JP7286139B2

JP7286139B2 - 円形脱毛症モデル動物

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Publication number: JP7286139B2
Application number: JP2019046979A
Authority: JP
Inventors: 志斈池田; 敦高木
Original assignee: Juntendo University
Current assignee: Juntendo University
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2023-06-05
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: JP2020145983A

Description

特許法第３０条第２項適用（１）平成３０年６月１５日「第５回東アジア皮膚科学会Ｔｈｅ５ｔｈＥａｓｔｅｒｎＡｓｉａＤｅｒｍａｔｏｌｏｇｙＣｏｎｇｒｅｓｓ：ＥＡＤＣ２０１８予稿集（ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ；Ｊｕｎｅ１５，２０１８；１３１Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ２），第１１０頁，ＰＯ０３－０２７」、及び平成３０年６月２０日－２３日「第５回東アジア皮膚科学会Ｔｈｅ５ｔｈＥａｓｔｅｒｎＡｓｉａＤｅｒｍａｔｏｌｏｇｙＣｏｎｇｒｅｓｓ：ＥＡＤＣ２０１８」（昆明国際コンベンション＆エキシビションセンターＤｉａｎｃｈｉＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎ＆ＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｋｕｎｍｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ（中華人民共和国雲南省昆明市））にて発表（２）平成３０年１１月１６日ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｓｒ．ｊｐ／ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｓｒ．ｊｐ／ｓｙｏｒｏｋｕ＿２６＿１８１２０８．ｐｄｆにて「第２６回毛髪科学研究会プログラム・抄録集（毛髪科学研究会事務局）第２６頁」及び平成３０年１２月８日「第２６回毛髪科学研究会学術集会」（大手町サンケイプラザ（東京都千代田区大手町１－７－２））にて発表

本発明は、円形脱毛症モデル動物及び円形脱毛症発症予防又は治療薬のスクリーニング方法に関する。

円形脱毛症は、頭皮に円形の脱毛斑を生じる疾患であり、脱毛が頭髪全体に及ぶケースや、頭髪以外の体毛にまで及ぶケースもみられる。このような外観の変化により、患者のＱＯＬは著しく損なわれる。円形脱毛症は自己免疫疾患であると推定されているが、その発症機序はいまだ明らかになっていない。

これまでに、円形脱毛症に関与する遺伝子座として、ヒト白血球型抗原（ＨＬＡ）遺伝子座（非特許文献１）や、自己免疫調節（ａｕｔｏｉｍｍｕｎｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ：ＡＩＬＥ）遺伝子等の非ＨＬＡ遺伝子座（非特許文献２）が報告されている。また、ＨＬＡ－Ｃ遺伝子座の特定アレルと円形脱毛症とが強く相関することも報告されている（非特許文献３）。

Alzolibani AA, Acta Dermatovenerol Alp Pannonica Adriat., 2011, 20(4): 191-8 Alzolibani AA et al., Acta Dermatovenerol Alp Pannonica Adriat., 2012, 21(1): 15-9. Haida Y et al., Immunogenetics, 2013, 65: 553-557

本発明の課題は、新たな円形脱毛症モデル非ヒト動物、及び該モデル非ヒト動物を用いた円形脱毛症発症予防又は治療薬のスクリーニング方法を提供することにある。

本発明者らは、これまでに、ｃｏｉｌｅｄ－ｃｏｉｌ α－ｈｅｌｉｃａｌｒｏｄｐｒｏｔｅｉｎ１（ＣＣＨＣＲ１）タンパク質の特定のアミノ酸を置換した変異型タンパク質を発現する遺伝子改変マウスが、円形脱毛症を発症することを見出した。該マウスは、その約５０％が生後４～８か月後に背部にパッチ状の脱毛を呈し、円形脱毛症の症状を再現するものであったが、さらに、発症段階を含めたヒトにおける円形脱毛症の病態をよりよく再現したモデル動物の作出が望まれる。
そこで、本発明者らは、ＣＣＨＣＲ１タンパク質に注目し、かかる遺伝子のノックアウトマウスを作製したところ、全く意外にもＣＣＨＣＲ１遺伝子改変マウスとは異なり、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスは、胎生期及び第一期の毛成長が正常である一方、ストレス負荷により初めて円形脱毛症を発症して円形脱毛症に特徴的な症状を呈し、発症段階を含めたヒトの円形脱毛症の病態をよりよく再現できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次の〔１〕～〔２〕を提供するものである。

〔１〕ｃｏｉｌｅｄ－ｃｏｉｌ α－ｈｅｌｉｃａｌｒｏｄｐｒｏｔｅｉｎ１（ＣＣＨＣＲ１）遺伝子がノックアウトされた円形脱毛症モデル非ヒト動物。
〔２〕〔１〕に記載の円形脱毛症モデル非ヒト動物に被験物質を投与することを特徴とする、円形脱毛症発症予防又は治療薬のスクリーニング方法。

本発明の円形脱毛症モデル非ヒト動物は、ストレス等の発症誘因因子非負荷時には、正常な表現型を示す一方、発症誘因因子負荷により初めて円形脱毛症を発症して円形脱毛症に特徴的な症状を呈し、円形脱毛症の病態をよりよく再現できる。該円形脱毛症モデル非ヒト動物は、新たな円形脱毛症の発症予防又は治療薬の探索に用いることができる。

（Ａ）ＷＡＳ試験８週間後のＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスの背部の写真である。（Ｂ）同マウスのダーモスコピー写真である。ＷＡＳ試験８週間後のＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスの毛包の免疫組織染色図である（ＨＥ染色）。スケールバーは、左図が１００μｍ、右図が５０μｍを示す。ＷＡＳ試験８週間後のＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスの毛包の免疫組織染色図である（ＩＨＣ染色）。左図がＣＤ４染色、右図がＣＤ８染色の結果を示し、スケールバーは１００μｍを示す。ＷＡＳ試験８週間後のＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスの毛幹の走査電子顕微鏡写真である。（Ａ）は感嘆符毛を、（Ｂ）は毛幹形成の異常を示す。スケールバーは１００μｍを示す。（Ａ）ＷＡＳ試験１８週間後のＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスの背部の写真である。（Ｂ）同マウスのダーモスコピー写真である。

本発明の円形脱毛症モデル非ヒト動物は、全身でｃｏｉｌｅｄ－ｃｏｉｌ α－ｈｅｌｉｃａｌｒｏｄｐｒｏｔｅｉｎ１（ＣＣＨＣＲ１）遺伝子の機能を欠損したＣＣＨＣＲ１遺伝子ホモノックアウト非ヒト動物である。様々な種のＣＣＨＣＲ１遺伝子及びＣＣＨＣＲ１遺伝子を含むゲノムの塩基配列がデータベースに登録されており、例えばマウスの場合、ＣＣＨＣＲ１遺伝子は配列番号１に示される塩基配列からなる。ここで、「ＣＣＨＣＲ１遺伝子の機能を欠損する」とは、染色体上のＣＣＨＣＲ１遺伝子が例えば破壊又は除去されてノックアウトされ、ＣＣＨＣＲ１タンパク質を産生することができないか或いは遺伝子産物が得られても正常に機能しないことをいう。具体的には、ＣＣＨＣＲ１遺伝子のプロモーター領域又はコード領域の塩基配列の欠失、挿入又は置換等によってその機能が破壊されることをいう。すなわち、「ＣＣＨＣＲ１遺伝子の機能を欠損した非ヒト動物」とは、ＣＣＨＣＲ１遺伝子を遺伝子工学的な手法を用い改変（操作）して作出された、ＣＣＨＣＲ１遺伝子発現不全非ヒト動物を意味する。

「非ヒト動物」としては、非ヒト哺乳動物が好ましい。非ヒト哺乳動物としては、例えば、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウサギ、イヌ、ネコ、モルモット、ハムスター、マウス、ラットなどが挙げられるが、病態動物モデル系の作製の面から、個体発生及び生物サイクルが比較的短く、また、繁殖が容易な齧歯動物、とりわけマウス又はラットが好ましい。

非ヒト動物において染色体上のＣＣＨＣＲ１遺伝子をノックアウトするには、通常染色体上の遺伝子をノックアウトするのに用いられている方法を適用することができる。好ましくは、相同組換え領域とリコンビナーゼの標的配列とを有するターゲティングベクターを用いる方法が採用される。
リコンビナーゼと標的配列の組み合わせとしては、ＣｒｅリコンビナーゼとｌｏｘＰ配列（Ｃｒｅ－ｌｏｘＰシステム）又はＦＬＰリコンビナーゼとＦＲＴ配列（ＦＬＰ－ＦＲＴシステム）等が挙げられる。このうち、Ｃｒｅ－ｌｏｘＰシステムは、バクテリオファージＰ１の有する部位特異的組換えシステムを利用したもので、ｌｏｘＰ配列と称されるバクテリオファージＰ１のゲノム由来の３４塩基からなるＤＮＡ配列に対し、ＤＮＡ組換え酵素であるＣｒｅリコンビナーゼが働き、ｌｏｘＰ配列同士の間で部位特異的組換えを生じる。ＦＬＰ－ＦＲＴシステムは、出芽酵母由来のＦＲＴ配列にＦＬＰリコンビナーゼが働き、ＦＲＴ配列同士の間で部位特異的組換えを生じる。

本発明の円形脱毛症モデル非ヒト動物は、例えば、ターゲティングベクターによる相同組換えを利用してリコンビナーゼ標的配列に前後を挟まれたＣＣＨＣＲ１遺伝子をヘテロ接合型で有する非ヒト動物を作製し、これと該標的配列を認識するリコンビナーゼを発現する非ヒト動物とを交配して、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロノックアウト非ヒト動物を作製し、さらに該ＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロノックアウト非ヒト動物同士を交配して得ることができる。以下に、本発明の円形脱毛症モデル非ヒト動物の代表的な作製方法について、マウスを例にとり詳細に説明するが、これに限定されるものではなく、また他の非ヒト動物でも同様にして作製し得る。

まず、マウスＣＣＨＣＲ１遺伝子の機能を欠損させるための相同組換え用ターゲティングベクターを構築する。ターゲティングベクターは、データベース等より得た塩基配列情報をもとに、欠失させるＣＣＨＣＲ１遺伝子の領域を決め、その上流及び下流にリコンビナーゼ標的配列を同じ向きで配置し、さらにその上流及び下流に欠失させる領域の両端のゲノム領域（１～８ｋｂ程度）を相同組換えに必要な相同領域として配置して設計すればよい。欠失させるＣＣＨＣＲ１遺伝子の領域は、特に制限されず、ＣＣＨＣＲ１遺伝子の全部でも一部でもよいが、一部を用いる場合、エクソン等のその領域が失われると機能する遺伝子産物が得られなくなる領域が好ましく、例えば、エクソン４を含む領域が挙げられる。相同領域については、相同組換え効率、相同組換えを起こした細胞の同定方法等を考慮して設計するのが好ましい。
Ｃｒｅ－ｌｏｘＰシステムを利用する場合、ターゲティングベクターは、例えば、同じ向きのｌｏｘＰ配列で前後を挟まれたＣＣＨＣＲ１遺伝子の全部又は一部を含み、その上流及び下流に相同領域を含む。

また、ターゲティングベクターには、ベクターが取り込まれた細胞や目的とする相同組換えの起こっている可能性の高い細胞を選択するためのマーカー遺伝子を含む。マーカー遺伝子としては、例えば、ネオマイシン耐性遺伝子（ｎｅｏ）、ハイグロマイシン耐性遺伝子（ｈｙｇ）、ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子（ＨＳＶ－ｔｋ）、ジフテリアトキシンＡフラグメント遺伝子（ＤＴ－Ａ）、チミジンキナーゼ遺伝子（ｔｋ）等の薬剤選択に通常用いられる遺伝子が例示される。例えば、ネオマイシン耐性遺伝子は、ネオマイシン類似体であるＧ４１８を用いることにより相同組換えが生じた細胞の選抜を可能にするポジティブ選択用マーカー遺伝子である。また、目的細胞を選抜するためのネガティブ選択に用いるマーカー遺伝子、例えばチミジンキナーゼ遺伝子（選択剤としてガンシクロビル等を用い、それに対する感受性により非相同組換え体を選抜除去する）、ジフテリアトキシンＡフラグメント遺伝子（ＤＴ－Ａにより発現されたジフテリア毒素により、非相同組換え体を選抜除去する）等をポジティブ選択用マーカー遺伝子と共に用いることもできる。ターゲティングベクターにおいて、ポジティブ選択用マーカー遺伝子は、上流と下流の相同領域に挟まれた領域に位置するのが好ましく、リコンビナーゼ存在下でマーカー遺伝子が切り出されることからリコンビナーゼ標的配列に挟まれた領域に位置するのがさらに好ましい。また、ポジティブ選択用マーカー遺伝子を、ＣＣＨＣＲ１遺伝子の切り出しに用いるのとは異なるリコンビナーゼ標的配列で挟んでおけば、後で該リコンビナーゼによりマーカー遺伝子のみを除去することもできる。ネガティブ選択用マーカー遺伝子は、上流又は下流の相同領域の外側の領域に位置するのが好ましい。

斯かるターゲティングベクターの調製は、通常のＤＮＡ組換え技術により行うことができ、例えば、常法に従ってクローニングしたＣＣＨＣＲ１遺伝子やＢＡＣクローンを利用して、これを適当な制限酵素で切断して得られる断片、又はＰＣＲ法などにより増幅して調製したＤＮＡ断片等を、合成されたリンカーＤＮＡやレポーター遺伝子、薬剤耐性マーカー遺伝子を含む断片等と、前記のような設計に従って適当な順序で結合させればよい。

次に、調製した相同組換え用ターゲティングベクターを、通常キメラマウスの作出に用いられる適当な細胞に導入する。ここで用いる細胞は、例えば卵細胞や胚性幹細胞（ＥＳ細胞）が挙げられるが、生体のあらゆる種類の細胞に分化することができる多分化能を有している点でＥＳ細胞が好ましい。

ＥＳ細胞は、胚盤胞の内部細胞塊（ＩＣＭ）から樹立され、未分化状態を保ったまま増殖・培養可能な細胞株であり、ＥＳ細胞を用いる遺伝子導入の方法は、マウスについては確立されている（Mansour,S.L. et al., Nature 336:348(1988)）。ＥＳ細胞としては、既に樹立された細胞株を用いてもよく、例えばマウスの場合、ＴＴ２、Ｃ５７ＢＬ／６等のマウス系統由来のＥＳ細胞が挙げられる。あるいは、新たに樹立したものを用いてもよい。ＥＳ細胞は、常法に従って継代培養すればよい。

ターゲティングベクターの細胞への導入は、通常の方法、例えば、エレクトロポレーション法、マイクロインジェクション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、ＤＥＡＥ－デキストラン法等によって行うことができる。このうち、簡便で多数の細胞を処理できることから、エレクトロポレーション法が好適に用いられる。エレクトロポレーション法による遺伝子導入の条件は、通常の動物細胞への遺伝子導入の条件を用いればよい。

ターゲティングベクターを導入したＥＳ細胞は、常法に従い培養することで、単一細胞由来のコロニーを得ることができる。このとき、相同組換えが生じたＥＳ細胞では、ベクター中のＣＣＨＣＲ１遺伝子とともにマーカー遺伝子も染色体に組み込まれているため、マーカー遺伝子の発現に基づいて、例えば適当な期間薬剤存在下で培養することにより、目的のＥＳ細胞を選択することができる。また、該コロニーから抽出したゲノムＤＮＡを用いて、ＰＣＲ法、サザンハイブリダイゼーション法等により、所望の相同組換えが生じたＥＳ細胞を選択することもできる。ＰＣＲ法の場合は、例えば、相同領域の外側に設計したプライマーと、マーカー遺伝子内に設計したプライマーを用い、ゲノムＤＮＡを鋳型としてＰＣＲを行い、所望のサイズの増幅産物が得られるかどうかで判断することができる。サザンハイブリダイゼーション法の場合は、例えば、相同組換えによる切断パターンの変化を観察しやすい制限酵素でゲノムＤＮＡを消化したＤＮＡ断片と、相同領域の外側に設計したプローブ及び／又はマーカー遺伝子に設計したプローブを用いてサザンハイブリダイゼーションを行い、目的の位置にバンドが得られるかどうかで判断することができる。

次に、相同組換えを生じたＥＳ細胞を用いて、インジェクション法又はアグリゲーション法等の通常のキメラマウスの作出に用いられる方法に従い、キメラマウスを作製する。具体的には、相同組換えを生じたＥＳ細胞を胚形成の初期の適当な時期、例えば８細胞期の胚又は胚盤胞に注入し、得られた胚を偽妊娠状態の雌の仮親の子宮内に移植することにより、正常なＣＣＨＣＲ１遺伝子座をもつ細胞と相同組換えＥＳ細胞由来のＣＣＨＣＲ１遺伝子座をもつ細胞とから構成されるキメラマウスが得られる。宿主胚をどのような系統の動物から得るかの選択は、常法に従い毛色等の表現型により相同組換えＥＳ細胞由来の細胞と宿主胚由来の細胞とを区別することができるように行えばよい。その後の交配には、ＥＳ細胞寄与率の高いキメラマウスを、毛色等を指標に選抜して用いるのが好ましい。

キメラマウスの生殖細胞の一部がＥＳ細胞由来のＣＣＨＣＲ１遺伝子座をもつ場合には、キメラマウスを正常マウスと交配することにより、得られた個体群から、相同組換えＥＳ細胞由来ＣＣＨＣＲ１遺伝子座を一方の相同染色体に有するヘテロマウスを毛色等の判別法により選別することができる。ヘテロマウスの確認は、マウスより抽出したゲノムＤＮＡを鋳型として、適宜設計したプライマーを用いるＰＣＲにて容易に行うことができる。

次に、得られた相同組換えＥＳ細胞由来のＣＣＨＣＲ１遺伝子座をヘテロ接合型で有するヘテロマウスを、全身でリコンビナーゼを発現するマウスと交配し、リコンビナーゼ認識配列で挟まれた領域が切り出されたＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロノックアウトマウスを作製する。全身でリコンビナーゼを発現するマウスとしては、全身で機能するプロモーターによりドライブされるリコンビナーゼ遺伝子を有するマウスである限り、特に限定されず、既存のマウスを用いてもよい。例えば、Ｃｒｅ－ｌｏｘＰシステムを利用する場合には、既存のＣＡＧ－Ｃｒｅマウス等を利用でき、具体的には、Ｂ６；ＣＢＡ－Ｔｇ（ＣＡＧ－Ｃｒｅ）４７Ｉｍｅｇマウス（Araki K. et al. Nucleic Acids Res. 2002, 30(19): e103）等を好適に用いることができる。ＣＣＨＣＲ１遺伝子の欠損は、マウスより抽出したゲノムＤＮＡを鋳型として、適宜設計したプライマーを用いるＰＣＲにて容易に確認することができる。かくして得られたＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロノックアウトマウス同士を交配すれば、ＣＣＨＣＲ１遺伝子の欠損をホモ接合型で有するＣＣＨＣＲ１遺伝子ホモノックアウトマウスを得ることができる。該マウスの遺伝子型については、マウスより抽出したゲノムＤＮＡを鋳型として、適宜設定したプライマーを用いたＰＣＲにて容易に確認することができる。

本発明者らが、このＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスを飼育したところ、胎生致死ではなく、また胎生期及び第一期毛成長は正常であった。しかしながら、円形脱毛症の発症誘因因子の負荷により、初めて円形脱毛症を発症し、目視で観察できる脱毛の他、ダーモスコピーで観察できる感嘆符毛、折れた毛髪、走査電子顕微鏡で観察できる感嘆符毛、毛幹形成の異常等を呈した。これらは、円形脱毛症に特徴的な病理像である。該マウスをさらに飼育したところ、脱毛は回復したが、脱毛巣に再生した毛は白く細くなっており、これも円形脱毛症の特徴と合致するものであった。したがって、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウト非ヒト動物は、円形脱毛症の発症及び病理像をよりよく再現するものであり、円形脱毛症モデル非ヒト動物として有用である。ここで、円形脱毛症の発症誘因因子としては、特に限定されないが、主要なメディエーターとして知られるストレスが好ましい。ストレスの負荷方法は、常法に従えばよく、例えば、拘束水浸ストレス（ｗａｔｅｒａｖｏｉｄａｎｃｅｓｔｒｅｓｓ：ＷＡＳ）試験等が挙げられる。

ＣＣＨＣＲ１遺伝子がノックアウトされた円形脱毛症モデル非ヒト動物を用いれば、円形脱毛症の発症予防又は治療薬のスクリーニングに応用することができる。例えば、該モデル非ヒト動物に、被験物質を投与してその経過を観察すれば、その被験物質が円形脱毛症の発症予防又は治療薬として有用であるか否かが容易に判定できる。
該モデル非ヒト動物に被験物質を投与した場合に、投与後の脱毛巣面積が投与前の脱毛巣面積に比して小さくなれば、好ましくは投与後の脱毛巣面積が投与前の脱毛巣面積に比して５０％以下になれば、より好ましくは投与後に脱毛がみられなくなれば、その被験物質は、円形脱毛症の治療薬であると判定できる。かかる治療薬は、円形脱毛症に罹患していない対象や罹患する可能性が高い対象などに対する円形脱毛症の発症予防薬としても用いられる。また、かかる研究は、円形脱毛症に罹患していない対象や罹患する可能性が高い対象などに対する円形脱毛症の予防開発法としても用いられる。

被験物質としては、円形脱毛症に対する発症予防又は治療効果を予測したい薬物であればよく、特に限定されない。被験物質の投与方法としては、特に制限はなく、投与される動物種や被験物質の特性に応じて適宜選択すればよい。例えば、皮膚への塗布、噴霧等による外用の他、経口投与、静脈内投与、筋肉内投与、皮内投与、皮下投与、経皮投与、腹腔内投与、直腸内投与等が挙げられる。被験物質の投与量も、投与される動物種や被験物質の特性に応じて適宜設定すればよい。

次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１ＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスの作製
（１）ターゲティングベクターの構築
マウスＣ５７ＢＬ／６Ｎ由来ＲＥＮＫＡＥＳ細胞（Mishina M. et al. Neurosci Res. 2007, 58(2): 105-12）のゲノムＤＮＡを鋳型として、マウスＣＣＨＣＲ１遺伝子（配列番号１）のエクソン２及び３を含む２．８ｋｂのＤＮＡ断片を、配列番号２及び３のプライマーセットを用いてＰＣＲにて増幅した。同様に、エクソン４を含む０．９ｋｂのＤＮＡ断片を、配列番号４及び５のプライマーセットを用いて、エクソン５－１０を含む５．０ｋｂのＤＮＡ断片を、配列番号６及び７のプライマーセットを用いてＰＣＲにて増幅した。なお、各プライマーには、クローニングのための制限酵素認識サイトを含む。
XhoI_5_af_5: 5'-ctcgagcacaccacccacattcctgtaag-3'（配列番号２）
HindIII_5_ar_2: 5'-aagcttacctaagggctagtgagatcagg-3'（配列番号３）
EcoRI_F_af_1: 5'-gaattcctgagcccagaaagtggatgac-3'（配列番号４）
EcoRI_F_ar_2: 5'-gaattcgctatgggcgccattcatgag-3'（配列番号５）
XhoI_AscI_3_af_1: 5'-tcgagggcgcgccgcctgcatgggacacacttaatg-3'（配列番号６）
PmeI_3_ar_5: 5'-gtttaaacctgagcctgatccagctccatc-3'（配列番号７）
（各下線部は、制限酵素認識サイトを示す。）
ポジティブ選択用マーカーとしてＰＧＫプロモーターでドライブされるネオマイシン耐性遺伝子の両端にＦＲＴ配列を有する遺伝子カセット（ＰＧＫ＿ｎｅｏカセット）と、ネガティブ選択用マーカーとしてＭＣ１プロモーターでドライブされるＤＴ－Ａ遺伝子を有する遺伝子カセット（ＭＣ１＿ＤＴＡカセット）と、２つのｌｏｘＰ配列とを含むベクターのｌｏｘＰ配列間に、上記で増幅した０．９ｋｂのＤＮＡ断片をクローニングした。次いで、上記で増幅した２．８ｋｂのＤＮＡ断片と５．０ｋｂのＤＮＡ断片も同ベクターにクローニングした。最終的に、ＭＣ１＿ＤＴＡカセット、２．８ｋｂの５’相同領域、第一のｌｏｘＰ配列、０．９ｋｂのｆｌｏｘゲノム領域、ＰＧＫ＿ｎｅｏカセット、第二のｌｏｘＰ配列、及び５．０ｋｂの３’相同領域をこの順で含むターゲティングベクターを得た。

（２）相同組換え
（１）で構築したターゲティングベクターを１本鎖化し、ＲＥＮＫＡＥＳ細胞にエレクトロポレーション法にて導入した。ジェネティシン（Ｉｎｖｉｒｏｇｅｎ製）を用いて細胞を選抜し、ジェネティシンに耐性を有するクローンを単離した。単離クローンのＤＮＡと配列番号８及び９のプライマーセットを用いたＰＣＲにて、相同組換えを生じたクローンをスクリーニングした。
sc_5AF2: 5’-caactgaggcccgttacagag-3’（配列番号８）
neo_108r: 5’-cctcagaagaactcgtcaagaag-3’（配列番号９）
ＰＣＲ陽性ＥＳクローンを培養した。該クローンよりＤＮＡを抽出し、配列番号８及び９のプライマーセット（５’領域増幅用）、配列番号１０及び１１のプライマーセット（３’領域増幅用）、並びに配列番号１２及び１３のプライマーセット（第一のｌｏｘＰ領域増幅用）を用いたＰＣＲにてさらに解析した。
sc_3AR4: 5’-cgaggctcttccaggcaacag-3’（配列番号１０）
neo_100: 5’-atcaggacatagcgttggctac-3’（配列番号１１）
lox_5_fw_6: 5’-tagcctctgctatgtactg-3’（配列番号１２）
lox_5_ar_1: 5’-aagtccctactaagcacacgtgg-3（配列番号１３）
これらのクローンで相同組換えが正しく生じたことは、ネオマイシン耐性遺伝子をプローブとしたゲノムサザンハイブリダイゼーションによっても確認した。

（３）ＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスの作出
アグリゲーション法により、（２）で得られた相同組換えＥＳ細胞クローンとＩＣＲマウス由来８細胞期胚を融合させてキメラマウスを作製した。ＲＥＮＫＡＥＳ細胞寄与率の高いキメラマウスをＣ５７ＢＬ／６Ｎマウスと交配し、ｇｅｒｍｌｉｎｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎを生じたＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロｆｌｏｘマウスを得た。目的アレルの存在は、配列番号８及び９のプライマーセット、並びに配列番号１２及び１３のプライマーセットを用いたＰＣＲにて確認した。
次いで、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロｆｌｏｘマウスを、Ｂ６；ＣＢＡ－Ｔｇ（ＣＡＧ－Ｃｒｅ）４７Ｉｍｅｇマウス（Araki K. et al. Nucleic Acids Res. 2002, 30(19): e103）と交配し、エクソン４及びＰＧＫ＿ｎｅｏカセットを欠失させた。エクソン４を欠失したＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロノックアウトマウスは、配列番号１４及び１５のプライマーセットを用いたＰＣＲにて同定した。
5A-F2: 5’-ctcacctagaattcagacatcc-3’（配列番号１４）
3A-R1: 5’-agttgcaactggctatagctgc-3’（配列番号１５）
かくして得られたＣＣＨＣＲ１遺伝子ヘテロノックアウトマウス同士を交配し、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ホモノックアウトマウスを得た。該マウスの遺伝子型は、配列番号１４及び１５のプライマーセットを用いたＰＣＲにて判定した。ＣＣＨＣＲ１遺伝子ホモノックアウトマウスは、胎生致死ではなく、また胎生期及び第一期毛成長は正常であった。
なお、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ホモノックアウトマウスの作出は、株式会社トランジェニックにて実施した。

実施例２拘束水浸ストレス（ｗａｔｅｒａｖｏｉｄａｎｃｅｓｔｒｅｓｓ：ＷＡＳ）試験
（１）ＷＡＳ試験
本試験には、６－８週齢の実施例１で作出したＣＣＨＣＲ１遺伝子ホモノックアウトマウス（ｎ＝３）と、対照として６－８週齢の野生型マウス（ｎ＝３）を用い、各マウスについてＷＡＳ試験を行った。ＷＡＳ試験は、プラスチックコンテナにプラットフォーム（高さ１１ｃｍ、直径７ｃｍ）を設置し、コンテナ内をプラットフォームの高さの１ｃｍ下まで滅菌水で満たし、該プラットフォームの中央にマウスを２時間置くことで行った。この操作を週に５回、２週間実施した。
試験実施８週間後、マウスの外観を肉眼観察し、さらに毛の形態学的特徴をダーモスコピーを用いて観察した。また、患部の毛をゆっくり引っ張る牽引試験（ｈａｉｒｐｕｌｌｔｅｓｔ）を行った。さらに、試験実施１８週間後、マウスを再度肉眼観察及びダーモスコピーを用いて観察した。

（２）免疫組織染色
ＷＡＳ試験実施８週間後のノックアウトマウスの毛包のパラフィン包埋切片を調製し、ＩｍｍＰＲＥＳＳＲＥＡＧＥＮＴ（ベクターラボラトリー製）を用い、製品添付のマニュアルに従って、ＣＤ４^＋Ｔリンパ球及びＣＤ８^＋Ｔリンパ球について免疫組織染色を行った。抗体としては、ｒａｂｂｉｔａｎｔｉ－ＣＤ４（ａｂ１８３６８５、ａｂｃａｍ）と、ｂｉｏｔｉｎａｎｔｉ－ｍｏｕｓｅＣＤ８ａ（１００７０３、ＢｉｏＬｅｇｅｎｄ）を用いた。

（３）走査電子顕微鏡観察
ＷＡＳ試験実施８週間後のノックアウトマウスの毛幹を走査電子顕微鏡で観察した。

（４）結果
ＷＡＳ試験実施８週間後、野生型マウスに比べ、全てのノックアウトマウスでは、背部に局所的な脱毛が認められた（図１（Ａ））。ダーモスコピー観察では、脱毛部に、折れた毛髪及び感嘆符毛という円形脱毛症に特徴的な表現型がみられた（図１（Ｂ））。牽引試験の結果、異栄養性成長期毛の増加がみられた。
免疫組織染色では、ノックアウトマウスの毛包の球周囲領域には炎症性リンパ球浸潤はほとんど認められなかったが、毛球にはＣＤ４^＋Ｔリンパ球及びＣＤ８^＋Ｔリンパ球浸潤が認められた（図３）。また、形質細胞の浸潤、毛包数の増加、成長期毛包の小型化がみられた。
走査電子顕微鏡観察では、全てのノックアウトマウスで、感嘆符毛（図４（Ａ））と毛幹の異常（図５（Ｂ））が明らかとなった。
ＷＡＳ試験実施１８週間後、局在脱毛は、自然に回復した（図５（Ａ））。脱毛後、１～３ヶ月で毛が再生し、その後同じ又は異なる領域に脱毛が生じた。
マウスの円形脱毛症の予後は、様々であり繰り返された。円形脱毛症を長期間維持したマウスでは、脱毛巣内の毛の再生は、円形脱毛症に特徴的な形で生じており、ダーモスコピー観察によると、新たに成長した毛は白く先細りしており、毛包の多くが退行期又は休止期にあった（図５（Ｂ））。

ストレスは、円形脱毛症発症の古典的な主要メディエーターであることから、ＷＡＳをストレスの誘因として利用した。その結果、上述したように、ＷＡＳは、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスにおいて、円形脱毛症の病理学的表現型を誘導した。また、免疫組織染色像及び電子顕微鏡観察で認められた感嘆符毛といった特徴は、円形脱毛症のものと合致した。よって、ＣＣＨＣＲ１遺伝子ノックアウトマウスは、円形脱毛症モデルマウスとして有用であることが示された。

Claims

ｃｏｉｌｅｄ－ｃｏｉｌ α－ｈｅｌｉｃａｌｒｏｄｐｒｏｔｅｉｎ１（ＣＣＨＣＲ１）遺伝子が破壊又は除去されてＣＣＨＣＲ１タンパク質を産生しないか、ＣＣＨＣＲ１遺伝子が破壊又は除去されてＣＣＨＣＲ１遺伝子産物がＣＣＨＣＲ１タンパク質として正常に機能しない円形脱毛症モデル非ヒト動物であって、円形脱毛症発症誘因因子の負荷により円形脱毛症を発症する円形脱毛症モデル非ヒト動物。
円形脱毛症発症誘因因子がストレスである、請求項１に記載の円形脱毛症モデル非ヒト動物。
請求項１又は２に記載の円形脱毛症モデル非ヒト動物に被験物質を投与することを特徴とする、円形脱毛症発症予防又は治療薬のスクリーニング方法。