WO2020067199A1 - 免疫不全マウス - Google Patents

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武司 高橋
いくみ 片野
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Definitions

  • a mutation is introduced into the gene of the IL-2 (interleukin 2) receptor ⁇ chain, the IL-2 receptor ⁇ chain is deleted, and FcgR (IgGIFc receptor) is not functionally expressed.
  • the present invention relates to a genetically modified immunodeficient mouse, a human cell-engrafted immunodeficient mouse in which human cells have engrafted at a remarkably high ratio, and the like.
  • Humanized immunodeficient mice which can analyze human cells and tissues in vivo, can be used not only as research tools for drug discovery, but also for human cell differentiation and functional analysis in vivo by transplanting human cells. As a useful tool for conducting research, it is considered to be an experimental animal that can be expected to contribute to medical treatment. Over the years, attempts have been made to produce more useful humanized immunodeficient mice.
  • NOD-scid mice capable of engrafting human cells and exhibiting a decrease in complement activity, macrophage function, a decrease in natural killer (NK) cell activity, and the like, IL-2 receptor, a cytokine receptor common domain, is used in NOD-scid mice.
  • IL2R ⁇ KO mouse By backcrossing a mouse (IL2R ⁇ KO mouse) in which the body ⁇ chain gene has been knocked out, both functional T cells and B cells are deleted, the activity of NK cells is lost, macrophage function is reduced, and dendritic activity is reduced.
  • NOG mice which are also referred to as “NOD.Cg-Prkdc scid Il2rg tm1Sug / ShiJic”, “NOD-scid, il2rg null ”, etc.
  • NOG mice having reduced cell function and excellent heterologous cell engraftment are shown.
  • the NOG mouse is regarded as an immunodeficient mouse having extremely high engraftment of human cells and tissues.
  • an IgG antibody contains a variable region and a constant region in its structure, and binds to a heterologous antigen such as a pathogen in the variable region.
  • FcgR that is a receptor that binds to the constant region of an IgG antibody is present on the surface of many immune cells, and an antigen-specific IgG antibody that binds to an antigen or the like binds to FcgR via the constant region. I do. As a result, activation of immune cells is induced, and foreign substances such as pathogens are eliminated.
  • the object of the present invention is to provide an immunodeficient mouse in which the effect of immune cells derived from an immunodeficient mouse on human antibodies can be eliminated and the engraftment of human cells is higher than before.
  • mice did not show antibody-dependent cellular cytotoxicity (Antibody-Dependent-Cellular-Cytotoxicity: ADCC) activity against tumors, and NOG It was found that human cells survive at a significantly higher rate than mice. Furthermore, by introducing the human IL-15 gene into such a mouse and engrafting human NK cells, it was confirmed that only human NK cells could become effector cells and ADCC activity could be evaluated. It was completed.
  • ADCC Antibody-Dependent-Cellular-Cytotoxicity
  • the present invention is as follows. [1] Mutation is introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene, the IL-2 receptor ⁇ chain is deficient, and mutation of a gene involved in the reconstitution of the antigen receptor gene of T cells and B cells is detected. A genetically modified immunodeficient mouse located at both allele loci and not functionally expressing FcgR. [2] The genetically modified immunodeficient mouse according to [1], wherein the mutation of the gene involved in the rearrangement of the antigen receptor gene of T cells and B cells is a SCID mutation or a RAG mutation. [3] The genetically modified immunodeficient mouse according to the above [1] or [2], which is a NOG-FcgR KO mouse.
  • [4] The genetically modified immunodeficient mouse according to any one of [1] to [3] above, wherein the FcgR gene includes Fcer1g and Fcgr2b.
  • [5] The genetically modified immunodeficient mouse according to any one of the above [1] to [4], which does not exhibit antibody-dependent cytotoxicity against a tumor.
  • [6] A tissue derived from the genetically modified immunodeficient mouse according to any one of [1] to [5].
  • [7] A somatic cell derived from the genetically modified immunodeficient mouse according to any one of [1] to [5].
  • [8] A germ cell derived from the genetically modified immunodeficient mouse according to any one of [1] to [5].
  • a human cell-engrafted immunodeficient mouse wherein human cells have engrafted in a remarkably high ratio to the genetically modified immunodeficient mouse according to any of [1] to [5].
  • [14] A gene produced by crossing the genetically modified immunodeficient mouse according to any one of the above [1] to [5] with a genetically modified immunodeficient mouse (I) into which a human IL-15 gene has been introduced. Modified immunodeficient mouse (II).
  • [15] The genetically modified immunodeficient mouse (II) according to the above [14], wherein the genetically modified immunodeficient mouse (I) is a NOG-hIL-15 Tg mouse capable of amplifying and maintaining human NK cells.
  • [17] A somatic cell derived from the genetically modified immunodeficient mouse (II) according to the above [14] or [15].
  • [26] A method for evaluating ADCC activity of human NK cells using the human cell engrafted immunodeficient mouse (II) according to [19] or [20].
  • Human cell engrafted immunodeficient mouse (III) characterized in that the function of an anti-human cell surface protein molecule antibody can be evaluated by allowing human immune cells and human tumor cells to coexist in a genetically modified immunodeficient mouse .
  • a genetically modified immunodeficient mouse that does not show ADCC activity derived from mouse cells against a tumor and has remarkably high human cell engraftment.
  • human hematopoietic stem cells are transplanted into such mice to differentiate human immune cells such as T cells, and then human tumor cells are further transplanted to obtain anti-human PD-1 antibodies and other anti-immune checkpoint inhibitors.
  • a human cell surface protein molecule antibody is administered, the human tumor immune response of the administered anti-human cell surface protein molecule antibody can be evaluated.
  • ADCC activity using human NK cells as effector cells can be evaluated.
  • FIG. 4 is a view showing the ratio of mFcgRIII and mFcgRII-expressing cells in mouse CD45 (mCD45) + leukocytes.
  • FIG. 7 is a diagram showing the expression of FcgRIII / II (mCD16 / 32) and the presence or absence of human IgG antibody binding in the F4 / 80 + CD11b + monocyte / macrophage fraction in mCD45 + leukocytes after administration of trastuzumab (human IgG antibody). is there.
  • (c) results from NOG-FcgR KO / KO mice Are respectively shown.
  • FIG. 4 is a graph showing the measurement results of tumor size after subcutaneous transplantation of Her2-positive gastric cancer cell line 4-1ST into NOG-FcgR @ KO / KO mice and NOG-FcgR @ KO / + mice.
  • (A) shows the results when saline (Saline) was administered to each mouse, and
  • (b) shows the results when trastuzumab (Herceptin) was administered to each mouse.
  • It is a graph which shows the measurement result of the ratio of the hCD20 + Daudi cell in blood after transplanting a human suspension type cancer cell line Daudi into NOG-FcgR KO / KO mouse and NOG-FcgR KO / + mouse.
  • FIG. 1 shows that PBS was administered to NOG mice, NOG-FcgR KO / KO mice and NOG-FcgR KO / + mice, and (b) shows that rituximab was administered to NOG-FcgR KO / KO mice and NOG-FcgR KO / + mice. + Shows the results when administered to mice.
  • a photograph (a) and a weight measurement result (b) of a kidney obtained by administering rituximab or PBS to each mouse subjected to Daudi transplantation and necropsied 23 days after Daudi transplantation are shown.
  • FIG. 9 is a graph showing the ratio of h (human: human) CD45 + cells in total leukocytes after transplantation of human hematopoietic stem cells for NOG-FcgR KO / KO mice, NOG mice, and NOG-FcgR KO / + mice.
  • A shows the results for each male mouse
  • B shows the results for each female mouse.
  • FIG. 4 is a graph showing details of hCD45 + cells in NOG-FcgR KO / KO mice, NOG mice, and NOG-FcgR KO / + mice transplanted with human hematopoietic stem cells.
  • NOG-FcgR KO / KO mice NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice transplanted with human hematopoietic stem cells were necropsied, and hCD3 + T cells, hCD19 + B cells, hCD33 + in hematopoietic organs (bone marrow, spleen, blood) It is the graph which measured the ratio of myeloid cells, hCD56 + NK cells, and the number of engrafted cells.
  • (A) is the engraftment rate of each cell in the bone marrow
  • (b) is the engraftment rate of each cell in the spleen
  • (c) is the engraftment rate of each cell in the blood
  • (d) is the cell number of each cell in the bone marrow
  • (E) shows the cell number of each cell in the spleen
  • (f) shows the cell number of each cell in the blood.
  • 4 is a graph showing an evaluation of the state of differentiation of T cell subpopulations in NOG-FcgR KO / KO mice, NOG mice, and NOG-FcgR KO / + mice transplanted with human hematopoietic stem cells.
  • (A) shows evaluation in spleen and blood for a subpopulation of CD4 + T cells, CD8 + T cells and CD4 + CD8 + DP T cells, and (b) shows evaluation for hPD-1.
  • NOG-FcgR KO / KO mouse, NOG mouse and NOG-FcgR KO / + mouse transplanted with human hematopoietic stem cells the mouse is necropsied after the administration of the anti-human PD-1 antibody, and the bone marrow, spleen and blood in each hematopoietic tissue are It is the graph which analyzed the increase / decrease of the human immune cell including a human T cell by the flow cytometry using the said apparatus.
  • hCD45 + cell engraftment rate in bone marrow (b) hCD45 + cell engraftment rate in spleen, (c) hCD45 + cell engraftment rate in blood, (d) hCD45 + cell count in bone marrow, (E) shows the number of hCD45 + cells in the spleen, and (f) shows the number of hCD45 + cells in the blood.
  • NOG-FcgR KO / KO mice NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice transplanted with human hematopoietic stem cells, the mice were necropsied after administration of the anti-human PD-1 antibody, and hCD3 in hematopoietic organs (bone marrow, spleen, blood) It is a graph which measured the ratio of + T cells, hCD19 + B cells, hCD33 + myeloid cells, hCD56 + NK cells, and the number of engrafted cells.
  • (A) is the engraftment rate of each cell in the bone marrow
  • (b) is the engraftment rate of each cell in the spleen
  • (c) is the engraftment rate of each cell in the blood
  • (d) is the cell number of each cell in the bone marrow
  • (E) shows the cell number of each cell in the spleen
  • (f) shows the cell number of each cell in the blood.
  • NOG-FcgR KO / KO mice NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice transplanted with human hematopoietic stem cells, the mice were necropsied after administration of the anti-human PD-1 antibody, and hCD3 + T cells in spleen tissues were further examined. It is the graph which verified the subpopulation of T cell.
  • (A) shows the engraftment rate in the spleen for a subpopulation of CD4 + T cells, CD8 + T cells, CD4 + CD8 + DP T cells
  • (b) shows CD4 + T cells, CD8 + T cells, CD4 + Figure 4 shows the cell number in the spleen for a subpopulation of CD8 + DP T cells.
  • (A) In the case of autopsy of NOG-FcgR KO / KO mouse and NOG mouse transplanted with human PBMC, (a) the ratio and engraftment ratio of hCD3 + T cells and hCD19 + B cells to hCD45 + cells when 25,000 cells were transplanted (B) engraftment rate for a subpopulation of CD4 + T cells, CD8 + T cells, CD4 + CD8 + DP T cells when implanted with 250000 cells, (c) hCD3 + T cells when implanted with 1500000 cells, Ratio and engraftment ratio of hCD19 + B cells in hCD45 + cells, (d) Engraftment of a subpopulation of CD4 + T cells, CD8 + T cells, CD4 + CD8 + DP T cells after transplantation of 1500000 cells Indicates the rate.
  • FIG. 4 is a graph showing the engraftment of hCD45 + cells (a) and the percentage of NK cells (b) in mice crossed with NOG-hIL-15 Tg mice.
  • hCD45 + CD3 + T cells Percentage of hCD45 + CD3 + T cells in hematopoietic organs (spleen / blood) and tumors after autopsy of NOG-FcgR KO / KO mice and NOG (-FcgR + / +) mice 4 weeks after HSC-4 transplantation (a, b, c) and the number of cells (d, e, f).
  • (A) is the proportion of hCD3 + T cells in the tumor
  • (b) is the proportion of hCD3 + T cells in the spleen
  • (c) is the proportion of hCD3 + T cells in the blood
  • (d) is the number of engrafted hCD3 + T cells in the tumor
  • (E) shows the engraftment number of hCD3 + T cells in the spleen
  • (f) shows the engraftment number of hCD3 + T cells in blood.
  • the genetically modified immunodeficient mouse of the present invention a mouse in which a mutation has been introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene, the IL-2 receptor ⁇ chain is deficient, and FcgR is not functionally expressed.
  • the genetically modified immunodeficient mouse is not particularly limited.
  • the nucleotide sequence of a wild-type gene encoding a protein responsible for a specific immune function may be replaced by one or more nucleotides with other nucleotides
  • a wild-type gene is produced by genetic modification such as deletion of the above bases, insertion of one or more bases, out-of-frame misalignment of amino acid reading frames, and / or a combination thereof.
  • a mouse in which the immune function does not function. Examples of the wild type include mice that are the most common alleles or polymorphisms found in a population and have not been genetically modified by mutation or artificial manipulation.
  • the present invention further provides a genetically modified immunodeficient mouse (II) produced by crossing the above genetically modified immunodeficient mouse and the genetically modified immunodeficient mouse (I) into which the human IL-15 gene has been introduced. ) Is also included.
  • II genetically modified immunodeficient mouse
  • a mammal belonging to the genus Mus musculus can be mentioned.
  • the mouse in which the mutation is introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene and the IL-2 receptor ⁇ chain is deficient in the present invention includes a mouse in which the IL-2 receptor ⁇ chain is not functionally expressed. it can.
  • the IL-2 receptor is composed of three types of proteins called alpha ( ⁇ ) chain, beta ( ⁇ ) chain and gamma ( ⁇ ) chain.
  • the receptor ⁇ chain has no binding ability to IL-2 by itself, but a heterodimer of ⁇ chain and ⁇ chain becomes a medium affinity receptor for IL-2, and ⁇ chain and ⁇ The heterotrimer of chain and gamma chain becomes a high affinity receptor for IL-2.
  • the above-mentioned IL-2 is a kind of cytokine, and the action of IL-2 is to transmit an IL-2 signal from the cytoplasm to the nucleus by binding to an IL-2 receptor present on the cell surface, Induction of proliferation of T cells and B cells and activation of NK cells can be mentioned. Therefore, when the IL-2 receptor ⁇ chain is not functionally expressed, the mutation is introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene so that the IL-2 receptor loses its binding ability to IL-2. Or no signal transduction occurs.
  • Examples of the genetically modified immunodeficient mouse in which the FcgR does not functionally express include a mouse in which the FcgR does not function as a receptor protein due to a mutation in the gene encoding the FcR.
  • the function of the FcgR as a receptor protein may include, for example, transmitting a signal into cells by specifically binding to a complex in which an antigen and an IgG antibody are bound. It is essential that the mutation be at both allelic loci.
  • the FcgR is a receptor protein normally present on the surface of immune system cells such as T cells, B cells, NK cells, macrophages, and dendritic cells, and is encoded by the FcgrI gene based on the similarity in gene structure.
  • FcgRI CD64 antigen
  • FcgRII CD32 antigen
  • FcgRIII CD16 antigen encoded by the FcgrIII gene are broadly classified.
  • the FcR common ⁇ chain also referred to as FcRg or FceRIg forms a common component of FcgRI and FcgRIII.
  • the mutation of the gene involved in the rearrangement of the antigen receptor gene of T cells and B cells is at both allele loci.
  • the mutation includes SCID mutation or RAG mutation be able to.
  • the above-mentioned SCID mutation is a mutation in a DNA-dependent protein kinase (Protein kinase, DNA activated, catalytic polypeptide: Prkdc) gene found in a mouse exhibiting severe combined immunodeficiency (SCID).
  • RAG mutations examples include mutations in the Rag (Recombination activating gene) -1 gene or the Rag-2 gene. These two genes are genes expressed in immature lymphocytes, have an essential function for reconstitution of immunoglobulin genes and T cell receptors, and are essential genes for maturation of T cells and B cells. .
  • mice having a mutation in a gene involved in the rearrangement of the antigen receptor gene of the T cell and the B cell, such as the SCID mutation and / or the RAG mutation, at both allele loci have T cells and B cells due to abnormal DNA repair. Is a mutation in which T cells and B cells do not reach the maturation stage and the functions of T cells and B cells are lost. All such mutations in the mouse of the present invention must be at both allele loci.
  • a method for producing a genetically modified immunodeficient mouse in which a mutation is introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene of the present invention, the IL-2 receptor ⁇ chain is deficient, and FcgR is not functionally expressed As a method for producing a genetically modified immunodeficient mouse in which a mutation is introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene of the present invention, the IL-2 receptor ⁇ chain is deficient, and FcgR is not functionally expressed, A method in which a mutation introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene and a mutation in the FcgR gene are introduced into a mouse by a conventionally known genome editing method, or a method in which a mutation is produced by crossing using a conventionally known mouse Alternatively, it can be produced by combining a method of introducing into a mouse by a known genome editing method and a method of mating.
  • Examples of the known genome editing method include a TALEN system using a transcription activation-like effector nuclease, a Zn finger nuclease system, and a CRISPR / Cas9 (clustered / regularly / interspaced / short / palindromic / repeats / CRISPR / associated proteins) system.
  • the CRISPR / Cas9 edits the genome by cutting (DoubleDNAStrand Breaks) the DNA double strand to delete, replace, or insert an arbitrary part of the genomic sequence, thereby editing the IL-2 receptor ⁇ chain gene.
  • This is a preferable gene modification technique in that the introduced mutation or FcgR gene mutation can be introduced into mouse ES cells or mouse iPS cells.
  • a mutation is introduced into the gene of the IL-2 receptor ⁇ chain, the IL-2 receptor ⁇ chain is deleted, and FcgR (IgGIFc receptor).
  • the method is not particularly limited as long as it can produce a genetically modified immunodeficient mouse in which the IL-2 receptor does not functionally express, and a mutation has been introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene and the IL-2 receptor ⁇ chain has been deleted.
  • a method of mating a mouse with a mouse that does not functionally express FcgR can be exemplified.
  • FcgR @ KO mouse means that the function of FcgR is not expressed due to a loss of function (KO / KO) due to mutation of both allele loci with respect to wild type (+ / +). , Hetero type (KO / +) is not included.
  • mice in which the mutation is introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain and the IL-2 receptor ⁇ chain is deficient include a NOG mouse, a C57BL / 6-IL2rg null mouse, and a C57BL / 6-Rag2
  • Known mice such as a null IL2rg null mouse, a NOD / Shi-Rag2 null IL2rg null mouse, a BALB / c-Rag2 null- IL2rg null mouse, and a BALB / c-IL2rg null mouse can be mentioned.
  • NOG mice in that further comprising a SCID mutation or RAG mutations, NOG mice, C57BL / 6-Rag2 null IL2rg null mice, NOD / Shi-Rag2 null IL2rg null mice, BALB / c-Rag2 null -IL2rg null Mouse are preferred, deleted function is deleted in T cells and B cells, the function of the active disappearance macrophages NK cells declined, NOG mice dendritic cell function is diminished is particularly preferred.
  • FcgR gene examples include FcerI gene, FcgrI gene, FcgrII gene, and FcgrIII gene.
  • FcgR KO mouse examples include NOD-Fcer1g null / null mouse lacking the FcerI gene.
  • NOD-Fcgr2b null / null mice deficient in the FcgrII gene, NODIII ⁇ / ⁇ mice deficient in the FcgrIII gene, NOD-Fcer1g null / null Fcgr2b null / null mice deficient in the FcerI gene and the FcgrII gene.
  • NOD-Fcer1g null / null Fcgr2b null / null FcgR that is not functionally expressed includes Fcer1g and Fcgr2b A mouse can be suitably exemplified.
  • FcgR KO / KO mouse wild-type mice
  • FcgR KO / KO mouse wild-type mice
  • FcgR KO mouse wild-type mouse
  • FcgR KO mouse phenotype mice
  • the FcgR gene that is not used is Fcer1g and Fcgr2b.
  • IL-2rg is present on the X chromosome, when the male mouse genotype is il2rg null / Y and the female mouse genotype is il2rg null / null , IL-2rg is present at both allele loci. The mouse becomes defective.
  • the NOG mouse is a mouse named NOD (Non Obese Diabetes) because it resembles the pathology of human type 1 diabetes (insulin-dependent diabetes) (see, for example, Jikken ⁇ Dobutsu. 29: 1-13, 1980).
  • a NOD-scid mouse obtained by combining a SCID mouse with severe immunodeficiency in which T cell and B cell functions are lost due to a mutation in a DNA-dependent protein kinase (Prkdc) gene is added to an immunodeficiency XSCID ( A mouse (IL-2R ⁇ KO mouse) (OhbodefK eticial., Blood 1996) in which the IL-2 receptor ⁇ chain, which is a causative gene of X-linked severe combined immunodeficiency) and is a kind of cytokine receptor common domain, is knocked out, Cross Intercross Method (Inbred Strains in Biomedical Research, MFWFesting, 1979, The Macmillan Press, London a nd @ Basings
  • the NOD-Fcer1g null / null Fcgr2b null / null mouse is a mouse produced by Toshiyuki Takai of Tohoku University, which is stored in the RIKEN BioResource Research Center (RIKEN BRC) and has a frozen embryo. Alternatively, it can be obtained as an individual restored mouse.
  • a method for producing a genetically modified immunodeficient mouse of the present invention using a NOG mouse and a NOD-Fcer1g null / null Fcgr2b null / null mouse a method sequentially comprising the following steps a) to f) is exemplified. be able to.
  • the present invention also relates to tissues, somatic cells, and germ cells derived from the genetically modified immunodeficient mice.
  • the tissue derived from the genetically modified immunodeficient mouse includes liver, spleen, brain, kidney, lung, skin, bladder, stomach, gallbladder, pancreas, adrenal gland, prostate, large intestine, small intestine, esophagus, muscle, mammary gland, thymus, lymph Nodes, nerves, trachea, eyeballs, bones, heart, fat, genital organs (eg, ovaries, uterus, testes, seminal vesicles), embryos or thyroid glands can be exemplified, and spleens, bone marrow, and liver are preferably exemplified. it can.
  • Somatic cells derived from the genetically modified immunodeficient mouse include mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, adipose tissue-derived stromal cells, adipose tissue-derived stromal stem cells, neural stem cells, sperm stem cells and other tissue stem cells, and tissue precursor cells And muscle cells, fibroblasts, epithelial cells, lymphocytes, leukocytes, T cells, B cells, myeloid cells, and the like.
  • Germ cells derived from the genetically modified immunodeficient mouse include mouse sperm and ova.
  • mouse phagocytic cells acting via mouse FcgR bind to a cancer antigen-specific human antibody in a solid tumor or a floating cancer cell (also collectively referred to as “tumor”). ), And exhibiting a remarkably high percentage of human cells in comparison with conventionally known mice.
  • a human solid cancer cell line is transplanted into a subcutaneous transplant or the like in each of the mouse of the present invention and a comparative mouse, and a human antibody Timely after the administration of a human solid cancer cell line, for example, a method of measuring the size of a tumor.
  • the size (volume) of the tumor mass of the mouse of the present invention about 20 days after the administration of the human antibody Is 3 times, preferably 4 times, more preferably 5 times or more the size of the tumor in the comparative mouse expressing mouse FcgR, it can be determined that the tumor does not show ADCC activity.
  • a human suspension cancer cell line is transplanted into blood of each of the mouse of the present invention and a comparative mouse.
  • a method for confirming the state of proliferation of human floating cancer cells in blood for example, total leukocytes of the mouse of the present invention about 20 days after administration of the human antibody
  • the ratio of the human floating cancer cells in the cell is 3 times, preferably 4 times, more preferably 5 times, and still more preferably the ratio of the human floating cancer cells in the total leukocytes of the comparison mouse expressing the mouse FcgR. Is 8 times or more, and it can be determined that ADCC activity is not exhibited on the human floating cancer cells.
  • a human suspension cancer cell is transplanted into blood, and a mouse to which a human antibody has been administered is used.
  • the weight of the tissue in which the cancer cells are localized is measured, and compared with the weight of the tissue in the comparative mouse expressing the mouse FcgR, the weight of the tissue in the mouse of the present invention is significantly higher.
  • a method of determining that they do not show ADCC activity For example, the weight of the kidney, which is one of the tissues where the cancer cells are localized in the mouse of the present invention about 20 days after the administration of the human antibody, is 1.5 times, preferably 1.7 times the kidney of the comparative mouse.
  • the case can be cited as two-fold, more preferably two-fold. In such a case, it can be determined that ADCC activity is not exhibited against human floating cancer cells.
  • the mouse of the present invention is characterized in that a mutation is introduced into the IL-2 receptor ⁇ chain gene, the IL-2 receptor ⁇ chain is deficient, and the FcgR is not functionally expressed.
  • Deficient mice can include human cell engraftment immunodeficient mice in which human cells have engrafted at a significantly higher rate.
  • the method of producing such mice includes the genetically modified immunodeficiency of the present invention prior to human cell transplantation.
  • a method of irradiating a mouse with radiation that destroys the intramedullary environment, such as X-rays, in order to improve the viability of human cells, and transplanting the human cells after the irradiation is performed.
  • the intensity of the emitted radiation is preferably 0.5 to 2.0 Gy, and the timing of transplantation is preferably within 24 hours after irradiation.
  • human cells that can be transplanted into the mouse of the present invention include human hematopoietic stem cells, human peripheral blood mononuclear cells, and human NK cells.
  • the method for evaluating the engraftment of human cells transplanted into the genetically modified immunodeficient mouse includes a method for identifying human cells in mice by the presence of a cell surface marker having a specific epitope site to which an antibody binds.
  • a cell surface marker having a specific epitope site to which an antibody binds can be mentioned.
  • the engraftment of human leukocytes (hCD45 + cells) in total leukocytes of peripheral blood is determined to be engrafted when hCD45 + cells are present by analysis by flow cytometry using an anti-hCD45 antibody. can do.
  • human hematopoietic stem cells hematopoietic stem cells
  • human blood cells including leukocytes, erythrocytes and platelets differentiate from engrafted human hematopoietic stem cells, This is because the white blood cells, which are immune cells, accumulate in the blood of mice and in each immune tissue.
  • the mouse of the present invention when human cells (tissue) have remarkably high engraftment, the two-way ANOVA at 16 weeks after transplantation was analyzed (p ⁇ 0.05) when compared with the NOG mouse. It can be mentioned that they show significantly higher engraftment of human tissues. For example, in the case of NOD-Fcer1g null / null Fcgr2b null / null mice, from the finding that almost no engraftment of human tissues is observed, the present mice show that the engraftment of human tissues is higher than that of NOG mice. What is shown is an effect not expected by those skilled in the art.
  • the method for transplanting the human hematopoietic stem cells is as follows: 1000 to 250,000 cells, preferably 10,000 to 100,000 cells, more preferably 25,000 to 75,000 cells within one day after X-ray irradiation to adult mice.
  • HCD34 + hematopoietic stem cells can be transplanted from the tail vein.
  • the number of hCD19 + cells which is an indicator of differentiation into B cells, can be significantly detected in the spleen, As a case where the number is remarkably large, there is a case where the detection is 1.5 times, preferably 2 times, more preferably 2.5 times or more as compared with the NOG mouse. Whether or not the hCD19 + cells are present can be confirmed by, for example, analysis by flow cytometry using an anti-hCD19 antibody.
  • the characteristics of the mouse spleen engrafted with the human hematopoietic stem cells include a subpopulation of hCD3 + T cells, hCD4 + T cells, hCD8 + T cells, hCD4 + CD8 + double positive (DP) T cells. And that the blood immune system is reconstituted. And, among the differentiated hCD4 + T cells, hCD8 + T cells, and hCD4 + CD8 + double positive (DP) T cells, a programmed cell death 1 (PD-1) protein molecule expressed in human T cells (HPD-1) is expressed.
  • PD-1 programmed cell death 1
  • hCD3 + T cells hCD4 + T cells
  • hCD8 + T cells hCD4 + CD8 + double positive T cells
  • hCD19 + cells hCD19 + cells
  • PD-1 + cells PD-1 + cells
  • the method for transplanting human peripheral blood mononuclear cells is 100,000 to 1 ⁇ 10 7 , preferably 500,000 to 5,000,000, preferably 1,000,000 to 3,000,000, More preferred is a method of transplanting 1250000 to 2750,000 cells, more preferably 1300000 to 2500000 cells, particularly preferably 1450,000 to 1750,000 human peripheral blood mononuclear cells from the tail vein.
  • the number of engrafted cells of hCD45-positive leukocytes was 2 % of the number of engrafted cells in NOG mice 6 weeks after transplantation of human peripheral blood mononuclear cells.
  • Fold preferably 3 fold, more preferably 5 fold, even more preferably 10 fold; the proportion of hCD45 + cells in human peripheral blood mononuclear cells at 6 weeks after transplantation is 1 % Or more, preferably 2% or more, more preferably 4% or more, still more preferably 5% or more, particularly preferably 6% or more and / or 80% or more, preferably 90% or more of hCD45 + cells, More preferably, 95% or more, and even more preferably, 97% or more is occupied by hCD3 + T cells; examples include human cell-engrafted immunodeficient mice in which human cells are engrafted at a significantly high rate.
  • the present invention also relates to a tissue, a somatic cell, and a germ cell derived from the above-mentioned human cell-engrafted immunodeficient mouse.
  • the evaluation of the activity and mechanism of action of the anti-human cell surface protein molecule antibody against the human cells can also be performed using tissues, somatic cells, or germ cells derived from such human cell-engrafted immunodeficient mice.
  • the tissue derived from the human cell engrafted immunodeficient mouse includes liver, spleen, brain, kidney, lung, skin, bladder, stomach, gallbladder, pancreas, adrenal gland, prostate, large intestine, small intestine, esophagus, muscle, mammary gland, thymus , Lymph nodes, nerves, trachea, eyeballs, bones, heart, fat, genitalia (eg, ovaries, uterus, testes, seminal vesicles), embryos or thyroids, but preferably spleen, bone marrow, liver. be able to.
  • genitalia eg, ovaries, uterus, testes, seminal vesicles
  • embryos or thyroids but preferably spleen, bone marrow, liver. be able to.
  • somatic cells derived from the human cell engrafted immunodeficient mouse mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, adipose tissue-derived stromal cells, adipose tissue-derived stromal stem cells, neural stem cells, tissue stem cells such as sperm stem cells, tissue Examples include progenitor cells, muscle cells, fibroblasts, epithelial cells, lymphocytes, leukocytes, T cells, B cells, myeloid cells, and the like.
  • Examples of germ cells derived from the above-mentioned human cell-engrafted immunodeficient mouse include mouse sperm and eggs.
  • the modified immunodeficient mouse (II) As the genetically modified immunodeficient mouse (II), a gene produced by crossing the genetically modified immunodeficient mouse of the present invention and the genetically modified immunodeficient mouse (I) into which the human IL-15 gene has been introduced is used.
  • the modified immunodeficient mouse (II) is not particularly limited as long as it is a modified immunodeficient mouse (II).
  • Examples of the genetically modified immunodeficient mouse (I) into which a human IL-15 gene has been introduced include NOG-hIL- A 15 Tg mouse (also referred to as “NOD-scid, IL-2r ⁇ null- hIL-15 Tg mouse”) (for example, see JP-A-2016-220559) can be specifically mentioned.
  • human cell engrafted immunodeficient mouse examples include mice in which human cells such as human peripheral blood mononuclear cells and human NK cells have engrafted to the genetically modified immunodeficient mouse (II). be able to.
  • Such a genetically modified immunodeficient mouse (II) and a human cell engrafted immunodeficient mouse (II) can also be included in the mouse of the present invention.
  • hCD56 + cells have 60% or more, preferably 70%, of the engrafted hCD45 + cells. As described above, more preferably, a mouse in which 80% or more is detected is desirable.
  • a NOG-FcgR KO / KO hIL-15 Tg mouse can be preferably exemplified. Whether or not the hCD56 + cells are present can be confirmed, for example, by analysis by flow cytometry using an anti-hCD56 antibody.
  • mouse phagocytic cells acting via mouse FcgR are cancerous No ADCC activity against tumors bound to antigen-specific human antibodies. Therefore, using a genetically modified immunodeficient mouse (II) or a human cell engrafted immunodeficient mouse (II), a candidate drug for an antibody drug against a tumor can be screened.
  • human NK cells are administered with a cancer antigen-specific human antibody as a candidate drug for an antibody drug, whereby only human NK cells can be obtained.
  • ADCC activity against human cancer cells when they are effector cells can be evaluated.
  • administration of human NK cells and the above candidate drug suppresses the increase in the weight of the tissue in which the cancer cells are localized.
  • the candidate drug has an inhibitory effect on cancer cells.
  • a cancer antigen-specific human antibody is administered as a candidate antibody drug.
  • a cancer antigen-specific human antibody is administered as a candidate antibody drug.
  • ADCC activity against human cancer cells can be evaluated, and the above-mentioned candidate drug can be screened.
  • the present invention also relates to tissues, somatic cells, and germ cells derived from the genetically modified immunodeficient mouse (II) and the human cell engrafted immunodeficient mouse (II). Screening of the candidate drug can also be performed using such tissues, somatic cells, and germ cells.
  • the tissue derived from the genetically modified immunodeficient mouse (II) or human cell engraftment immunodeficient mouse (II) includes liver, spleen, brain, kidney, lung, skin, bladder, stomach, gallbladder, pancreatic adrenal gland, prostate,
  • the large intestine, small intestine, esophagus, muscle, mammary gland, thymus, lymph node, nerve, trachea, eyeball, bone, heart, fat, genital organs (eg, ovary, uterus, testis, seminal vesicles), embryo or thyroid can be exemplified.
  • spleen, bone marrow and liver can be preferably exemplified.
  • the somatic cells derived from the genetically modified immunodeficient mouse (II) and the human cell engrafted immunodeficient mouse (II) include mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, adipose tissue-derived stromal cells, adipose tissue-derived stromal stem cells, Tissue stem cells such as neural stem cells and sperm stem cells, tissue progenitor cells, muscle cells, fibroblasts, epithelial cells, lymphocytes, blood cells, and NK cells, T cells, B cells, myeloids differentiated from these cells Cells and the like can be mentioned.
  • Germ cells derived from the above-described genetically modified immunodeficient mouse (II) or human cell engrafted immunodeficient mouse (II) include sperm and eggs.
  • NOG mice were obtained from the Central Laboratory for Experimental Animals. Cryopreserved embryos (RBRC02330) of NOD-Fcer1g null / null Fcgr2b null / null mice (NOD-FcgR KO / KO mice) were obtained via RIKEN BRC.
  • NOG-FcgR KO / KO mouse From the NOG mouse and the NOD-Fcer1g null Fcgr2b null mouse, a NOG-FcgR KO / KO mouse was created by the following steps.
  • NOG-FcgR KO / + mice with each other by brother-sister mating, male NOD-scid, il2rg null / Y -Fcer1g null / null, and Fcgr2b null / null, female NOD-scid, il2rg null / null -Fcer1g null / Null and Fcgr2b null / null were selected to obtain “NOG-FcgR KO / KO mouse (genotype), NOG-FcgR KO mouse (phenotype)”.
  • the mouse genetic test was performed by adding 100 ⁇ g / mL of a protein kinase K-containing Lysis buffer to a mouse tissue slice and dissolving it at 55 ° C., and then heating the tissue lysate prepared at 85 ° C.
  • verification was performed by measuring the wild type, the hetero-deficiency type, the homo-deficiency type, and the like by the PCR method using the following primers.
  • Fcer1g test primer 5′-CTCGTGCTTTACGGTATCGCC-3 ′ (SEQ ID NO: 1)
  • Fcer1g test primer 1 5'-CCTACTCTACTGTCGACTCAAG-3 '(SEQ ID NO: 2)
  • Fcer1g test primer 2 5′-GGCTGGCTAGAGCTGCCTTTC-3 ′ (SEQ ID NO: 3)
  • Fcer1g test primer 3 5′-CTCGTGCTTTACGGTATCGCC-3 ′ (SEQ ID NO: 1)
  • PCR amplification conditions Using 25 ⁇ L of the above PCR reaction solution, heat treatment at 94 ° C. for 3 minutes; 35 cycles of 1 cycle at 94 ° C. for 30 seconds, 63 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute; And heat treatment for 3 minutes.
  • the PCR product obtained by the above PCR is subjected to electrophoresis in a 2% agarose gel, and the presence or absence of an amplification product band near the target band size is checked to determine whether the target gene in each mouse is wild type or KO type. Judged. That is, if the PCR product was 240 bp in size, it was determined to be Fcer1g KO, and if the PCR product was 198 bp, it was determined to be Fcer1g wild type (wild type) (+).
  • Fcgr2b test primer 5′-CTCGTGCTTTACGGTATCGCC-3 ′ (SEQ ID NO: 4)
  • Fcgr2b test primer 1 5'-AAACTCGACCCCCCGTGGATC-3 '(SEQ ID NO: 5)
  • Fcgr2b test primer 2 5'-TTGACTGTGGCCTTAACGTGTAG-3 '(SEQ ID NO: 6)
  • PCR amplification conditions Using 25 ⁇ L of the above PCR reaction solution, heat treatment at 94 ° C. for 3 minutes; 35 cycles of 1 cycle at 94 ° C. for 30 seconds, 63 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute; And heat treatment for 3 minutes.
  • the PCR product obtained by the above PCR is subjected to electrophoresis in a 2% agarose gel, and the presence or absence of an amplification product band near the target band size is checked to determine whether the target gene in each mouse is wild type or KO type. Judged. That is, if the PCR product was 232 bp, it was determined to be Fcgr2b KO, and if the PCR product was 161 bp, it was determined to be Fcgr2b wild type (+).
  • IL-2rg test primer 5′-CTGCTCCAGAATGCCTCCAATTCC-3 ′ (SEQ ID NO: 7)
  • IL-2rg test primer 1 5′-CCTCCGTGCAATCCATCTTGTTCAAT-3 ′ (SEQ ID NO: 8)
  • IL-2rg test primer 2 5′-GATCCAGATTGCCAAGGTGAGTAG-3 ′ (SEQ ID NO: 9)
  • PCR reaction solution for IL-2rg test 7.5 ⁇ L PCR buffer (with dNTP, MgCl 2 ) ⁇ 2 buffer 0.15 ⁇ L IL-2rg test primer 1 (20 ⁇ M) 0.15 ⁇ L IL-2rg test primer 2 (20 ⁇ M) 0.15 ⁇ L IL-2rg test primer 3 (20 ⁇ M) 0.3 ⁇ L Tks Gflex DNA polymerase (1.25 U / ⁇ L) 5.25 ⁇ L Distilled H 2 O 1.5 ⁇ L genomic DNA (tissue lysate) The above reagents were mixed to prepare a PCR reaction solution.
  • PCR amplification conditions Using 25 ⁇ L of the above PCR reaction solution, heat treatment at 94 ° C. for 3 minutes; 30 cycles of 98 ° C. for 10 seconds, 65 ° C. for 15 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds; And heat treatment for 3 minutes.
  • the PCR product obtained by the above PCR is subjected to electrophoresis in a 2% agarose gel, and the presence or absence of an amplified product band near the target band size is checked to determine whether the wild type of the target gene in each mouse is KO type. Judged. That is, if the PCR product was 340 bp in size, it was determined to be IL-2rg KO, and if it was 660 bp, it was determined to be IL-2rg wild type (+).
  • PCR amplification conditions Multiplex real-time PCR assay was performed using 10 ⁇ L of the above PCR reaction solution. The amplification treatment was performed under the conditions of a heat treatment at 95 ° C. for 10 seconds; a cycle of 95 ° C. for 5 seconds, 55 ° C. for 10 seconds, and 72 ° C. for 31 seconds as one cycle.
  • Example 2 [Characteristics of NOG-FcgR KO / KO mice] (Deficiency of IgG antibody receptor FcgR) In the NOG-FcgR KO / KO mice created above, it was examined whether or not the expression of the FcgR molecule had disappeared. Peripheral blood of NOG-FcgR KO / KO mice was collected and reacted with an erythrocyte hemolysis reaction solution to remove red blood cells, thereby obtaining a leukocyte fraction.
  • the leukocyte fraction is subjected to antibody staining using a fluorescent dye-labeled antigen-specific antibody shown below, and then the fluorescence intensity is measured by flow cytometry (device name: BD LSRFortessa TM X-20, manufactured by Becton Dickinson).
  • Mouse CD45 (mCD45) + leukocytes, the presence or absence of mouse FcgRIII / II (mCD16 / 32), the expression of mFceRI molecule and the percentage in mCD45 + leukocytes were examined.
  • the same experiment was carried out for the above NOG-FcgR KO / + mice and NOG mice, which were used as comparison targets. The results are shown in FIGS.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibody and the FcgR blocking antibody for suppressing nonspecific binding of the antibody used here are as follows. PE / Cy7-labeled anti-mouse CD16 / 32 (FcgRIII / II) antibody (BioLegend), APC / Cy7-labeled anti-mouse CD45 antibody (BioLegend)
  • NOG mouse is referred to as "+ / +”: NOD-scid, il2rg null -Fcer1g null / + Fcgr2b null / + (NOG-FcgR KO / +) mouse is referred to as "KO / +" NOD-scid, il2rg null- Fcer1g null / null , Fcgr2b null / null (NOG-FcgR KO / KO) mice may be referred to as "KO / KO".
  • FIG. 1 shows the same result.
  • Example 3 Human IgG antibody binding ability
  • NOG-FcgR KO / KO mice whether or not the binding ability to human IgG antibodies was lost due to the disappearance of FcgR molecule expression was examined.
  • 100 ⁇ g of the human IgG type antibody drug trastuzumab was intraperitoneally administered to NOG-FcgR KO / KO mice, peripheral blood was collected on the third day and a leukocyte fraction was obtained in the same manner as in Example 2.
  • the leukocyte fraction is subjected to antibody staining using a fluorescent dye-labeled antigen-specific antibody shown below, and the fluorescence intensity is measured by flow cytometry using the above-mentioned apparatus, whereby the F4 / 80 + CD11b in mCD45 + leukocytes is measured.
  • the expression of FcgRIII / II (mCD16 / 32) and the presence or absence of binding of a human IgG antibody were examined.
  • the same experiment was performed for the above NOG-FcgR KO / + mouse, and this was used as a control.
  • those to which no human IgG-type antibody drug was administered to NOG-FcgR KO / + mice were used as negative controls. The results are shown in FIG.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used here are as follows. AlexaFluor488 labeled human IgG Fc antibody (BioLegend), PE-labeled anti-mouse CD11b antibody (BioLegend), PE / Cy7-labeled anti-mouse CD16 / 32 (FcgRIII / II) antibody (BioLegend), APC-labeled anti-mouse F4 / 80 antibody (eBioscience) APC / Cy7-labeled anti-mouse CD45 antibody (BioLegend)
  • Example 4 (Mouse antibody metabolism) In the above NOG-FcgR KO / KO mice, it was examined whether the deficiency of the FcgR molecule alters the metabolic ability of mouse antibodies. After 100 ⁇ g or 20 ⁇ g of mouse IgG1 monoclonal antibody (mIgG1, clone MOPC-21) was intraperitoneally administered to NOG-FcgR KO / KO mice, blood was continuously collected for 12 weeks, and the plasma fraction was collected. Obtained. The concentration of mouse IgG antibody in the obtained plasma was measured by an ELISA method using a Mouse IgG ELISA Quantitation set (manufactured by Bethyl laboratories, Inc). Similar experiments were performed for NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice, which were used as comparison targets. FIG. 4 shows the results.
  • Example 5 Human antibody metabolism
  • NOG-FcgR KO / KO mice it was examined whether the deficiency of the FcgR molecule alters the metabolic ability of human antibodies.
  • 100 ⁇ g of each of the following three commercially available antibody drugs as human IgG monoclonal antibodies were intraperitoneally administered to mice, and blood was continuously collected for 28 days, and plasma fractionation was performed. I got The concentration of each human IgG antibody in the obtained plasma was measured by an ELISA method using a Human IgG ELISA Quantitation set (manufactured by Bethyl laboratories, Inc). Similar experiments were performed for NOG-FcgR KO / + mice and NOG mice, which were used as comparison targets.
  • FIG. 5 shows the results.
  • the antibody drugs used here are as follows.
  • Rituximab anti-CD20 monoclonal antibody: Rituxan (manufactured by Chugai Pharmaceutical Co., Ltd.);
  • Trastuzumab anti-HER2 humanized monoclonal antibody Herceptin (Her2-specific antibody drug) (manufactured by Chugai Pharmaceutical Co., Ltd.);
  • Mogamulizumab Humanized anti-CCR4 monoclonal antibody Poteligeo (Kyowa Hakko Kirin Co., Ltd.);
  • Example 6 (Elimination of ADCC activity by mouse phagocytic cells (1)) It is known that phagocytic reactions are induced by the recognition of antigen-specific antibodies administered to NOG mice by mouse phagocytic cells via mouse FcgR. Therefore, using a human solid cancer cell line, it was examined whether or not the deletion of mouse FcgR in ADC NOG-FcgR KO / KO mice abolishes ADCC activity by mouse phagocytes.
  • a 3 mm square tumor mass of a Her2-positive gastric cancer cell line 4-1ST is subcutaneously transplanted into NOG-FcgR @ KO / KO mice, whereby 4-1ST subcutaneously transplanted NOG-FcgR @ KO / KO mice were prepared.
  • NOG-FcgR @ KO / + mice were subjected to the same treatment, and 4-1ST subcutaneously transplanted NOG-FcgR @ KO / + mice were prepared for comparison.
  • trastuzumab was intraperitoneally administered to each of the 4-1ST subcutaneously transplanted mice twice a week, and the tumor size was measured continuously over 22 days.
  • the two types of mice to which PBS was administered instead of the antibody were used as a PBS-administered control group.
  • FIG. 6 shows the results.
  • mice phagocytic cells acting via mouse FcgR recognize and injure tumors (human solid tumors) bound to cancer antigen-specific human antibodies, and suppress the growth of tumor masses. This shows that ADCC activity by mouse phagocytic cells is not induced in NOG-FcgR KO / KO mice.
  • Example 7 (Elimination of ADCC activity by mouse phagocytic cells (2)) Using a human suspension cancer cell line, it was examined whether or not the ADCC activity by mouse phagocytic cells was lost by deficiency of mouse FcgR in NOG-FcgR KO / KO mice.
  • CD20 + Burkitt's reformer strain Daudi a kind of human floating cancer cell line, 2.4 ⁇ 10 6 cells were transplanted from the tail vein of NOG-FcgR KO / KO mice, and Daudi-transplanted NOG-FcgR KO / KO mice was prepared.
  • NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice were subjected to the same treatment, and Daudi-transplanted NOG mice and Daudi-transplanted NOG-FcgR KO / + mice were prepared for comparison.
  • Example 8 (Elimination of ADCC activity by mouse phagocytes (3))
  • the Daudi-transplanted NOG-FcgR KO / KO mouse, the Daudi-transplanted NOG-FcgR KO / + mouse, and the Daudi-transplanted NOG mouse to which Rituximab or PBS was administered were autopsied on day 23 after Daudi transplantation, and a kidney in which Daudi cells accumulate.
  • the organ weight was measured to evaluate whether the ADCC activity of the mouse phagocytes was functioning.
  • a photograph of the kidney of each mouse is shown in FIG. 8A
  • a graph of the weight of the kidney of each mouse is shown in FIG. 8B.
  • the weight of the kidney of the Daudi-transplanted NOG mouse was increased to about 0.57 g, and in all cases, enlargement of the kidney due to the accumulation of Daudi was observed. It is known that the weight of an adult NOG mouse kidney is generally around 0.2 g.
  • the above results indicate that even when the antigen-specific antibody Rituximab is administered, mouse phagocytic cells cannot recognize and attack cancer cell Daudi cells via mouse FcgR in NOG-FcgR KO / KO mice.
  • Example 9 (Verification of human hematopoietic stem cell survival ability 1) The engraftment potential of human hematopoietic stem cells in NOG-FcgR KO / KO mice was examined.
  • NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice were subjected to the same preparation treatment as described above to prepare human hematopoietic stem cell-transplanted NOG mice and human hematopoietic stem cell-transplanted NOG-FcgR KO / + mice for comparison.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used in Examples 9 to 12 are as follows. BUV395-labeled anti-hCD33 antibody (Becton Dickinson) Brilliant Violet 421 labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD19 antibody (BioLegend) APE / R700 labeled anti-hCD56 antibody (Becton Dickinson) APC / Cy7-labeled anti-mouse CD45 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 510 labeled anti-hCD45 antibody (BioLegend)
  • Example 10 (Verification of human hematopoietic stem cell survival ability 2)
  • human hematopoietic stem cell transplanted NOG-FcgR KO / KO mice For the above-mentioned human hematopoietic stem cell transplanted NOG-FcgR KO / KO mice, human hematopoietic stem cell transplanted NOG mice, and human hematopoietic stem cell transplanted NOG-FcgR KO / + mice, the total The details of hCD45 + cells in leukocytes were examined. The results are shown in FIG.
  • Example 11 (Verification of human hematopoietic stem cell viability 3)
  • the above-mentioned human hematopoietic stem cell transplanted NOG-FcgR KO / KO mouse, NOG mouse and NOG-FcgR KO / + mouse are necropsied 26 weeks after the transplantation of human hematopoietic stem cells, and are examined in hematopoietic organs (bone marrow, spleen, blood).
  • HCD45 + cells were determined by measuring the fluorescence intensity by flow cytometry. The results are shown in FIG.
  • Example 12 (Verification of human hematopoietic stem cell viability 4) The percentage of hCD3 + T cells, hCD19 + B cells, hCD33 + myeloid cells, and hCD56 + NK cells among hCD45 + cells in hematopoietic organs (bone marrow, spleen, and blood) in each of the subsequently necropsied mice (Freq. of hCD45 (%)) and the number of cells in each cell in 1 ⁇ L of blood (Abs. cell number ( ⁇ 10 3 cells / ⁇ L)).
  • FIG. 12 shows the results of the 2-way ANOVA analysis.
  • Example 13 (Differentiation of T cell subpopulation)
  • hCD3 + T cells are further divided into a subpopulation of CD4 + T cells, CD8 + T cells, CD4 + CD8 + double positive (DP) T cells. Therefore, for the NOG-FcgR KO / KO mouse, NOG mouse, and NOG-FcgR KO / + mouse into which the above human hematopoietic stem cells were transplanted, antibody staining was performed using a fluorescent dye-labeled antigen-specific antibody shown below for a peripheral blood sample. After that, the state of differentiation of the T cell subpopulation was evaluated by measuring the fluorescence intensity by flow cytometry. FIG. 13 shows the results.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used here are as follows. PE-labeled anti-hCD4 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD8a antibody (BioLegend) Brilliant Violet 421 labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 510 labeled anti-hCD45 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 605 labeled human PD-1 (CD279) antibody (BioLegend)
  • Example 14 (Verification of ADCC activity of mouse against human immune cells in NOG-FcgR KO / KO mouse with reconstructed human blood immune system) Irradiation of X-rays to adult NOG-FcgR KO / KO mice aged 7 weeks or older suppresses bone marrow, and transplants 50,000 human hematopoietic stem cells from the tail vein within 1 day after X-ray irradiation. Hematopoietic stem cell transplanted NOG-FcgR KO / KO mice were prepared.
  • an anti-human PD-1 antibody (OPDIVO) (Bristol) which specifically recognizes a PD-1 protein molecule expressed on human T cells was obtained from mice in which differentiation of hCD3 + T cells was confirmed.
  • -Myers Squibb was administered 100 ⁇ g each three times a week at 18 weeks, 19 weeks, and 20 weeks after transplantation of human hematopoietic stem cells, and the mice were necropsied and hematopoiesis of bone marrow, spleen and blood were performed.
  • the increase / decrease of human immune cells including human T cells in the tissues was analyzed by flow cytometry.
  • FIG. 14 shows the results.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used here are as follows. PE-labeled anti-hCD4 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD8a antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD19 antibody (BioLegend) APC-R700 labeled anti-hCD19 antibody (Becton Dickinson) APC-R700 labeled anti-hCD56 antibody (Becton Dickinson) Brilliant Violet 421 labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 510 labeled hCD45 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 605 labeled human PD-1 (CD279) antibody (BioLegend) BUV395-labeled anti-hCD33 antibody (Becton Dickinson) APC / Cy7-labeled anti-mouse CD45 antibody (BioLegend)
  • Example 15 Each human hematopoietic stem cell transplanted mouse to which OPDIVO was administered was analyzed, and the details of hCD45 + cells were examined. FIG. 15 shows the results.
  • Example 16 A further subset of T cells was examined for hCD3 + T cells in the detected splenic hCD45 + cells.
  • FIG. 16 shows the results.
  • the OPDIVO-administered human hematopoietic stem cell-transplanted NOG-FcgR KO / KO mouse was compared with the OPDIVO-administered human hematopoietic stem cell-transplanted NOG and human hematopoietic stem cell-transplanted NOG-FcgR KO / + mice.
  • the ratio of hCD4 + T cells in hCD45 + cells was significantly higher than that in NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice.
  • the number of hCD4 + T cells is more than 8 times that of NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice, and the number of hCD8 + T cells is more than 4 times that of NOG mice and NOG-FcgR KO / + mice. The number was also significantly higher.
  • Example 17 (Verification of the engraftment ability of human peripheral blood derived mononuclear cells (PBMC)) The engraftment ability of human PBMC in NOG-FcgR KO / KO mice was verified.
  • NOG-FcgR KO / KO mice transplanted with human PBMC were prepared by implanting 15,000,000 or 2500000 human PBMCs into adult NOG-FcgR KO / KO mice 7 weeks or older through the tail vein of mice. By performing the same preparation process as above for NOG mice, human PBMC-transplanted NOG mice were prepared and used as comparative subjects.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used here are as follows. FITC-labeled anti-hCD33 antibody (BioLegend) PE-labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD19 antibody (BioLegend) APC-labeled anti-mouse CD45 antibody (BioLegend) APC / Cy7-labeled anti-hCD45 antibody (BioLegend) FITC-labeled anti-hCD4 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD19 antibody (BioLegend) APC-labeled anti-hCD19 antibody (BioLegend) APC-R700 labeled anti-hCD56 antibody (Becton Dickinson) APC / Cy7-labeled anti-mouse CD45 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 421 labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 510 labeled hCD45 antibody (
  • the cell engraftment rate was 0.1% in the human PBMC-transplanted NOG mice. It was less than 5%, compared to 1-8% for human PBMC-grafted NOG-FcgR KO / KO mice, 2-16 times that of NOG mice. As is clear from FIG. 17 (d), the number of engrafted cells was about 50-200 / ⁇ L in the human PBMC-grafted NOG-FcgR KO / KO mouse, while it was around 10 / ⁇ L in the human PBMC-grafted NOG mouse.
  • the number of transplanted PBMCs is smaller than that usually used, especially at an early stage after PBMC transplantation. However, it was confirmed that it was significantly higher than the NOG mouse.
  • Example 18 Human PBMC survival ability
  • the details of hCD45 + cells in peripheral blood of the above human PBMC-grafted NOG-FcgR KO / KO mice and human PBMC-grafted NOG mice were examined 4 weeks after human PBMC transplantation. The results are shown in FIG.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used here are as follows. FITC-labeled anti-hCD4 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) APC / Cy7-labeled anti-hCD45 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD19 antibody (BioLegend) APC-labeled anti-hCD8a antibody (BioLegend) APC-R700 labeled anti-hCD56 antibody (Becton Dickinson) APC / Cy7-labeled anti-mouse CD45 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 421 labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 510 labeled hCD45 antibody (BioLegend)
  • Example 19 Antibody reactivity against human immune cells in human PBMC-grafted NOG-FcgR KO / KO mice.
  • Analysis of hCD3 + T cells by flow cytometry showed that human PBMC-derived hCD3 + cells grown in human PBMC-grafted NOG mice and human PBMC-grafted NOG-FcgR KO / + mice mostly expressed PD-1 molecules. It was also shown that PD-1 molecule was similarly expressed in human PBMC-grafted NOG-FcgR KO / KO mice (FIG. 19 (a)).
  • mice IgG1 type clone J116
  • Example 20 (Establishment of a hybrid animal model) An animal model having both characteristics was attempted by crossing a NOG-FcgR KO / KO mouse with a NOG-hIL-15 Tg mouse capable of amplifying and maintaining human NK cells in vivo. That is, NOG-FcgR KO / KO mice and NOG-hIL-15 Tg mice were bred to produce NOG-FcgR KO / KO, hIL-15 Tg mice.
  • Example 21 (Verification of engraftment ability of expanded human NK cells derived from human peripheral blood (Expanded NK cells) cultured in vitro) The engraftment potential of human Expanded NK cells in NOG-FcgR KO / KO, hIL-15 Tg mice was examined.
  • human Expanded NK cells By transplanting 3850000 human Expanded NK cells into adult NOG-FcgR KO / KO, hIL-15 Tg mice aged 7 weeks or older from the tail vein of the mouse, human expanded NK cell-transplanted NOG-FcgR KO / KO, hIL -15 Tg mice (FcgR KO / KO, hIL-15 Tg) were prepared.
  • a NOG-hIL-15 Tg mouse (FcgR + / +, hIL-15 Tg) transplanted with a human Expanded NK cell was prepared by performing the same preparation treatment as described above for the NOG-hIL-15 Tg mouse
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used here are as follows.
  • APC-R700 labeled anti-hCD56 antibody Becton Dickinson
  • APC / Cy7-labeled anti-mouse CD45 antibody BioLegend
  • Brilliant Violet 421 labeled anti-hCD3 antibody BioLegend
  • Brilliant Violet 510 labeled anti-hCD45 antibody BioLegend
  • NOG-hIL-15 Tg mice were bred to produce NOG-FcgR KO / + and hIL-15 Tg mice, and Daudi 1500000 were transplanted from the tail vein, and also NOG-FcgR KO / + mice. Approximately 1500000 Daudi were transplanted from the tail vein and used as comparison subjects. The results are shown in FIG.
  • NOG-FcgR KO / KO hIL-15 Tg mice have the characteristics of NOG-FcgR KO / KO mice and NOG-hIL-15 Tg mice, respectively, and are affected by mouse phagocytes. This suggests that ADCC activity against a tumor bound to a cancer antigen-specific human antibody can be evaluated without using human NK cells alone as effector cells.
  • Example 22 Hereinafter, it was examined whether human immune cells and human tumor cells were allowed to coexist in genetically modified immunodeficient mice, and whether the physiological activity of anti-human antibodies could be evaluated. That is, the activity and mechanism of action of an anti-human cell surface protein molecule antibody acting as an immune checkpoint inhibitor were evaluated using human cell-engrafted immunodeficient mice.
  • human hematopoietic stem cell transplanted NOG-FcgR KO / KO mice that have been differentiated for human CD3 + T cells for more than 16 weeks after human hematopoietic stem cell transplantation human head and neck squamous cell carcinoma 24 weeks after human hematopoietic stem cell transplantation HSC-4 transplanted NOG-FcgR KO / KO mice were prepared by subcutaneously transplanting the cell line HSC-4 (1500000 cells) (day 0 in FIG. 22).
  • nivolumab 200 200 ⁇ g of nivolumab was intraperitoneally administered to the above mice every week after HSC-4 transplantation. Tumor size was measured at 7, 14, 21, and 28 days after HSC-4 transplantation.
  • NOG mouse a NOG mouse transplanted with human hematopoietic stem cells was prepared by the same procedure as described above, and then a NOG (-FcgR + / +) mouse transplanted with HSC-4 was prepared. The two types of mice to which PBS was administered instead of the antibody were used as a PBS-administered control group.
  • FIG. 22 shows the result of the measurement of the tumor size.
  • Example 23 (Verification of the function of human immune checkpoint inhibitor to enhance T cell infiltration)
  • blood is collected at 28 weeks after human hematopoietic stem cell transplantation, and at 28 weeks after human hematopoietic cell transplantation (final administration of anti-human PD-1 antibody (nivolumab)
  • the mouse was necropsied, and the spleen and the tumor were collected.
  • Increase and decrease of human immune cells including human T cells in each tissue of tumor, spleen and blood were analyzed by flow cytometry.
  • a leukocyte fraction was obtained in the same manner as in Example 2. Similar processing was performed for HSC-4 transplanted NOG (-FcgR + / +) mice, which were used as comparison subjects.
  • the tumor was shredded in RPMI1640 (Invitrogen) medium containing 1 mg / mL Collagenase IV (Sigma) / 100 ⁇ g / mL DNaseI (Sigma), and further, gentleMACS @ dissociator (Miltenyi @ Biotec).
  • the cells were isolated by performing a reaction at 37 ° C. for a total of 60 minutes while suspending the cells, and a leukocyte fraction was obtained from the cell suspension fraction. Further, after the leukocyte fraction was stained with a fluorescent dye-labeled antigen-specific antibody shown below, the fluorescence intensity was measured by flow cytometry to determine the ratio of human immune cell hCD45 + CD3 + cells. The results are shown in FIG.
  • the fluorescent dye-labeled antigen-specific antibodies used here are as follows. FITC-labeled anti-hCD44 antibody (BioLegend) PE-labeled anti-hPD-1 antibody (BioLegend) PE / Cy7-labeled anti-hCD8a antibody (BioLegend) PerCP-Cy5.5 labeled anti-mCD45 antibody (BioLegend) APC-labeled anti-hCD69 antibody (BioLegend) Alexa Fluor-R700 labeled anti-hCD19 antibody (Becton Dickinson) APC-Cy7 labeled anti-hCD4 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 421 labeled anti-hCD3 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 510 labeled hCD45 antibody (BioLegend) Brilliant Violet 605 labeled human PD-1 (CD279) antibody (BioLegend)
  • the proportion of human T cells occupied by nivolumab in the spleen and blood of NOG-FcgR KO / KO mice subcutaneously transplanted with HSC-4 is as follows: The average is 31.5%, the average is 20.8% in peripheral blood, the average is 9.8% in spleen and the average in peripheral blood is 11.6% when PBS is administered. It was confirmed that the administration of the nivolumab antibody increased the ratio of human T cells. In HSC-4 subcutaneously transplanted NOG-FcgR + / + mice, the proportion of human T cells occupied by nivolumab when administered was 6.0% in spleen on average and 1.8% in peripheral blood, but PBS was administered. In this case, the average was 9.2% in the spleen and 2.8% in the peripheral blood, indicating that the administration of the nivolumab antibody reduced the number of human T cells.
  • the number of human T cells in the tumor was 140,000 on average when PBS was administered, whereas the number of human T cells in the tumor was averaged when nivolumab was administered.
  • the number was 36000, and a decrease in the number of human T cells in the tumor due to administration of the nivolumab antibody was confirmed as compared with the PBS administration group.
  • the average was 127,000 cells / mL in peripheral blood, but the average was 260,000 in the spleen when PBS was administered, and the average was 350,000 cells / mL in peripheral blood.
  • the administration confirmed an increase in the number of human T cells.
  • the number of human T cells when nivolumab is administered is 800,000 on average in spleen and 60,000 / mL in peripheral blood on average, but when PBS is administered
  • the average of the spleen was 2,000,000 and the average of the peripheral blood was 19,000 / mL, indicating that the administration of the nivolumab antibody reduced the number of human T cells.
  • the mouse of the present invention is extremely useful in the medical field as a humanized immunodeficient mouse capable of evaluating ADCC activity without being affected by mouse phagocytes.

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Abstract

本発明は、ヒト抗体に対する免疫不全マウス由来の免疫細胞の影響を排除することができ、かつ、ヒト細胞の生着性が高い免疫不全マウスを提供することを課題とする。 NOGマウスからさらにマウスFcgR遺伝子を欠損させた場合に、かかるマウスは、腫瘍に対する、抗体依存性の細胞傷害活性を示さず、NOGマウスと比較してヒト細胞が顕著に高い割合で生着する。さらに、かかるマウスにヒトIL-15遺伝子を導入したマウスに、ヒトNK細胞を生着させることにより、ヒトNK細胞のみがエフェクター細胞となって、ADCC活性を評価することができる。

Description

免疫不全マウス
 本発明はIL-2(インターロイキン2)受容体γ鎖の遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、FcgR(IgG Fc受容体)が機能的に発現しない遺伝子改変免疫不全マウス、及び、該遺伝子改変免疫不全マウスにヒト細胞が顕著に高い割合で生着しているヒト細胞生着免疫不全マウス等に関する。
 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。
 例えば、ヒト細胞の生着が可能であり、補体活性、マクロファージ機能の減退やナチュラルキラー(NK)細胞活性の減退等がみられるNOD-scidマウスに、サイトカインレセプター共通ドメインであるIL-2受容体γ鎖遺伝子をノックアウトしたマウス(IL2RγKO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、NK細胞の活性を消失し、マクロファージ機能が減退し、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NOGマウス(「NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Sug/ShiJic」,「NOD-scid,il2rgnull」等とも表示される)が伊藤らによって作出された(例えば、特許文献1参照)。NOGマウスは、ヒトの細胞や組織の生着性が非常に高い免疫不全マウスとされている。
 一方、免疫システムにおいて、IgG抗体はその構造に可変領域と定常領域を含み、可変領域において病原体等の異種抗原と結合が行われる。他方、多くの免疫細胞の表面には、IgG抗体の定常領域に結合する受容体であるFcgRが存在しており、抗原等と結合した抗原特異的IgG抗体はその定常領域を介してFcgRに結合する。その結果、免疫細胞の活性化が誘導され、病原体等の異物が排除される。
特許第3753321号公報
 上述のNOGマウスに、腫瘍関連抗原を高発現するヒトがん細胞を移植し、さらに腫瘍関連抗原を認識するIgG抗体を投与すると、NOGマウス内でのヒトがんの成長が著しく抑制されることが知られているが、かかる腫瘍関連抗原に結合した抗体を捕捉し、ヒトがん細胞を傷害する抗体依存的がん抑制反応においては、NOGマウスにおいてIgG抗体がマウスFcgRを介して関与することを発明者らは確認している。したがって、ヒト抗体を投与する抗体医薬品の機能評価実験等を行った場合、抗体への免疫応答がヒト免疫細胞に由来するものなのか、マウス免疫細胞に由来するものなのかを判別することが難しいという問題があった。
 本発明の課題は、ヒト抗体に対する免疫不全マウス由来の免疫細胞の影響を排除することができ、かつ、ヒト細胞の生着性が従前より高い免疫不全マウスを提供することにある。
 本発明者らは、NOGマウスからさらにマウスFcgR遺伝子を欠損させた場合に、かかるマウスは、腫瘍に対する、抗体依存性の細胞傷害(Antibody-Dependent-Cellular-Cytotoxicity:ADCC)活性を示さず、NOGマウスと比較してヒト細胞が顕著に高い割合で生着することを見いだした。さらに、かかるマウスにヒトIL-15遺伝子を導入し、ヒトNK細胞を生着させることにより、ヒトNK細胞のみがエフェクター細胞となって、ADCC活性を評価することができることを確認し、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]IL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、T細胞及びB細胞の抗原受容体遺伝子の再構成に関わる遺伝子の変異が両対立遺伝子座位にあり、さらにFcgRが機能的に発現しないことを特徴とする遺伝子改変免疫不全マウス。
[2]T細胞及びB細胞の抗原受容体遺伝子の再構成に関わる遺伝子の変異が、SCID変異又はRAG変異であることを特徴とする上記[1]記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
[3]NOG-FcgR KOマウスであることを特徴とする上記[1]又は[2]記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
[4]FcgRの遺伝子が、Fcer1g及びFcgr2bを含むことを特徴とする上記[1]~[3]のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
[5]腫瘍に対する抗体依存性の細胞傷害活性を示さないことを特徴とする上記[1]~[4]のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
[6]上記[1]~[5]のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに由来する組織。
[7]上記[1]~[5]のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに由来する体細胞。
[8]上記[1]~[5]のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに由来する生殖細胞。
[9]上記[1]~[5]のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに、ヒト細胞が顕著に高い割合で生着していることを特徴とするヒト細胞生着免疫不全マウス。
[10]ヒト細胞が、ヒト末梢血単核球であることを特徴とする上記[9]記載のヒト細胞生着免疫不全マウス。
[11]上記[9]又は[10]記載のヒト細胞生着免疫不全マウスに由来するヒト細胞が生着した組織。
[12]上記[9]又は[10]記載のヒト細胞生着免疫不全マウスに由来するヒト体細胞。
[13]上記[9]又は[10]記載のヒト細胞生着免疫不全マウスに由来する生殖細胞。
[14]上記[1]~[5]のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスと、ヒトIL-15遺伝子を導入した遺伝子改変免疫不全マウス(I)とを交配することにより、作出された遺伝子改変免疫不全マウス(II)。
[15]遺伝子改変免疫不全マウス(I)が、ヒトNK細胞を増幅・維持できるNOG-hIL-15 Tgマウスであることを特徴とする上記[14]記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)。
[16]上記[14]又は[15]記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に由来する組織。
[17]上記[14]又は[15]記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に由来する体細胞。
[18]上記[14]又は[15]記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に由来する生殖細胞。
[19]上記[14]又は[15]記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に、ヒト細胞が顕著に高い割合で生着していることを特徴とするヒト細胞生着免疫不全マウス(II)。
[20]ヒト細胞が、ヒト末梢血単核球であることを特徴とする上記[19]記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)。
[21]上記[19]又は[20]記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する組織。
[22]上記[19]又は[20]記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する体細胞。
[23]上記[19]又は[20]記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する生殖細胞。
[24]上記[9]又は[10]記載のヒト細胞生着免疫不全マウスを用いて、ヒト細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の活性や作用機序を評価する方法。
[25]上記[14]又は[15]記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)を用いて、ヒトNK細胞のADCC活性を評価する方法。
[26]上記[19]又は[20]記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)を用いて、ヒトNK細胞のADCC活性を評価する方法。
[27]遺伝子改変免疫不全マウスに、ヒト免疫細胞とヒト腫瘍細胞とを共存させることにより、抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の機能を評価できることを特徴とするヒト細胞生着免疫不全マウス(III)。
[28]ヒト細胞生着免疫不全マウス(III)を用いて、ヒト細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の機能を評価する方法。
[29]ヒト細胞生着免疫不全マウス(III)を用いて、ヒト免疫細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の機能を評価する方法。
 本発明によると、腫瘍に対して、マウス細胞由来のADCC活性を示さず、かつヒト細胞生着性が顕著に高い遺伝子改変免疫不全マウスを提供することができる。また、かかるマウスにヒト造血幹細胞を移植してT細胞等のヒト免疫細胞を分化させた後、さらにヒト腫瘍細胞を移植して、抗ヒトPD-1抗体等の免疫チェックポイント阻害剤として働く抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体を投与した場合に、投与した抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体のヒト腫瘍免疫反応を評価することができる。さらに、かかるマウスのゲノムにヒトIL-15遺伝子を導入し、ヒトNK細胞を生着させることにより、ヒトNK細胞をエフェクター細胞とするADCC活性を評価することができる。
各マウスについて、mouse CD45(mCD45)白血球中のmouse FcgRIII/II(mCD16/32)の発現の有無を示した図である。(b)はNOGマウス、(c)はNOG-FcgR KO/+マウス、(d)はNOG-FcgR KO/KOマウスの結果をそれぞれ示す。(a)はネガティブコントロールである。 mouse CD45(mCD45)白血球中のmFcgRIII及びmFcgRII発現細胞の割合を示した図である。 トラスツズマブ(ヒトIgG抗体)投与後のmCD45白血球中のF4/80CD11b単球/マクロファージ分画における、FcgRIII/II(mCD16/32)の発現及びヒトIgG抗体の結合の有無を示す図である。(a)は、NOG-FcgR KO/+マウスにおけるトラスツズマブ投与しないネガティブコントール、(b)は、ヒトIgG抗体投与NOG-FcgR KO/+マウス、(c)は、NOG-FcgR KO/KOマウスの結果をそれぞれ示す。 マウスIgG1モノクローナル抗体(mIgG1)投与後の血漿中のマウスIgG抗体の濃度の測定結果を示すグラフである。(a)は、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスにマウスIgG1抗体を100μgそれぞれ投与した場合、(b)は、NOG-FcgR KO/KOマウスに100μgそれぞれ投与した場合、(c)は、NOG-FcgR KO/KOマウスに20μgそれぞれ投与した場合の結果を示す。 ヒトIgG抗体医薬3種類を、NOG-FcgR KO/KOマウス、NOG-FcgR KO/+マウス及び/又はNOGマウスの腹腔内へそれぞれ100μg投与した場合の、血漿中の各ヒトIgG抗体の濃度の測定結果を示すグラフである。(a)は、リツキシマブをそれぞれ投与した場合、(b)は、トラスツズマブをそれぞれ投与した場合、(c)は、モガムリズマブをそれぞれ投与した場合の結果を示す。 NOG-FcgR KO/KOマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスにHer2陽性胃がん細胞株4-1STを皮下移植後の、腫瘍サイズの測定結果を示すグラフである。(a)は、生理食塩水(Saline)をそれぞれのマウスに投与した場合、(b)は、トラスツズマブ(Herceptin)をそれぞれのマウスに投与した場合の結果を示す。 NOG-FcgR KO/KOマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスにヒト浮遊系がん細胞株Daudiを移植後の、血液中のhCD20Daudi細胞の割合の測定結果を示すグラフである。(a)は、PBSをNOGマウス、NOG-FcgR KO/KOマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスに投与した場合、(b)は、リツキシマブをNOG-FcgR KO/KOマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスに投与した場合の結果を示す。 Daudi移植各マウスにリツキシマブ又はPBSを投与し、Daudi移植後23日目に剖検した腎臓の写真(a)、及び重量の測定結果(b)を示す。 NOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、ヒト造血幹細胞移植した後の総白血球中のh(human:ヒト)CD45細胞の割合を示すグラフである。(a)は雄の各マウス、(b)は雌の各マウスの結果を示す。 ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、hCD45細胞の詳細を示すグラフである。(a)は雄のhCD33ミエロイド系細胞、(b)は雄のhCD19B細胞、(c)は雄のhCD3T細胞、(d)は雌のhCD33ミエロイド系細胞、(e)は雌のhCD19B細胞、(f)は雌のhCD3T細胞の結果を示す。 ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスを剖検して、造血臓器(骨髄・脾臓・血液)中のhCD45細胞の生着率と生着細胞数を測定したグラフである。(a)は骨髄における生着率、(b)は脾臓における生着率、(c)は血液における生着率、(d)は骨髄における生着細胞数、(e)は脾臓における生着細胞数、及び(f)は血液における生着細胞数を示す。 ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスを剖検して、造血臓器(骨髄・脾臓・血液)におけるhCD3T細胞、hCD19B細胞、hCD33ミエロイド細胞、hCD56NK細胞の占める割合及び生着細胞数を測定したグラフである。(a)は骨髄における各細胞の生着率、(b)は脾臓における各細胞の生着率、(c)は血液における各細胞の生着率、(d)は骨髄における各細胞の細胞数、(e)は脾臓における各細胞の細胞数、及び(f)は血液における各細胞の細胞数を示す。 ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、T細胞亜集団の分化の状況を評価したグラフである。(a)は、CD4T細胞・CD8T細胞・CD4CD8DP T細胞の亜集団についての脾臓と血液における評価を示し、(b)は、hPD-1についての評価が示されている。 ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、抗ヒトPD-1抗体投与後マウスを剖検し、骨髄・脾臓・血液の各造血組織中の、ヒトT細胞を含めたヒト免疫細胞の増減を、上記装置を用いてフローサイトメトリーにより解析したグラフである。(a)は骨髄におけるhCD45細胞生着率、(b)は脾臓におけるhCD45細胞生着率、(c)は血液におけるhCD45細胞生着率、(d)は骨髄におけるhCD45細胞数、(e)は脾臓におけるhCD45細胞数、及び(f)は血液におけるhCD45細胞数を示す。 ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、抗ヒトPD-1抗体投与後にマウスを剖検して、造血臓器(骨髄・脾臓・血液)におけるhCD3T細胞、hCD19B細胞、hCD33ミエロイド細胞、hCD56NK細胞の占める割合及び生着細胞数を測定したグラフである。(a)は骨髄における各細胞の生着率、(b)は脾臓における各細胞の生着率、(c)は血液における各細胞の生着率、(d)は骨髄における各細胞の細胞数、(e)は脾臓における各細胞の細胞数、及び(f)は血液における各細胞の細胞数を示す。 ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、抗ヒトPD-1抗体投与後マウスを剖検し、脾臓組織中のhCD3T細胞について、さらに、T細胞の亜集団を検証したグラフである。(a)はCD4T細胞・CD8T細胞・CD4CD8DP T細胞の亜集団についての脾臓における生着率を示し、(b)はCD4T細胞・CD8T細胞・CD4CD8DP T細胞の亜集団についての脾臓における細胞数を示す。 ヒトPBMC(末梢血単核球)を移植したNOG-FcgR KO/KOマウス及びNOGマウスについて、(a)2500000個移植した場合のhCD45細胞の生着率、(b)2500000個移植した場合のhCD45細胞の生着細胞数、(c)1500000個移植した場合のhCD45細胞の生着率、(d)1500000個移植した場合のhCD45細胞の生着細胞数を示すグラフである。 ヒトPBMC移植したNOG-FcgR KO/KOマウス及びNOGマウスを剖検した場合の、(a)2500000個移植した場合のhCD3T細胞、hCD19B細胞のhCD45細胞中に占める割合及び生着率、(b)2500000個移植した場合のCD4T細胞・CD8T細胞・CD4CD8DP T細胞の亜集団についての生着率、(c)1500000個移植した場合のhCD3T細胞、hCD19B細胞のhCD45細胞中に占める割合及び生着率、(d)1500000個移植した場合のCD4T細胞・CD8T細胞・CD4CD8DP T細胞の亜集団についての生着率を示す。 (a)は、ヒトPBMC移植したNOGマウス、NOG-FcgR KO/+マウス及びNOG-FcgR KO/KOマウスのhCD3T細胞のフローサイトメトリーによる解析結果を示す。(b)は、PBMC移植後抗ヒトPD-1抗体投与した場合のヒトPD-1T細胞に対するADCC活性の誘導の有無を示すグラフである。 NOG-hIL-15 Tgマウスを掛け合わせたマウスについて、hCD45細胞の生着性(a)及びNK細胞の割合(b)を示すグラフである。 Daudi移植各hIL-15 Tgマウスにリツキシマブ又はPBSを投与し、Daudi移植後に剖検した腎臓の重量の測定結果を示す。 (a)は、HSC-4移植NOG(-FcgR+/+)マウスにPBS又はニボルマブを投与した場合、(b)は、HSC-4移植NOG-FcgR KO/KOマウスにPBS又はニボルマブを投与した場合の結果を示すグラフである。 HSC-4移植後、4週経過したNOG-FcgR KO/KOマウス及びNOG(-FcgR+/+)マウスの剖検後の、造血臓器(脾臓・血液)中及び腫瘍中のhCD45+CD3+T細胞の割合(a,b,c)並びに細胞数(d,e,f)を示すグラフである。(a)は腫瘍内のhCD3+T細胞の割合、(b)は脾臓内のhCD3+T細胞の割合、(c)は血液中のhCD3+T細胞の割合、(d)は腫瘍内のhCD3+T細胞の生着数、(e)は脾臓内のhCD3+T細胞の生着数、(f)血液におけるhCD3+T細胞の生着数を示す。
 本発明の遺伝子改変免疫不全マウスとしては、IL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、FcgRが機能的に発現しないマウスであれば特に制限されず、上記遺伝子改変免疫不全マウスとしては、特定の免疫機能を司るタンパク質をコードする野生型の遺伝子の塩基配列について、一又は二以上の塩基の他の塩基への置換、一又は二以上の塩基の欠失、一又は二以上の塩基の挿入、アミノ酸の読み枠がずれるアウトオブフレーム及び/又はこれらの組合せ等の遺伝子の変異が導入される遺伝子改変により、野生型の遺伝子が奏する免疫作用が機能しないマウスをいう。なお、上記野生型としては、集団においてみられる最も一般的な対立遺伝子又は多型であって、突然変異により又は人為的操作による遺伝子改変がなされていないマウスを挙げることができる。
 本発明はさらに、上記遺伝子改変免疫不全マウスと遺伝子改変免疫不全マウスにヒトIL-15遺伝子を導入した遺伝子改変免疫不全マウス(I)とを交配することにより作出された遺伝子改変免疫不全マウス(II)も含む。
 本発明におけるマウスとしては、齧歯目ネズミ科ハツカネズミ属に属する哺乳動物を挙げることができる。
 本発明におけるIL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損したマウスとしては、IL-2受容体γ鎖が機能的に発現しないマウスを挙げることができる。
 上記IL-2受容体は、アルファ(α)鎖、ベータ(β)鎖及びガンマ(γ)鎖と呼ばれる3種類のタンパク質から構成されることがヒト及びマウスで知られており、上記IL-2受容体γ鎖は、γ鎖単独ではIL-2との結合能を有さないが、β鎖とγ鎖とのヘテロ2量体はIL-2に対する中親和性受容体となり、α鎖とβ鎖とγ鎖とのヘテロ3量体はIL-2に対する高親和性受容体となる。
 上記IL-2は、サイトカインの一種であり、IL-2の作用としては、細胞表面に存在するIL-2受容体と結合することにより、IL-2のシグナルを細胞質から核内へ伝達し、T細胞やB細胞の増殖やNK細胞の活性化への誘導すること等を挙げることができる。したがって、IL-2受容体γ鎖が機能的に発現しない場合としては、IL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されることによりIL-2受容体がIL-2との結合能を失っている場合、又はシグナル伝達が起こらない場合を挙げることができる。
 上記FcgRが機能的に発現しない遺伝子改変免疫不全マウスとしては、FcRをコードする遺伝子の変異により、FcgRが受容体タンパク質として機能しなくなったマウスを挙げることができる。FcgRの受容体タンパク質としての機能としては、抗原とIgG抗体が結合した複合体に特異的に結合することにより細胞内にシグナルを伝達することを挙げることができる、本発明のマウスにおいては、かかる変異が両対立遺伝子座位にあることが必須である。
 上記FcgRは、T細胞、B細胞、NK細胞、マクロファージ、樹状細胞等の免疫系細胞の表面上に通常存在する受容体タンパク質であって、遺伝子構造の類似性に基づいてFcgrI遺伝子がコードするFcgRI(CD64抗原)、FcgrII遺伝子がコードするFcgRII(CD32抗原)、FcgrIII遺伝子がコードするFcgRIII(CD16抗原)の3種に大きく分類される。なお、FcR共通γ鎖(FcRgもしくはFceRIgともいう)が、FcgRIとFcgRIIIに共通の構成因子をなす。
 本発明のマウスにおいては、さらにT細胞及びB細胞の抗原受容体遺伝子の再構成に関わる遺伝子の変異が両対立遺伝子座位にあることが必須で、例えば、当該変異としてSCID変異又はRAG変異を挙げることができる。上記SCID変異は、重度複合免疫不全(Severe Combined Immuno-Deficiency:SCID)を呈するマウスにおいて見いだされた、DNA依存性プロテインキナーゼ(Protein kinase, DNA activated, catalytic polypeptide:Prkdc)遺伝子の変異である。
 上記RAG変異としては、Rag(Recombination activating gene)-1遺伝子又はRag-2遺伝子における変異を挙げることができる。かかる2つの遺伝子は、未熟なリンパ球に発現する遺伝子であって、免疫グロブリン遺伝子及びT細胞受容体の再構成に必須の作用を有し、T細胞やB細胞の成熟に不可欠の遺伝子である。
 上記SCID変異及び/又はRAG変異をはじめとするT細胞及びB細胞の抗原受容体遺伝子の再構成に関わる遺伝子の変異が両対立遺伝子座位に有するマウスは、DNAの修復異常によりT細胞及びB細胞の遺伝子再構成ができないため、T細胞とB細胞とが成熟段階に至らず、T細胞及びB細胞の機能が欠失する変異である。本発明のマウスにおいてかかる変異は、いずれも両対立遺伝子座位にあることが必須である。
 本発明のIL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、FcgRが機能的に発現しない遺伝子改変免疫不全マウスを作出する方法としては、IL-2受容体γ鎖遺伝子に導入された変異と、FcgR遺伝子の変異とを、従来公知のゲノム編集法によりマウスに導入する方法や、従来公知のマウスを用いて交配により作出する方法を挙げることができ、また、公知のゲノム編集法によりマウスに導入する方法と交配による方法を組み合わせて作出することもできる。
 上記公知のゲノム編集法としては、転写活性化様エフェクターヌクレアーゼを用いるTALENシステム、Znフィンガーヌクレアーゼシステム、CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated proteins)システム等を例示することができる。上記CRISPR/Cas9は、DNA二本鎖を切断(Double Strand Breaks)してゲノム配列の任意の場所を削除、置換、挿入することによってゲノムを編集することにより、IL-2受容体γ鎖遺伝子に導入された変異やFcgR遺伝子の変異をマウスES細胞やマウスiPS細胞に導入することができる点で好ましい遺伝子改変技術として挙げることができる。
 上記従来公知のマウスを用いて交配により作出する方法としては、IL-2受容体γ鎖の遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、FcgR(IgG Fc受容体)が機能的に発現しない遺伝子改変免疫不全マウスを作出できる方法であれば特に制限されず、IL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損したマウスと、FcgRが機能的に発現しないマウス(FcgR KOマウス)とを交配する方法を例示することができる。なお、本明細書において「FcgR KOマウス」とは、野生型(+/+)に対して両対立遺伝子座位の変異による機能の欠損(KO/KO)によりFcgRの機能が発現しないことを意味し、ヘテロ型(KO/+)は含まない。
 上記IL-2受容体γ鎖に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損したマウスとしては、具体的には、NOGマウス、C57BL/6-IL2rgnullマウス、C57BL/6-Rag2nullIL2rgnullマウス、NOD/Shi-Rag2nullIL2rgnullマウス、BALB/c-Rag2null-IL2rgnullマウス、BALB/c-IL2rgnullマウス等の公知のマウスを挙げることができるが、両対立遺伝子座位にSCID変異もしくはRAG変異をさらに有する点で、NOGマウス、C57BL/6-Rag2nullIL2rgnullマウス、NOD/Shi-Rag2nullIL2rgnullマウス、BALB/c-Rag2null-IL2rgnullマウスが好ましく、T細胞及びB細胞の機能が欠失し、NK細胞の活性が消失マクロファージの機能が減退し、樹状細胞の機能が減退しているNOGマウスが特に好ましい。
 上記FcgRの遺伝子の具体例としては、FcerI遺伝子、FcgrI遺伝子、FcgrII遺伝子、FcgrIII遺伝子を挙げることができ、上記FcgR KOマウスの具体例としては、FcerI遺伝子が欠損するNOD-Fcer1gnull/nullマウス、FcgrII遺伝子が欠損するNOD-Fcgr2bnull/nullマウス、FcgrIII遺伝子が欠損するNODIII-/-マウス、FcerI遺伝子とFcgrII遺伝子が欠損するNOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウスを挙げることができるが、機能的に発現しないFcgRが、Fcer1g及びFcgr2bを含んでいる、NOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウスを好適に例示することができる。
 IL-2受容体γ鎖の遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、FcgRが機能的に発現しない遺伝子改変免疫不全マウスの交配による作出方法として、IL-2受容体γ鎖が欠損しているマウスとして、例えばNOGマウスを用い、FcgRが機能的に発現しないマウス(FcgR KO/KOマウス(遺伝子型)、FcgR KOマウス(表現型))として、例えば機能しないFcgRの遺伝子が、Fcer1g及びFcgr2bである、NOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウスを用いた場合の作出方法を例にとって以下に説明する。なお、IL-2rgがX染色体に存在するため、雄マウスの遺伝子型が、il2rgnull/Y、雌マウスの遺伝子型は、il2rgnull/nullである場合に、IL-2rgが両対立遺伝子座において欠損したマウスとなる。
 上記NOGマウスは、ヒトの1型糖尿病(インスリン依存型糖尿病)の病態に類似することから、NOD(Non Obese Diabetes)と命名されたマウス(例えば、Jikken Dobutsu. 29:1-13, 1980参照)と、DNA依存性プロテインキナーゼ(Prkdc)遺伝子の変異により、T細胞及びB細胞の機能が欠失し、重度の免疫不全を呈するSCIDマウスとを組み合わせたNOD-scidマウスに、免疫不全症XSCID(X-linked severe combined immunodeficiency)の原因遺伝子であり、数種のサイトカインレセプター共通ドメインであるIL-2レセプターγ鎖をノックアウトしたマウス(IL-2RγKOマウス)(Ohbo K et al., Blood 1996)を、Cross Intercross法(Inbred Strains in Biomedical Research, M.F.W.Festing, 1979, The Macmillan Press, London and Basingstoke)にしたがって戻し交配する方法により作出されたマウスであり、具体的には、特許第3753321号公報を参照することにより作出することができ、また、公益財団法人実験動物中央研究所より入手可能である。
 上記NOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウスは、東北大学の高井俊行により作出されたマウスであって、国立研究開発法人理化学研究所バイオリソース研究センター(RIKEN BRC)に保存されており、凍結胚又は個体復元マウスとして入手可能である。
 NOGマウスとNOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウスとを用いた場合の本発明の遺伝子改変免疫不全マウスの作出方法としては、以下のa)~f)の工程を順次備える方法を例示することができる。
a)雄のNOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウスと、雌のNOGマウスとを交配する工程;
b)雌のNOD-scid/+,il2rgnull/+-Fcer1gnull/+
cgr2bnull/+マウスを選択する工程;
c)b)において選択されたマウスと雄のNOGマウスとを戻し交配する工程;
d)雄のNOD-scid,il2rgnull/Y-Fcer1gnull/+Fcgr2bnull/+マウスと、雌のNOD-scid,il2rgnull/null-Fcer1gnull/+Fcgr2bnull/+マウスとを選択する工程;
e)d)で選択された雄のマウスと雌のマウスとを兄妹交配する工程;
f)1)雄のNOD-scid,il2rgnull/Y-Fcer1gnull/null,Fcgr2bnull/nullと、2)雌のNOD-scid,il2rgnull/null-Fcer1gnull/null,Fcgr2bnull/nullとを「NOG-FcgR KO/KOマウス」として選択する工程;
 上記作出工程におけるマウスの各遺伝子型については、適当なプライマーを用いたPCR法を用いた常法により確認することができる。
 本発明は、上記遺伝子改変免疫不全マウスに由来する組織や体細胞や生殖細胞にも関する。
 上記遺伝子改変免疫不全マウスに由来する組織としては、肝臓、脾臓、脳、腎臓、肺、皮膚、膀胱、胃、胆嚢、すい臓、副腎、前立腺、大腸、小腸、食道、筋肉、乳腺、胸腺、リンパ節、神経、気管、眼球、骨、心臓、脂肪、生殖器(例えば卵巣、子宮、精巣、精嚢腺)、胚又は甲状腺を例示することができるが、脾臓、骨髄、肝臓を好ましく例示することができる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウスに由来する体細胞としては、間葉系幹細胞、造血幹細胞、脂肪組織由来間質細胞、脂肪組織由来間質幹細胞、神経幹細胞、精子幹細胞等の組織幹細胞や、組織前駆細胞や、筋肉細胞、線維芽細胞、上皮細胞、リンパ球、白血球、T細胞、B細胞、ミエロイド細胞などを挙げることができる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウスに由来する生殖細胞としては、マウスの精子、卵子を挙げることができる。
 本発明のマウスの有利な特性としては、マウスFcgRを介して作用するマウス貪食細胞が、がん抗原特異的なヒト抗体に結合した固形腫瘍や浮遊がん細胞(総称して「腫瘍」ともいう)に対する、ADCC活性を示さないこと、かつ、従来公知のマウスと比較してヒト細胞が顕著に高い割合で生着することを挙げることができる。
 本発明のマウスが、上記のADCC活性を示すか否かを確認する方法としては、本発明のマウスと比較対象マウスのそれぞれに、ヒト固形がん細胞株を皮下移植等に移植し、ヒト抗体を投与後適時に、上記ヒト固形がん細胞株による腫瘍のサイズを計測する方法を挙げることができ、例えば、ヒト抗体投与後約20日程度の本発明のマウスの腫瘍塊のサイズ(容積)が、マウスFcgRが発現する比較対象マウスにおける腫瘍のサイズの3倍、好ましくは4倍、より好ましくは5倍以上である場合に、上記腫瘍に対するADCC活性を示さないと判定することができる。
 本発明のマウスが、上記のADCC活性を示すか示さないかを確認する他の方法としては、本発明のマウスと比較対象マウスのそれぞれに、ヒト浮遊系がん細胞株を血液中に移植し、ヒト抗体を投与後適時に、血液中のヒト浮遊系がん細胞の増殖の状況を確認する方法を挙げることができ、例えば、ヒト抗体投与後約20日程度の本発明のマウスの総白血球中のヒト浮遊系がん細胞の割合が、マウスFcgRが発現する比較対象マウスの総白血球中のヒト浮遊系がん細胞の割合の3倍、好ましくは4倍、より好ましくは5倍、さらに好ましくは8倍以上である場合を挙げることができ、上記ヒト浮遊系がん細胞に対するADCC活性を示さないと判定することができる。
 本発明のマウスが、上記のADCC活性を示すか示さないかを確認するさらに別の方法としては、ヒト浮遊系がん細胞を血液中に移植し、ヒト抗体を投与したマウスについて、移植後23日目のがん細胞が局在する組織の重量を測定し、マウスFcgRが発現する比較対象マウスにおける該組織の重量と比較して、本発明のマウスにおける該組織の重量が顕著に重い場合に、ADCC活性を示さないと判断する方法を挙げることができる。例えば、ヒト抗体投与後約20日程度の本発明のマウスにおけるがん細胞が局在する組織の一つである腎臓の重量が、比較対象マウスの腎臓の1.5倍、好ましくは1.7倍、より好ましくは2倍である場合を挙げることができ、かかる場合にヒト浮遊系がん細胞に対するADCC活性を示さないと判定することができる。
 本発明のマウスには、IL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、FcgRが機能的に発現しないことを特徴とする遺伝子改変免疫不全マウスにヒト細胞が顕著に高い割合で生着している、ヒト細胞生着免疫不全マウスを含めることができ、かかるマウスの作製方法としては、ヒト細胞移植前の本発明の遺伝子改変免疫不全マウスに、ヒト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細胞を移植する方法を挙げることができる。放射される放射線の強度としては、好ましくは0.5~2.0Gyを例示することができ、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。なお、本発明において本発明のマウスに移植できるヒト細胞としては、ヒト造血幹細胞、ヒト末梢血単核球、ヒトNK細胞を例示することができる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウスに移植されたヒト細胞の生着性を評価する方法としては、マウスにおけるヒト細胞を、抗体が結合する特異的なエピトープ部位を有する細胞表面マーカーの存在によって同定する方法を挙げることができる。例えば、末梢血の総白血球中におけるヒト白血球(hCD45細胞)の生着性は、抗hCD45抗体を用いたフローサイトメトリーによる解析によりhCD45細胞が存在する場合に、生着していると判断することができる。ヒト血液細胞のおおもとであるヒト造血幹細胞(hCD34細胞)が遺伝子改変免疫不全マウスに生着した場合、白血球や赤血球や血小板を含むヒト血液細胞は、生着したヒト造血幹細胞から分化、増幅するが、免疫細胞である白血球はマウスの血液中や各免疫組織に貯留するからである。
 本発明のマウスにおいてヒト細胞(組織)が顕著に高い生着性を有する場合としては、NOGマウスと比較した場合、移植後16週目におけるTwo-way ANOVAの解析(p<0.05)により有意に高いヒト組織の生着性を示すことを挙げることができる。例えば、NOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウスにおいては、ヒト組織の生着性はほぼ認められないという知見からすると、NOGマウスと比較してかかる高いヒト組織の生着性を本件マウスが示すことは当業者が予想しえなかった効果である。
 上記ヒト細胞がヒト造血幹細胞である場合のヒト造血幹細胞を移植する方法としては、成体マウスにX線照射後1日以内に1000~250000個、好ましくは10000~100000個、より好ましくは25000~75000個のhCD34造血幹細胞を尾静脈より移植する方法を挙げることができる。
 上記ヒト造血幹細胞が生着したヒト細胞生着免疫不全マウスの特徴としては、脾臓において、B細胞への分化の指標となるhCD19細胞数が顕著に多く検出されることを挙げることができ、顕著に多い場合としては、NOGマウスに比べて1.5倍、好ましくは2倍、より好ましくは2.5倍以上検出される場合を挙げることができる。上記hCD19細胞が存在するか否かは、例えば、抗hCD19抗体を用いたフローサイトメトリーによる解析により確認することができる。
 上記ヒト造血幹細胞が生着したマウスの脾臓の特徴としては、hCD3T細胞からさらにhCD4T細胞やhCD8T細胞やhCD4CD8二重陽性(double positive:DP)T細胞の亜集団に正常に分化しており、血液免疫系が再構築されることを挙げることができる。そして、上記分化したhCD4T細胞やhCD8T細胞やhCD4CD8二重陽性(double positive:DP)T細胞においては、ヒトT細胞に発現するProgrammed cell death 1(PD-1)タンパク分子(hPD-1)が発現する。上記hCD3T細胞、hCD4T細胞、hCD8T細胞、hCD4CD8二重陽性T細胞、hCD19細胞、PD-1細胞が存在するか否かは、例えば、一連の抗体を用いたフローサイトメトリーによる解析により確認することができる。
 上記ヒト細胞がヒト末梢血単核球である場合の、ヒト末梢血単核球を移植する方法としては、100000~1×10個、好ましくは500000~5000000個、好ましくは1000000~3000000個、より好ましくは1250000~2750000個、さらに好ましくは1300000~2500000個、特に好ましくは1450000~1750000個のヒト末梢血単核球を尾静脈より移植する方法を挙げることができる。
 ヒト末梢血単核球が生着したマウスとしては、ヒト末梢血単核球移植後6週目にhCD45陽性の白血球(hCD45細胞)の生着細胞数がNOGマウスにおける生着細胞数の2倍、好ましくは3倍、より好ましくは5倍、さらに好ましくは10倍であること;ヒト末梢血単核球移植後6週目のヒト末梢血単核球中のhCD45細胞の割合が、1%以上、好ましくは2%以上、より好ましくは4%以上、さらに好ましくは5%以上、特に好ましくは6%以上であること及び/又は、hCD45細胞の80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上がhCD3T細胞で占められている;ヒト細胞が顕著に高い割合で生着しているヒト細胞生着免疫不全マウスを挙げることができる。
 以上のとおり、遺伝子改変免疫不全マウスに移植されたヒト細胞の生着性を評価することにより、上記ヒト細胞生着免疫不全マウスを用いて、ヒト細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の活性や作用機序を評価することができる。
 本発明は、上記ヒト細胞生着免疫不全マウスに由来する組織や体細胞や生殖細胞にも関する。上記ヒト細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の活性や作用機序の評価は、かかるヒト細胞生着免疫不全マウスに由来する組織や体細胞や生殖細胞を用いて行うこともできる。
 上記ヒト細胞生着免疫不全マウスに由来する組織としては、肝臓、脾臓、脳、腎臓、肺、皮膚、膀胱、胃、胆嚢、すい臓、副腎、前立腺、大腸、小腸、食道、筋肉、乳腺、胸腺、リンパ節、神経、気管、眼球、骨、心臓、脂肪、生殖器(例えば卵巣、子宮、精巣、精嚢腺)、胚又は甲状腺を例示することができるが、脾臓、骨髄、肝臓を好ましく例示することができる。
 上記ヒト細胞生着免疫不全マウスに由来する体細胞としては、間葉系幹細胞、造血幹細胞、脂肪組織由来間質細胞、脂肪組織由来間質幹細胞、神経幹細胞、精子幹細胞等の組織幹細胞や、組織前駆細胞や、筋肉細胞、線維芽細胞、上皮細胞、リンパ球、白血球、T細胞、B細胞、ミエロイド細胞などを挙げることができる。
 上記ヒト細胞生着免疫不全マウスに由来する生殖細胞としては、マウスの精子、卵子を挙げることができる。
 前記遺伝子改変免疫不全マウス(II)としては、本発明の遺伝子改変免疫不全マウスと、ヒトIL-15遺伝子が導入された遺伝子改変免疫不全マウス(I)とを交配することにより作出された、遺伝子改変免疫不全マウス(II)であれば特に制限されず、ヒトIL-15遺伝子が導入された遺伝子改変免疫不全マウス(I)としては、NOGマウスにヒトIL-15遺伝子を導入したNOG-hIL-15 Tgマウス(「NOD-scid,IL-2rγnull-hIL-15 Tgマウス」ともいう)(例えば、特開2016-220559公報参照)を具体的に挙げることができる。また、ヒト細胞生着免疫不全マウス(II)としては、上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)にヒト末梢血単核球やヒトNK細胞をはじめとするヒト細胞が生着しているマウスを挙げることができる。かかる遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)も本発明のマウスに含めることができる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)にヒトNK細胞を移植した、ヒト細胞生着免疫不全マウス(II)としては、hCD56細胞が、生着したhCD45細胞の60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上検出されるマウスが望ましく、遺伝子改変免疫不全マウス(II)としては、NOG-FcgR KO/KO hIL-15 Tgマウスを好適に例示することができる。上記hCD56細胞が存在するか否かは、例えば、抗hCD56抗体を用いたフローサイトメトリーによる解析により確認することができる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)においては、マウス貪食細胞に影響されることなくヒトNK細胞のみがエフェクター細胞となり、ADCC活性を評価することができる。
 すなわち、上記ヒトNK細胞がエフェクター細胞となった、上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)においては、マウスFcgRを介して作用するマウス貪食細胞が、がん抗原特異的なヒト抗体に結合した腫瘍に対するADCC活性を示さない。したがって、遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)を用いて、腫瘍に対する抗体医薬の候補薬剤のスクリーニングを行うことができる。
 例えば、遺伝子改変免疫不全マウス(II)にヒトがん細胞を移植後、ヒトNK細胞と、抗体医薬の候補薬剤としてがん抗原特異的なヒト抗体とを投与することにより、ヒトNK細胞のみがエフェクター細胞である場合のヒトがん細胞に対するADCC活性を評価することができる。具体的には、遺伝子改変免疫不全マウス(II)にヒトがん細胞を移植後、ヒトNK細胞と上記候補薬剤とを投与し、がん細胞が局在する組織の重量増加が抑制された場合に、当該候補薬剤が、がん細胞に対する抑制効果を有すると判定することができる。同様の判定基準により、NK細胞が生着したヒト細胞生着免疫不全マウス(II)にヒトがん細胞を移植後、がん抗原特異的なヒト抗体を抗体医薬の候補薬剤として投与することにより、ヒトNK細胞のみがエフェクター細胞である場合のヒトがん細胞に対するADCC活性を評価し、上記候補薬剤のスクリーニングを行うことができる。
 また、本発明は、上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する組織や体細胞や生殖細胞にも関する。上記候補薬剤のスクリーニングは、かかる組織や体細胞や生殖細胞を用いて行うこともできる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する組織としては、肝臓、脾臓、脳、腎臓、肺、皮膚、膀胱、胃、胆嚢、すい臓副腎、前立腺、大腸、小腸、食道、筋肉、乳腺、胸腺、リンパ節、神経、気管、眼球、骨、心臓、脂肪、生殖器(例えば卵巣、子宮、精巣、精嚢腺)、胚又は甲状腺を例示することができるが、脾臓、骨髄、肝臓を好ましく例示することができる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する体細胞としては、間葉系幹細胞、造血幹細胞、脂肪組織由来間質細胞、脂肪組織由来間質幹細胞、神経幹細胞、精子幹細胞等の組織幹細胞や、組織前駆細胞や、筋肉細胞、線維芽細胞、上皮細胞、リンパ球、血液細胞、及びこれらの細胞からの分化したNK細胞、T細胞、B細胞、ミエロイド細胞などを挙げることができる。
 上記遺伝子改変免疫不全マウス(II)やヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する生殖細胞としては、精子、卵子を挙げることができる。
 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]
[NOG-FcgR KO/KOマウスの作出]
 NOGマウスを実験動物中央研究所から入手した。NOD-Fcer1gnull/nullFcgr2bnull/nullマウス(NOD-FcgR KO/KOマウス)の凍結保存胚(RBRC02330)を、RIKEN BRCを介して入手した。
(NOG-FcgR KO/KOマウスの作出手順)
 上記NOGマウスと、上記NOD-Fcer1gnullFcgr2bnullマウスとから、NOG-FcgR KO/KOマウスを、以下の工程により作出した。
(1)(第0世代(F=0)~第1世代(F=1)
 凍結保存胚から個体復元した雄のNOD-FcgR KO/KOマウスを、雌のNOGマウスと交配することにより、4匹の雌のNOD-scid/+,il2rgnull/+-Fcer1gnull/+Fcgr2bnull/+マウス(F=1)を得た。
(2)(第1世代~第2世代)
 かかる4匹の雌の各マウスについて、NOGマウスと戻し交配し、2匹の雄のNOD-scid,il2rgnull/Y-Fcer1gnull/+Fcgr2bnull/+マウス、2匹の雌のNOD-scid,il2rgnull/null-Fcer1gnull/+Fcgr2bnull/+マウス(以下「NOG-FcgR KO/+マウス(遺伝子型)」と総称する)を得た。
(3)(第2世代~第3世代))
 かかるNOG-FcgR KO/+マウス同士を兄妹交配し、雄のNOD-scid,il2rgnull/Y-Fcer1gnull/null,Fcgr2bnull/nullと、雌のNOD-scid,il2rgnull/null-Fcer1gnull/null,Fcgr2bnull/nullを選択し、「NOG-FcgR KO/KOマウス(遺伝子型)、NOG-FcgR KOマウス(表現型)」を得た。
 上記各工程における、マウスの遺伝子検査は、マウスの組織片に100μg/mLのプロテインキナーゼK含有Lysis bufferを添加して55℃で溶解させた後、85℃で加熱して調製した組織溶解液を用い、各遺伝子について、野生型かヘテロ欠損型かホモ欠損型等について以下のプライマーを用いてPCR法にて測定することにより検証を行った。
(1)Fcer1g検査用プライマー
5’-CTCGTGCTTTACGGTATCGCC-3’(配列番号1)(Fcer1g検査用プライマー1)
5’-CCTACTCTACTGTCGACTCAAG-3’(配列番号2)(Fcer1g検査用プライマー2)
5’-GGCTGGCTATAGCTGCCTTTC-3’(配列番号3)(Fcer1g検査用プライマー3)
(Fcer1g検査用PCR反応液) 
  12.5μL    Go-Taq用 ×2 buffer
   1.0μL    Fcer1g検査用プライマー1 (5μM)
   1.0μL    Fcer1g検査用プライマー2 (5μM)
   1.0μL    Fcer1g検査用プライマー3 (5μM)
   8.0μL    Distilled H
   1.5μL    ゲノムDNA(組織溶解液)
 上記の試薬を混合して、PCR反応液を調製した。
(PCR増幅条件)
 25μL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、63℃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3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、目的のバンドサイズ付近の増幅産物バンドの有無を確認することにより、各マウスにおける標的遺伝子が野生型かKO型かを判定した。すなわち、上記PCR産物が、240bpサイズであればFcer1g KOと判定し、198bpサイズであればFcer1g野生型(wild type)(+)と判定した。
(2)Fcgr2b検査用プライマー
5’-CTCGTGCTTTACGGTATCGCC-3’(配列番号4)(Fcgr2b検査用プライマー1)
5’-AAACTCGACCCCCCGTGGATC-3’(配列番号5)(Fcgr2b検査用プライマー2)
5’-TTGACTGTGGCCTTAAACGTGTAG-3’(配列番号6)(Fcgr2b検査用プライマー3)
(Fcgr2b検査用PCR反応液)
  12.5μL     Go-Taq用 ×2 buffer
   1.0μL    Fcgr2b検査用プライマー1 (5μM)
   1.0μL    Fcgr2b検査用プライマー2 (5μM)
   1.0μL    Fcgr2b検査用プライマー3 (5μM)
   8.0μL    Distilled H
   1.5μL    ゲノムDNA(組織溶解液)
 上記の試薬を混合して、PCR反応液を調製した。
(PCR増幅条件)
 25μL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、63℃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3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、目的のバンドサイズ付近の増幅産物バンドの有無を確認することにより、各マウスにおける標的遺伝子が野生型かKO型かを判定した。すなわち、上記PCR産物が、232bpサイズであればFcgr2b KOと判定し、161bpサイズであればFcgr2b wild type(+)と判定した。
(3)IL-2rg検査用プライマー
5’-CTGCTCAGAATGCCTCCAATTCC-3’(配列番号7)(IL-2rg検査用プライマー1)
5’-CCTCCGTGCAATCCATCTTGTTCAAT-3’(配列番号8)(IL-2rg検査用プライマー2)
5’-GATCCAGATTGCCAAGGTGAGTAG-3’(配列番号9)(IL-2rg検査用プライマー3)
(IL-2rg検査用PCR反応液) 
  7.5μL   PCRバッファー(with dNTP,MgCl2)×2 buffer
  0.15μL  IL-2rg検査用プライマー1 (20μM)
  0.15μL  IL-2rg検査用プライマー2 (20μM)
  0.15μL  IL-2rg検査用プライマー3 (20μM)
  0.3μL   Tks Gflex DNAポリメラーゼ (1.25U/μL) 
  5.25μL  Distilled H
  1.5μL   ゲノムDNA(組織溶解液)
 上記の試薬を混合して、PCR反応液を調製した。
(PCR増幅条件)
 25μLの上記PCR反応液を用い、94℃にて3分の加熱処理;98℃にて10秒、65℃にて15秒、68℃にて30秒を1サイクルとして30サイクル;その後68℃にて3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、目的のバンドサイズ付近の増幅産物バンドの有無を確認することにより、各マウスにおける標的遺伝子の野生型がKO型かを判定した。すなわち、上記PCR産物が、340bpサイズであればIL-2rg KOと判定し、660bpサイズであればIL-2rg wild type(+)と判定した。
(4)scid検査用プライマー
5’-GCTAGAGAGCTGTTCCAGTT-3’(配列番号10)(scid検査用プライマー1)
5’-TTTGAACACACACTGATTCTG-3’(配列番号11)(scid検査用プライマー2)
5’-ACGCTAAGC-3’(配列番号12)(scid検査用プライマー3)
5’-CGCTATGCT-3’(配列番号13)(scid検査用プライマー4)
(scid検査用PCR反応液)
  5.0μL CycleavePCR Reaction Mix×2 buffer
  0.2μL scid検査用プライマー1(10μM)
  0.2μL scid検査用プライマー2(10μM)
  0.4μL scid検査用プライマー3(5μM)
  0.4μL scid検査用プライマー4(5μM)
  0.2μL ROX Reference DyeII (50x)
  3.1μL Distilled H
  0.5μL ゲノムDNA(組織溶解液)
 上記試薬を混合して、PCR反応液を調製した。
(PCR増幅条件)
 10μLの上記PCR反応液を用い、multiplex real-time PCR assayを実施した。95℃にて10秒の加熱処理;95℃にて5秒、55℃にて10秒、72℃にて31秒を1サイクルとして45サイクル;の条件で増幅処理が行われた。増幅反応のThreshold cycles (Ct)値から、このscid検査用プライマー1・2・3を組み合わせて、Real-time PCRを行った場合に増幅反応が認められた場合をScid変異あり、scid検査用プライマー1・2・4を組み合わせて、Real-time PCRを行った場合に増幅反応が認められた場合をScid変異なし(wild type(+))と判定した。
[実施例2]
[NOG-FcgR KO/KOマウスの特性]
(IgG抗体受容体FcgRの欠損)
 上記作出されたNOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、FcgR分子の発現が消失しているか否かについて検証を行った。NOG-FcgR KO/KOマウスの末梢血を採取し、赤血球溶血反応液で反応させて赤血球を除去することにより白血球分画を得た。かかる白血球分画を以下に示す蛍光色素標識抗原特異抗体を用いて抗体染色をした後、フローサイトメトリー(装置名:BD LSRFortessaTM X-20、Becton Dickinson社製)により蛍光強度を測定することにより、mouse CD45(mCD45)白血球中における、mouse FcgRIII/II(mCD16/32)の有無、及びmFceRI分子の発現及びmCD45白血球中における割合を検証した。上記NOG-FcgR KO/+マウス及びNOGマウスについても同様の実験を行い、比較対象とした。結果を図1及び図2に示す。
 ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体及び抗体の非特異結合を抑制するためのFcgRブロッキング抗体は、以下のとおりである。
PE/Cy7標識抗マウスCD16/32(FcgRIII/II)抗体(BioLegend社)、
APC/Cy7標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
(結果)
 これ以降、実施例の記載や図面において、NOGマウスを「+/+」:NOD-scid,il2rgnull-Fcer1gnull/+Fcgr2bnull/+(NOG-FcgR KO/+)マウスを「KO/+」;NOD-scid,il2rgnull-Fcer1gnull/null,Fcgr2bnull/null(NOG-FcgR KO/KO)マウスを「KO/KO」と表すことがある。
 図1から明らかなとおり、NOG-FcgR KO/KOマウス(KO/KO)(図1(d))においては、mCD45白血球中において、mFcgRIIIやmFcgRIIは消失していた。一方、NOGマウス(図1(b))及びNOG-FcgR KO/+マウス(図1(c))においては、mFcgRIII及びmFcgRIIが発現していることが確認された。図2においても同様の結果が示された。
[実施例3]
(ヒトIgG抗体結合能)
 NOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、FcgR分子の発現が消失していることにより、ヒトIgG抗体への結合能が消失しているか否かについて検証を行った。NOG-FcgR KO/KOマウスに、ヒトIgG型抗体医薬トラスツズマブ100μgを腹腔内へ投与した後、3日目に末梢血を採取し、実施例2と同様の方法で白血球分画を得た。かかる白血球分画を以下に示す蛍光色素標識抗原特異抗体を用いて抗体染色をした後、前記装置を用いてフローサイトメトリーにより蛍光強度を測定することにより、mCD45白血球中のF4/80CD11b単球/マクロファージ分画における、FcgRIII/II(mCD16/32)の発現及びヒトIgG抗体の結合の有無を検証した。上記NOG-FcgR KO/+マウスについても同様の実験を行い、比較対象とした。さらに、NOG-FcgR KO/+マウスに上記ヒトIgG型抗体医薬を投与しないものをネガティブコントロールとした。結果を図3に示す。
 ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は、以下のとおりである。
AlexaFluor488標識ヒトIgG Fc抗体(BioLegend社)、
PE標識抗マウスCD11b抗体(BioLegend社)、
PE/Cy7標識抗マウスCD16/32(FcgRIII/II)抗体(BioLegend社)、
APC標識抗マウスF4/80抗体(eBioscience社)
APC/Cy7標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
(結果)
 図3(c)から明らかなとおり、ヒト抗体投与NOG-FcgR KO/KOマウスでは、mCD45白血球中のF4/80CD11b単球/マクロファージ分画において、ヒトFcgRIII/IIの陽性分画、及びヒトIgG抗体は検出されず、ヒトIgGとマウスFcgRの結合は確認されなかった。一方、図3(b)から明らかなとおり、ヒトIgG抗体投与NOG-FcgR KO/+マウスでは、mCD45F4/80CD11b単球/マクロファージ分画において、FcgRIII/IIが陽性である細胞の中にヒトIgGの分画が検出され、投与されたヒトIgGはマウスFcgRに結合していることが確認された。他方、ネガティブコントロールにおいては、FcgRIII/IIは陽性であったが、ヒトIgG抗体は検出されなかった(図3(a))。以上より、NOG-FcgR KO/KOマウスでは、ヒトIgG型抗体に対する抗体結合能が喪失していることが確認された。
[実施例4]
(マウス抗体代謝能)
 上記NOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、FcgR分子の欠損により、マウス抗体の代謝能が変化するかを検証した。NOG-FcgR KO/KOマウスに、マウスIgG1モノクローナル抗体(mIgG1、clone MOPC-21)をマウスの腹腔内へ100μgもしくは20μg投与した後、12週間にわたり継時的に血液を採取し、血漿分画を得た。得られた血漿中のマウスIgG抗体の濃度を、Mouse IgG ELISA Quantitation set(Bethyl laboratories, Inc社製)を用いてELISA法により測定した。NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについても同様の実験を行い、比較対象とした。結果を図4に示す。
(結果)
 図4(b)から明らかなとおり、NOG-FcgR KO/KOマウスにマウスIgG1抗体を100μg投与した場合、マウスIgG1抗体は、投与後1週目で血漿中での濃度が最大値となり、その後徐々に減少したが、12週目でも検出された。NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスと比較した場合においても、抗体濃度に違いは認められなかった(図4(a))。したがって、NOG-FcgR KO/KOマウスにおけるFcgR分子の欠損は、マウス抗体の代謝速度に影響を与えないことが確認された。また、NOG-FcgR KO/KOマウスのみに着目し、マウスIgG1の100μg投与群と20μg投与群を比較すると、20μg投与群の方が血漿中の抗体濃度が低値であることから、血漿中のマウスIgG濃度は抗体投与量に依存的であることが確認された(図4(c))。
[実施例5]
(ヒト抗体代謝能)
 上記NOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、FcgR分子の欠損によりヒト抗体の代謝能が変化するかを検証した。NOG-FcgR KO/KOマウスに、ヒトIgGモノクローナル抗体として以下に示す市販の抗体医薬3種類をマウスの腹腔内へそれぞれ100μg投与した後、28日間にわたり継時的に血液を採取し、血漿分画を得た。得られた血漿中の各ヒトIgG抗体の濃度を、Human IgG ELISA Quantitation set (Bethyl laboratories, Inc社製)を用いてELISA法により測定した。NOG-FcgR KO/+マウス及びNOGマウスについても同様の実験を行い、比較対象とした。結果を図5に示す。
 ここで使用した抗体医薬は、以下のとおりである。
リツキシマブ(Rituximab):抗CD20モノクローナル抗体:Rituxan(中外製薬株式会社製);
トラスツズマブ(Trastuzumab):抗HER2ヒト化モノクローナル抗体ハーセプチン(Herceptin)(Her2特異的抗体医薬品)(中外製薬株式会社製);
モガムリズマブ(Mogamulizumab):ヒト化抗CCR4モノクローナル抗体ポテリジオ(Poteligeo)(協和発酵キリン株式会社製);
(結果)
 図5(a)~(c)から明らかなとおり、NOG-FcgR KO/KOマウスに上記3種類のヒトモノクローナル抗体をそれぞれ100μg投与した場合、いずれのヒトIgG抗体も投与後2週間以内にほぼ消失した。NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスにおいても上記3種類のいずれの抗体についても同じ傾向が認められた。したがって、NOG-FcgR KO/KOマウスにおけるFcgR欠損は、ヒト抗体の代謝速度にも影響を与えないことが確認された。
[実施例6]
(マウス貪食細胞によるADCC活性の消失(1))
 NOGマウスに投与した抗原特異的抗体が、マウスFcgRを介してマウス貪食細胞に認識されることで、貪食反応が誘導されることが知られている。そこで、ヒト固形がん細胞株を用いて、NOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、マウスFcgRが欠損することにより、マウス貪食細胞によるADCC活性が消失するか否かを検証した。
 ヒト固形がん細胞株の一種であるHer2陽性胃がん細胞株4-1STの3mm角の腫瘍塊を、NOG-FcgR KO/KOマウスに皮下移植することにより、4-1ST皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスを調製した。NOG-FcgR KO/+マウスについても同様の処理を行い、4-1ST皮下移植NOG-FcgR KO/+マウスを調製して比較対象とした。4-1STを移植後一週間目より50μgのトラスツズマブを、上記各4-1ST皮下移植マウスに週2回腹腔内投与し、22日間にわたり継時的に腫瘍サイズを測定した。また、抗体の代わりにPBSを投与した上記2種類のマウスをPBS投与コントロール群とした。結果を図6に示す。
(結果1)
 図6(b)から明らかなとおり、4-1ST皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、トラスツズマブを投与した場合22日目の腫瘍サイズは平均850mmであった。一方、4-1ST皮下移植NOG-FcgR KO/+マウスにおいては、トラスツズマブを投与した場合22日目の腫瘍サイズは平均150mmであって、4-1ST皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスと比較して、トラスツズマブ抗体投与による腫瘍抑制効果が確認された。かかる結果は、マウスFcgRを介して作用するマウス貪食細胞が、がん抗原特異的なヒト抗体に結合した腫瘍(ヒト固形がん)を認識して傷害し、腫瘍塊の成長を抑制していること、また、NOG-FcgR KO/KOマウスにおいてはマウス貪食細胞によるADCC活性が惹起されないことを示している。
(結果2)
 図6(a)から明らかなとおり、PBS投与コントロール群(saline)においては、4-1ST皮下移植NOG-FcgR KO/+マウスと4-1ST皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスとの間で腫瘍塊の成長度合いに違いは認められず、マウスFcgRの有無が腫瘍の成長度合いに影響を与えることはないことが確認された。
[実施例7]
(マウス貪食細胞によるADCC活性の消失(2))
 ヒト浮遊系がん細胞株を用いて、NOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、マウスFcgRが欠損することにより、マウス貪食細胞によるADCC活性が消失するか否かを検証した。ヒト浮遊系がん細胞株の一種であるCD20バーキットリンフォーマ株Daudi、2.4x10個を、NOG-FcgR KO/KOマウスの尾静脈より移植し、Daudi移植NOG-FcgR KO/KOマウスを調製した。NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについても同様の処理を行い、Daudi移植NOGマウス及びDaudi移植NOG-FcgR KO/+マウスを調製して比較対象とした。
 尾静脈より抗原特異的抗体医薬品としてRituximab50μgを、上記各マウスに週1回腹腔内投与し、定期的に採血し、抗体染色後フローサイトメトリーにより血液中のCD20Daudi細胞を測定した。また、抗体の代わりにPBSを上記各マウスに投与することによりPBS投与コントロール群とした。移植後21日目の結果を図7に示す。
(結果)
 図7(b)から明らかなとおり、Rituximabを投与したDaudi移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、血液中のCD20Daudi細胞は総白血球中1~2%の割合で検出された。一方、Rituximabを投与したDaudi移植NOG-FcgR KO/+マウスにおいては、血液中のCD20Daudi細胞は総白血球中0.2%以下まで減少した。他方、図7(a)から明らかなとおり、PBS投与コントロール群では、Daudi移植NOG-FcgR KO/KOマウス、Daudi移植NOG-FcgR KO/+マウス及びDaudi移植NOGマウスのいずれにおいても、血液中のCD20Daudi細胞は総白血球中約1.5%~約4%の頻度で検出された。
[実施例8]
(マウス貪食細胞によるADCC活性の消失(3))
 上記Rituximab又はPBSを投与したDaudi移植NOG-FcgR KO/KOマウス、Daudi移植NOG-FcgR KO/+マウス、及びDaudi移植NOGマウスについて、Daudi移植後23日目に剖検し、Daudi細胞が集積する腎臓を摘出し、臓器重量を測定することによりマウス貪食細胞のADCC活性が機能しているか否かを評価した。結果について、各マウスの腎臓の写真を図8(a)に、各マウスの腎臓の重量のグラフを図8(b)に示す。
(結果)
 図8(a)及び(b)から明らかなとおり、Rituximab投与群(Rit.)において、Daudi移植NOG-FcgR KO/KOマウスでは、腎臓の重量は0.5g前後にまで増加した。一方、Daudi移植NOG-FcgR KO/+マウスでは、腎臓の重量は0.2g前後と腎臓の肥大化が抑制されていた。PBS投与コントロール群においては、Daudi移植NOG-FcgR KO/+マウス、Daudi移植NOG-FcgR KO/KOマウスともに腎臓の重量は0.5g前後まで増加した。また、Daudi移植NOGマウスの腎臓の重量は0.57g程度にまで増加しており、いずれにおいてもDaudi集積による腎臓の肥大化が認められた。なお、成体NOGマウスの腎臓は、一般的には0.2g前後であることが知られている。以上の結果は、抗原特異抗体Rituximabを投与しても、NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、マウス貪食細胞がマウスFcgRを介してがん細胞Daudi細胞を認識・攻撃できないことを示している。
(ADCC活性についてのまとめ)
 実施例6~8の結果より、NOG-FcgR KO/KOマウスでは、マウスFcgRを欠損することにより、マウス貪食細胞のADCC活性が機能しないことが示唆されている。
[実施例9]
(ヒト造血幹細胞生着能の検証1)
 NOG-FcgR KO/KOマウスにおけるヒト造血幹細胞の生着能について検証した。
(ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスの調製)
 7週齢以上の成体NOG-FcgR KO/KOマウスにX線を照射することで骨髄を抑制した(Day0)。X線照射後1日以内に50000個のhCD34ヒト造血幹細胞を尾静脈より移植することにより、ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスを調製した。NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについても上記同様の調製処理を行うことにより、ヒト造血幹細胞移植NOGマウス及びヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/+マウスを調製し、比較対象とした。
(フローサイトメトリーによる検証)
 上記各マウスについて、ヒト造血幹細胞移植後4週、8週、12週、16週及び20週経過時に末梢血を採取し、実施例2と同様の方法で白血球分画を得た。さらに、かかる白血球分画を以下に示す蛍光色素標識抗原特異抗体を用いて抗体染色をした後、フローサイトメトリーにより蛍光強度を測定することにより、ヒト免疫細胞hCD45細胞の割合を測定した。結果を図9に示す。
 なお、実施例9~実施例12で使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は、以下のとおりである。
BUV395標識抗hCD33抗体(Becton Dickinson社)
Brilliant Violet421標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD19抗体(BioLegend社)
APE/R700標識抗hCD56抗体(Becton Dickinson社)
APC/Cy7標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet510標識抗hCD45抗体(BioLegend社)
(結果)
 図9(a)及び(b)から明らかなとおり、ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウス、ヒト造血幹細胞移植NOGマウス、及びヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/+マウスの雄(a)、雌(b)いずれにおいても、総白血球中のhCD45細胞の割合は時間の経過とともに増加し、hCD45細胞の生着が確認された。ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、hCD45細胞の生着率は比較対象のマウスよりも8~16週にわたり有意に大きく、また、ヒト造血幹細胞移植後20週経過時に75%前後の値を示し、比較対象としたマウスよりも有意に高い値を示した。一方、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスにおいては、ヒト造血幹細胞移植後20週経過時においてもhCD45細胞の割合は60%前後の値にとどまった。
[実施例10]
(ヒト造血幹細胞生着能の検証2)
 上記ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウス、ヒト造血幹細胞移植NOGマウス、及びヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/+マウスについて、ヒト造血幹細胞移植後4週から20週経過時までの、総白血球中のhCD45細胞の詳細を調べた。結果を図10に示す。
(結果)
 図10から明らかなとおり、上記各マウスでは、hCD33ミエロイド系細胞(雄(a)、雌(d))、hCD19B細胞(雄(b)、雌(e))、hCD3T細胞(雄(c)、雌(f))の分画がそれぞれ検出された。したがって、マウスFcgRが欠損していても、ヒト免疫細胞の分化能に影響を与えないことが確認された。
[実施例11]
(ヒト造血幹細胞生着能の検証3)
 上記ヒト造血幹細胞移植した、NOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、ヒト造血幹細胞移植後26週経過時に剖検し、造血臓器(骨髄・脾臓・血液)中に、hCD45細胞がどの程度生着しているかを、フローサイトメトリーにより蛍光強度を測定することにより調べた。結果を図11に示す。
(結果)
 図11(a)~(f)から明らかなとおり、ヒト造血幹細胞移植後26週経過時において、骨髄(BM)((a)(d))・脾臓(Spl)((b)(e))・血液(PB)((c)(f))におけるhCD45細胞の割合(Human CD45+ in MNC(%))、及び細胞数(Abs. cell number (x 10cells)もしくは Abs. cell number (x 10cells/μL))は、ヒト造血幹細胞移植したNOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウス間で、有意差は認められなかった。
[実施例12]
(ヒト造血幹細胞生着能の検証4)
 ひきつづき、剖検した各マウスについて、造血臓器(骨髄・脾臓・血液)中のhCD45細胞の中でhCD3T細胞、hCD19B細胞、hCD33ミエロイド細胞、hCD56NK細胞の占める割合(Freq. of hCD45 (%))、及び血液1μL中の各細胞の細胞数(Abs. cell number (x 10cells/μL))を調べた。2-way ANOVA解析を行った結果を図12に示す。
(結果)
 図12から明らかなとおり、上記ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウス、ヒト造血幹細胞移植NOGマウス、及びヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/+マウスでは、hCD33ミエロイド系細胞、hCD19B細胞、hCD3T細胞、hCD56NK細胞のいずれの分画も検出されたが、特に脾臓のhCD19B細胞(e)については、ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、NOGマウスの2.5倍以上、KO/+マウスの1.2倍以上という顕著に多い細胞数が検出された。
[実施例13]
(T細胞亜集団の分化)
 一般的に、hCD3T細胞は、さらにCD4T細胞・CD8T細胞・CD4CD8二重陽性(double positive:DP)T細胞の亜集団に分けられることが知られている。そこで、上記ヒト造血幹細胞を移植した、NOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスについて、末梢血採取試料について以下に示す蛍光色素標識抗原特異抗体を用いて抗体染色をした後、フローサイトメトリーにより蛍光強度を測定することにより、T細胞亜集団の分化の状況を評価した。結果を図13に示す。
 なお、ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は、以下のとおりである。
PE標識抗hCD4抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD8a抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet421標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet510標識抗hCD45抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet605標識ヒトPD-1(CD279)抗体(BioLegend社)
(結果)
 図13から明らかなとおり、ヒト造血幹細胞移植した、NOG-FcgR KO/KOマウス、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスのいずれにおいても、hCD4T細胞・hCD8T細胞・hCD4hCD8hDP T細胞の亜集団が正常に分化しており、血液免疫系の再構築が確認された(図13(a))。さらに、ヒトT細胞に発現するProgrammed cell death 1(PD-1)タンパク分子hPD-1の発現を見たところ、hCD4分画においてさらにhPD-1分子が発現していることが確認された(図13(b))。
 したがって、FcgRの欠損によってもこれらの機能は影響を受けないことを確認した。
[実施例14]
(ヒト血液免疫系が再構築されたNOG-FcgR KO/KOマウスにおけるヒト免疫細胞に対するマウスのADCC活性の検証)
 7週齢以上の成体NOG-FcgR KO/KOマウスにX線を照射することで骨髄を抑制し、X線照射後1日以内に50000個のヒト造血幹細胞を尾静脈より移植することにより、ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスを調製した。ヒト造血細胞移植後16週経過時に、hCD3T細胞の分化を確認したマウスについて、ヒトT細胞に発現するPD-1タンパク分子を特異的に認識する抗ヒトPD-1抗体(OPDIVO) (Bristol-Myers Squibb社製)を、ヒト造血幹細胞移植後18週、19週、及び20週経過時に週1回計3回、各100μg投与した後、マウスを剖検し、骨髄・脾臓・血液の各造血組織中の、ヒトT細胞を含めたヒト免疫細胞の増減を、フローサイトメトリーにより解析した。ヒト造血幹細胞移植NOGマウス、及びヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/+マウスについても同様の処理を行い、比較対象とした。結果を図14に示す。
 なお、ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は以下のとおりである。
PE標識抗hCD4抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD8a抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD19抗体(BioLegend社)
APC-R700標識抗hCD19抗体(Becton Dickinson社)
APC-R700標識抗hCD56抗体(Becton Dickinson社)
Brilliant Violet421標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet510標識hCD45抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet605標識ヒトPD-1(CD279)抗体(BioLegend社)
BUV395標識抗hCD33抗体(Becton Dickinson社)
APC/Cy7標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
(結果)
 図14(a)~(c)から明らかなとおり、OPDIVOを投与した各マウスの骨髄・脾臓・血液におけるhCD45細胞の割合(hCD45in MNC (%))に関しては、いずれの臓器でも有意差は認められなかった。一方、図14(e)から明らかなとおり、脾臓においては、OPDIVOを投与したヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、OPDIVOを投与した、ヒト造血幹細胞移植NOGマウスの4.2倍、ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/+マウスの2.2倍以上のhCD45+細胞数(Abs. cell number (x106 cells))が検出され、NOG-FcgR KO/KOマウスにおいてhCD45+細胞数が減少することなく生着したことが示された。
[実施例15]
 上記OPDIVOを投与した各ヒト造血幹細胞移植マウスを解析して、hCD45細胞の詳細を調べた。結果を図15に示す。
(結果)
 図15から明らかなとおり、上記OPDIVOを投与した各マウスのいずれにおいてもhCD3T細胞、hCD19B細胞、hCD33ミエロイド系細胞、hCD56NK細胞の各分画が検出された。また、OPDIVO投与ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスは、脾臓(図15(b))及び末梢血(図15(c))においてhCD3T細胞が減少することなく生着し、hCD3T細胞の割合がNOGマウスの2倍以上多かった。また、脾臓(図15(e))において、hCD3T細胞数がNOGマウスの3倍以上であり、hCD19B細胞もNOGマウスの3倍以上であった。
[実施例16]
 上記検出された脾臓のhCD45細胞中のhCD3T細胞について、さらに、T細胞のサブセットを検証した。結果を図16に示す。
(結果)
 図16から明らかなとおり、OPDIVO投与ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスは、OPDIVOを投与した、ヒト造血幹細胞移植NOG及びヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/+マウスと比較して、脾臓においてhCD45細胞中のhCD4T細胞の割合が有意に高く、NOGマウスやNOG-FcgR KO/+マウスの3倍以上であった。hCD4T細胞数もNOGマウスやNOG-FcgR KO/+マウスの8倍以上であり、hCD8T細胞数もNOGマウスやNOG-FcgR KO/+マウスの4倍以上であり、T細胞サブセット細胞数も有意に多かった。
(実施例14~実施例16のまとめ)
 これらの結果は、NOGマウス及びNOG-FcgR KO/+マウスでは、マウスFcgR分子が存在するので抗PD-1抗体によりhPD-1T細胞がマウス生体から除去されるが、NOG-FcgR KO/KOマウスではFcgR分子が欠損しているので、抗PD-1抗体依存性のヒトT細胞の除去が起こらないことを示唆する。
[実施例17]
(ヒト末梢血由来単核球分画(Peripheral blood derived monoclonal cells:PBMC)生着能の検証)
 NOG-FcgR KO/KOマウスにおけるヒトPBMCの生着能について検証した。7週齢以上の成体NOG-FcgR KO/KOマウスに、1500000個又は2500000個のヒトPBMCをマウス尾静脈より移植することにより、ヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウスを調製した。NOGマウスについても上記同様の調製処理を行うことにより、ヒトPBMC移植NOGマウスを調製し、比較対象とした。
(フローサイトメトリーによる検証)
 上記各マウスについて、ヒトPBMC移植後2週、4週、5週及び/又は6週経過時に採血を行い、実施例2と同様の方法で白血球分画を得た。さらに、白血球分画を以下に示す蛍光色素標識抗原特異抗体を用いて抗体染色をした後、フローサイトメトリーにより蛍光強度を測定することにより、ヒト免疫細胞hCD45+細胞の割合を測定した。結果を図17に示す。
 なお、ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は、以下のとおりである。
FITC標識抗hCD33抗体(BioLegend社)
PE標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD19抗体(BioLegend社)
APC標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
APC/Cy7標識抗hCD45抗体(BioLegend社)
FITC標識抗hCD4抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD19抗体(BioLegend社)
APC標識抗hCD19抗体(BioLegend社)
APC-R700標識抗hCD56抗体(Becton Dickinson社)
APC/Cy7標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet421標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet510標識hCD45抗体(BioLegend社)
(結果)
 図17(a)及び(b)から明らかなとおり、ヒトPBMCを2500000個移植したNOG-FcgR KO/KOマウス及びヒトPBMC移植NOGマウスのいずれにおいても、hCD45細胞の生着を確認したが、細胞生着率はヒトPBMC移植NOGマウスでは4週目ではほぼ平均10%前後であったのに対し、ヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウスでは、4週目に平均48%となっており、4週目という早い時期でNOGマウスと比較して3.5倍以上の値を示した。また、移植細胞数を減らしてヒトPBMCを1500000個移植して2週目で評価を行った場合、図17(c)から明らかなとおり、細胞生着率は、ヒトPBMC移植NOGマウスでは0.5%未満であったのに対し、ヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウスでは1~8%であってNOGマウスの2~16倍であった。また、図17(d)から明らかなとおり、生着細胞数は、ヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウスは50-200/μLであるのに対し、ヒトPBMC移植NOGマウスでは10/μL前後であることから、ヒトPBMC移植NOGマウスと比較してヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウスでは、特にPBMC移植後早い時期において、また、PBMCの移植数が通常行われているよりも少ない数でも、NOGマウスと比較して有意に高いことが確認された。
[実施例18]
(ヒトPBMC生着能)
 上記ヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウス及びヒトPBMC移植NOGマウスについて、ヒトPBMC移植後4週経過時に、末梢血におけるhCD45細胞の詳細を調べた。結果を図18に示す。
 なお、ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は、以下のとおりである。
FITC標識抗hCD4抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
APC/Cy7標識抗hCD45抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD19抗体(BioLegend社)
APC標識抗hCD8a抗体(BioLegend社)
APC-R700標識抗hCD56抗体(Becton Dickinson社)
APC/Cy7標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet421標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet510標識hCD45抗体(BioLegend社)
(結果)
 図18(a)及び(c)から明らかなとおり、上記ヒトPBMC移植NOG-FcgRKO/KOマウスにおいてhCD45細胞の97%以上は、hCD3T細胞で占められていることが確認された。1500000個のヒトPBMC移植NOGマウスでは、hCD3T細胞の割合は75%程度であった。図18(b)及び(d)から明らかなとおり、T細胞亜集団については、上記いずれのヒトPBMC移植マウスにおいてもCD4T細胞、CD8T細胞、CD4CD8DP T細胞のいずれの分画も検出された。
[実施例19]
(ヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおけるヒト免疫細胞に対する抗体反応性)
 hCD3T細胞のフローサイトメトリーによる解析により、ヒトPBMC移植NOGマウス及びヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/+マウスにおいて増殖したヒトPBMC由来hCD3+細胞は、大部分がPD-1分子を発現しており、ヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいても同様にPD-1分子が発現していることが示された(図19(a))。さらに、抗ヒトPD-1抗体(マウスIgG1タイプ(clone J116))を、PBMC移植後5週目、6週目、7週目に上記各マウスに50μgずつ投与することにより、ヒトPD-1T細胞に対する細胞傷害が誘導されるか否かを検証した。結果を図19(b)に示す。
(結果)
 図19(b)から明らかなとおり、NOG-FcgR KO/KOマウスでは抗ヒトPD-1抗体(マウスIgG1タイプ)を投与しても、hCD45細胞中のヒトT細胞の割合の減少は起こらなかった。一方、ヒトPBMC移植NOGマウス及びヒトPBMC移植NOG-FcgR KO/+マウスでは、hCD45細胞中のヒトT細胞の割合が非常に低くなった。したがって、NOG-FcgR KO/KOマウスでは、FcgR分子が欠損しているので、抗ヒトPD-1抗体依存性のヒトT細胞の除去が起こらないことが確認された。
[実施例20]
(ハイブリッド型動物モデルの樹立)
 NOG-FcgR KO/KOマウスに、マウス生体内でヒトNK細胞を増幅・維持することができるNOG-hIL-15 Tgマウスを掛け合わせることにより、両者の特性を有する動物モデルの作製を試みた。すなわち、NOG-FcgR KO/KOマウスとNOG-hIL-15 Tgマウスを交配し、NOG-FcgR KO/KO,hIL-15 Tgマウスを作製した。
[実施例21]
(in vitro培養して増幅させたヒト末梢血由来NK細胞(Expanded NK細胞)の生着能の検証)
 NOG-FcgR KO/KO,hIL-15 TgマウスにおけるヒトExpanded NK細胞の生着能について検証した。7週齢以上の成体NOG-FcgR KO/KO,hIL-15 Tgマウスに、3850000個のヒトExpanded NK細胞をマウス尾静脈より移植することにより、ヒトExpanded NK細胞移植NOG-FcgR KO/KO, hIL-15 Tgマウス(FcgR KO/KO,hIL-15 Tg)を調製した。NOG-hIL-15 Tgマウスについても上記同様の調製処理を行うことにより、ヒトExpanded NK細胞移植NOG-hIL-15 Tgマウス(FcgR+/+,hIL-15 Tg)を調製し、比較対象とした。
 上記ヒトExpanded NK細胞移植NOG-FcgR KO/KO, hIL-15Tgマウス及びヒトExpanded NK細胞移植NOG-hIL-15 Tgマウスについて、ヒトExpanded NK細胞移植後2週経過時に末梢血を採取し、hCD45細胞の生着性を調べた。結果を図20に示す。
 なお、ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は、以下のとおりである。
APC-R700標識抗hCD56抗体(Becton Dickinson社)
APC/Cy7標識抗マウスCD45抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet421標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet510標識抗hCD45抗体(BioLegend社)
(結果)
 図20(a)から明らかなとおり、上記いずれのヒトExpanded NK細胞移植マウスにおいてもhCD45細胞の生着が認められた。また、図20(b)から明らかなとおり、hCD45細胞の80%以上は、hCD56NK細胞で占められていることが確認された。これらの結果は、NOG-FcgR KO/KO hIL-15Tgマウスは、NOG-hIL-15 Tgマウスの特性である、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できるという、ヒトNK細胞の生着性を保有していることを示唆している。
 上記NOG-FcgR KO/KO,hIL-15 Tgマウスに、Daudi 1500000個を尾静脈より移植した。移植3日後に、in vitro培養して増幅させたヒト末梢血由来NK細胞(Expanded NK細胞)を8500000個尾静脈より移植して、さらにヒト抗体医薬である抗CD20抗体リツキシマブ 25μgを週1回腹腔内に投与した。3週間後に、腎臓の重量を測定し、評価した。別途NOG-hIL-15 Tgマウスを交配してNOG-FcgR KO/+,hIL-15 Tgマウスを作製したうえでDaudi 1500000個を尾静脈より移植し、また、NOG-FcgR KO/+マウスにもDaudi 1500000個を尾静脈より移植し、ともに比較対象とした。結果を図21に示す。
 図21から明らかなとおり、NOG-FcgR KO/+(-non-Tg)マウスでは、リツキシマブ投与により腎臓の重量は抑制された。反対に、NOG-FcgR KO/KO,non-Tgマウスではリツキシマブ投与群でも、腎臓の重量の増加は認められた。さらに、NOG-FcgR KO/KO hIL-15 Tgマウスでは、NK細胞移植のみもしくはリツキシマブの単独投与では腎臓重量は増加したままであったが、両者を投与することで腎臓の肥大化が抑制されていた。これらの結果は、NOG-FcgR KO/KO hIL-15 Tgマウスは、NOG-FcgR KO/KOマウスとNOG-hIL-15 Tgマウスの各々の特性を有しており、マウス貪食細胞に影響されることなくヒトNK細胞のみをエフェクター細胞として、がん抗原特異的なヒト抗体に結合した腫瘍に対するADCC活性を評価することができることを示唆している。
[実施例22]
 以下、遺伝子改変免疫不全マウスに、ヒト免疫細胞とヒト腫瘍細胞を共存させ、さらに抗ヒト抗体の生理活性を評価できるかどうかを検討した。すなわち、ヒト細胞生着免疫不全マウスを用いて、免疫チェックポイント阻害剤として働く抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の活性や作用機序の評価を行った。
(免疫チェックポイント阻害剤の腫瘍抑制反応の亢進機能の検証)
 ヒト血液免疫系が再構築されたNOG-FcgR KO/KOマウスにおける、ヒト免疫チェックポイント阻害剤の機能の評価を行った。免疫チェックポイント阻害剤として、抗ヒトPD-1抗体、ニボルマブ(Nivolumab)(ブリストルマイヤーズ・スクイーブ社製)を用いた。8週齢以上の成体NOG-FcgR KO/KOマウスにX線を照射することで骨髄を抑制し、X線照射後1日以内に50000個のヒト造血幹細胞を尾静脈より移植することにより、ヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスを調製した。ヒト造血幹細胞移植後16週以上経過し、ヒトCD3T細胞の分化を確認したヒト造血幹細胞移植NOG-FcgR KO/KOマウスについて、ヒト造血幹細胞移植後24週経過時にヒト頭頸部扁平上皮がん細胞株HSC-4(1500000個)を皮下移植することにより、HSC-4移植NOG-FcgR KO/KOマウスを調製した(図22におけるday0)。
 上記マウスに200μgのニボルマブをHSC-4移植後1週間毎に腹腔内へ投与した。HSC-4移植後7日、14日、21日、28日経過時に腫瘍サイズを計測した。NOGマウスについても上記同様の手順により、ヒト造血幹細胞移植NOGマウスを調製し、次いでHSC-4移植NOG(-FcgR+/+)マウスを調製した。また、抗体の代わりにPBSを投与した上記2種類のマウスをPBS投与コントロール群とした。腫瘍サイズの測定の結果を図22に示す。
(結果)
 図22(b)から明らかなとおり、HSC-4移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、PBSを投与した場合28日目の腫瘍サイズは平均1300mmであった。一方、ニボルマブを投与した場合28日目の腫瘍サイズは平均600mmであって、PBS投与群と比較して、ニボルマブ抗体投与による腫瘍抑制効果が確認された。他方、図22(a)から明らかなとおり、HSC-4移植NOG-FcgR+/+マウスにおいては、28日目の腫瘍サイズはPBSを投与した場合もニボルマブを投与した場合も平均1000mmであって、ニボルマブ抗体投与による腫瘍抑制効果は確認されなかった。この結果は、HSC-4移植NOG-FcgR KO/KOマウスでは、免疫チェックポイント阻害剤による腫瘍抑制反応を亢進させる機能が検出されたが、HSC-4移植NOG(-FcgR+/+)マウスでは、腫瘍抑制反応を亢進させる機能が検出されなかったことを示し、上記ヒト免疫細胞とヒト腫瘍細胞を共存するHSC-4移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいて、腫瘍抑制反応を亢進させる機能等の生理活性を評価できることが確認された。
[実施例23]
(ヒト免疫チェックポイント阻害剤のT細胞浸潤の亢進機能の検証)
 上記HSC-4移植NOG-FcgR KO/KOマウスについて、ヒト造血幹細胞移植後28週経過時に採血を行い、ヒト造血細胞移植後28週経過時(抗ヒトPD-1抗体(ニボルマブ)の最終投与を行った翌日)にマウスを剖検し、脾臓と腫瘍を採取した。腫瘍・脾臓・血液の各組織中の、ヒトT細胞を含めたヒト免疫細胞の増減を、フローサイトメトリーにより解析した。さらに血液と脾臓に関しては、実施例2と同様の方法で白血球分画を得た。HSC-4移植NOG(-FcgR+/+)マウスについても同様の処理を行い、比較対象とした。
 なお、上記腫瘍は、1mg/mLのCollagenaseIV(シグマ社製)/100μg/mLのDNaseI(シグマ社製)含有RPMI1640(Invitrogen社製)培地内で細断し、さらにgentleMACS dissociater(Miltenyi Biotec社製)を用いて懸濁しながら37℃にて計60分間反応することで細胞を単離させ、細胞浮遊分画から白血球分画を得た。さらに、白血球分画を以下に示す蛍光色素標識抗原特異抗体を用いて抗体染色をした後、フローサイトメトリーにより蛍光強度を測定することにより、ヒト免疫細胞hCD45+CD3+細胞の割合を測定した。結果を図23に示す。
 なお、ここで使用した蛍光色素標識抗原特異抗体は以下のとおりである。
FITC標識抗hCD44抗体(BioLegend社)
PE標識抗hPD-1抗体(BioLegend社)
PE/Cy7標識抗hCD8a抗体(BioLegend社)
PerCP-Cy5.5標識抗mCD45抗体(BioLegend社)
APC標識抗hCD69抗体(BioLegend社)
Alexa Fluor-R700標識抗hCD19抗体(Becton Dickinson社)
APC-Cy7標識抗hCD4抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet421標識抗hCD3抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet510標識hCD45抗体(BioLegend社)
Brilliant Violet605標識ヒトPD-1(CD279)抗体(BioLegend社)
(結果1)
 図23(a)から明らかなとおり、HSC-4皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、PBSを投与した場合、腫瘍内に浸潤した単核球分画中でヒトT細胞が占める割合は平均12%だが、ニボルマブを投与した場合のヒトT細胞が占める割合は30%であって、PBS投与群と比較して、ニボルマブ抗体投与による腫瘍内へのヒトT細胞浸潤の亢進が確認された。一方、HSC-4皮下移植NOG-FcgR+/+マウスにおいては、PBSを投与した場合、腫瘍内に浸潤した単核球分画中でヒトT細胞が占める割合は平均2.3%だが、ニボルマブを投与した場合のヒトT細胞が占める割合は0.7%であって、PBS投与群と比較して、ニボルマブ抗体投与による腫瘍内へのヒトT細胞の減少が確認された。また、図23(b)及び(c)から明らかなとおり、HSC-4皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスの脾臓及び血液において、ニボルマブを投与した場合のヒトT細胞が占める割合は、脾臓では平均31.5%、末梢血では平均20.8%だが、PBSを投与した場合の脾臓は平均9.8%、末梢血は平均11.6%であり、PBS投与群と比較して多く、ニボルマブ抗体投与により、ヒトT細胞の割合の増加が確認された。HSC-4皮下移植NOG-FcgR+/+マウスにおいては、ニボルマブを投与した場合のヒトT細胞が占める割合は、脾臓では平均6.0%、末梢血では平均1.8%だが、PBSを投与した場合の脾臓では平均9.2%、末梢血では平均2.8%であり、ニボルマブ抗体投与によるヒトT細胞数の減少が確認された。
(結果2)
 図23(d)から明らかなとおり、HSC-4皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスにおいては、PBSを投与した場合、腫瘍内のヒトT細胞数は平均600000個だが、一方、ニボルマブを投与した場合の腫瘍内のヒトT細胞数は平均2100000個であって、PBS投与群と比較して、ニボルマブ抗体投与による腫瘍内のヒトT細胞数が増加していた。しかし、HSC-4皮下移植NOG-FcgR+/+マウスにおいては、PBSを投与した場合、腫瘍内のヒトT細胞数は平均140000個だが、ニボルマブを投与した場合の腫瘍内のヒトT細胞数は平均36000個であって、PBS投与群と比較して、ニボルマブ抗体投与による腫瘍内へのヒトT細胞数の減少が確認された。また、図23(e)及び(f)から明らかなとおり、HSC-4皮下移植NOG-FcgR KO/KOマウスの脾臓及び血液において、ニボルマブを投与した場合のヒトT細胞数は、脾臓では平均12400000個であり、末梢血では平均1270000個/mLだが、PBSを投与した場合の脾臓では平均2600000個であり、末梢血では平均350000個/mLであり、PBS投与群と比較して多く、ニボルマブ抗体投与により、ヒトT細胞数の増加が確認された。HSC-4皮下移植NOG-FcgR +/+マウスにおいては、ニボルマブを投与した場合のヒトT細胞数は、脾臓では平均800000個であり、末梢血では平均60000個/mLだが、PBSを投与した場合の脾臓では平均2000000個であり、末梢血では平均190000個/mLであり、ニボルマブ抗体投与によるヒトT細胞数の減少が確認された。
 以上の結果は、NOG(-FcgR +/+)マウスでは抗PD-1抗体により腫瘍内のPD-1+T細胞がマウス貪食細胞によって傷害されたが、NOG-FcgR KO/KOマウスでは、免疫チェックポイント阻害剤の生理活性である腫瘍内へのT細胞浸潤の亢進効果が検出できたことを示している。
 本発明のマウスは、マウス貪食細胞に影響されることなく、ADCC活性を評価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 (29)

  1. IL-2受容体γ鎖遺伝子に変異が導入されて、IL-2受容体γ鎖が欠損し、かつ、T細胞及びB細胞の抗原受容体遺伝子の再構成に関わる遺伝子の変異が両対立遺伝子座位にあり、さらにFcgRが機能的に発現しないことを特徴とする遺伝子改変免疫不全マウス。
  2. T細胞及びB細胞の抗原受容体遺伝子の再構成に関わる遺伝子の変異が、SCID変異又はRAG変異であることを特徴とする請求項1記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
  3. NOG-FcgR KOマウスであることを特徴とする請求項1又は2記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
  4. FcgRの遺伝子が、Fcer1g及びFcgr2bを含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
  5. 腫瘍に対する抗体依存性の細胞傷害活性を示さないことを特徴とする請求項1~4のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウス。
  6. 請求項1~5のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに由来する組織。
  7. 請求項1~5のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに由来する体細胞。
  8. 請求項1~5のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに由来する生殖細胞。
  9. 請求項1~5のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスに、ヒト細胞が顕著に高い割合で生着していることを特徴とするヒト細胞生着免疫不全マウス。
  10. ヒト細胞が、ヒト末梢血単核球であることを特徴とする請求項9記載のヒト細胞生着免疫不全マウス。
  11. 請求項9又は10記載のヒト細胞生着免疫不全マウスに由来するヒト細胞が生着した組織。
  12. 請求項9又は10記載のヒト細胞生着免疫不全マウスに由来するヒト体細胞。
  13. 請求項9又は10記載のヒト細胞生着免疫不全マウスに由来する生殖細胞。
  14. 請求項1~5のいずれか記載の遺伝子改変免疫不全マウスと、ヒトIL-15遺伝子が導入された遺伝子改変免疫不全マウス(I)とを交配することにより、作出された遺伝子改変免疫不全マウス(II)。
  15. 遺伝子改変免疫不全マウス(I)が、ヒトNK細胞を増幅・維持できるNOG-hIL-15 Tgマウスであることを特徴とする請求項14記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)。
  16. 請求項14又は15記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に由来する組織。
  17. 請求項14又は15記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に由来する体細胞。
  18. 請求項14又は15記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に由来する生殖細胞。
  19. 請求項14又は15記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)に、ヒト細胞が顕著に高い割合で生着していることを特徴とするヒト細胞生着免疫不全マウス(II)。
  20. ヒト細胞が、ヒト末梢血単核球であることを特徴とする請求項19記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)。
  21. 請求項19又は20記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する組織。
  22. 請求項19又は20記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する体細胞。
  23. 請求項19又は20記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)に由来する生殖細胞。
  24. 請求項9又は10記載のヒト細胞生着免疫不全マウスを用いて、ヒト細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の活性や作用機序を評価する方法。
  25. 請求項14又は15記載の遺伝子改変免疫不全マウス(II)を用いて、ヒトNK細胞のADCC活性を評価する方法。
  26. 請求項19又は20記載のヒト細胞生着免疫不全マウス(II)を用いて、ヒトNK細胞のADCC活性を評価する方法。
  27. 遺伝子改変免疫不全マウスに、ヒト免疫細胞とヒト腫瘍細胞とを共存させることにより、抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の機能を評価できることを特徴とするヒト細胞生着免疫不全マウス(III)。
  28. ヒト細胞生着免疫不全マウス(III)を用いて、ヒト細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の機能を評価する方法。
  29. ヒト細胞生着免疫不全マウス(III)を用いて、ヒト免疫細胞に対する抗ヒト細胞表面タンパク分子抗体の機能を評価する方法。
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