furthermore, it can be used for screening of new antineoplastic drugs by a host that is more normal.
In addition, human cancer stem cells contain only 0.1 to 5% of all cancer cells, and in the existing transplant model system using mice and rats, the number of transplanted cells is ensured and comprehensive gene expression analysis of a small amount of sample is performed. There are still many technical difficulties. By using zebrafish, the burden of animal experiments, which is a bottleneck in the development of anticancer agents, can be reduced, and at the same time, a high-throughput screening system that is difficult for other vertebrates can be achieved.
Moreover, not only cancer cells but also tumor tissues can be transplanted. According to this invention, it becomes possible to bring the nature of cancer in the zebrafish body closer to clinical malignancy. In addition, it becomes possible to transplant a tumor tissue extracted from a cancer patient into a plurality of zebrafish and select a therapeutic agent effective for treatment at an early stage (for example, about one week). In this case, when a mouse is used, it takes about two months, and the amount of tumor tissue necessary for transplantation also increases. Therefore, the effect of the present invention (that is, a small amount of tumor tissue is sufficient, and a therapeutic agent is selected early. Can) is very useful.

実施例1において、ヒト慢性骨髄性白血病細胞K562に強度を変化させて放射線を照射したときの細胞増殖能を調べた結果を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the result of having investigated the cell growth ability when changing intensity | strength to the human chronic myeloid leukemia cell K562 and irradiating with radiation. K562に強度を変化させて放射線を照射したときの死細胞数の変化を調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated change of the number of dead cells when changing intensity to K562 and irradiating with radiation. K562及びK-562-Ir細胞をゼブラフィッシュ稚魚の卵黄嚢部位に移植した後、24時間後の様子を確認した写真図である。It is the photograph figure which confirmed the state 24 hours after transplanting the K562 and K-562-Ir cell to the yolk sac site | part of a zebrafish fry. K562及びK562-Ir細胞をゼブラフィッシュ稚魚の卵黄嚢部位に移植した後、7日後の様子を確認した写真図である。It is the photograph figure which confirmed the state seven days after transplanting K562 and K562-Ir cell to the yolk sac site | part of a zebrafish fry. K562及びK562-Ir細胞をゼブラフィッシュ稚魚の卵黄嚢部位に移植した後の生存曲線を調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the survival curve after transplanting K562 and K562-Ir cells to the yolk sac site | part of a zebrafish fry. K562-Irを移植したゼブラフィッシュについて、3ヶ月齢になったときに、再度K562細胞を腹腔内に移植した結果を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the result of having transplanted K562 cell into the abdominal cavity again when it became 3 months old about the zebrafish transplanted with K562-Ir. 図6に示す2回目のK562細胞を移植したゼブラフィッシュについて、再移植後21日目の移植部位と尾びれの様子を観察した写真図である。FIG. 7 is a photograph of the zebrafish transplanted with the second round of K562 cells shown in FIG. 6, observing the transplant site and tail fin state on the 21st day after re-transplant. K562-Irを移植したゼブラフィッシュについて、3ヶ月齢になったときに、K562細胞またはPC-3細胞を移植したゼブラフィッシュについて、再移植後からの日数とがん細胞の領域との関係を示すグラフである。Regarding the zebrafish transplanted with K562-Ir, the relationship between the number of days after re-transplantation and the area of cancer cells is shown for zebrafish transplanted with K562 cells or PC-3 cells at the age of 3 months It is a graph. K562-Irを移植したゼブラフィッシュについて、3ヶ月齢になったときに、PC-3細胞を腹腔内に移植したときの7日目及び14日目の結果を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the result of the 7th day and 14th day when a PC-3 cell is transplanted intraperitoneally about 3 months old about zebrafish transplanted with K562-Ir. 実施例2において、ヒト肝臓がん細胞HepG2に強度を変化させて放射線を照射したときの照射後1日目の細胞数の変化を調べた結果を示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the result of having investigated the change of the cell number of the 1st day after irradiation when changing intensity | strength to the human liver cancer cell HepG2 and irradiating. HepG2-Irを移植したゼブラフィッシュについて、3ヶ月齢になったときに、再度HepG2細胞を腹腔内に移植した結果を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the result of having transplanted HepG2 cell in the abdominal cavity again when it became 3 months old about the zebrafish transplanted with HepG2-Ir. 図11のゼブラフィッシュを2回目のHepG2細胞移植後、14日目に解剖して観察したときの写真図である。It is a photograph figure when the zebrafish of FIG. 11 is dissected and observed on the 14th day after the second HepG2 cell transplantation. 実施例3において、K562細胞から分画したALDH(+)細胞を移植したゼブラフィッシュの様子を調べた写真図である。In Example 3, it is the photograph figure which investigated the mode of the zebrafish which transplanted the ALDH (+) cell fractionated from K562 cell. ALDH(+)及びALDH(-)細胞の増殖能を比較した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having compared the proliferation ability of ALDH (+) and ALDH (-) cell. 実施例4において、K562細胞から分画したALDH(+)及びALDH(-)細胞をゼブラフィッシュに移植した後のがん細胞の分布の様子を示す写真図である。In Example 4, it is a photograph figure which shows the mode of distribution of the cancer cell after transplanting ALDH (+) and ALDH (-) cell fractionated from K562 cell to zebrafish. ALDH(+)及びALDH(-)細胞を移植した後の(A)遠隔転移、及び(B)腫瘍血管新生の様子を調べたグラフである。図中の「*」は、p<0.05にて有意差が認められたことを示す。It is the graph which investigated the mode of (A) distant metastasis after transplanting ALDH (+) and ALDH (-) cells, and (B) tumor angiogenesis. “*” In the figure indicates that a significant difference was observed at p <0.05. 実施例5において、K562細胞から分画したALDH(+)細胞(がん幹細胞)及びALDH(-)細胞(通常がん細胞)をゼブラフィッシュに投与した後、白血病のがん幹細胞に選択的な阻害剤であるTDZD-8(4-benzyl-2-methyl-1,2,4-thiadiazolidine-3,5-dione)を投与したときのがん細胞の分布の様子を示す蛍光顕微鏡写真図である。In Example 5, ALDH (+) cells (cancer stem cells) and ALDH (-) cells (normal cancer cells) fractionated from K562 cells were administered to zebrafish and then selective for leukemia cancer stem cells. It is a fluorescence micrograph showing the state of cancer cell distribution when TDZD-8 (4-benzyl-2-methyl-1,2,4-thiadiazolidine-3,5-dione), an inhibitor, is administered. . K562細胞から分画したALDH(+)及びALDH(-)細胞をゼブラフィッシュに投与した後、TDZD-8を投与したときの腫瘍の大きさを比較したグラフである。左側(A)は、ネガティブコントロール(DMSO)のデータを、右側(B)は、TDZD-8のデータをそれぞれ示す。It is the graph which compared the magnitude | size of the tumor when TDZD-8 is administered after administering ALDH (+) and ALDH (-) cells fractionated from K562 cells to zebrafish. The left side (A) shows negative control (DMSO) data, and the right side (B) shows TDZD-8 data. 実施例6における結果を示す写真図である。MIAPaCa-2に対して免疫寛容を示すゼブラフィッシュについて、再度腫瘍組織としたMIAPaCa-2を腹腔内に移植した結果を示す写真図である。(A)は移植前の腫瘍組織を示す写真図、(B)は腫瘍組織を移植した後の蛍光写真図、(C)は移植から3日後の様子を示す顕微鏡写真図、(D)は(C)の腹部を拡大して示す顕微鏡写真図である。It is a photograph figure which shows the result in Example 6. It is a photograph figure which shows the result of having transplanted MIAPaCa-2 which made the tumor tissue again about the zebrafish which tolerates MIAPaCa-2 in the abdominal cavity. (A) is a photograph showing the tumor tissue before transplantation, (B) is a fluorescence photograph after transplanting the tumor tissue, (C) is a micrograph showing the state 3 days after transplantation, (D) is ( It is a microscope picture figure which expands and shows the abdominal part of C). 実施例7における結果を示す写真図である。(A)はヌードマウスに皮下移植から4週間後に摘出したKLM1-KOr腫瘍塊を示す写真図であり、(I)は明視野でのもの、(II)は蛍光下でのもの、(B)は細断後の腫瘍塊を示す写真図、(C)は細断後の腫瘍塊をゼブラフィッシュに移植後、3日後の様子を示す写真図である。(C)中の矢印G(緑色)は、血管組織を示し、矢印Y(黄色)は、移植された腫瘍を示す。It is a photograph figure which shows the result in Example 7. (A) is a photograph showing a KLM1-KOr tumor mass excised 4 weeks after subcutaneous implantation in nude mice, (I) is in bright field, (II) is under fluorescence, (B) Is a photographic diagram showing the tumor mass after shredding, and (C) is a photographic diagram showing the state 3 days after transplanting the tumor mass after shredding into zebrafish. The arrow G (green) in (C) indicates the vascular tissue, and the arrow Y (yellow) indicates the transplanted tumor.

次に、本発明の実施形態について、図表を参照しつつ説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶ。
<実施例1>ヒト慢性骨髄性白血病に対する免疫寛容モデル
ヒト慢性骨髄性白血病細胞K562をRPMI1640培地に10%FBSを加えた培地を用いて、25cm2フラスコ内で培養し、4×105細胞数/mlの濃度になった段階で、CAX-150-20放射線照射装置(中部メディカル社製)を用いて0 - 40 Gyのガンマ線照射を行った。照射前後、照射後13日間にわたって、トリパンブルー染色とカウンテス自動細胞数計測装置(ライフテクノロジーズ社製)を用いて生存細胞数と死細胞数を計測した。
結果を図1及び図2に示した。6 Gy以上の照射で細胞増殖能はほぼ消失した(図1)。一方、図2に示すように20 Gy以上のガンマ線照射では、死細胞数が増加することが判明した。細胞増殖能を消失させつつ、細胞を殺さない線量として、6 - 10 Gyが適切と判断した。放射線照射したK562細胞をK562-Irとした。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited by these embodiments, and various forms can be made without changing the gist of the invention. Can be implemented. Further, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.
<Example 1> Tolerance model for human chronic myeloid leukemia Human chronic myeloid leukemia cell K562 was cultured in a 25 cm 2 flask using RPMI1640 medium supplemented with 10% FBS, and the number of cells was 4 × 10 5 cells. When the concentration reached / ml, 0-40 Gy gamma irradiation was performed using a CAX-150-20 radiation irradiation apparatus (manufactured by Chubu Medical). Before and after the irradiation and for 13 days after the irradiation, the number of viable cells and the number of dead cells were counted using Trypan blue staining and Countes automatic cell counting device (manufactured by Life Technologies).
The results are shown in FIG. 1 and FIG. The cell growth ability was almost lost by irradiation of 6 Gy or more (Fig. 1). On the other hand, as shown in FIG. 2, it was found that the number of dead cells was increased by irradiation with gamma rays of 20 Gy or more. It was determined that 6-10 Gy was appropriate as a dose that did not kill cells while losing cell proliferation ability. Irradiated K562 cells were designated as K562-Ir.

ゼブラフィッシュ稚魚へのK562-Ir細胞の移殖
K562,K562-Ir細胞をそれぞれ蛍光色素(PKH26あるいはKusabira-Orange蛍光タンパク質の強制発現)でラべルした後に、約200個をMatrigel(日本BD)と混合し、ゼブラフィッシュ稚魚(受精後48時間齢)の卵黄嚢部位に移植した。その後、32℃環境下で飼育を行い、24時間後と7日後にMZ16F蛍光倒立顕微鏡(ライカ社製)を用いて画像取得した。また生存数を解析した。
結果を図3−図5に示した。移植後24時間ではK562・K562-Ir細胞を移植した群間でがんのサイズに差は認められなかったが(図3)、7日目ではK562-Ir細胞を移植した群ではK562細胞を移植した群と比べ、がんが小さくなっていた(図4)。生存曲線解析の結果では(図5)16日以内にほぼ死滅したのに対し、K562-Ir細胞を移植した群では、比較対照コントロール群(Mock、Matrigelのみを移植した群)と同等の生存率が確認できた。
Transplantation of K562-Ir cells into zebrafish fry
After labeling K562 and K562-Ir cells with fluorescent dyes (forced expression of PKH26 or Kusabira-Orange fluorescent protein), about 200 cells were mixed with Matrigel (Japan BD) and zebrafish fry (48 hours after fertilization) Transplanted to the yolk sac site. Thereafter, the animals were reared in a 32 ° C. environment, and images were acquired using an MZ16F fluorescence inverted microscope (Leica) 24 hours and 7 days later. Survival numbers were also analyzed.
The results are shown in FIGS. At 24 hours after transplantation, there was no difference in the size of cancer between the groups transplanted with K562 / K562-Ir cells (Fig. 3), but on the 7th day, K562-Ir cells were transplanted with K562 cells. Compared to the transplanted group, the cancer was smaller (Fig. 4). The results of survival curve analysis (Fig. 5) almost died within 16 days, whereas the group transplanted with K562-Ir cells had the same survival rate as the control group (groups transplanted only with Mock and Matrigel). Was confirmed.

ゼブラフィッシュへの2回目のK562細胞の移殖
上述のK562-Ir移植ゼブラフィッシュを飼育し、3か月齢になった段階で、再度K562細胞約5000個を腹腔内に移植した。比較対照コントロールとして、これまでK562細胞を移植したことがないゼブラフィッシュに、K562細胞を腹腔内移植した。移植後1時間にMZ16F蛍光倒立顕微鏡(ライカ社製)を用いて観察し、移殖が成功したことを確認した(図6)。その後、32℃で飼育し、経時的に画像取得した。
結果を図7及び図8に示した。移植後21日目にはコントロール群のがんはほぼ消失したのに対し、2回目移植群ではがんサイズが増加しており、さらに尾びれの部分にもがんが出現した(図7、矢印)。取得した画像からImage J(NIH)を用いて、がんの大きさを定量化したグラフを図8に示した。
K562-Ir細胞移植ゼブラフィッシュへのPC-3細胞の移殖
上述で使用したK562-Ir細胞移植ゼブラフィッシュが、同系の細胞のみ移植に対する忍容性を保持していることを証明するため、違う系統のがん細胞であるPC-3(ヒト前立腺がん細胞)をK562-Ir細胞移植ゼブラフィッシュに移植した。PC-3細胞を蛍光色素(PKH26あるいはKusabira-Orange蛍光タンパク質の強制発現)でラべルした後に、約5000個を腹腔内に移植した。その後経時的に画像取得し、Image Jを用いてがんの大きさを定量的に解析した。
結果を図9に示した。移植されたPC-3細胞は7日目までは移植部位に存在したが、その後、14日目には消失していた。なお定量化したものは図8に示した。
Second transfer of K562 cells to zebrafish The above-mentioned K562-Ir transplanted zebrafish was reared, and about 5000 K562 cells were transplanted into the abdominal cavity again at the age of 3 months. As a comparative control, K562 cells were transplanted intraperitoneally into zebrafish that had not been transplanted with K562 cells. One hour after transplantation, it was observed using an MZ16F fluorescence inverted microscope (manufactured by Leica), and it was confirmed that the transfer was successful (FIG. 6). Thereafter, the mice were reared at 32 ° C., and images were acquired over time.
The results are shown in FIGS. On the 21st day after transplantation, the cancer in the control group almost disappeared, whereas in the second transplant group, the cancer size increased, and cancer also appeared in the tail fin area (Fig. 7, arrow). ). FIG. 8 shows a graph in which the size of cancer is quantified from the acquired image using Image J (NIH).
Transplantation of PC-3 cells into K562-Ir cell-grafted zebrafish To prove that the K562-Ir cell-grafted zebrafish used above retains tolerance for transplantation only in syngeneic cells Lineage cancer cells PC-3 (human prostate cancer cells) were transplanted into K562-Ir cell transplant zebrafish. After labeling PC-3 cells with a fluorescent dye (forced expression of PKH26 or Kusabira-Orange fluorescent protein), about 5000 cells were transplanted intraperitoneally. Thereafter, images were acquired over time, and the size of the cancer was quantitatively analyzed using Image J.
The results are shown in FIG. Transplanted PC-3 cells were present at the transplant site until day 7, but then disappeared on day 14. The quantified results are shown in FIG.

<実施例2> ヒト肝臓がん細胞に対する免疫寛容モデル
ヒト肝臓がん細胞HepG2をDMEM培地に10%FBSを加えた培地を用いて、25cm2フラスコ内で培養し、4×105細胞数/mlの濃度になった段階で、CAX-150-20放射線照射装置(中部メディカル社製)を用いて0 - 40 Gyのガンマ線照射を行った。CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay(プロメガ社製)を用いて、照射前後、照射後1日目と5日目の細胞数を計測した。
結果を図10に示した。10 Gy以上のガンマ線照射でHepG2の細胞増殖能が消失した。この細胞をHepG2-Irとした。
ゼブラフィッシュ稚魚へのHepG2-Ir細胞の移殖
HepG2,HepG2-Ir細胞をそれぞれ蛍光色素(PKH26あるいはKusabira-Orange蛍光タンパク質の強制発現)でラべルした後に、約200個をMatrigel(日本BD)と混合し、ゼブラフィッシュ稚魚(受精後48時間齢)の卵黄嚢部位に移植した。その後、32℃環境下で飼育を行った。
<Example 2> Immune tolerance model for human liver cancer cells Human liver cancer cells HepG2 were cultured in a 25 cm 2 flask using a medium obtained by adding 10% FBS to DMEM medium, and 4 × 10 5 cells / When the concentration reached ml, 0-40 Gy gamma irradiation was performed using a CAX-150-20 irradiation apparatus (manufactured by Chubu Medical). CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay (manufactured by Promega) was used to count the number of cells before and after irradiation and on the first and fifth days after irradiation.
The results are shown in FIG. The ability of HepG2 to proliferate was lost by irradiation with gamma rays of 10 Gy or more. This cell was designated as HepG2-Ir.
Transplantation of HepG2-Ir cells into juvenile zebrafish
After labeling HepG2 and HepG2-Ir cells with a fluorescent dye (forced expression of PKH26 or Kusabira-Orange fluorescent protein), about 200 cells were mixed with Matrigel (Japan BD), and zebrafish fry (48 hours after fertilization) Transplanted to the yolk sac site. Thereafter, the animals were reared in a 32 ° C environment.

ゼブラフィッシュへの2回目のHepG2細胞の移殖
上述のゼブラフィッシュを受精後3ヶ月齢まで飼育し、再度HepG2細胞約5000個を腹腔内に移植した。比較対照コントロールとして、これまでHepG2細胞を移植したことがないゼブラフィッシュに、HepG2細胞を腹腔内移植した。その後、継続して飼育を行い、MZ16F蛍光倒立顕微鏡(ライカ社製)を用いて観察した。
結果を図11に示した。移植後7日目にはコントロール群のがんはほぼ消失したのに対し、2回目移植群ではがん細胞の存在が持続しており、免疫寛容が成立していると考えられた。
次に、これらの魚を14日目に解剖し、がん組織をMZ16F蛍光倒立顕微鏡(ライカ社製)を用いて観察した。図12に示すように、コントロール群にはがんは認められなかったが、2回目移植群ではがんの存在が確認できた。
Second transplantation of HepG2 cells to zebrafish The zebrafish described above were bred until 3 months after fertilization, and about 5000 HepG2 cells were transplanted into the abdominal cavity again. As a comparative control, HepG2 cells were transplanted intraperitoneally into zebrafish that had not been transplanted with HepG2 cells before. Thereafter, the animals were reared continuously and observed using an MZ16F fluorescence inverted microscope (manufactured by Leica).
The results are shown in FIG. On the 7th day after transplantation, the cancer in the control group almost disappeared, but the presence of cancer cells persisted in the second transplantation group, suggesting that immune tolerance was established.
Next, these fish were dissected on the 14th day, and the cancer tissue was observed using an MZ16F fluorescence inverted microscope (manufactured by Leica). As shown in FIG. 12, no cancer was observed in the control group, but the presence of cancer was confirmed in the second transplant group.

このように、最初に、まだ免疫システムが未分化な状態のゼブラフィッシュに増殖機能を消失させた(弱めた)ヒトがん細胞を移植すると、移植されたがん細胞は動物個体の成長とともに消失する。その後、生育した同じ動物に対して、同系統の増殖能を消失させていないヒトがん細胞を移植することにより、免疫抑制をしなくてもヒト癌細胞が生着し、生体内での増殖、遠隔転移を発症することができた。従来、出生直後のラットに対してヒト癌細胞を免疫抑制なしでも移植できるという報告があるが、1か月以内にがんによって死亡してしまい、その後の実験には使用できなかった(非特許文献1)。本発明者は、発生初期の1回目のがん細胞に対して増殖機能を消失させる(弱める)という修飾を加えて移植することにより、成体となったときの2回目の同系統株のがん細胞移植を成功させた。この成体を用いた担がんモデルとして実験に使用することができる。   In this way, when transplanted with human cancer cells that have lost (weakened) proliferative function in zebrafish that is still in an undifferentiated immune system, the transplanted cancer cells disappear as the animal grows. To do. Then, by transplanting human cancer cells that have not lost their ability to grow the same strain to the same animal that has grown, the human cancer cells can be engrafted without immunosuppression and proliferate in vivo. Was able to develop distant metastases. Conventionally, there are reports that human cancer cells can be transplanted without immunosuppression to rats immediately after birth, but they died of cancer within one month and could not be used in subsequent experiments (non-patented) Reference 1). The inventor of the present invention has developed a cancer of the same strain of the second time when it becomes adult by transplanting the first cancer cell in the early stage of development by adding a modification that eliminates (weakens) the growth function. Cell transplantation was successful. It can be used for experiments as a cancer-bearing model using this adult.

<実施例3> がん幹細胞の腫瘍原性能の検討
ヒト慢性骨髄性白血病細胞K562をRPMI1640培地に10%FBSを加えた培地で前培養し、ALDEFLUOR試薬(ベリタス社)とFACSAriaフローサイトメトリー(日本ベクトンディッキンソン社)を用いて、ALDEHYDE DEHYDROGENASE高活性とCD44表面抗原(+)細胞群、つまりがん幹細胞を多く含む(80%以上)分画を抽出した。なお、CD44+細胞の抽出には Monoclonal Anti-CD44-PE antibody (SIGMA-ALDRICH社)を使用した。
それぞれを蛍光色素でラべルした後に、ゼブラフィッシュ稚魚(透明で体内が観察可能な系統、受精後2日齢)に1細胞を移植した。移植後1日目より、移殖された細胞の蛍光画像をMZ16F蛍光実体顕微鏡(ライカマイクロシステムズ社)を用いて取得した。
結果を図13及び図14に示した。がん幹細胞分画であるALDH(+) 1細胞を移植した実験群では、ALDH(-) 1細胞を移植した群では確認できなかった腫瘍が形成されており、がん幹細胞移植モデルとして成立していることを確認した。
<Example 3> Investigation of tumorigenic performance of cancer stem cells Human chronic myeloid leukemia cells K562 were pre-cultured in RPMI1640 medium supplemented with 10% FBS, ALDEFLUOR reagent (Veritas) and FACSAria flow cytometry (Japan) Becton Dickinson) was used to extract a fraction with high activity of ALDEHYDE DEHYDROGENASE and CD44 surface antigen (+) cells, that is, containing a large amount of cancer stem cells (over 80%). For the extraction of CD44 + cells, Monoclonal Anti-CD44-PE antibody (SIGMA-ALDRICH) was used.
After labeling each with a fluorescent dye, 1 cell was transplanted into a zebrafish juvenile (a transparent, observable body, 2 days after fertilization). From the first day after transplantation, fluorescence images of the transplanted cells were obtained using an MZ16F fluorescent stereomicroscope (Leica Microsystems).
The results are shown in FIG. 13 and FIG. In the experimental group transplanted with ALDH (+) 1 cells, which are the fraction of cancer stem cells, tumors that could not be confirmed in the group transplanted with ALDH (-) 1 cells were formed, and it was established as a cancer stem cell transplant model. Confirmed that.

<実施例4> ゼブラフィッシュへのがん幹細胞の移殖
ヒト慢性骨髄性白血病細胞K562をRPMI1640培地に10%FBSを加えた培地で前培養し、ALDEFLUOR試薬(ベリタス社)とFACSAriaフローサイトメトリー(日本ベクトンディッキンソン社)を用いて、がん幹細胞を多く含む(80%以上)分画を抽出した。それぞれを蛍光色素でラべルした後に、ゼブラフィッシュ稚魚(透明で体内が観察可能な系統、受精後2日齢)に移植した。移植後1日目より、移殖された細胞の蛍光画像をMZ16F蛍光実体顕微鏡(ライカマイクロシステムズ社)を用いて取得した。
結果を図15及び図16に示した。がん幹細胞分画であるALDH(+)細胞を移植した実験群では、ALDH(-)群と比較し、遠隔転移と腫瘍血管新生の発症頻度が高く、がん幹細胞移植モデルとして成立していることを確認した。
<Example 4> Transplantation of cancer stem cells into zebrafish Human chronic myeloid leukemia cells K562 were pre-cultured in RPMI1640 medium supplemented with 10% FBS, ALDEFLUOR reagent (Veritas) and FACSAria flow cytometry ( Nippon Becton Dickinson) was used to extract a fraction containing more than 80% of cancer stem cells. Each was labeled with a fluorescent dye and then transplanted into a zebrafish juvenile (transparent and observable in the body, 2 days after fertilization). From the first day after transplantation, fluorescence images of the transplanted cells were obtained using an MZ16F fluorescent stereomicroscope (Leica Microsystems).
The results are shown in FIG. 15 and FIG. Compared with the ALDH (-) group, the experimental group transplanted with cancer stem cell fraction ALDH (+) cells has a higher incidence of distant metastasis and tumor angiogenesis, and is established as a cancer stem cell transplant model It was confirmed.

<実施例5> がん幹細胞選択的阻害薬の投与実験
ヒト慢性骨髄性白血病細胞K562をRPMI1640培地に10%FBSを加えた培地で前培養し、ALDEFLUOR試薬(ベリタス社)とFACSAriaフローサイトメトリー(日本ベクトンディッキンソン社)を用いて、がん幹細胞を多く含む(80%以上)分画を抽出した。それぞれを蛍光色素でラべルした後に、ゼブラフィッシュ稚魚(透明で体内が観察可能な系統、受精後2日齢)に移植した。移植後1日目より、すでに既知のがん幹細胞選択的阻害薬(TDZD-8 (4-benzyl-2-methyl-1,2,4-thiadiazolidine-3,5-dione):非特許文献3を参照)の投与を行い、移殖された細胞の蛍光画像をMZ16F蛍光実体顕微鏡(ライカマイクロシステムズ社)を用いて継時的に取得した。
結果を図17及び図18に示した。コントロール(DMSO)では、通常がん細胞(ALDH(-))に比べ、がん幹細胞(ALDH(+))が有意に増殖していた。一方、がん幹細胞選択的阻害薬TDZD-8を投与すると、通常がん細胞に比べ、がん幹細胞の増殖を有意に抑制した。こうして、がん幹細胞選択的阻害薬TDZD-8は、移殖されたがん幹細胞を有意に減少させる作用が確認できた。
<Example 5> Experiment for administration of selective inhibitor of cancer stem cells Human chronic myeloid leukemia cells K562 were pre-cultured in RPMI1640 medium supplemented with 10% FBS, ALDEFLUOR reagent (Veritas) and FACSAria flow cytometry ( Nippon Becton Dickinson) was used to extract a fraction containing more than 80% of cancer stem cells. Each was labeled with a fluorescent dye and then transplanted into a zebrafish juvenile (transparent and observable in the body, 2 days after fertilization). From the first day after transplantation, a known cancer stem cell selective inhibitor (TDZD-8 (4-benzyl-2-methyl-1,2,4-thiadiazolidine-3,5-dione): Non-patent document 3 And fluorescence images of the transplanted cells were acquired over time using an MZ16F fluorescent stereomicroscope (Leica Microsystems).
The results are shown in FIGS. In control (DMSO), cancer stem cells (ALDH (+)) proliferated significantly compared to normal cancer cells (ALDH (-)). On the other hand, administration of the cancer stem cell selective inhibitor TDZD-8 significantly suppressed the proliferation of cancer stem cells compared to normal cancer cells. Thus, it was confirmed that the cancer stem cell selective inhibitor TDZD-8 significantly reduced the number of transplanted cancer stem cells.

このように上記実施例によれば、癌細胞集団から癌幹細胞を表面抗原法で抽出し、ゼブラフィッシュに移植する。癌移植ゼブラフィッシュを多穴プレート(96-well plate)内で飼育し、試験化合物を投与する。その後、一定時間後にゼブラフィッシュ体内の癌細胞を全自動顕微鏡撮影装置などを用いて撮影し、試験化合物の抗がん作用を評価できた。すなわち、ゼブラフィッシュ稚魚における短い免疫不全期間を利用して、ヒト癌幹細胞移植モデルを確立し、血管内皮細胞にGFPが発現する魚と種々の色素欠損魚を交配し、透明で体内が観察可能な系統を構築し、KusabiraOrangeを発現させるヒト癌幹細胞を精製し、96穴全自動顕微鏡撮影装置のハイスループットin vivo イメージングによるヒト癌幹細胞増殖、ヒトがん幹細胞による腫瘍血管新生や転移の定量解析法を確立し、抗悪性腫瘍薬スクリーニングシステムとできた。   Thus, according to the above example, cancer stem cells are extracted from the cancer cell population by the surface antigen method and transplanted into zebrafish. A cancer transplanted zebrafish is raised in a multi-well plate (96-well plate) and a test compound is administered. Thereafter, after a certain period of time, cancer cells in the zebrafish body were photographed using a fully automatic microscope photographing apparatus, and the anticancer activity of the test compound could be evaluated. That is, using a short immunodeficiency period in zebrafish larvae, a human cancer stem cell transplantation model was established, and fish that express GFP in vascular endothelial cells and various dye-deficient fishes can be crossed, and the body can be observed transparently Human cancer stem cells that construct lineages and express KusabiraOrange are purified, and human cancer stem cell growth by high-throughput in vivo imaging of a 96-well fully automated microscope imaging device, and quantitative analysis of tumor angiogenesis and metastasis by human cancer stem cells Established and established an anti-neoplastic drug screening system.

<実施例6> ゼブラフィッシュへの腫瘍組織移殖(1)
ヒト膵臓がん細胞MIAPaCa-2をDMEM培地に10%FBSを加えた培地を用いて、低吸着プラスチックシャーレUltra−Low Attachmentプレート(コーニング社)内で組織状形態を示すまで三次元培養し、蛍光色素PKH26(シグマアルドリッチ社)やCM-DiL (ライフテクノロジーズ社)でラベルした。なお、この蛍光ラベルにはDsRedやKusabira−Orangeなどの蛍光タンパク質を強制・恒常発現させる方法でも対応可能である。実施例2の方法に従って作成したMIAPaCa-2に対する免疫寛容ゼブラフィッシュに対して、腫瘍組織を移植した。その後、32℃環境下で飼育を行った。移植直後、及び移植から3日後にMZ16F蛍光倒立顕微鏡(ライカ社製)を用いて画像取得した。
結果を図19に示した。移植した腫瘍組織は球形状を示しており(図19(A))、このままの形状でゼブラフィッシュに移植された(図19(B))。移植から3日後には、通常のがん細胞を移植した場合に比べると、著名な転移症状を示しており(図19(C),(D))、よりヒトがん細胞の悪性度評価、および化合物スクリーニングのモデル動物として適切であった。
<Example 6> Tumor tissue transfer to zebrafish (1)
Human pancreatic cancer cells MIAPaCa-2 were cultured in a three-dimensional manner in a low-adsorption plastic petri dish Ultra-Low Attachment plate (Corning) using a medium in which 10% FBS was added to a DMEM medium until fluorescence was exhibited. Labeled with dyes PKH26 (Sigma Aldrich) or CM-DiL (Life Technologies). Note that this fluorescent label can also be applied by a method of forced and constant expression of fluorescent proteins such as DsRed and Kusabila-Orange. Tumor tissue was transplanted to an immunotolerant zebrafish produced according to the method of Example 2 against MIAPaCa-2. Thereafter, the animals were reared in a 32 ° C environment. Immediately after transplantation and 3 days after transplantation, images were acquired using an MZ16F fluorescence inverted microscope (Leica).
The results are shown in FIG. The transplanted tumor tissue had a spherical shape (FIG. 19A), and was transplanted to the zebrafish as it was (FIG. 19B). Three days after transplantation, compared to the case of transplanting normal cancer cells, it shows prominent metastatic symptoms (FIGS. 19 (C) and (D)), more malignant evaluation of human cancer cells, And suitable as a model animal for compound screening.

<実施例7> ゼブラフィッシュへの腫瘍組織移殖(2)
ヒト膵臓がん細胞KLM1-KOrをRPMI1640培地に10%FBSを加えた培地で前培養し、回収した細胞を遠心法によりPBS溶液に濃縮し、免疫抑制マウス(ヌードマウス、BALB/c系統、日本クレア社)に1×107個、26Gの注射針とシリンジを用いて、大腿背側部に皮下移植した。移植4週間後にマウス皮下内で増大した腫瘍を、イソフルレンを用いた全身麻酔下で摘出し、100μg/mlカナマイシン(ナカライテスク社)を含むPBS溶液に10分間浸透した。摘出した腫瘍塊(図20(A)(I)、(II)を参照)をカミソリ刃を用いて100〜200μmサイズに細断し(図20(B)を参照)、得られた腫瘍塊を、セルトラムオイル(エッペンドルフ社製)を用いて受精72時間後のゼブラフィッシュの卵黄嚢に移植した。移植後、32℃環境下でゼブラフィッシュを飼育し、移植直後、及び移植から3日後にMZ16F蛍光倒立顕微鏡(ライカ社製)を用いて画像取得した。
結果を図20に示した。移植したKLM1-KOrは、生体イメージングの目的で、Kusabira-orange蛍光タンパク質を発現している。このため、図20(C)に示すように、KLM1-KOrはゼブラフィッシュの腹部において生着しており、移植時よりも大きい黄色(矢印Y)となって観察された。
本実施例によれば、これらの腫瘍塊をコラゲナーゼ(ライフテクノロジーズ社)を用いて細胞体に分離し、ゼブラフィッシュに移植することも可能である。また、KLM1-KOrは、Kusabira-orange蛍光タンパク質の他に、PKH26(シグマアルドリッチ社)やCM-DiL (ライフテクノロジーズ社)などの細胞染色用蛍光色素を用いて観察することも可能である。
このように、本実施形態のゼブラフィッシュを用いれば、異種動物であるヒトの腫瘍組織を移植できた。このため、実験動物体内でのがんの性質を、更に臨床悪性度に近づけることが可能となった。また、がん患者から摘出した腫瘍組織を複数のゼブラフィッシュに移植し、治療に有効な治療薬を早期に(例えば、約1週間程度)選定することも可能となった。特に、ゼブラフィッシュを用いれば、マウスを用いる場合に比べると、少量の腫瘍組織で済み、治療薬も早期に選定できるので、より有効なモデル動物となる。
<Example 7> Tumor tissue transfer to zebrafish (2)
Human pancreatic cancer cells KLM1-KOr were pre-cultured in RPMI1640 medium supplemented with 10% FBS, and the collected cells were concentrated to a PBS solution by centrifugation, and immunosuppressed mice (nude mice, BALB / c strain, Japan) (Claire) was implanted subcutaneously on the dorsal thigh using 1 × 10 7 , 26G needles and syringes. Tumors that grew in the mouse subcutaneously 4 weeks after transplantation were excised under general anesthesia using isoflurane, and penetrated into a PBS solution containing 100 μg / ml kanamycin (Nacalai Tesque) for 10 minutes. The extracted tumor mass (see FIGS. 20 (A), (I), and (II)) is chopped to a size of 100 to 200 μm using a razor blade (see FIG. 20 (B)), and the resulting tumor mass is The zebrafish yolk sac was transplanted 72 hours after fertilization using Sertram oil (Eppendorf). After transplantation, zebrafish were bred in a 32 ° C. environment, and images were acquired using an MZ16F fluorescence inverted microscope (manufactured by Leica) immediately after transplanting and 3 days after transplanting.
The results are shown in FIG. The transplanted KLM1-KOr expresses Kusabira-orange fluorescent protein for the purpose of in vivo imaging. For this reason, as shown in FIG. 20 (C), KLM1-KOr was engrafted in the abdomen of zebrafish and was observed as yellow (arrow Y) larger than that at the time of transplantation.
According to this example, these tumor masses can be separated into cell bodies using collagenase (Life Technologies) and transplanted into zebrafish. In addition to Kusabira-orange fluorescent protein, KLM1-KOr can also be observed using fluorescent dyes for cell staining such as PKH26 (Sigma Aldrich) and CM-DiL (Life Technologies).
As described above, by using the zebrafish of this embodiment, it was possible to transplant a human tumor tissue which is a heterogeneous animal. For this reason, it has become possible to bring the nature of cancer in laboratory animals closer to clinical malignancy. In addition, it has become possible to transplant tumor tissues excised from cancer patients into a plurality of zebrafish, and to select an effective therapeutic agent at an early stage (for example, about one week). In particular, if zebrafish is used, a smaller amount of tumor tissue is required and a therapeutic agent can be selected at an early stage as compared with the case of using mice, so that it becomes a more effective model animal.

このように本実施形態によれば、ヒトがん細胞を免疫抑制されることなく異種動物に移植可能なモデル動物の作製方法を提供できた。このモデル動物を用いることにより、ヒト臨床におけるがん周囲組織の機能性解明や癌幹細胞研究への応用が期待できる。さらに、より正常に近い宿主による新規抗悪性腫瘍薬スクリーニングに活用可能となる。
また、ヒト癌幹細胞は癌細胞全体の0.1〜5%しか含まれておらず、既存のマウス・ラットを用いた移植モデルの系では、移植細胞数の確保や微量なサンプルの網羅的遺伝子発現解析など、まだまだ技術的な困難が多い状況である。ゼブラフィッシュを用いることにより、抗がん剤開発におけるボトルネックである動物実験の負荷を軽減させることができると同時に他の脊椎動物では困難なハイスループットスクリーニングシステムが可能となった。
また、がん細胞のみならず、腫瘍組織を移植することもできた。このため、ゼブラフィッシュ体内でのがんの性質を更に臨床悪性度に近づけることが可能となった。加えて、がん患者から摘出した腫瘍組織を複数のゼブラフィッシュに移植し、治療に有効な治療薬を早期に(例えば、約1週間程度)選定することも可能となった。
Thus, according to the present embodiment, a method for producing a model animal that can be transplanted into a heterologous animal without immunosuppression of human cancer cells can be provided. By using this model animal, it is expected to be applied to elucidation of the functionality of tissues surrounding cancer in cancer and research on cancer stem cells. Furthermore, it can be used for screening of new antineoplastic drugs by a host that is closer to normal.
In addition, human cancer stem cells contain only 0.1 to 5% of all cancer cells, and in the existing transplant model system using mice and rats, the number of transplanted cells is ensured and comprehensive gene expression analysis of a small amount of sample is performed. There are still many technical difficulties. By using zebrafish, the burden of animal experiments, which is a bottleneck in the development of anticancer agents, can be reduced, and at the same time, a high-throughput screening system that is difficult for other vertebrates has become possible.
Moreover, not only cancer cells but also tumor tissues could be transplanted. For this reason, it has become possible to bring the nature of cancer in the zebrafish body closer to clinical malignancy. In addition, it has become possible to transplant a tumor tissue removed from a cancer patient into a plurality of zebrafish and select an effective therapeutic agent at an early stage (for example, about one week).

Claims (4)

ゼブラフィッシュの免疫細胞が未分化な状態にある受精後36時間〜48時間の第1の時期に、ガンマ線を照射したヒトがん細胞を移植した後、受精後1ヶ月〜6ヶ月経過後の第2の時期に増殖機能を維持した前記ヒトがん細胞を再度移植することを特徴とする異種細胞移植モデル動物の作製方法。 After transplantation of gamma-irradiated human cancer cells in the first period of 36 to 48 hours after fertilization in which zebrafish immune cells are in an undifferentiated state, the first one to six months after fertilization A method for producing a xenotransplant model animal, wherein the human cancer cells that maintain their proliferative function at the time of 2 are transplanted again . 請求項1に記載の方法によって作製されたことを特徴とする異種細胞移植モデル動物。 A xenotransplant model animal produced by the method according to claim 1 . 請求項に記載の異種細胞移植モデル動物において、当該モデル動物が透明ゼブラフィッシュであって、この透明ゼブラフィッシュを予め2群に分類し、一方の群は対照群とし、他方の群は試験化合物を投与する試験群とし、いずれの群のゼブラフィッシュも多穴プレート内で飼育しつつ、所定時間経過後に、各ゼブラフィッシュ体内の前記ヒトがん細胞の分布と濃度を全自動顕微鏡撮影装置で撮像した後に画像データ化し、該画像データを比較して得られる結果に基づいて、前記試験化合物の抗癌作用を評価することを特徴とするヒトがん細胞に対する医薬効果評価システム。 The xenograft model animal according to claim 2 , wherein the model animal is a transparent zebrafish, and the transparent zebrafish is classified into two groups in advance, one group being a control group and the other group being a test compound. Each group of zebrafish is kept in a multi-well plate, and the distribution and concentration of the human cancer cells in each zebrafish body are imaged with a fully automatic microscopic imaging device. Then, based on the result obtained by converting the image data into image data and comparing the image data, the anti-cancer effect of the test compound is evaluated. 前記画像データが標識化合物からの特定波長の輝度画像データであることを特徴とする請求項に記載のヒトがん細胞に対する医薬効果評価システム。 The said image data is the brightness | luminance image data of the specific wavelength from a labeled compound, The pharmaceutical effect evaluation system with respect to the human cancer cell of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
JP2013217315A 2012-10-24 2013-10-18 Method for producing animal model for xenotransplantation Active JP5875010B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013217315A JP5875010B2 (en) 2012-10-24 2013-10-18 Method for producing animal model for xenotransplantation

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012234617 2012-10-24
JP2012234617 2012-10-24
JP2013217315A JP5875010B2 (en) 2012-10-24 2013-10-18 Method for producing animal model for xenotransplantation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014100139A JP2014100139A (en) 2014-06-05
JP5875010B2 true JP5875010B2 (en) 2016-03-02

Family

ID=51023291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013217315A Active JP5875010B2 (en) 2012-10-24 2013-10-18 Method for producing animal model for xenotransplantation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5875010B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110402853A (en) * 2018-04-28 2019-11-05 义慧科技(深圳)有限公司 The detection model and its construction method of immunocyte killing tumour ability and application

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016193870A (en) * 2015-04-01 2016-11-17 国立大学法人広島大学 Therapeutic agent for chronic myelogenous leukemia
JP2017116513A (en) * 2015-12-26 2017-06-29 二郎 藤本 Anticancer drug on cancer stem cell using experimental animal and radiation sensitivity testing method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU776246B2 (en) * 1998-12-01 2004-09-02 Phylonix Pharmaceuticals, Inc. Methods for introducing heterologous cells into fish
JP2012125194A (en) * 2010-12-16 2012-07-05 Mie Univ Tumor angiogenesis control gene
US8710294B2 (en) * 2011-02-14 2014-04-29 National Tsing Hua University Transparent zebrafish and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110402853A (en) * 2018-04-28 2019-11-05 义慧科技(深圳)有限公司 The detection model and its construction method of immunocyte killing tumour ability and application

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014100139A (en) 2014-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Himburg et al. Distinct bone marrow sources of pleiotrophin control hematopoietic stem cell maintenance and regeneration
Bhartiya et al. Endogenous, very small embryonic-like stem cells: critical review, therapeutic potential and a look ahead
Lee et al. Effects of cell number on teratoma formation by human embryonic stem cells
JP6455934B2 (en) Method for imparting vasculature to biological tissue
ES2647360T5 (en) Pluripotent stem cell that can be isolated from body tissue
KR102338698B1 (en) Method for fabricating cell aggregate for self-organization
Anisimov et al. Risks and mechanisms of oncological disease following stem cell transplantation
JP5875010B2 (en) Method for producing animal model for xenotransplantation
KR20180097564A (en) Method of manufacturing tissues and organs using blood cells
AU2014360678A1 (en) A method of treating neoplasia
Veloso-Giménez et al. Development of a novel perfusable solution for ex vivo preservation: Towards photosynthetic oxygenation for organ transplantation
Francipane et al. The lymph node as a new site for kidney organogenesis
WO2018025975A1 (en) Method for inducing differentiation of pluripotent stem cells in vitro
JP2018162974A (en) Hematopoietic organ tumor therapeutic agent, and screening method
CN102057037B (en) Method for isolation of smooth muscle stem cell
KR102475776B1 (en) Colorectal Cancer Xenograft Animal Model using Cancer Organoid And Endothelial Colony Forming Cells And Manufacturing Method Thereof
CN107460170B (en) Establishment and application of human pituitary adenoma cell line
Chen et al. Cotransplantation of hepatic stellate cells attenuates the severity of graft-versus-host disease
Qazi et al. Generation of murine xenograft models of brain tumors from primary human tissue for in vivo analysis of the brain tumor-initiating cell
Bradley et al. Stem cell and other cell therapies
JP4752051B2 (en) How to make cancer stem cells
Chen et al. Long-term in vivo imaging of multiple organs at the single cell level
JP6472960B2 (en) Passage maintenance method of other family organization in fish
Maeda et al. Disappearance of GFP-positive hepatocytes transplanted into the liver of syngeneic wild-type rats pretreated with retrorsine
Raaijmakers Overview of stem cells

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150204

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20150204

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20150417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150519

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150708

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150817

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20150910

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160108

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5875010

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250