JP6654001B2 - ヒトil−15分泌免疫不全マウス - Google Patents

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Description

本発明は、ヒトIL−15を分泌することができ、かつ、ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、h(human:ヒト)CD56細胞がインビボで長期に検出される、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAがゲノムDNAに挿入されている免疫不全マウスに関する。
ヒト細胞、ヒト組織をインビボで解析できるヒト化免疫不全マウスは、創薬のためのリサーチツールとしての利用のみならず、ヒト細胞を移植することによりインビボでヒト細胞の分化、機能解析等の基礎研究を行うことができる有用なツールとして、医療への貢献が期待できる実験動物であるとされ、長年にわたり、より有用なヒト化免疫不全マウスの作出が試みられてきた。
1962年、胸腺がないため、胸腺に由来するT細胞を欠損したヌードマウスが免疫不全マウスとして発見されたが、このマウスには他の免疫細胞は存在し、一部のヒトがん細胞は生着したが、通常のヒト細胞は生着しなかった。1980年に、Melvin BosmaらによってC.B−17系統マウスで発見された自然発症の突然変異体で、重度のSCID(Severe Combined Immuno Deficiency)変異を呈するSCID免疫不全マウスが発見された(例えば、非特許文献1参照)。上記scid変異とは、定染色体劣性の遺伝様式をとり、T細胞及びB細胞がないことから、SCIDマウスの腎被膜下にヒト胎児の胸腺を移植することができた等の一定の成果があったが、期待されたほどヒト細胞の生着率は向上しなかった。
同じく1980年ごろ、白内障マウスの中に、多尿・尿糖強陽性を呈するメス個体が発見され、その症状がヒトの1型糖尿病(インスリン依存型糖尿病)に類似することから、NOD(Non Obese Diabetes)と命名されたNODマウスが牧野により確立された(例えば、非特許文献2参照)。かかるNODマウスと上記SCIDマウスとを交配させることにより、SCIDマウスを上回るヒト細胞の生着が可能となるNOD/scidマウスが作出された。NOD/scidマウスでは、NOD系統に由来する補体活性、マクロファージ機能やナチュラルキラー(NK)細胞活性等の減退がみられ、ヒト造血幹細胞を移植しても拒絶されなかったが、生着効率が高くないことや、マウスの寿命が短いことなどの問題が指摘されていた。
さらに本発明者らは、NODマウスにC.B−17−scidマウスを戻し交配することにより得られるマウスに、インターロイキン2受容体γ鎖遺伝子をノックアウトしたマウスを戻し交配することにより、機能的なT細胞及びB細胞を共に欠失し、マクロファージ機能が減退し、NK細胞又はNK活性を消失し、かつ樹状細胞機能が減退しており、優れた異種細胞生着性を有するNOD/SCID/γcnullマウス(単に「NOGマウス」ともいう。)を作出した(例えば、特許文献1等参照)。NOGマウスは、従来のマウスと比較して格段にヒトの細胞や組織の生着性が高く、かつ移植したヒト幹細胞が成熟細胞へも分化することが可能であり、さらに多様なヒト化マウスモデルの作製に有用であるとされている(例えば、非特許文献3参照)。
一方、NK細胞とは、先天免疫の主要因子として働く細胞傷害性リンパ球の一種とされ、抗原感作なしに、腫瘍細胞やウィルス感染細胞を障害することができ、CD56を含む表面抗原が発現しているという特性を有する。しかしながら、上記NOGマウスにおいては、臍帯血由来の造血幹細胞を移植した場合においては、ヒトNK細胞への分化効率は低く、末梢血由来のヒト成熟NK細胞を移植した場合においても、ヒトNK細胞は短期間維持されるにとどまるとされた。
特許第3753321号
Nature. 301, 527-530, 1983. Jikken Dobutsu. 29:1-13, 1980 Blood, 100, no.9, 3175-3182, 2002
本発明の課題は、ヒトNK細胞の機能を検討することができるマウスを提供することにある。
本発明者らは、ヒトインターロイキン2(hIL−2)のシグナルペプチドとhIL−2タンパク質とをコードするDNAを含む遺伝子領域をNOD−IL2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入し、NOGマウスと交配することによりNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−2 Tgマウスを作製し、かかるマウスにおいては、ヒト臍帯血由来造血幹細胞を移植することにより、hCD56が陽性を示す成熟型ヒトNK細胞がインビボで分化、増殖したが(Katano et al., J. Immunol. February 23, 2015 1401323)、ヒト末梢血を移植した場合には、hCD56が陽性を示すヒトNK様細胞が増殖することはほとんどなかったことを確認している。
上記hIL−2のシグナルペプチドをコードする配列を、hIL−15タンパク質をコードするDNA配列の上流に設置した配列を含むDNAをCOS細胞にトランスフェクトして、hIL−2シグナルペプチド−hIL−15融合タンパク質を発現させたところ、hIL−15のシグナルペプチドをコードする配列をhIL−15をコードするDNA配列の上流に設置した配列を含むDNAを用いてhIL−15タンパク質を産生させた場合と比較して、細胞外に分泌されたhIL−15タンパク質量が、15倍から20倍に達するという報告(J. Immunol. 1998;160;4418-4426)がある。
本発明者らは、ヒトインターロイキン2(IL−2)のシグナルペプチドをコードするcDNA配列にインターロイキン15(IL−15)をコードするcDNA配列が作動可能に連結されたDNAを含む遺伝子領域である配列番号1に示される塩基配列からなるDNAを公知の免疫不全マウスのcDNAに挿入することにより、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスを作製し、臍帯血由来ヒト造血幹細胞を移植したところ、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−2 Tgマウスについての上記結果と同様、ヒトCD56NK細胞が分化、増殖していることが確認された。
本発明者らはさらに検討を続け、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスにヒト末梢血由来のhCD56NK細胞を移植したところ、驚くべきことに、hCD56が陽性を示す細胞数は徐々に増加し、移植後5週間経過時には、マウス血液中において8000細胞/μLという非常に高濃度のピークの値を示した。その後はhCD56が陽性を示す細胞数は漸減したものの、移植後少なくとも6カ月は、ヒト成熟NK細胞の研究をインビボで行うために十分な濃度のhCD56細胞が、本発明のマウスの血液中に検出されることが確認された。さらに、ヒト末梢血由来のhCD56NK細胞を移植後の、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスにおいては、ヒト腫瘍の生育がインビトロのみならず、インビボでも抑制されることを確認し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]ヒトIL−15を分泌することができ、かつ、ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、hCD56細胞がインビボで長期に検出されることを特徴とする、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAがゲノムDNAに挿入されている免疫不全マウス。
[2]hCD56細胞がさらにhCD16が陽性を示すhCD56hCD16細胞であることを特徴とする前記[1]記載の免疫不全マウス。
[3]hCD56細胞が、脾臓、肝臓及び/又は肺において検出されるが、骨髄において検出されない細胞であることを特徴とする前記[1]又は[2]記載の免疫不全マウス。
[4]hCD56細胞が、細胞表面分子として、hNKG2A、hNKG2C、hNKG2D、hCD94、hNKp30、hNKp46、hNKp44、hNKp80、hCD57、hCD158a/h(KIR)、hCD158b(KIR)、hCD158d(KIR)、hCD158e(KIR)、又はhCD158f(KIR)について陽性を示す細胞であることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか記載の免疫不全マウス。
[5]ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、サイトカイン存在下で、ヒト腫瘍の生育をインビトロで抑制することができることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか記載の免疫不全マウス。
[6]サイトカインが、hIL−15であることを特徴とする前記[5]記載の免疫不全マウス。
[7]ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、ヒト腫瘍の生育をインビボで抑制することができることを特徴とする前記[1]〜[6]のいずれか記載の免疫不全マウス。
[8]以下の(1)〜(7)の工程を順次含む上記NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスの作製方法。
(1)配列番号1に示される塩基配列からなるDNAをマウスゲノムDNAに挿入するために必要な領域を含むベクターに、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAを導入することにより、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAを有するマウス受精卵注入DNA調製用ベクターを作製する工程;
(1−1)必要に応じて、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAと、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがマウスゲノムDNAに挿入されるために必要な領域とを含む受精卵注入用DNA断片を調製する工程;
(2)上記工程(1)において作製されたベクター及び/又は上記(1−1)で調製されたベクター断片をインターロイキン2受容体γ鎖遺伝子(IL−2Rγ)ノックアウトマウスの受精卵に注入することにより注入受精卵を作製する工程;
(3)上記工程(2)において作製された注入受精卵を培養することにより、新生子マウスを作製する工程;
(4)上記工程(3)において作製されたマウスにおいて、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがNOD−IL−2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入されたか否かを判定する工程;
(5)上記工程(4)において配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがNOD−IL−2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入されたと判定されたマウスが、hIL−15を分泌しているか否かを判定し、hIL−15を分泌しているマウスをNOD−IL−2rγnull−hIL−15Tgマウスとして選抜する工程;
(6)上記NOD−IL−2rγnull−hIL−15Tgマウスと、NOGマウスとを交配して、scid変異が導入されたNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスを作製する工程;
(7)NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスと、NOGマウスとを交配してNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 TgマウスとNOGマウスとを1:1で作製する工程;
本発明によると、本発明のマウスに移植されたヒト末梢血由来NK細胞は、マウスにおいて非常に長期に維持されることができ、ヒトNK細胞の機能について長期間にわたりインビボで解析することができる。
(a)は、pCMVβベクターの構成を示し、(b)は、受精卵注入DNA調製用ベクターの構成を示す。 受精卵注入用DNA断片の構成を示す。 NOG−hIL−15 Tgマウスの血漿中のhIL−15濃度を示す。 幹細胞移植マウスについて、(a)は単核細胞(MNC)中のhCD45細胞、hCD19細胞、hCD56細胞の細胞量(/μL)をそれぞれ示し、(b)は単核細胞中に占めるhCD45細胞、hCD19細胞、hCD56細胞の細胞数(%)を示す。 幹細胞移植マウスの骨髄、脾臓、末梢血それぞれから得られた免疫細胞についてのフローサイトメトリー解析結果を示す。 幹細胞移植マウスにおけるヒトNK細胞のフローサイトメトリー解析により、ヒトNK細胞特異的な受容体の発現を解析した結果である。 ヒト造血幹細胞由来NK細胞の細胞傷害顆粒分泌能についてのフローサイトメトリー解析結果を示し、(a)は、GranzymeAとPerforinの発現についての結果を示し、(b)はhIFNγ発現についての結果を示す。 末梢血移植hIL−15マウスの末梢血のフローサイトメトリー解析結果を示す。 末梢血移植マウスについて、(a)は、単核細胞(MNC)中に占めるhCD56細胞数(%)を示し、(b)は、単核細胞(MNC)中に占めるCD3T細胞数(%)を示す。(c)は、末梢血移植hIL−15マウス血液中のhCD56細胞数(/μL)を示し、(d)は、末梢血移植non−Tgマウス血液中のhCD56細胞数(/μL)を示す。 末梢血移植hIL−15マウスの末梢血中の2種類のヒト成熟NK細胞亜種の推移を示すグラフである。 凍結末梢血hIL−15マウスの末梢血についてのフローサイトメトリー解析結果を示す。 凍結末梢血hIL−15マウスの末梢血中の2種類のヒト成熟NK細胞亜種の推移を示すグラフである。 末梢血移植hIL−15マウス各組織中のヒトNK細胞の分布についてのフローサイトメトリー解析結果を示す。 末梢血移植hIL−15マウスの脾臓から単離されたヒトNK細胞の細胞表面分子についてのフローサイトメトリー解析結果を示す。 ヒト末梢血由来NK細胞の細胞傷害顆粒分泌能についてのフローサイトメトリー解析結果を示し、(a)は、GranzymeAとPerforinの発現についての結果を示し、(b)はhIFNγ発現についての結果を示す。 末梢血移植hIL−15マウスから単離されたhCD56細胞の、腫瘍生育インビトロ抑制能を示すグラフである。 末梢血移植hIL−15マウスの、皮下移植ヒト腫瘍に対するインビボ細胞傷害活性を示すグラフである。
本発明の免疫不全マウスは、ヒトIL−15を分泌することができ、かつ、移植されたヒトNK細胞をインビボで長期に維持できることを特徴とする、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAがゲノムDNAに挿入されている免疫不全マウスであれば特に制限されず、ヒトIL−15とは、ヒト末梢血単核細胞が産生するヒトサイトカインタンパク質の一種であり、上記配列番号1に示される塩基配列とは、ヒトインターロイキン2(hIL−2)シグナルペプチドをコードするcDNA(以下「hIL−2SPcDNA」ともいう。)にインターロイキン15タンパク質(hIL−15)をコードするcDNA(以下「hIL−15cDNA」ともいう。)が作動可能なように連結されているhIL−2SPcDNA/hIL−15cDNA連結体の塩基配列である。
上記配列番号1に示される塩基配列からなるDNAが、マウスのゲノムDNAに挿入されているか否かを判定する方法としては、マウスの組織から抽出されたゲノムDNAについて、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAを検出するために適切なプライマーセットを用いてPCR法により確認する方法や、サザンブロット分析により確認する方法を例示することができる。
本発明の免疫不全マウスが、ヒトIL−15を分泌しているか否かを判定する方法としては、hIL−15を特異的に認識する抗体を用いた免疫学的測定法により、本発明のマウスのリンパ液、血清・血漿等の血液の体液や臓器抽出物などにおいて、ヒトIL−15を検出されるか否かを決定する方法を例示することができる。上記免疫学的測定法としては、免疫組織化学染色法、ELISA法、EIA法、RIA法、ウェスタンブロット分析により確認する方法等を挙げることができる。具体的には、採取したマウス末梢血に抗凝固剤を添加し、抗hIL−15抗体を備える市販のELISAキットを用いてヒトIL−15が血漿分画に検出されるか否かを決定する方法を例示することができる。
本発明におけるヒト末梢血由来のヒトNK細胞としては、ヒト末梢血に含まれているヒトNK細胞や、ヒト末梢血から単離されたヒトNK細胞や、ヒト末梢血を用いて人工的に培養されたヒトNK細胞や、冷凍保存後解凍されたヒト末梢血に含まれているヒトNK細胞や、ヒト末梢血から単離されたヒトNK細胞を冷凍保存後解凍したヒトNK細胞や、ヒト末梢血を用いて人工的に培養されたNK細胞を冷凍保存後解凍したヒトNK細胞等を挙げることができる。
上記ヒトNK細胞を本発明の免疫不全マウスに移植する方法としては、移植された異種細胞の生着能を向上させるためにX線等の骨髄内環境を破壊する放射線を照射し、放射線照射後にヒト末梢血由来のhCD56NK細胞を移植する方法を挙げることができ、放射される放射線の強度としては、好ましくは1.5〜3.5Gyを挙げることができる。移植の時期としては、放射線照射後24時間以内が好ましい。また、移植されるNK細胞移植数としては、好ましくは0.2〜10×10個、好ましくは0.5〜3×10個、より好ましくは1〜2×10個を挙げることができる
本発明の免疫不全マウスが、hCD56細胞がインビボで検出されるか否かを確認する方法としては、公知の方法を用いることができるが、例えば、本発明の免疫不全マウスの血液中の細胞や、本発明の免疫不全マウスの血液中から単離された細胞について、hCD56が陽性を示すhCD56細胞であるか否かをフローサイトメトリーによる解析により確認する方法を挙げることができる。
具体的には、上記フローサイトメトリーによる解析において、hCD56細胞が、単核細胞中に1%以上、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上、さらに好ましくは10%以上存在する場合や、hCD56細胞が、血液中に少なくとも40細胞/μL存在する場合を挙げることができる。
本発明におけるhCD56細胞の、ヒト生体内で成熟したNK細胞との表現型における同一性を増強するための条件としては、ヒトCD56CD16細胞やヒトCD56CD16細胞がそれぞれ血液、脾臓、肝臓及び/又は肺において検出されるが、ヒトCD56CD16細胞やヒトCD56CD16細胞がそれぞれ骨髄において検出されない場合を挙げることができ、本発明において、脾臓、肝臓、肺、血液等のマウスの臓器・組織においてhCD56細胞が検出されることを、hCD56細胞が生着したと表現することがある。
本発明におけるhCD56細胞の、ヒト生体内で成熟したNK細胞との表現型における同一性を補完するための追加的な条件としては、ヒト組織における成熟NK細胞の特異的な細胞表面分子として知られている、hNKG2A、hNKG2C、hNKG2D、hCD94、hNKp30、hNKp46、hNKp44、hNKp80、hCD57、hCD158a/h(Killer Immunoglobulin-like Receptor:KIR)、hCD158b(KIR)、hCD158d(KIR)、hCD158e(KIR)、hCD158f(KIR)等の各抗原のいくつかが陽性を示す(発現している)細胞であることを挙げることができ、hNKG2A、hNKG2C、hNKG2D、hCD94、hNKp30、hNKp46、hNKp44、hNKp80、hCD57、hCD158a/h(KIR)、hCD158b(KIR)、hCD158d(KIR)、hCD158e(KIR)、hCD158f(KIR)のすべてが移植前のNK細胞(ドナー)と同様の発現を示す細胞であることを好ましく挙げることができる。
本発明におけるhCD56細胞の、ヒト生体内で成熟したNK細胞との表現型における同一性を増強するためのさらに追加的な条件としては、NK細胞の細胞傷害活性を誘導するnatural cytotoxicity receptor(NCR)ファミリーの一員として知られているhNKp46が陽性を示す細胞であることや、GranzymeAが陽性を示す細胞であることを挙げることができる。
本発明の免疫不全マウスが、ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後にヒト腫瘍の生育をインビトロで抑制することができるか否かを確認する方法としては、脾臓から単離したhCD56NK細胞をサイトカイン存在下で培養後に標的ヒト腫瘍細胞と共培養し、その培養上清について、死細胞由来細胞質性酵素LDHと反応基質との共益酵素反応による呈色度によって評価することにより、細胞傷害活性(cytotoxicity(%))を測定する方法を例示することができる。上記サイトカインとしては、ヒトIL−2、ヒトIL−15、ヒトIL−2とヒトIL−15との混合組成物等を挙げることができるが、ヒトIL−15が好ましい。
本発明の免疫不全マウスが、ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後にヒト腫瘍の生育をインビボで抑制することができるか否かを確認する方法としては、ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、さらにNK感受性ヒト腫瘍細胞株を移植して経時的に腫瘍径を測定した場合に、腫瘍のサイズが縮小するか否かにより判定することができる。
上記hCD56細胞がインビボで検出される長期の期間としては、8週間以上を挙げることができ、12週間以上が好ましく、16週間以上がより好ましく、20週間以上がさらに好ましく、24週間以上が特に好ましい。
本発明の免疫不全マウスとしては、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスを好適に例示することができ、本発明免疫不全マウスの作製方法は特に制限されるものではないが、例えば、以下の(1)〜(7)の工程を順次含む上記NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスの作製方法を例示する
ことができる。
(1)配列番号1に示される塩基配列からなるDNAをマウスゲノムDNAに挿入するために必要な領域を含むベクターに、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAを導入することにより、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAを有するマウス受精卵注入DNA調製用ベクターを作製する工程;
(1−1)必要に応じて、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAと、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがマウスゲノムDNAに挿入されるために必要な領域とを含む受精卵注入用DNA断片を調製する工程;
(2)上記工程(1)において作製されたベクター及び/又は上記(1−1)で調製されたベクター断片をインターロイキン2受容体γ鎖遺伝子(IL−2Rγ)ノックアウトマウスの受精卵に注入することにより注入受精卵を作製する工程;
(3)上記工程(2)において作製された注入受精卵を培養することにより、新生子マウスを作製する工程;
(4)上記工程(3)において作製されたマウスにおいて、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがNOD−IL−2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入されたか否かを判定する工程;
(5)上記工程(4)において配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがNOD−IL−2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入されたと判定されたマウスが、hIL−15を分泌しているか否かを判定し、hIL−15を分泌しているマウスをNOD−IL−2rγnull−hIL−15Tgマウスとして選抜する工程;
(6)上記NOD−IL−2rγnull−hIL−15Tgマウスと、NOG(NOD−scid,IL−2rγnull)マウスとを交配して、scid変異が導入されたNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスを作製する工程;
(7)NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスと、NOGマウスとを交配してNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 TgマウスとNOGマウスとを1:1で作製する工程;
工程(1)において、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAをマウスゲノムDNAに挿入するために必要な挿入領域としては、サイトメガロウイルスプロモーター(pCMV−IE)等のマウス細胞において作動可能なプロモーター、SV40SS/SA、及びSV40PolyAを含む領域を例示することができ、かかる挿入領域を含む発現ベクターとしては、pCMVβを例示することができる。
上記配列番号1に示される塩基配列からなるDNAを含むマウス受精卵注入DNA調製用ベクターを作製する方法としては、公知の遺伝子組換え技術を用いる方法を挙げることができ、具体的には、pCMV−LacZを制限酵素NotIで切り出し、β−ガラクトシダーゼをコードするDNAを、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAに置換する方法を例示することができる。
工程(1−1)における、受精卵注入用DNA断片を作製する方法としては、公知の遺伝子組換え技術を用いる方法を挙げることができ、具体的には、上記配列番号1に示される塩基配列を含むDNAを有するマウス受精卵注入DNA調製用ベクターを制限酵素PvuIIで切り出し、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAと挿入領域とを含むDNAとを有するベクター断片を精製する方法を挙げることができる。
工程(2)における、注入受精卵を作製する方法としては、上記マウス受精卵注入DNA調製用ベクターや受精卵注入用DNA断片を、マウスの受精卵に注入することができる方法であれば特に制限されず、マイクロインジェクションによる方法、電気穿孔法、ウィルスベクター法等を挙げることができる。インターロイキン2受容体γ鎖遺伝子(IL−2Rγ)ノックアウトマウスとしては、NOD−IL−2rγnullマウスを好適に挙げることができる。
工程(3)における、注入受精卵を培養する方法としては、新生子マウスを取得することができる方法であれば特に制限されず、注入受精卵を体外で18〜24時間37℃にて培養した後、仮親の子宮へ移植・着床させ、出産直前に帝王切開を行い、新生子マウスを取得する方法を例示することができる。かかる新生子マウスは、さらに里子操作を行うことにより産子マウスとすることが好ましい。
工程(4)における、上記新生子マウスや産子マウスにおいて、配列番号1に示される塩基配列がゲノムDNAに挿入されているか否かを判定する方法としては、各マウスが3−4週齢以上に達した時点で、マウスの組織から抽出されたゲノムDNAについて、配列番号1に示される塩基配列が挿入されたか否かをPCR法により確認する方法を挙げることができる。
工程(5)における、工程(4)において配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがNOD−IL−2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入されたと判定されたマウスが、hIL−15を分泌しているか否かを判定する方法としては、hIL−15を特異的に認識する抗体を用いた前記免疫学的測定法を挙げることができる。
工程(6)における、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスを作製する方法としては、上記NOD−IL−2rγnullマウス−hIL−15Tgマウスとして選抜されたマウスにscid変異を導入することができる方法であれば特に制限されず、具体的には、NOD−IL−2rγnull−hIL−15TgマウスとNOG(NOD−scid,IL−2rγnull)マウスとを交配する方法を挙げることができる。
工程(7)においては、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスと、NOGマウスとを交配することによりNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 TgマウスとNOGマウスとを1:1で取得することができる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
[実施例1]
[IL-15を産生するNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスの作製]
(概要)
公益財団法人実験動物中央研究所(以下、「実中研」ともいう。)の動物実験委員会の承認を得たガイダンスに従い、NOD−IL−2rγnullマウスと、NOD−scid,IL−2rγnullマウス(以下、「NOGマウス」ともいう。)とを用いて、ヒトIL−15を分泌するトランスジェニックマウスである、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスを作製した。これらのマウスは、実中研のSPF飼育室において特別に管理されており、一定条件下で分譲可能である。
(受精卵注入用DNAの調製)
哺乳類用レポーターベクターであるpCMVβ(インビトロジェン社製)(図1(a)参照)を用いて、サイトメガロウイルスプロモーター(pCMV−IE)DNAの下流に、SV40SD/SV DNA、hIL−2SPcDNA/hIL−15cDNA連結体である配列番号1に示される塩基配列からなるDNA、及びポリA配列DNAが順次組み込まれた、受精卵注入DNA調製用ベクターを構築した。具体的には、上記pCMV−LacZを制限酵素NotIで切り出し、β−ガラクトシダーゼをコードする遺伝子を、Genbank(アクセッション番号:hIL−2(NM_000586)と、hIL−15(NM_000585又はBC100962)とを参照することにより決定されたhIL−2SPcDNA/hIL−15cDNA連結体の塩基配列を含むDNAと置き換えた。
具体的には、pCMVβを制限酵素NotIで処理し、β−ガラクトシダーゼ遺伝子配列部分を除去し、その中にNotIで切り出したhIL−2SPcDNA/hIL−15cDNA連結体を挿入した。hIL−2SPcDNA/hIL−15cDNA連結体は、別途調製された。すなわち、健常人末梢血単核球より作製したcDNAより、PrimerA:ATAGCGGCCGCTCACAGTAACCTCAACTCCTGCAA(配列番号2)及びPrimerB:ATCACTAGTTGCACTGTTTGTGACAAGTGC(配列番号3)を用いてヒトhIL−2SP部分を増幅し、PrimerC:GGGACTAGTAACTGGGTGAATGTAATAAGTG(配列番号4)及びPrimerD:CAACTAGTTCACTTGTCACGTCGTCCTTGTAGTCAGAAGTGTTGATGAA(配列番号5)でヒトhIL−15MP部分を増幅し、それぞれの増幅断片をPCR2.1ベクター(登録商標)(インビトロジェン社製)にそれぞれ挿入した。その後、ヒトhIL−2SP部分をNot1で切り出し、β−ガラクトシダーゼ遺伝子配列部分を除去したpCMVβに挿入した。その後、さらにそのベクターにヒトIL−15cDNA部分を含む領域をSpeIで切り出し、挿入した。構築された受精卵注入DNA調製用ベクターの構成を図1(b)に示す。
上記受精卵注入DNA調製用ベクターを制限酵素PvuIIで切り出し、受精卵に注入するために必要な領域を含むベクター断片を精製して、1840bpからなる受精卵注入用DNA断片(図2参照)を調製した。受精卵注入用DNA断片の配列を配列番号6に示す。
(NOD−IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスの作製)
NOD−IL−2rγnullマウスの前核期受精卵123個に、上記受精卵注入用DNAを1.5ng/mL濃度に調製し、マイクロマニピュレータ付き倒立顕微鏡(ライカ社製)を用いてマイクロインジェクションした。
上記受精卵注入用DNAがマイクロインジェクションされた前核期受精卵のうち、培養後正常に2細胞期になった受精卵と判断された2細胞期胚63個を仮親マウスの卵管へ移植し、出産直前に帝王切開を行い、新生子マウスを得、さらに里子操作を行うことにより24匹の産子マウスを得た。
(遺伝子解析)
上記産子マウスが3−4週齢に達した時点で、各産子マウスの尾の先端1−2mmから採取した組織片から自動DNA抽出装置(TOYOBO社製)によって抽出されたゲノムDNAについて、以下に示されるプライマーセットを用いて、配列番号1に示される塩基配列が各産子のゲノムDNAに挿入されたか否かを以下の条件によりPCR法により確認した。
(プライマー)
IL2SPS1:5’−ATAGCGGCCGCTCACAGTAACCTCAACTCCTGCCA−3’(フォワードプライマー)(配列番号7)
IL15mpAS3:5’−CAACTAGTTCACTTGTCATCGTCGTCCTTGTAGTCAGAA−3’(リバースプライマー)(配列番号8)
(PCR反応液)
A液:
2.5μL Ex−taq用×10 buffer
2μL dNTPmix
1.25μL IL2SPS1 (5μM)
1.25μL IL15mpAS3 (5μM)
0.125μL Ex−taq
6.875μL DW
B液:
8.5μL DW
1.5μL ゲノムDNA
A液とB液とを混合して、PCR反応液を調製した。
(PCR増幅条件)
24μLの上記PCR反応液を用い、94℃にて3分の加熱処理;94℃にて30秒、60℃にて30秒、72℃にて1分を1サイクルとして35サイクル;その後72℃にて2分加熱処理;の条件で増幅処理が行われた。上記PCRにより得られたPCR産物を2%アガロースゲル中で電気泳動に供し、480bp付近の増幅産物バンドの有無を確認することにより、上記各産子マウスにおいて、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがゲノムDNAに挿入されたか否かを判定した。
上記遺伝子解析にて、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがゲノムDNAに挿入されたと判定された産子マウスから採血を行い、血清/血漿分画へのhIL−15の分泌の有無を、BioLegend Human IL−15キット(cat no.435108)を用いてELISA法で確認した。hIL−15が分泌されていることが確認されたマウスを、NOD−IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスと呼ぶことにした。
(NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスの作製)
上記NOD−IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウス(雌)と、NOD−scid,IL−2rγnullマウス(以下「NOGマウス」ともいう。)(雄)とを交配することにより、NOD−IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスに、免疫系の主要な担当細胞であるT細胞及びB細胞が欠損しているscid変異をさらに導入して、NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウス(以下「NOG−hIL−15 Tgマウス」ともいう。)を作製した。
上記NOG−hIL−15 TgマウスとNOGマウスとを交配することによりNOG−hIL−15 Tgマウスと、NOGマウスとを1:1の割合で取得した。実施例2以降においては、NOGマウス(以下「non-Tgマウス」と表記される場合もある。)を、配列番号1に示される塩基配列を有する遺伝子がゲノムDNAに挿入されていないネガティブコントロールとして、NOG−hIL−15 Tgマウスについて検討を行った。
[実施例2]
[NOG−hIL−15 Tgマウスについての検討]
(血漿中のhIL−15濃度)
NOG−hIL−15 Tgマウスの血漿中のhIL−15濃度を測定した。4〜6週
齢のマウス個体からヘパリン(Novo-heparin、持田製薬株式会社製)を用いて麻酔下にて末梢血を収集した。血漿中のhIL−15濃度は、前記ELISAキットを用いて測定した。結果を図3に示す。
(結果)
図3から明らかなとおり、NOG−hIL−15 Tgマウス(図中では「hIL−15Tg」)(N=126)における血漿中のhIL−15濃度は、47.7±27.5pg/mLであり、non−Tgマウスにおける血漿中のhIL−15濃度は、1.3±1.5pg/mLであった。したがって、ゲノムDNAに挿入されたNOG−hIL−15Tgマウスにおいては、NOGマウスに比べて顕著に多く、ゲノムDNAに挿入された配列番号1に示される塩基配列を有する遺伝子により全身的に産生されたhIL−15が血液中に分泌されていることが確認された。
参考例1
[ヒト臍帯血由来CD34造血幹細胞移植NOG−hIL−15 Tgマウスのヒト細胞分化能の検討]
(フローサイトメトリー測定手順)
実施例3以降のフローサイトメトリーを用いる検討は、以下の手順で行われた。hCD56細胞がヒトNK細胞であると判断し、それぞれの検討項目に適した抗体により解析を行った。具体的には、4℃にて暗所で30分間染色後、FACS緩衝液(1%FBSと0.1%NaNを含むPBS)で洗浄し、細胞はヨウ化プロピジウム含有FACS緩衝液で再懸濁され、その後フローサイトメトリー測定に供された。フローサイトメトリー測定は、BD FACSCantoTM フローサイトメーター(BD社製)を用いて行われ、データは、FACSDiva ソフトウェア(ver.6.1.3)(BD社製)によって解析された。細胞数の絶対値は、Flow−Count(Beckman Coulter社製)を用いて取扱説明書にしたがって算出された。
(抗体)
使用された抗体は、具体的には以下のとおりである。
抗hCD3抗体:anti-human CD3-FITC(BioLegend社製)anti-human CD3-PE (BioLegend社製)、
抗hCD16抗体:anti-human CD16-FITC(BioLegend社製)、
抗hCD19抗体:anti-CD19 (BioLegend社製)、
抗hCD33抗体:anti-human CD33-FITC (BD Biosciences社製)、
抗hCD45抗体:anti-human CD45-allophycocyanin-Cy7 (BioLegend社製)、
抗hCD56抗体:anti-human CD56-PE(BioLegend社製)、
抗hCD57抗体:anti-CD57(BioLegend社製)、
抗NKG2A抗体:anti-human CD159a (NKG2A)-PE (Beckman Coulter社製)、
抗NKG2C抗体: Alexa Fluor 488-conjugated anti-human NK group 2 membrane C(R&D Systems社製)、
抗NKG2D抗体:anti-NKG2D(BioLegend社製)、
抗hCD94抗体:anti-CD94(BioLegend社製)、
抗hNKp30抗体:anti-NKp30(BioLegend社製)、
抗hNKp46抗体:anti-NKp46(BioLegend社製)、
抗hNKp44抗体:anti-NKp44(BioLegend社製)、
抗hNKp80抗体:anti-human NKp80-PE(Beckman Coulter社製)、
抗hCD158a/h抗体(Killer Immunoglobulin-like Receptor:KIR)(KIR2DL1/S1/S3/S5):FITC-conjugated anti-CD158a/h (BioLegend社製)、
抗hCD158b抗体(KIR2DL2/L3,NKAT2):anti-CD158b (BioLegend社製)、
抗hCD158d抗体(KIR2DL4):anti-CD158d (BioLegend社製)、
抗hCD158e抗体(KIR3DL1,NKB1):anti-CD158e (BioLegend社製)、
抗hCD158f抗体(KIR2DL5);anti-CD158f (BioLegend社製)、
抗mCD45抗体: anti-mouse CD45-allophycocyanin(BioLegend社製)、
参考例2
(ヒト臍帯血由来hCD34造血幹細胞移植NOG−hIL−15 Tgマウスの作製)
上記8〜12週齢の成体NOG−hIL−15 Tgマウスにヒト臍帯血由来hCD34造血幹細胞を移植した。2.5GyのX線を照射し、照射後24時間以内にヒト臍帯血由来のhCD34造血幹細胞2×10個を尾静脈より移植し、ヒト臍帯血由来hCD34造血幹細胞を移植したNOG−hIL−15 Tgマウス(以下「幹細胞移植hIL−15マウス」ともいう。)を作製した。同様に、ヒト臍帯血由来hCD34造血幹細胞を移植したNOGマウス(以下「幹細胞移植non−Tgマウス」ともいう。)を作製し、ネガティブコントロールとした。また、ヒトNK細胞が選択的に分化・増殖することが既に確認されている、インターロイキン2(hIL−2)のシグナルペプチドとcDNAがゲノムDNAに挿入されているNOG−hIL−2 Tgマウスに、ヒト臍帯血由来hCD34造血幹細胞移植したマウス(以下「幹細胞移植hIL−2マウス」ともいう。)をポジティブコントロールとした。
参考例3
(臍帯血由来hIL−15マウスの末梢血中のヒト細胞分化能の検討)
上記3種類のhCD34造血幹細胞移植マウスについて、移植後4週経過時に末梢血から採血を行い、NK細胞の指標となるhCD56抗原、白血球の指標となるhCD45抗原、B細胞の指標となるhCD19抗原、T細胞の指標となるhCD3抗原に対する各特異抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、マウス血液中のヒト白血球キメラ率を解析した。図4(a)に単核細胞(MNC)中のヒト免疫細胞量(/μL)を示し、及び図4(b)に単核細胞中に占める細胞数(%)を示す。
(結果1)
図4(a)から明らかなとおり、移植後4週目の幹細胞移植hIL−15マウス及び幹細胞移植hIL−2マウスの末梢血においては、hCD56細胞の発現が多く、ヒトNK細胞が選択的に分化、増殖していることが確認された。一方、幹細胞移植non−Tgマウスの末梢血においては、hCD56陽性細胞の発現はほとんどなかった。また、hCD19細胞の発現は、幹細胞移植hIL−2マウスの末梢血において約3細胞/μLであり、また、幹細胞移植hIL−15マウス、及び幹細胞移植non−Tgマウスの末梢血においては1〜2細胞/μL程度であって、いずれのマウスにおいてもヒトB細胞への分化、増殖はほとんど観察されなかった。
(結果2)
図4(b)から明らかなとおり、移植後4週目の幹細胞移植hIL−15マウス及び幹細胞移植hIL−2マウスの末梢血においてはhCD56細胞の発現が非常に多く、ヒトCD56NK細胞が分化、増殖していることが確認された。
参考例4
(幹細胞移植hIL−15マウスの各組織におけるヒト細胞分化能の検討)
hCD34造血幹細胞移植した上記3種類の被検マウスについて、移植後6週経過時に骨髄、脾臓、末梢血を採取し、ヒトCD56NK細胞を単離し、各特異抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、マウス各組織中のヒト細胞分化能を解析した。結果を図5に示す。
(結果)
図5から明らかなとおり、幹細胞移植hIL−15マウス及び幹細胞移植hIL−2マウスの骨髄(BM)、脾臓(SPL)、末梢血(PB)のいずれにおいても、ヒトNK細胞の局在が、hCD56、hCD45の分画で示される赤枠内に確認されたが、幹細胞移植non-Tgマウスにおいては、ヒトNK細胞の局在はほとんど確認されなかった
参考例5
(ヒト造血細胞由来NK細胞に特異的な受容体の発現解析)
前記幹細胞移植hIL−15マウス及び幹細胞移植hIL−2マウスの脾臓から単離されたヒトNK細胞について、ヒト生体内で分化した成熟NK細胞の亜分画で特異的な細胞表面分子であるとされるhCD16抗原、ヒト末梢血でNK活性を持つ細胞サブセットに発現されるとされるhCD57抗原、NK細胞表面に発現する抑制型受容体とされるhNKG2A抗原、NK細胞表面に発現する活性型受容体とされるhNKG2C抗原、NK細胞表面に発現する活性型受容体とされるhNKG2D抗原に対する各特異抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、ヒトNK細胞特異的な受容体の発現を解析した。ヒト末梢血成熟NK細胞であるJapanese PB−NK細胞(インフォームドコンセントを受けた、日本人ドナーの末梢血より単離したヒトNK細胞)をポジティブコントロールとした。結果を図6に示す。
(結果)
図6からも明らかなとおり、幹細胞移植hIL−15 Tgマウス、幹細胞移植hIL−2 Tgマウスいずれの末梢血におけるNK細胞においても、hCD16抗原、hCD57抗原、hNKG2A抗原、hNKG2C抗原、hNKG2D抗原の発現が確認された。しかしながら、その発現パターンは、hCD56抗原の発現強度が高い点と、hCD56CD16分画の割合が多い点で、ヒト末梢血成熟NK細胞とは発現様式が異なっており、臨床において、IL−2投与療法を受けた患者の血液中で増加するhCD56CD16活性化NK細胞と類似したNK細胞特異抗原の発現パターンを示してしていたことから、幹細胞移植hIL−15マウス・幹細胞移植hIL−2マウスの中で分化したヒト造血幹細胞由来NK細胞は、マウス内のhIL−15又はhIL−2によって活性化したNK細胞が多く存在している事が推定された。
参考例6
(ヒト造血細胞由来NK細胞の細胞傷害顆粒分泌能の検証)
前記幹細胞移植hIL−15 Tgマウス及び幹細胞移植hIL−2 Tgマウスの脾臓から単離されたヒトNK細胞が、細胞傷害顆粒の分泌能/サイトカイン産生能を有する否かを検証した。移植後6週経過時に各マウスの脾臓を摘出し細胞調製を行い、ヒトCD56NK細胞を単離し、ブレフェルディンA(BioLegend社製)存在下で20時間培養した後に蛍光標識抗体(FITC−抗hGranzymeA抗体、FITC−抗Perforin抗体(BioLegend社製)で細胞内染色をして、フローサイトメトリーで測定した。結果を図7(a)に示す。また、ヒト上記単離したヒトCD56NK細胞をPMA/ionomycin存在下で培養した後、蛍光標識抗体PE−抗hIFNg抗体(BioLegend社製)で細胞内染色を行い、フローサイトメトリーで測定した。結果を図7(b)に示す。
(結果)
図7(a)から明らかなとおり、上記いずれのマウス由来のヒトCD56NK細胞においても、ヒト生体内で分化した成熟NK細胞の結果(データ示さず)と同等の細胞傷害顆粒であるGranzymeAの発現が確認された。Perforinについても発現が確認されたが、ヒト生体内で分化した成熟NK細胞の結果(データ示さず)と比較して発現がやや少ない結果となった。また、図7(b)から明らかなとおり、上記いずれのマウス由来のヒトNK細胞においても、PMA/ionomycin刺激により、インターフェロンガンマ(IFNγ)の産生が認められた。
[実施例
(ヒト末梢血由来hCD56NK細胞移植NOG−hIL−15 Tgマウスの作製)
上記8〜12週齢の成体NOG−hIL−15 Tgマウスにヒト末梢血由来CD56NK細胞を移植した。2.5GyのX線を照射し、照射後24時間以内にヒト末梢血由来のhCD56NK細胞1〜2×10個を尾静脈より移植し、ヒト末梢血由来CD56NK細胞移植NOG−hIL−15 Tgマウス(以下「末梢血移植hIL−15マウス」ともいう。)を作製した。同様に、ヒト末梢血由来hCD56NK細胞移植NOG−hIL−2 Tgマウス(以下「末梢血移植hIL−2マウス」ともいう。)を作製した。ヒト末梢血由来hCD56NK細胞を移植したNOGマウス(以下「末梢血移植non−Tgマウス」ともいう。)を作製し、ネガティブコントロールとした。
[実施例
(末梢血移植hIL−15マウスの末梢血中細胞の検討)
移植後3週間経過時に採血し、mCD45抗原、hCD3抗原、hCD16抗原、hCD45抗原、hCD56抗原に対する各特異抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、各マウス血液中のヒト白血球キメラ率を解析した。ヒト白血球の指標となるhCD45抗原陽性分画(マウス白血球の指標となるmCD45は陰性の分画)にゲートし、さらにヒトNK細胞の指標となるhCD56抗原とT細胞の指標となるhCD3抗原に対するパターンで展開した。hCD45CD56NK細胞にゲートし、さらにhCD56抗原とhCD16抗原に対するパターンで展開し、hCD56hCD16NK細胞の割合を解析した。ヒトT細胞の混入を確認するため、hCD45hCD3T細胞の割合も確認した。結果を図8に示す。
(結果)
図8において、「PBMC」は、健常人由来のヒト末梢血中の単核球を表す。「CD56sorted (pre−transfer)」は、移植前のPBMCより単離したhCD56NK細胞を表す。「After transfer(3w)」は、移植後3週経過時の末梢血移植hIL−15マウスの末梢血を表す。移植後3週経過時の末梢血移植hIL−15マウスにおいては、hCD45ヒト白血球内ではCD56CD16NK細胞分画が大部分(99.7%)を占めていた。「PBMC」、「CD56sorted (pre−transfer)」においても、ヒト末梢血中の成熟NK細胞は、hCD45ヒト白血球中のhCD56hCD16分画において90%以上を占めていることから、移植されたhCD56NK細胞は、移植後3週間経過時においても、健常人由来のヒト末梢血中の単核球と同様のhCD56hCD16NK細胞という性質を維持したまま生着し、増殖していると判断することができた。
[実施例
移植後経時的に採血し、単核細胞中のNK細胞とT細胞の占める割合を計測した。上記3種類の末梢血移植マウスについて、移植後経過時に末梢血から採血を行い、NK細胞の指標となるhCD56抗原、白血球の指標となるhCD45抗原、T細胞の指標となるhCD3抗原に対する各特異抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、マウス血液中のヒト白血球キメラ率を解析した。図9(a)に単核細胞(MNC)中に占めるNK細胞数(%)を、図9(b)にMNC中に占めるT細胞数(%)を示す。また、図9(c)に末梢血移植hIL−15マウス血液中のNK細胞数(/μL)を示し、図9(d)に末梢血移植non−Tgマウス血液中のNK細胞数(/μL)を示す。
(結果)
図9(a)から明らかなとおり、NK細胞については、末梢血移植hIL−15マウスにおいて、移植後2週経過時には単核細胞中の約30〜約46%を占め、4週経過時に約10〜約20%を占め、6週経過時に約8〜約15%を占めた。図9(b)から明らかなとおり、末梢血移植hIL−2マウスにおいては、一番増加した移植後4週経過時で10%未満にとどまった。T細胞については、末梢血移植hIL−15マウスではほとんど検出されなかった一方、末梢血移植hIL−2マウスでは移植後3〜4週経過時に約18〜約23%を占めた。末梢血移植non−Tgマウスにおいては、NK細胞もT細胞もほとんど確認されなかった。以上の結果より、末梢血移植hIL−2マウスでは、NK細胞が血液中で増殖せず、移植細胞に極めて少数混入していたT細胞が増殖してしまうことが確認されたため、これ以降の実験は、末梢血移植hIL−15マウスについてのみ検討を行うこととした。また、ヒト末梢血hIL−15Tgマウスにおいては、血液中のヒトNK細胞数が徐々に増加し、移植後4−5週経過時には8000個/μLまで増加した。その後は徐々に減少したが、移植後24週経過しても、約40細胞/μLが確認された(図9(c)参照)。ヒト末梢血non−Tgマウスでは、移植後2週経過の時には約40細胞/uL確認されたのが最大値であって、増殖はほとんど観察されなかった(図9(d)参照)。
[実施例
(ヒト成熟NK細胞亜種の推移についての検討)
ヒトNK細胞は、hCD56hCD16分画を占める細胞傷害能に特化された亜集団と、hCD56hCD16分画を占めるサイトカイン産生能に特化された亜集団とが存在することが知られている。末梢血移植hIL−15マウスに移植されたヒト成熟NK細胞が、どちらの分画において増殖するのかを確認するために、細胞亜集団(sub-population)の経時的変動を解析した。結果を図10に示す。
(結果)
図10から明らかなとおり、hCD56hCD16分画は、移植後1週目〜8週目にわたりほぼ90%以上を維持した。一方、hCD56hCD16分画は、移植後1週経過時に約11%を占めたがその後漸減した。したがって、末梢血移植hIL−15マウスの末梢血においては、hCD56hCD16分画を示す細胞傷害能に特化された亜集団が増殖していることが確認された。
[実施例
[凍結末梢血hIL−15マウスの調製]
上記8〜12週齢の成体NOG−hIL−15 Tgマウスにヒト末梢血由来hCD56凍結NK細胞を解凍して移植した。2.5GyのX線を照射し、照射後24時間経過時に解凍されたヒト末梢血由来CD56NK細胞1〜2×10個を尾静脈より移植し、ヒト末梢血由来CD56凍結NK細胞移植NOG−hIL−15 Tgマウス(以下「凍結末梢血hIL−15マウス」ともいう。)を作製した。
[実施例
(凍結末梢血hIL−15マウスの末梢血中のヒト細胞分化能の検討)
凍結末梢血hIL−15マウスについて、移植後経時的に採血し、各特異抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、マウス血液中のヒト白血球キメラ率を解析した。ヒト白血球の指標となるhCD45抗原陽性分画(マウス白血球の指標となるmCD45は陰性の分画)にゲートし、さらにヒトNK細胞の指標となるhCD56抗原とT細胞の指標となるhCD3抗原に対するパターン、及びヒトhCD56抗原とhCD16抗原に対するパターンで展開し、ヒトCD56NK細胞、及びヒトCD56CD16NK細胞の割合を解析した。ヒトT細胞の混入を確認するため、hCD45hCD3T細胞の割合も確認した。結果を図11及び図12に示す。
(結果1)
図11において、移植していない凍結ヒトCD56NK細胞を表す「FrozenPB−NK(Pre−transfer)」から明らかなとおり、解凍後のヒト末梢血中の成熟NK細胞は、hCD16hCD56分画において85.2%を占めている。凍結ヒトCD56NK細胞を移植後4週目の凍結末梢血hIL−15マウスにおいても、hCD16hCD56分画において81.3%を占めているので、新鮮血由来ヒトNK細胞移植実験と同様に、移植された解凍後のヒトNK細胞は、NOG−hIL−15 Tgマウスに移植後4週経過時においても生着し、増殖していることを確認することができた。
(結果2)
図12から明らかなとおり、CD56CD16分画を占める亜集団が選択的に増幅し、移植後1週目〜2週目にわたり急激に増加し、3週目以降漸減した。一方、CD56CD16分画を占めるサイトカイン産生能に特化された亜集団はほとんど増加することはなかった。したがって、CD56凍結NK細胞移植NOG−hIL−15 Tgマウスにおいては、細胞傷害能に特化されたCD56CD16NK細胞が顕著に増殖することが確認された。
[実施例
(末梢血移植hIL−15マウスの各組織におけるヒト細胞の検討)
末梢血移植hIL−15マウスについて、移植後6週経過時に麻酔下にて全採血することで安楽死処置を施した後、骨髄、脾臓、肝臓、肺を採取して細胞調製を行った。各特異抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、マウス各組織中のヒト化細胞を解析した。結果を図13に示す。
(結果)
図13から明らかなとおり、末梢血移植hIL−15マウスの脾臓(SPL)、末梢血(PB)、肝臓(Liver)、肺(Lung)のいずれにおいても、ヒトCD56CD16NK細胞の局在が認められたが、骨髄(BM)では局在が認められなかった。この結果は、ヒト組織における成熟NK細胞は、主に血液・脾臓・リンパ節・扁桃腺・肝臓・肺等に局在するが、骨髄では成熟NK細胞はほとんど存在しないという結果と一致した。しかし、前記幹細胞移植hIL−15マウス及び幹細胞移植hIL−2マウスにおいては、骨髄において、ヒトNK細胞の局在が認められたという結果とは相違した。また、NK細胞マーカーの1種である、NK細胞の細胞傷害活性を誘導するnatural cytotoxicityreceptor(NCR)ファミリーの一員として知られているhNKp46の分画で強く発現していることも確認された。
[実施例10
(ヒトNK細胞の特異的な細胞表面分子の発現解析)
末梢血移植hIL−15マウスについて、移植後8週経過時に脾臓から単離されたヒトNK細胞は、ヒト組織における成熟NK細胞と同じ特異的な細胞表面分子が発現しているか否かを解析した。ヒト組織における成熟NK細胞の特異的な細胞表面分子として知られている、hNKG2A、hNKG2C、hNKG2D、hCD94、hNKp30、hNKp46、hNKp44、hNKp80、hCD57、hCD158a/h(Killer Immunoglobulin-like Receptor:KIR)、hCD158b(KIR)、hCD158d(KIR)、hCD158e(KIR)、hCD158f(KIR)の各抗原に対する各特異的な抗体で染色した後フローサイトメトリーで測定することにより、ヒトNK細胞特異的な細胞表面分子発現解析を行った。マウス結果を図14に示す。各細胞表面分子の陰性対象として、Isotype Abで染色したパターンも示す。
(結果)
図14から明らかなとおり、ヒト組織における成熟NK細胞の特異的な細胞表面分子として知られている、hNKG2A、hNKG2C、hNKG2D、hCD94、hNKp30、hNKp46、hNKp44、hNKp80、hCD57、hCD158a/h(Killer Immunoglobulin-like Receptor:KIR)、hCD158b(KIR)、hCD158d(KIR)、hCD158e(KIR)、hCD158f(KIR)の各抗原の発現が確認された。また、末梢血移植hIL−15マウスにおいて増殖したヒトNK細胞は、ヒト生体内で分化した成熟NK細胞の結果(データ示さず)とほぼ同一のNK細胞の表面分子発現パターンを有することが確認された。
[実施例11
(ヒト末梢血由来NK細胞の細胞傷害顆粒分泌能の検証)
末梢血移植hIL−15マウスの脾臓から単離されたヒトNK細胞が、ヒト生体内で分化した成熟NK細胞と同様に細胞傷害顆粒の分泌能/サイトカイン産生能を有する否かを検証した。上記移植8週経過時に末梢血移植hIL−15マウスより脾臓を採取して細胞調製し、ヒトCD56NK細胞を単離し、ブレフェルディンA存在下及びヒトIL−2もしくはIL−15サイトカイン存在下で20時間培養した後に蛍光標識抗体FITC−抗hGranzymeA抗体、FITC−抗Perforin抗体(Biolegend社製)で細胞内染色をして、フローサイトメトリーで測定した。結果を図15(a)に示す。また、ヒト上記単離したヒトCD56NK細胞をPMA/ionomycine存在下で培養した後、蛍光標識抗体PE−抗hIFNg抗体(Biolegend社製)を用いて細胞内染色を行い、フローサイトメトリーで測定した。結果を図15(b)に示す。
(結果)
図15(a)から明らかなとおり、NOG−hIL−15 Tgマウス由来のヒトCD56NK細胞においても、ヒト生体内で分化した成熟NK細胞の結果(データ示さず)と同等の細胞傷害顆粒(GranzymeA)の発現が確認された。しかし、Perforinは各種サイトカインで刺激してもほとんど検出できなかった。また、図15(b)から明らかなとおり、PMA/ionomycine刺激により、インターフェロンガンマ(IFNγ)の産生が認められた。この結果は、hIL−15マウスで増殖したヒトNK細胞は、刺激因子に対する反応性(サイトカイン産生能)を保持していることを示していた。
(腫瘍生育インビトロ抑制実験)
末梢血移植hIL−15マウスから単離されたヒトNK細胞が、標的細胞にたいして細胞傷害能を示すか検証した。ヒトNK細胞移植後8週経過時に末梢血移植hIL−15マウスより脾臓を採取して細胞調製し、hCD56細胞を単離し、ヒトIL−2、ヒトIL−15、ヒトIL−2とヒトIL−15との混合組成物の、各サイトカイン存在下で2日間培養した後に、標的腫瘍細胞(ヒトNK高感受性腫瘍細胞株K562)と4時間共培養し、培養上清を用いて細胞傷害活性(cytotoxicity(%))を測定した。測定の方法は、得られた培養上清とCytoTox96 Non−radioactive Cytotoxicity Assay(Promega社製)を用い、培養上清中に遊離した死細胞由来細胞質性酵素LDHと反応基質との共益酵素反応による呈色度によって評価した。結果を図16に示す。
(結果)
図16から明らかなとおり、NOG−hIL−15 Tgマウス内で分化したヒトNK細胞は、hIL−15存在下で培養した場合に一番強い細胞傷害活性を示した。かかる結果により、末梢血移植hIL−15マウス内で分化したヒトNK細胞が、ヒト生体内で分化した成熟NK細胞と同様に、ヒト腫瘍の生育をインビトロで抑制できることが確認された。
(腫瘍生育インビボ抑制実験)
末梢血移植hIL−15マウスが、ヒト腫瘍に対する細胞傷害活性を観察することが可能かを検討した。成体NOG−hIL−15 Tgマウスに、2.5GyのX線を照射し、骨髄抑制を行った。照射後1日以内にヒト末梢血単核細胞(PBMC)由来NK細胞を2×10個iv移植して(hu−PB−NK hIL−15 Tgを作製した。陰性コントロールとしては、NK細胞未移植(hIL−15−Tg)マウスを用いた。ヒトPBMC)由来NK細胞移植後4週経過時に2.5×10個のNK感受性ヒト腫瘍細胞株K562を皮下移植し、継時的に腫瘍径を測定した。結果を図17に示す。
(結果)
図17から明らかなとおり、皮下移植後21日目には、ヒトNK細胞移植マウスにおける腫瘍のサイズは500〜950mm程度であり、NK細胞未移植(hIL−15−Tg)マウスにおける腫瘍のサイズは495〜1730mm程度であり、ヒトNK細胞移植マウスにおける腫瘍のサイズは、NK細胞未移植(hIL−15−Tg)マウスにおける腫瘍のサイズの約3分の2であった。ヒトNK細胞移植群で腫瘍抑制効果が認められた(d7−21;p<0.05)。かかる結果により、末梢血移植hIL−15マウスは、ヒト腫瘍の生育をインビボで抑制することが確認された。
本発明のマウスは、ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後にヒトNK細胞の機能を長期に検討できるヒト化免疫不全マウスとして、医学分野において非常に有用である。

Claims (7)

  1. ヒトIL−15を分泌することができ、かつ、ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、hCD56細胞が脾臓、肝臓及び/又は肺において長期に検出されるが、骨髄において検出されないことを特徴とする、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAがゲノムDNAに挿入されている免疫不全マウス。
  2. hCD56細胞がさらにhCD16が陽性を示すhCD56hCD16細胞であることを特徴とする請求項1記載の免疫不全マウス。
  3. hCD56細胞が、細胞表面分子として、hNKG2A、hNKG2C、hNKG2D、hCD94、hNKp30、hNKp46、hNKp44、hNKp80、hCD57、hCD158a/h(KIR)、hCD158b(KIR)、hCD158d(KIR)、hCD158e(KIR)、又はhCD158f(KIR)について陽性を示す細胞であることを特徴とする請求項1又は2記載の免疫不全マウス。
  4. ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、サイトカイン存在下で、ヒト腫瘍の生育をインビトロで抑制することができることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の免疫不全マウス。
  5. サイトカインが、hIL−15であることを特徴とする請求項記載の免疫不全マウス。
  6. ヒト末梢血由来のヒトNK細胞を移植後に、ヒト腫瘍の生育をインビボで抑制することができることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の免疫不全マウス。
  7. 以下の(1)〜(7)の工程を順次含む上記NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスの作製方法。
    (1)配列番号1に示される塩基配列からなるDNAをマウスゲノムDNAに挿入するために必要な領域を含むベクターに、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAを導入することにより、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAを有するマウス受精卵注入DNA調製用ベクターを作製する工程;
    (1−1)必要に応じて、配列番号1に示される塩基配列からなるDNAと、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがマウスゲノムDNAに挿入されるために必要な領域とを含む受精卵注入用DNA断片を調製する工程;
    (2)上記工程(1)において作製されたベクター及び/又は上記(1−1)で調製されたベクター断片をインターロイキン2受容体γ鎖遺伝子(IL−2Rγ)ノックアウトマウスの受精卵に注入することにより注入受精卵を作製する工程;
    (3)上記工程(2)において作製された注入受精卵を培養することにより、新生子マウスを作製する工程;
    (4)上記工程(3)において作製されたマウスにおいて、配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがNOD−IL−2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入されたか否かを判定する工程;
    (5)上記工程(4)において配列番号1に示される塩基配列を含むDNAがNOD−IL−2rγnullマウスのゲノムDNAに挿入されたと判定されたマウスが、hIL−15を分泌しているか否かを判定し、hIL−15を分泌しているマウスをNOD−IL−2rγnull−hIL−15Tgマウスとして選抜する工程;
    (6)上記NOD−IL−2rγnull−hIL−15Tgマウスと、NOGマウスとを交配して、scid変異が導入されたNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスを作製する工程;
    (7)NOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 Tgマウスと、NOGマウスとを交配してNOD−scid,IL−2rγnull−hIL−15 TgマウスとNOGマウスとを1:1で作製する工程;
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