JP2024500103A - ヒトappまたはヒト化appと変異型ヒトpsen1とを発現する遺伝子改変免疫不全マウス - Google Patents
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Abstract
本開示は、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸を含み、一部のモデルにおいては、変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1)をコードする核酸をさらに含む、免疫不全マウスモデルを提供する。これらのマウスモデルは、例えば、アルツハイマー病研究のために有用である。したがって、本開示の一部の局面は、マウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異と、マウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異と、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸とをそのゲノム中に含む、免疫無防備状態マウスを提供する。
Description
(関連出願)
本出願は、2020年12月16日に出願された米国仮出願番号63/126,457の米国特許法第119条(e)のもとでの利益を主張し、この仮出願は、本明細書においてその全体が参照によって援用される。
本出願は、2020年12月16日に出願された米国仮出願番号63/126,457の米国特許法第119条(e)のもとでの利益を主張し、この仮出願は、本明細書においてその全体が参照によって援用される。
(背景)
ヒトプレセニリン1(PSEN1)の発現を伴うかまたは伴わない、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)を発現するトランスジェニックマウスモデルが、インビボでアルツハイマー病(AD)を研究するために広範に使用されており、ヒト患者におけるこの疾患の病因のより良い理解が得られている。それにも関わらず、そのようなモデルは、ADにおいて生じる広範囲の神経変性および局所的脳萎縮を、しばしば不十分にしか再現しない(Drummondら、Acta Neuropathol.、2017 Feb;133(2):155~175)。さらに、そのようなモデルは、バックグラウンドを越えて神経炎症の劇的な差を示す。例えば、ある1つのマウスモデルにおけるミクログリアの反応は鈍くなり、そのマウスは疾患に関連するミクログリアを欠いており、一方、別のマウスモデルは、強固なミクログリアの反応を示す。APPを発現するなお他のトランスジェニック免疫不全マウスモデルは、AD研究のためには不十分である。その理由は、それらは、大きな腫瘍負荷を発生し、8か月齢を超えるまで年をとることができないからである(Espuny-Camachoら、Neuron、2017;93(5):1066~81)。
ヒトプレセニリン1(PSEN1)の発現を伴うかまたは伴わない、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)を発現するトランスジェニックマウスモデルが、インビボでアルツハイマー病(AD)を研究するために広範に使用されており、ヒト患者におけるこの疾患の病因のより良い理解が得られている。それにも関わらず、そのようなモデルは、ADにおいて生じる広範囲の神経変性および局所的脳萎縮を、しばしば不十分にしか再現しない(Drummondら、Acta Neuropathol.、2017 Feb;133(2):155~175)。さらに、そのようなモデルは、バックグラウンドを越えて神経炎症の劇的な差を示す。例えば、ある1つのマウスモデルにおけるミクログリアの反応は鈍くなり、そのマウスは疾患に関連するミクログリアを欠いており、一方、別のマウスモデルは、強固なミクログリアの反応を示す。APPを発現するなお他のトランスジェニック免疫不全マウスモデルは、AD研究のためには不十分である。その理由は、それらは、大きな腫瘍負荷を発生し、8か月齢を超えるまで年をとることができないからである(Espuny-Camachoら、Neuron、2017;93(5):1066~81)。
Drummondら、Acta Neuropathol.(2017)133(2):155~175
Espuny-Camachoら、Neuron(2017)93(5):1066~81
(概要)
本開示は、一部の局面において、アルツハイマー病(AD)の改善された免疫不全マウスモデルを提供する。一部の実施形態において、ADの免疫不全マウスモデルは、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)を発現する。他の実施形態において、ADの免疫不全マウスモデルはまた、変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1、これはまたPSEN1とも略される)も発現する。他のADマウスモデルとは異なり、本明細書において提供されるモデルは、大きな腫瘍負荷(しばしば、約7~8か月での死亡と関連する)を発生せず、したがって、それらは、ADの発症および進行に関する特定の機構を研究するためにより適切な時点まで年をとり得る。免疫不全バックグラウンドでのADのモデル化は、アミロイドとの免疫相互作用を研究するためのプラットフォームを可能にし、例えば、免疫低下が短期記憶にどのように影響を与えるか、ならびに/または免疫低下が海馬プラーク沈着物および皮質プラーク沈着物の発生にどのように影響を与えるかに対する洞察を提供する。
本開示は、一部の局面において、アルツハイマー病(AD)の改善された免疫不全マウスモデルを提供する。一部の実施形態において、ADの免疫不全マウスモデルは、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)を発現する。他の実施形態において、ADの免疫不全マウスモデルはまた、変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1、これはまたPSEN1とも略される)も発現する。他のADマウスモデルとは異なり、本明細書において提供されるモデルは、大きな腫瘍負荷(しばしば、約7~8か月での死亡と関連する)を発生せず、したがって、それらは、ADの発症および進行に関する特定の機構を研究するためにより適切な時点まで年をとり得る。免疫不全バックグラウンドでのADのモデル化は、アミロイドとの免疫相互作用を研究するためのプラットフォームを可能にし、例えば、免疫低下が短期記憶にどのように影響を与えるか、ならびに/または免疫低下が海馬プラーク沈着物および皮質プラーク沈着物の発生にどのように影響を与えるかに対する洞察を提供する。
本明細書において提供されるマウスモデルは、適応免疫が、アミロイドに反応して脳における神経炎症を調節することによって、ADの病因においてある役割を有するという理論に、少なくとも部分的に基づく。2段階アプローチを使用して適応免疫を破壊することによって、この理論を試験した。ヒト化APPと変異型PSEN1とを発現する非肥満糖尿病(NOD)マウスを、まず作製した(「NOD.APP/PSEN1」モデル)。その後、このNOD.APP/PSEN1モデルをNOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ(NSG(商標))マウスモデルと交雑させて、ヒト化APPと変異型ヒトPSEN1とを発現する新規な免疫不全マウスモデル(「NSG.APP/PSEN1」モデル)を作製した。
したがって、本開示の一部の局面は、マウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異と、マウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異と、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸とをそのゲノム中に含む、免疫無防備状態マウスを提供する。
一部の実施形態において、そのマウスは、非肥満糖尿病(NOD)遺伝的バックグラウンドを有する。一部の実施形態において、そのマウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異はヌル変異である。例えば、そのヌル変異は、Prkdcscid変異であり得る。一部の実施形態において、そのマウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異はヌル変異である。例えば、そのヌル変異は、Il2rgtm1Wjl変異であり得る。一部の実施形態において、そのマウスは、NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ遺伝的バックグラウンドを有する。別の例として、そのヌル変異は、Il2rgem26Cd22変異であり得る。一部の実施形態において、そのマウスは、NOD-Prkdcem26Cd52Il2rgem26Cd22/NjuCrl遺伝的バックグラウンドを有する。
一部の実施形態において、そのマウスは、ヒト化APPをコードする核酸を含む。例えば、そのヒト化APPをコードする核酸は、マウスコード配列とヒトコード配列とを含むキメラ核酸であり得る。一部の実施形態において、そのキメラ核酸は、マウスAPPコード配列のA-βドメイン中にヒトコード配列を含む。一部の実施形態において、そのキメラ核酸は、配列番号1のアミノ酸配列を含むヒトAPPと比較して、ヒト変異K595Nおよびヒト変異M596Lをコードする。一部の実施形態において、そのマウスは、APPswe導入遺伝子をそのゲノム中に含む。
一部の実施形態において、そのマウスは、変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1)をコードする核酸をそのゲノム中にさらに含む。変異型PSEN1をコードする核酸は、例えば、エクソン9における欠失を含むヒトPSEN1コード配列を含み得る。一部の実施形態において、そのマウスは、PSEN1de9導入遺伝子をそのゲノム中に含む。一部の実施形態において、そのマウスは、Tg(APPswe,PSEN1de9)85Dbo導入遺伝子挿入をそのゲノム中に含む。
一部の実施形態において、そのマウスは、早期発症型アルツハイマー病の特徴を有する。例えば、その早期発症型アルツハイマー病の特徴は、対照と比較した認知欠損、対照と比較して増加した海馬プラーク沈着物、および対照と比較して増加した脳における神経炎症から選択され得る。
一部の実施形態において、そのマウスは、腫瘍を発生しない(測定可能な腫瘍負荷を有しない)。
本開示の一部の局面は、測定可能な腫瘍負荷を有しない、ヒトAPPをコードする核酸またはヒト化APPをコードする核酸を含む免疫無防備状態マウスを提供する。
本開示の他の局面は、少なくとも1歳(例えば、少なくとも12か月齢、18か月齢、または24か月齢)である、ヒトAPPをコードする核酸またはヒト化APPをコードする核酸を含む免疫無防備状態マウスを提供する。
本開示のさらに他の局面は、Prkdcscid変異とIl2rgtm1Wjl変異とAPPswe導入遺伝子とPSEN1de9導入遺伝子とをそのゲノム中に含む、非肥満糖尿病(NOD)マウスを提供する。
一部の局面において、上記段落のいずれか一つに記載のマウスに由来する細胞もまた、本明細書において提供される。
一部の局面において、上記段落のいずれか一つに記載のマウスに由来する細胞と同じ遺伝子型を有する細胞を含む、マウスが、本明細書においてさらに提供される。
上記段落のいずれか一つに記載のマウスの子孫マウスもまた、一部の局面において、本明細書において提供される。
本開示の一部の局面は、上記段落のいずれか一つに記載のマウスを作製する工程を含む、方法を提供する。
本開示の他の局面は、マウスPrkdc遺伝子におけるヌル変異、マウスIl2rg遺伝子におけるヌル変異、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸、および変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1)をコードする核酸を、非肥満糖尿病(NOD)マウスに導入する工程を含む、方法を提供する。
本開示のなお他の局面は、Prkdcscid変異、Il2rgtm1Wjl変異、APPswe導入遺伝子、およびPSEN1de9導入遺伝子を、非肥満糖尿病(NOD)マウスに導入する工程を含む、方法を提供する。
本開示のさらなる局面は、(a)(i)マウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異と(ii)マウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異とを含むNODマウスを、(b)(i)ヒトAPPをコードする核酸またはヒト化APPをコードする核酸と(ii)変異型ヒトPSEN1をコードする核酸とを含むNODマウスに交配させて、早期発症型アルツハイマー病の特徴を有する免疫無防備状態子孫マウスを作製する工程を含む、方法を提供する。
さらになお、本開示は、一部の局面において、(a)Prkdcscid変異とIl2rgtm1Wjl変異とを含む非肥満糖尿病(NOD)マウスを、(b)APPswe導入遺伝子とPSEN1de9導入遺伝子とを含むNODマウスに交配させる工程を含む、方法を提供する。
(詳細な説明)
アルツハイマー病(AD)は、認知症の最も一般的な原因である。ADは、現在3,500万人を冒しており、その世界的蔓延は、人口の加齢が原因で2050年までに1億1,500万人に到達すると予想される。ADは、症状発現前、軽度認知障害(MCI)、および認知症という、3つの段階を通って進行する。MCIを有するヒトが認知欠損を有するが機能障害は有しない一方で、認知症を有するヒトは、2つ以上の認知領域の衰えを示し、この衰えは、仕事または日常の活動での機能が損なわれる程度へと徐々に進行した。病理学的には、ヒトにおけるAD診断は、脳におけるタンパク質凝集物(アミロイドβ(Aβ)ペプチドから構成されるアミロイドプラークおよび過剰リン酸化タウから構成される神経原線維変化(NFT)を含む)に基づく。ヒトにおいて、プラーク病態の初期空間分布(最初に海馬で生じるプラーク病態を含む)は、認知症の診断と強く相関する。
アルツハイマー病(AD)は、認知症の最も一般的な原因である。ADは、現在3,500万人を冒しており、その世界的蔓延は、人口の加齢が原因で2050年までに1億1,500万人に到達すると予想される。ADは、症状発現前、軽度認知障害(MCI)、および認知症という、3つの段階を通って進行する。MCIを有するヒトが認知欠損を有するが機能障害は有しない一方で、認知症を有するヒトは、2つ以上の認知領域の衰えを示し、この衰えは、仕事または日常の活動での機能が損なわれる程度へと徐々に進行した。病理学的には、ヒトにおけるAD診断は、脳におけるタンパク質凝集物(アミロイドβ(Aβ)ペプチドから構成されるアミロイドプラークおよび過剰リン酸化タウから構成される神経原線維変化(NFT)を含む)に基づく。ヒトにおいて、プラーク病態の初期空間分布(最初に海馬で生じるプラーク病態を含む)は、認知症の診断と強く相関する。
ADのマウスモデルは、既存の方法はいずれもADの全範囲の臨床的特徴および病理的特徴(認知欠損および行動欠損、アミロイドプラーク、神経原線維変化、神経膠症、シナプス喪失、軸索障害、ニューロン喪失、および神経変性を含む)を示していない(Hallら、2012)という点で、制限されている。重要なことに、種々のマウスモデルが、種々の程度のAD表現型を提供する。例えば、認知欠損およびアミロイドプラークなどの表現型は、ADのマウスモデルのほぼすべてにおいて観察されるが、しかし、ADのヒト病態はまだ再現されていない。B6.APP/PSEN1マウスモデルにおいて、例えば、海馬および強固な皮質でのプラーク沈着が早期の時点で観察され、これは、プラークが主に海馬に限定されるヒト病態とは対照的である。B6.APP/PSEN1マウスモデルとは異なり、本開示のマウスモデル(免疫不全バックグラウンドでのADのモデル)は、海馬における同様のアミロイドプラーク沈着と最小限の皮質沈着物を示し、これは、ヒトのAD病態とより密接に似ている。さらに、本開示のマウスモデルは、アミロイドとの免疫相互作用を研究するためのプラットフォームを可能にし、免疫低下が短期記憶にどのように影響を与えるか、および/または免疫低下が認知欠損にどのように影響を与えるかに対する洞察を提供する。
一部の実施形態において、本開示は、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)を含み、一部の実施形態においては、変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1)を含む、免疫不全マウスモデル(例えば、非肥満糖尿病(NOD)(例えば、NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ(NSG(商標)))マウスモデル)を提供する。
(アミロイド前駆体タンパク質)
アミロイド前駆体タンパク質は、アミロイドβ(Aβ)(アミロイドプラークの主要成分)へと切断される1回(I型)膜貫通前駆体タンパク質であり、早期発症型アルツハイマー病と関連がある。キメラマウス/ヒトアミロイド前駆体タンパク質をノックインすると、ヒトアミロイドβ(Aβ)ペプチドの分泌をもたらし得る。一部の実施形態において、マウスモデルは、マウスAPPコード配列のA-βドメイン中にヒトコード配列を含むキメラ核酸を含む。一部の実施形態において、そのキメラ核酸は、配列番号1のアミノ酸配列を含むヒトAPPに対して、ヒトスウェーデン変異であるK595NおよびM596Lをコードする。含まれたスウェーデン変異(K595NおよびM596L)は、βセクレターゼ経路を介するプロセシングを支持することによって、導入遺伝子から生成されるAβの量を増加する(Shinら、2010)。一部の実施形態において、そのキメラ核酸はAPPswe導入遺伝子であり、それは、スウェーデン変異であるK595NおよびM596Lを含むキメラアミロイドβ(A4)前駆体タンパク質をコードする(JAXストック番号025970)。
アミロイド前駆体タンパク質は、アミロイドβ(Aβ)(アミロイドプラークの主要成分)へと切断される1回(I型)膜貫通前駆体タンパク質であり、早期発症型アルツハイマー病と関連がある。キメラマウス/ヒトアミロイド前駆体タンパク質をノックインすると、ヒトアミロイドβ(Aβ)ペプチドの分泌をもたらし得る。一部の実施形態において、マウスモデルは、マウスAPPコード配列のA-βドメイン中にヒトコード配列を含むキメラ核酸を含む。一部の実施形態において、そのキメラ核酸は、配列番号1のアミノ酸配列を含むヒトAPPに対して、ヒトスウェーデン変異であるK595NおよびM596Lをコードする。含まれたスウェーデン変異(K595NおよびM596L)は、βセクレターゼ経路を介するプロセシングを支持することによって、導入遺伝子から生成されるAβの量を増加する(Shinら、2010)。一部の実施形態において、そのキメラ核酸はAPPswe導入遺伝子であり、それは、スウェーデン変異であるK595NおよびM596Lを含むキメラアミロイドβ(A4)前駆体タンパク質をコードする(JAXストック番号025970)。
(プレセニリン1)
プレセニリン1(PSEN1)は、アミロイドβペプチドを生じるAPPの切断に関与するガンマ(γ-)セクレターゼ複合体のサブユニットである。変異型ヒトプレセニリン1と、ヒトAPP導入遺伝子またはヒト化APP導入遺伝子とを発現するマウスモデルは、早期発症型アルツハイマー病に関連がある。一部の実施形態において、変異型PSEN1をコードする核酸は、エクソン9における欠失(ΔE9)を含むヒトPSEN1コード配列を含む(JAXストック番号025970)。一部の実施形態において、その核酸は、PSEN1de9導入遺伝子である。一部の実施形態において、そのPSEN1de9導入遺伝子は、Tg(APPswe,PSEN1de9)85Dbo導入遺伝子挿入(JAXストック番号025970)である。
プレセニリン1(PSEN1)は、アミロイドβペプチドを生じるAPPの切断に関与するガンマ(γ-)セクレターゼ複合体のサブユニットである。変異型ヒトプレセニリン1と、ヒトAPP導入遺伝子またはヒト化APP導入遺伝子とを発現するマウスモデルは、早期発症型アルツハイマー病に関連がある。一部の実施形態において、変異型PSEN1をコードする核酸は、エクソン9における欠失(ΔE9)を含むヒトPSEN1コード配列を含む(JAXストック番号025970)。一部の実施形態において、その核酸は、PSEN1de9導入遺伝子である。一部の実施形態において、そのPSEN1de9導入遺伝子は、Tg(APPswe,PSEN1de9)85Dbo導入遺伝子挿入(JAXストック番号025970)である。
(神経炎症および他のAD症状の評価)
本開示のAPP/PSEN1マウスモデルは、適応免疫障害を有する。驚くべきことに、一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスモデルは、インタクトな自然免疫シグナル伝達を有し、したがって、異なる系統バックグラウンドに由来するかまたはヒト起源を有する物質の導入を通じて、アミロイドとの免疫相互作用を評価するために使用され得る。一部の実施形態において、異なる系統バックグラウンドに由来するかまたはヒト起源を有する物質としては、第1の対象から第2の対象における移植のために単離されたグリア細胞が挙げられ得る。本明細書において使用される場合、グリア細胞とは、希突起膠細胞、アストロサイト、上衣細胞および/またはミクログリアを指し得る。
本開示のAPP/PSEN1マウスモデルは、適応免疫障害を有する。驚くべきことに、一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスモデルは、インタクトな自然免疫シグナル伝達を有し、したがって、異なる系統バックグラウンドに由来するかまたはヒト起源を有する物質の導入を通じて、アミロイドとの免疫相互作用を評価するために使用され得る。一部の実施形態において、異なる系統バックグラウンドに由来するかまたはヒト起源を有する物質としては、第1の対象から第2の対象における移植のために単離されたグリア細胞が挙げられ得る。本明細書において使用される場合、グリア細胞とは、希突起膠細胞、アストロサイト、上衣細胞および/またはミクログリアを指し得る。
一部の実施形態において、異なる系統バックグラウンドに由来する物質としては、インタクトな適応免疫を有する他のバックグラウンドのマウスモデルから単離されたグリア細胞が挙げられ得る。例えば、物質は、他のバックグラウンドのモデル(例えば、WSB.APP/PSEN1マウス(JAX系統番号025970)またはPWK.APP/PSEN1マウス(JAX系統番号025971)(これらは非免疫不全マウスモデルである))に由来し得る。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスモデルは、は、WSB.APP/PSEN1マウスモデルから単離されたグリア細胞の移植を支持するために使用される。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスモデルは、PWK.APP/PSEN1マウスモデルから単離されたグリア細胞の移植を支持するために使用される。他の実施形態において、物質は、C57BL/6J系統、129/S1系統、A/J系統、CAST/EiJ系統、もしくは共同系統(collaborative line)、または多様性非近交系(diversity outbred)マウスに由来し得る。
一部の実施形態において、ヒト起源に由来する物質としては、ヒトミクログリアから単離されたグリア細胞が挙げられ得る。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスモデルは、ヒトミクログリアから単離されたグリア細胞の移植を支持するために使用される。
一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスモデルは、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して短期記憶障害を有する(例えば、図1を参照のこと)。本明細書において使用される場合、短期記憶障害とは、種々の脳領域におけるニューロンの機能および構造に対する変化を指す。マウスにおける短期記憶障害は、以下であるがそれらに限定されない行動アッセイのうちのいずれかにしたがって測定され得る:遅延交替、新規空間認識、見本合わせおよび場所合わせ、または文脈的恐怖条件付け。
遅延交替とは、マウスがその課題に再曝露された後に選択的迷路アームを探索し選択する自然の傾向を利用する課題を指す。最も一般的な遅延交替課題は、Y迷路またはT経路であり、それらにおいて動物は、「Y」字または「T」字の幹でその課題を始め、2つのアームの間で選択しなければならず、それらのアームのうちの一方は食物報酬を有する。短期記憶が欠損しているマウスは、この課題に関して自発交替の減少を示す。遅延交替のサブタイプである新規空間認識とは、マウスが新規環境を探索する自然の傾向を利用する課題を指す。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスは、対照マウスと比較してこの課題に関して自発交替の減少および/または新規空間認識の低下を示し得る。
見本合わせ課題および場所合わせ(match-to place)課題は、2~3秒よりも長い刺激の正体または位置をマウスが思い出すことを必要とする。マウスにとって、この課題概念は、迷路環境に適合される(例えば、T迷路または水迷路における遅延非場所合わせ)。これらの課題において、マウスは、逃避プラットフォームの位置または食物報酬を得るために過去の再現に基づいて選択反応を行うように合図を与えられる。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスは、対照マウスと比較して遅延した見本合わせまたは場所合わせを有し得る。
文脈的恐怖条件付けとは、マウスが嫌悪事象で条件付けられた後に想起について試験される課題を指す。マウスは通常、特定の環境(条件付けられた中立刺激)内で食物ショック(条件付けられていない嫌悪刺激)を与えられて、訓練後にそのマウスがその環境に配置し戻された場合にすくみ行動をとるようになる。短期記憶を試験するために、マウスは、訓練の1時間後までショック環境に配置される。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスは、対照マウスと比較してすくみ行動発生率の減少を示し得る。
齧歯類において短期記憶障害を測定するために公知である他のアッセイもまた、本明細書において企図される。
一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスモデルは、同齢の対照マウスマウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して大きな認知欠損を有する。本明細書において使用される場合、認知欠損とは、種々の認知領域の障害を記載するために使用され、認知障害という用語と交換可能に使用される。本開示のマウスにおける認知欠損は、以下であるがそれらに限定されない行動アッセイのうちのいずれかにしたがって測定され得る:新規物体認識(NOR)、受動的抑制回避またはモリス水迷路試験。
新規物体認識(NOR)課題は、CNS障害のマウスモデルにおいて認知、特に認識記憶を評価するために使用される。この試験は、慣れている物体よりも長い時間を新規物体の探索に費やすマウスの自発的傾向に基づく。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスは、対照マウスと比較した場合に、慣れた物体と比較して等しいかまたはそれより短い時間を新規物体の探索に費やし得る。
受動的回避課題は、CNS障害のマウスモデルにおいて学習および記憶を評価するために使用される、恐怖により悪化される(fear-aggravated)試験である。この試験において、マウスは、嫌悪刺激(例えば、食物ショック)が以前に与えられた環境を回避することを学習する。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスは、嫌悪環境が自身に以前に与えられた環境を回避する対照マウスと比較して、嫌悪刺激がそのマウスに以前に与えられた環境を回避しないかもしれない。
モリス水迷路は、空間学習および空間記憶の心理的プロセスおよび神経機構を研究するための行動神経科学において最も広範に使用される課題のうちの一つである。マウスは、大きな円形の水プールに配置され、通常は空間記憶を使用するだけで位置が同定され得る隠れたプラットフォームへと水から逃避することを要求される。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスは、隠れたプラットフォームを見つけないかもしれず、または対照マウスと比較して長い時間を隠れたプラットフォームを見つけるのに費やすかもしれない。
一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスモデルは、脳の皮質領域と比較して増加したアミロイドプラーク沈着を脳の海馬領域において有する。本明細書において使用される場合、アミロイドプラーク沈着とは、Aβタンパク質沈着を指し、これは、徐々に蓄積して、マウスの全長にわたってプラーク様病変を形成する。アミロイドプラーク沈着は、マウス脳の皮質領域および/または海馬領域におけるアミロイド前駆体タンパク質の免疫蛍光染色を使用して測定され得る。免疫蛍光染色法(これらは当該分野において周知である)が、本明細書において企図される。アミロイドプラーク沈着を示すアミロイド前駆体タンパク質に関する陽性染色は、本開示のマウス脳の皮質領域もしくは海馬領域、または皮質領域と海馬領域との両方に存在し得る。皮質領域におけるアミロイドプラーク沈着の全免疫蛍光染色が、同じマウスの海馬領域における全免疫蛍光染色に対して比較され得る。マウス脳におけるアミロイドプラーク沈着の全免疫蛍光染色はまた、対照マウス脳におけるアミロイドプラーク沈着の全免疫蛍光染色に対して比較され得る。
一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスにおいて、海馬領域におけるアミロイドプラーク沈着は、皮質領域におけるアミロイドプラーク沈着と比較して、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも100%増加され得る。
一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスは、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)の皮質プラーク沈着と比較して少ない皮質プラーク沈着を有する。本明細書において使用される場合、皮質プラーク沈着とは、脳の皮質領域におけるプラーク沈着を指す。皮質プラーク沈着は、マウス脳の皮質領域におけるアミロイド前駆体タンパク質の免疫蛍光染色を使用して測定され得る。免疫蛍光染色法(これらは当該分野において周知である)が、本明細書において企図される。皮質プラーク沈着を示すアミロイド前駆体タンパク質に関する陽性染色は、本開示のマウス脳の皮質領域に存在し得る。マウス脳における皮質プラーク沈着の全免疫蛍光染色は、対照マウス脳における皮質プラーク沈着の全免疫蛍光染色に対して比較される。
一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスにおいて、皮質プラーク沈着は、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)の皮質プラーク沈着と比較して、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも100%減少され得る。
一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスのプラーク領域特異性は、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して異なる(例えば、図2を参照のこと)。本明細書において使用される場合、プラーク領域特異性とは、アミロイドプラーク沈着が生じ得るマウス脳領域(例えば、皮質領域もしくは海馬領域、または皮質領域もしくは海馬領域の両方)を指す。ヒトにおいて、プラーク病態は、最初に海馬において生じる(すなわち、ヒトにおけるプラーク領域特異性は、最初に海馬領域において生じる)。B6.APP/PSEN1マウスモデルは、マウス脳の皮質領域と海馬領域との両方でプラーク領域特異性を示す。一部の実施形態において、本開示のAPP/PSEN1マウスのプラーク領域特異性は、ヒトにおいて報告されたプラーク領域特異性(例えば、プラーク病態が最初に海馬において生じる)と同様の様式で発生する。さらに、NSG(登録商標)マウスモデルは、プラーク病態を示さない。
一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスの神経炎症は、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して異なる(例えば、図3を参照のこと)。本明細書において使用される場合、神経炎症は、脳におけるミクログリア活性化およびアストロサイト反応性の陽性免疫蛍光染色によって示される。ミクログリア活性化は、ミクログリアのマーカーで脳組織を染色することによって測定され得る。アストロサイト反応性は、アストロサイトのマーカーで脳組織を染色することによって測定され得る。マウス脳におけるミクログリア活性化および/またはアストロサイト反応性の全免疫蛍光染色は、対照マウス脳におけるミクログリア活性化および/またはアストロサイト反応性の全免疫蛍光染色に対して比較され得る。
一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスの神経炎症(例えば、アストロサイト反応性の免疫蛍光染色によって示される)は、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して高い。一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスの神経炎症(例えば、アストロサイト反応性の免疫蛍光染色によって示される)は、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも100%増加され得る。
一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスの神経炎症(例えば、ミクログリア活性化の免疫蛍光染色によって示される)は、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して高い。一部の実施形態において、APP/PSEN1マウスの神経炎症(例えば、ミクログリア活性化の免疫蛍光染色によって示される)は、同齢の対照マウス(例えば、NSG(登録商標)マウスおよび/またはB6.APP/PSEN1マウス)と比較して、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも100%増加され得る。
(使用の方法)
本明細書において提供されるマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、多くの適用のために使用され得る。一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、適応免疫障害を有するにも関わらずアミロイドに反応して脳において強固な神経炎症を示し、これは、このマウスモデルがインタクトな自然免疫シグナル伝達を有することを示す。したがって、本開示のマウスモデルは、上記のとおり異なる系統バックグラウンドまたはヒト起源に由来する物質の導入を通じて、アミロイドとの免疫相互作用の評価のためのプラットフォームとして使用され得る。
本明細書において提供されるマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、多くの適用のために使用され得る。一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、適応免疫障害を有するにも関わらずアミロイドに反応して脳において強固な神経炎症を示し、これは、このマウスモデルがインタクトな自然免疫シグナル伝達を有することを示す。したがって、本開示のマウスモデルは、上記のとおり異なる系統バックグラウンドまたはヒト起源に由来する物質の導入を通じて、アミロイドとの免疫相互作用の評価のためのプラットフォームとして使用され得る。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、アルツハイマー病(AD)の状況でアミロイドとの免疫相互作用を評価するために使用され得る。一部の実施形態において、そのADは、早期発症型ADであり得る。一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、早期発症型ADの状況で、上記のとおりアミロイドプラーク沈着、皮質プラーク沈着、プラーク領域特異性、および/または神経炎症を評価するために使用され得る。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、特定の薬剤(例えば、治療薬)または医学手順(例えば、細胞移植もしくは組織移植)がアミロイドに反応してどのように神経炎症(例えば、ミクログリア活性化およびアストロサイト反応性)に影響を与えるかを試験するために、使用され得る。一部の実施形態において、特定の薬剤(例えば、治療薬)が、本開示のマウスモデルに送達され得、その薬剤の結果としての神経炎症の変化が、その薬剤を受容しなかった本開示のマウスモデルと比較して、上記のとおり測定され得る。薬剤での処置の結果としての神経炎症の変化は、上記のとおりミクログリア活性化およびアストロサイト反応性の増加または減少によって示され得る。
薬剤の非限定的例としては、治療薬(例えば、抗がん薬および抗炎症薬)、ならびに予防薬(例えば、免疫原性組成物(例えば、ワクチン))が挙げられる。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、医学手順(例えば、細胞移植または組織移植)を受容し得、その医学手順の結果としての神経炎症の変化が、その医学手順を受容しなかった本開示のマウスモデルと比較して、上記のとおり測定され得る。医学手順(例えば、細胞移植または組織移植)の結果としての神経炎症の変化は、上記のとおりミクログリア活性化およびアストロサイト反応性の増加または減少によって示され得る。
医学手順の非限定的例としては、上記のとおり他のマウスバックグラウンド系統に由来するかまたはヒト起源に由来する細胞(例えば、ミクログリア)の移植が挙げられる。一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、上記のとおり異なる遺伝的バックグラウンドに由来する細胞(例えば、WSB.APP/PSEN1および/またはPWK.APP/PSEN1から単離されたミクログリア細胞)の移植の効果を評価するために、使用され得る。一部の実施形態において、本開示のマウスモデルは、上記のとおりヒトミクログリアに由来する細胞の移植の効果を評価するために、使用され得る。一部の実施形態において、他のマウスバックグラウンド系統からの移植としては、マウスバックグラウンド系統C57BL/6J、129/S1、A/J、CAST/EiJ、および多様性非近交系(diversity outbred)(DO)マウスが挙げられるが、それらに限定はされない。他のマウスバックグラウンド系統およびヒト起源の他の細胞からの移植もまた、企図される。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、アミロイドに反応した神経炎症に対する薬剤または医学手順の効果を評価するために、使用され得る。したがって、薬剤または医学手順をマウスモデルに投与する工程、およびそのマウスにおけるアミロイドに反応した神経炎症に対するその薬剤または医学手順を評価する工程を含む方法が、本明細書において提供される。
本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)におけるアミロイドに反応した神経炎症に対する薬剤または医学手順の効果を評価することは、例えば、その評価の結果を適切な対照(例えば、対照マウス(例えば、ヒトAPPと変異型ヒトPSEN1とを発現する非免疫不全マウス(例えば、B6.APP/PSEN1)、または野生型マウス(例えば、ヒトAPPおよび変異型ヒトPSEN1を発現しないマウス)に対するその化合物の効果)であるが、それらに限定はされない)と比較することを含む。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、アミロイドプラーク沈着に対する薬剤または医学手順の効果を評価するために、使用され得る。したがって、薬剤または医学手順をマウスモデルに投与する工程、およびそのマウスにおけるアミロイドプラーク沈着に対するその薬剤または医学手順の効果を評価する工程を含む方法が、本明細書において提供される。その薬剤または医学手順の結果としてのアミロイドプラーク沈着の変化が、上記のとおりマウス脳の皮質領域および/または海馬領域におけるアミロイド染色の増加もしくは減少によって示され得る。一部の実施形態において、その薬剤または医学手順の結果としてのアミロイドプラーク沈着の減少は、そのマウスにおけるAD表現型の進行の低下を示し得る。
本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)におけるアミロイドプラーク沈着に対する薬剤または医学手順の効果を評価することは、例えば、その評価の結果を適切な対照(例えば、対照マウス(例えば、ヒトAPPと変異型ヒトPSEN1とを発現する非免疫不全マウス(例えば、B6.APP/PSEN1)、または野生型マウス(例えば、ヒトAPPおよび変異型ヒトPSEN1を発現しないマウス)に対するその化合物の効果)であるが、それらに限定はされない)と比較することを含む。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、皮質プラーク沈着に対する薬剤または医学手順の効果を評価するために、使用され得る。その薬剤または医学手順の結果としての皮質プラーク沈着の変化が、上記のとおりマウス脳の皮質領域におけるアミロイド染色の増加もしくは減少によって示され得る。一部の実施形態において、その薬剤または医学手順の結果としてのアミロイドプラーク沈着の減少は、そのマウスにおけるAD表現型の進行の低下を示し得る。
本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル) における皮質プラーク沈着に対する薬剤または医学手順の効果を評価することは、例えば、その評価の結果を適切な対照(例えば、対照マウス(例えば、ヒトAPPと変異型ヒトPSEN1とを発現する非免疫不全マウス(例えば、B6.APP/PSEN1)、または野生型マウス(例えば、ヒトAPPおよび変異型ヒトPSEN1を発現しないマウス)に対するその化合物の効果)であるが、それらに限定はされない)と比較することを含む。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、プラーク領域特異性に対する薬剤または医学手順の効果を評価するために、使用され得る。その薬剤または医学手順の結果としてのプラーク領域特異性の変化が、上記のとおりマウス脳の皮質領域および/または海馬領域におけるアミロイド染色の増加もしくは減少によって示され得る。一部の実施形態において、その薬剤または医学手順の結果としてのマウス脳の皮質領域および/または海馬領域におけるアミロイドプラーク沈着の減少は、そのマウスにおけるAD表現型の進行の低下を示し得る。
本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)におけるプラーク領域特異性に対する薬剤または医学手順の効果を評価することは、例えば、その評価の結果を適切な対照(例えば、対照マウス(例えば、ヒトAPPと変異型ヒトPSEN1とを発現する非免疫不全マウス(例えば、B6.APP/PSEN1)、または野生型マウス(例えば、ヒトAPPおよび変異型ヒトPSEN1を発現しないマウス)に対するその化合物の効果)であるが、それらに限定はされない)と比較することを含む。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、短期記憶に対する薬剤または医学手順の効果を評価するために、使用され得る。その薬剤または医学手順の結果としての短期記憶の変化は、上記のとおり短期記憶を測定するために使用される行動アッセイのうちのいずれか1つにおける改善した成績によって示され得る。一部の実施形態において、短期記憶を測定するために使用される行動アッセイのうちのいずれか1つにおける改善した成績は、そのマウスにおけるAD表現型の進行の低下を示し得る。
本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)における短期記憶に対する薬剤または医学手順の効果を評価することは、例えば、その評価の結果を適切な対照(例えば、対照マウス(例えば、ヒトAPPと変異型ヒトPSEN1とを発現する非免疫不全マウス(例えば、B6.APP/PSEN1)、または野生型マウス(例えば、ヒトAPPおよび変異型ヒトPSEN1を発現しないマウス)に対するその化合物の効果)であるが、それらに限定はされない)と比較することを含む。
一部の実施形態において、本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)は、認知欠損に対する薬剤または医学手順の効果を評価するために、使用され得る。その薬剤または医学手順の結果としての認知欠損の変化は、上記のとおり認知欠損を測定するために使用される行動アッセイのうちのいずれか1つにおける改善した成績によって示され得る。一部の実施形態において、認知欠損を測定するために使用される行動アッセイのうちのいずれか1つにおける改善した成績は、そのマウスにおけるAD表現型の進行の低下を示し得る。
本開示のマウスモデル(例えば、APP/PSEN1マウスモデル)における認知欠損に対する薬剤または医学手順の効果を評価することは、例えば、その評価の結果を適切な対照(例えば、対照マウス(例えば、ヒトAPPと変異型ヒトPSEN1とを発現する非免疫不全マウス(例えば、B6.APP/PSEN1)、または野生型マウス(例えば、ヒトAPPおよび変異型ヒトPSEN1を発現しないマウス)に対するその化合物の効果)であるが、それらに限定はされない)と比較することを含む。
(マウスモデル)
本明細書において、簡潔にするために、「マウス」および「マウスモデル」(例えば、ヒト状態に対する代替物)に対する言及がなされる。これらの用語は、別途示されない限りは、マウス、ラットおよび他の齧歯類の種を含む、「齧歯類」ならびに「齧歯類モデル」を含むために本明細書全体を通じて交換可能に使用され得ることが、理解されるべきである。
本明細書において、簡潔にするために、「マウス」および「マウスモデル」(例えば、ヒト状態に対する代替物)に対する言及がなされる。これらの用語は、別途示されない限りは、マウス、ラットおよび他の齧歯類の種を含む、「齧歯類」ならびに「齧歯類モデル」を含むために本明細書全体を通じて交換可能に使用され得ることが、理解されるべきである。
本明細書において使用される標準的な遺伝学的命名法は、種々の齧歯類系統に対する独特な識別を提供し、その系統記号は、使用される系統またはストックの型、およびその系統の遺伝的内容に関する基本的情報を伝えることもまた、理解されるべきである。系統およびストックを記号化するための規則は、マウスの遺伝学的命名法の標準化に関する国際委員会(International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice)によって公表されている。これらの規則は、Mouse Genome Database(MGD;informatics.jax.org)からオンラインで入手可能であり、印刷版で公開された(Lyonら、1996)。系統記号は、代表的には、施設登録コード(Laboratory Registration Code)(ラボコード(Lab Code))を含む。その登録簿は、米国科学アカデミー(National Academy of Sciences、Washington,D.C.)にある実験動物研究協会(Institute for Laboratory Animal Research)(ILAR)で維持される。ラボコード(Lab Code)は、ILARのウェブサイト(nationalacademies.org/ilar/institute-for-laboratory-animal-research)にて電子的に入手され得る。Davisson MT、Genetic and Phenotypic Definition of Laboratory Mice and Rats/What Constitutes an Acceptable Genetic-Phenotypic Definition、National Research Council(US)International Committee of the Institute for Laboratory Animal Research、Washington(DC):National Academies Press(US);1999もまた参照のこと。
本明細書において提供されるマウスモデルは、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)を発現する、トランスジェニックマウスモデルである。一部の実施形態において、そのトランスジェニックマウスモデルはまた、ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1)も発現する。トランスジェニックマウスは、そのゲノム中に(組み込まれている)外因性核酸(例えば、導入遺伝子)を有するマウスである。トランスジェニックマウスを作製するための方法は、周知である。
トランスジェニックマウスの作製のために使用される3種の従来法としては、DNAマイクロインジェクション(GordonおよびRuddle、Science、1981:214:1244~124(本明細書において参照によって援用される))、胚性幹細胞媒介性遺伝子移入(Gosslerら、Proc.Natl.Acad.Sci.、1986、83:9065~9069(本明細書において参照によって援用される))およびレトロウイルス媒介性遺伝子移入(Jaenisch、Proc.Natl.Acad.Sci、1976、73:1260~1264(本明細書において参照によって援用される))が挙げられ、これらのうちのいずれもが、本明細書において提供されるとおり使用され得る。例えば、クラスター化された規則的に間隔を空けたパリンドロームリピート(CRISPR/Cas)ヌクレアーゼ、転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、またはジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)を使用するゲノム編集法が、本明細書中の他の場所で記載される。
受精した胚(例えば、1細胞胚(例えば、接合子)または多細胞胚(例えば、接合子後の発生段階(例えば、胚盤胞))への核酸の送達の後、その受精した胚は、偽妊娠雌に導入され、この偽妊娠雌は、その後、子孫を出産する。ヒトFcRnおよび/またはキメラIgG抗体をコードする核酸の存在もしくは不在は、例えば、多くの遺伝子型決定法(例えば、配列決定および/またはゲノムPCR)を使用して、確認され得る。
新規マウスモデルはまた、本明細書中の実施例において記載されるとおり、親系統を交配させることによって、作製され得る。種々の利用可能な変異体、ノックアウト、ノックイン、トランスジェニック、Cre-lox、Tet誘導システム、および他のマウス系統を用いて、複数の変異および導入遺伝子が、新規マウスモデルを作製するために組み合わされ得る。複数のマウス系統が、二重、三重、またはさらには四重もしくはそれを超える多重変異体/トランスジェニックマウスを作製するために一緒に交配され得る。
一部の実施形態において、親マウスが、F1マウスを作製するために交配される。親マウスは、例えば、特定のアレルにてホモ接合型、ヘテロ接合型、ヘミ接合型、またはホモ接合型ヌルであり得る。ホモ接合型とは、所定の遺伝子座における2つの同一のアレルという遺伝子型を記載し、ヘテロ接合型とは、ある遺伝子座における2つの異なるアレルという遺伝子型を記載し、ヘミ接合型とは、その他の点では二倍体である生物における1コピーだけの特定の遺伝子からなる遺伝子型を記載し、ホモ接合型ヌルとは、その遺伝子の両方のコピーが欠失している、他の点では二倍体である生物を指す。
一部の実施形態において、マウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異とマウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異とを含むNODマウスが、ヒトアミロイド前駆体タンパク質をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質をコードする核酸と変異型ヒトプレセニリン1タンパク質をコードする核酸とを含むNODマウスに交配されて、早期発症型アルツハイマー病の特徴を有する免疫無防備状態子孫マウスが作製される。その子孫マウスを繁殖させる工程を含む方法もまた、企図される。
一部の実施形態において、Prkdcscid変異とIl2rgtm1Wjl変異とを含む非肥満糖尿病(NOD)マウスが、APPswe導入遺伝子とPSENde9導入遺伝子とを含むNODマウスに交配される。その子孫マウスを繁殖させる工程を含む方法もまた、企図される。
一部の実施形態において、NOD.Cg-Tg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/Howのバックグラウンドを含む雄マウス(JAXストック番号25967)が、NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJのバックグラウンドを含む雌マウス(JAXストック番号005557)に交配され、その後、APP/PSEN1導入遺伝子およびガンマ変異の存在について遺伝子型決定された生じた雄子孫が、雌NSG(登録商標)マウスに続いて交雑される。その子孫マウスを繁殖させる工程を含む方法もまた、企図される。
F1ハイブリッドマウスが、2種の異なる近交系のマウスを交雑させることによって、作製される。それらのF1ハイブリッドマウスは、その親が異なるアレルを有する全ての遺伝子座においてヘテロ接合型であるが、それらは、遺伝的および表現型的に均一であるという点で、近交系と類似している。その親系統が存在する限り、F1ハイブリッドは作製され得る。しかし、その親系統とは異なり、F1ハイブリッドは、純粋種(breed true)ではない。F1マウスを交配(mate)することによって作製されるF2子孫はすべて、両方の親系統に由来するアレルの独特なランダム混合物を有する。
本開示の一部の実施形態において、1個または複数個の細胞が、本開示によって記載されるマウスから単離され得る。一部の実施形態において、本開示のマウスから単離された1個または複数個の細胞は、そのマウスに由来する細胞と同じ遺伝子型を含む。
(免疫不全マウスモデル)
一部の実施形態において、免疫不全マウスモデルが本明細書において提供される。当該分野において公知であるとおり、免疫不全マウスは、損なわれたかまたは破壊された免疫系(例えば、MHCクラスIにおける特定の欠損、MHCクラスIIにおける特定の欠損もしくはその両方、B細胞欠損もしくはT細胞欠損、またはその両方における欠損)、ならびにサイトカイン、サイトカインレセプター、TLRレセプター、ならびにシグナル伝達経路の種々のトランスデューサーおよび転写因子に関する遺伝子のノックダウンに起因する免疫不全を有する。免疫不全マウスモデルとしては、一遺伝子変異モデル、例えば、ヌードマウス(nu)系統および重症複合免疫不全(scid)系統、非肥満糖尿病(NOD)系統、標的化遺伝子欠失を有するRAG(組換え活性化遺伝子)系統、ならびに自然免疫および適応免疫におけるさらなる欠損を有する二重変異マウス系統および三重変異マウス系統を交雑させることによって作製された種々のハイブリッドが挙げられる。
一部の実施形態において、免疫不全マウスモデルが本明細書において提供される。当該分野において公知であるとおり、免疫不全マウスは、損なわれたかまたは破壊された免疫系(例えば、MHCクラスIにおける特定の欠損、MHCクラスIIにおける特定の欠損もしくはその両方、B細胞欠損もしくはT細胞欠損、またはその両方における欠損)、ならびにサイトカイン、サイトカインレセプター、TLRレセプター、ならびにシグナル伝達経路の種々のトランスデューサーおよび転写因子に関する遺伝子のノックダウンに起因する免疫不全を有する。免疫不全マウスモデルとしては、一遺伝子変異モデル、例えば、ヌードマウス(nu)系統および重症複合免疫不全(scid)系統、非肥満糖尿病(NOD)系統、標的化遺伝子欠失を有するRAG(組換え活性化遺伝子)系統、ならびに自然免疫および適応免疫におけるさらなる欠損を有する二重変異マウス系統および三重変異マウス系統を交雑させることによって作製された種々のハイブリッドが挙げられる。
自然発生型免疫不全マウスモデルおよびトランスジェニック免疫不全マウスモデルの非限定的例としては、以下のマウス系統が挙げられる:
・ヌード(nu)[Flanagan SP、Genet Res、1966;8:295~309;およびNehls Mら、Nature、1994;372:103~7];
・Scid(scid)[Bosma GCら、Nature、1983;301:527~30;Mosier DEら、Nature、1988;335:256~9;およびGreiner DLら、Stem Cells、1998;16:166~77];
・NOD[Kikutani Hら、Adv Immunol、1992;51:285~322;およびAnderson MSら、Ann Rev Immunol、2005;23:447~85];
・RAG1およびRAG2(rag)[Mombaerts Pら、Cell、1992;68:869~77;Shinkai Uら、Cell、1992;68:855~67];
・NOD-scid[Greiner DLら、1998;Shultz LDら、J Immunol、1995;154:180~91;Melkus MWら、Nature Med、2006;12:1316~22;およびDenton PWら、PLoS Med、2008;4(12):e357];
・IL2rgnull[DiSanto JPら、Proc Natl Acad Sci USA、1995;92:377~81];
・B2mnull[Christianson SWら、J Immunol、1997;158:3578~86];
・NOD-scid IL2rγnull[Shultz LDら、Nat Rev Immunol、2007;7:118~30;Ito Mら、Blood、2002;100:3175~82;Ishikawa Iら、Blood、2005;106:1565~73;およびMacchiarini Fら、J Exp Med、2005;202:1307~11];
・NOD-scid B2mnull[Shultzら、2007;Shultz LDら、Transplantation、2003;76:1036~42;Islas-Ohlmayer MAら、J Virol、2004;78:13891~900;およびMacchiariniら、2005];ならびに
・HLAトランスジェニックマウス[Grusby MJら、Proc Natl Acad Sci USA、1993;90(9):3913~7;およびRoy CJら、Infect Immun、2005;73(4):2452~60]。例えば、Belizario JE、The Open Immunology Journal、2009;2:79~85を参照のこと。
・ヌード(nu)[Flanagan SP、Genet Res、1966;8:295~309;およびNehls Mら、Nature、1994;372:103~7];
・Scid(scid)[Bosma GCら、Nature、1983;301:527~30;Mosier DEら、Nature、1988;335:256~9;およびGreiner DLら、Stem Cells、1998;16:166~77];
・NOD[Kikutani Hら、Adv Immunol、1992;51:285~322;およびAnderson MSら、Ann Rev Immunol、2005;23:447~85];
・RAG1およびRAG2(rag)[Mombaerts Pら、Cell、1992;68:869~77;Shinkai Uら、Cell、1992;68:855~67];
・NOD-scid[Greiner DLら、1998;Shultz LDら、J Immunol、1995;154:180~91;Melkus MWら、Nature Med、2006;12:1316~22;およびDenton PWら、PLoS Med、2008;4(12):e357];
・IL2rgnull[DiSanto JPら、Proc Natl Acad Sci USA、1995;92:377~81];
・B2mnull[Christianson SWら、J Immunol、1997;158:3578~86];
・NOD-scid IL2rγnull[Shultz LDら、Nat Rev Immunol、2007;7:118~30;Ito Mら、Blood、2002;100:3175~82;Ishikawa Iら、Blood、2005;106:1565~73;およびMacchiarini Fら、J Exp Med、2005;202:1307~11];
・NOD-scid B2mnull[Shultzら、2007;Shultz LDら、Transplantation、2003;76:1036~42;Islas-Ohlmayer MAら、J Virol、2004;78:13891~900;およびMacchiariniら、2005];ならびに
・HLAトランスジェニックマウス[Grusby MJら、Proc Natl Acad Sci USA、1993;90(9):3913~7;およびRoy CJら、Infect Immun、2005;73(4):2452~60]。例えば、Belizario JE、The Open Immunology Journal、2009;2:79~85を参照のこと。
一部の実施形態において、非肥満糖尿病(NOD)マウス遺伝子型を有する免疫不全マウスモデルが、本明細書において提供される。NODマウス(例えば、Jackson Labsストック番号001976、NOD-ShiLtJ)は、高血糖症および膵島炎(膵島細胞の白血球浸潤)によって特徴付けられる、自己免疫(例えば、1型)糖尿病の多遺伝子性マウスモデルである。このNODマウスは、低インスリン血症および高グルカゴン血症であり、これは、膵島β細胞の選択的破壊を示す。NODマウスにおける糖尿病感受性の主要な成分は、独特なMHCハロタイプである。NODマウスはまた、複数の異常な免疫表現型(欠損性抗原提示細胞免疫調節機能、Tリンパ球レパートリーの調節の欠損、欠損性NK細胞機能、マクロファーンからの欠損性サイトカイン産生(Fanら、2004)および創傷治癒障害を含む)を示す。NODマウスはまた、溶血性補体C5を欠いている。NODマウスはまた、重度の聴力低下である。免疫不全を引き起こす種々の変異、サイトカイン遺伝子における標的化変異、ならびに免疫機能に影響を与える導入遺伝子が、NOD近交系バックグラウンドに戻し交雑(backcross)された。
本開示の一部の局面において、NODバックグラウンドに基づいて本明細書において提供される免疫不全マウスは、NOD-Cg.-PrkdcscidIL2rgtm1wJl/SzJ(NSG(登録商標))、NOD.Cg-Rag1tm1Mom Il2rgtm1Wjl/SzJ(NRG)、およびNOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Sug/ShiJic(NOG)から選択される遺伝子型を有し得る。他の免疫不全マウス系統が、本明細書において企図される。
一部の実施形態において、免疫不全マウスモデルは、NSG(商標)遺伝子型を有する。NSG(登録商標)マウス(例えば、Jackson Labsストック番号:#005557)は、マウスT細胞、マウスB細胞、およびマウスNK細胞を欠く免疫不全マウスであり、複数のサイトカインシグナル伝達経路が欠損しており、自然免疫において多くの欠損を有する(例えば、Shultz、Ishikawa、およびGreiner、2007;Shultzら、2005;ならびにShultzら、1995(これらの各々は、本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)。NODマウス系統NOD/ShiLtJ(例えば、Makinoら、1980(これは本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)に由来するNSG(登録商標)マウスは、Prkdcscid変異(「重症複合免疫不全」変異または「scid」変異とも呼ばれる)とIl2rgtm1Wjl標的化変異とを含む。このPrkdcscid変異は、ヒトPRKDC遺伝子のマウスホモログにおける機能喪失型(ヌル)変異である-この変異は、適応免疫を本質的に除去する(例えば、(Bluntら、1995;Greiner、HesseltonおよびShultz、1998)(これらの各々は、本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)。このIl2rgtm1Wjl変異は、インターロイキン2レセプターγ鎖(IL2Rγ、ヒトにおけるIL2RGと相同)をコードする遺伝子におけるヌル変異であり、これは、NK細胞分化を遮断し、それにより初代ヒト細胞の効率的移植を妨げる障害を除去する(Caoら、1995;Greinerら、1998;およびShultzら、2005(これらの各々は、本明細書において参照によって援用される))。
一部の実施形態において、免疫不全マウスモデルは、NRG遺伝子型を有する。NRGマウス(例えば、Jackson Labsストック番号007799)は、極度に免疫不全である。このマウスは、組換え活性化遺伝子1(Rag1)における標的化ノックアウト変異およびIL2レセプター共通γ鎖の完全ヌルアレル(IL2rgnull)という、NOD/ShiLtJ遺伝的バックグラウンドにおける2つの変異を含む。このRag1null変異は、マウスB細胞およびマウスT細胞を欠損させ、このIL2rgnull変異は、複数のレセプターを介するサイトカインシグナル伝達を妨げて、機能的NK細胞の欠損をもたらす。NRGの極度の免疫不全は、ヒトCD34+造血幹細胞(HSC)および患者由来異種移植片(PDX)の移植によってそのマウスを高効率でヒト化することを可能にする。免疫不全NRGマウスは、DNA修復酵素 Prkdcにおけるscid変異を有するマウスよりも、照射および遺伝毒性薬物に対して耐性である。
一部の実施形態において、免疫不全マウスモデルはNOGマウスである。NOGマウス(Ito Mら、Blood、2002)は、NOD/scidマウスとIL-2レセプター-γ鎖ノックアウト(IL2rγKO)マウス(Ohbo K.ら、Blood、1996)とを組み合わせることによって樹立された、極度の重症複合免疫不全(scid)マウスである。NOGマウスは、T細胞およびB細胞を欠き、ナチュラルキラー(NK)細胞を欠き、低下した樹状細胞機能および低下したマクロファージ機能を示し、補体活性を欠く。
一部の実施形態において、免疫不全マウスモデルはNCG遺伝子型を有する。NCGマウス(例えば、Charles Riverストック番号572)は、NOD/NjuマウスにおけるPrkdc遺伝子座およびIl2rg遺伝子座の逐次的なCRISPR/Cas9編集でそのNOD/Njuに対してコアイソジェニック(coisogenic)なマウスを作製することによって、作製された。このNOD/Njuは、Sirpa(SIRPα)遺伝子において、外来造血幹細胞の移植を可能にする変異を保有する。このPrkdcノックアウトは、適切なT細胞およびB細胞の形成を欠くSCID様表現型を生じる。Il2rg遺伝子のノックアウトは、このSCID様表現型をさらに悪化させ、同時にNK細胞産生の低下をさらに生じる。
一部の実施形態において、MHCクラスIが欠損している免疫不全マウス、MHCクラスIIが欠損している免疫不全マウス、またはMHCクラスIおよびMHCクラスIIが欠損している免疫不全マウスが、本明細書において提供される。MHCクラスIおよび/またはMHCクラスIIが欠損しているマウスは、非免疫不全(例えば、MHCクラスI/II野生型)マウスと同じレベルのMHCクラスIタンパク質(例えば、α-ミクログロブリンおよびβ2-ミクログロブリン(B2M))ならびに/またはMHCクラスIIタンパク質(例えば、α鎖およびβ鎖)を発現せず、非免疫不全(例えば、MHCクラスI/II野生型)マウスと同じレベルのMHCクラスIタンパク質活性および/またはMHCクラスIIタンパク質活性も有しない。一部の実施形態において、MHCクラスIタンパク質および/またはMHCクラスIIタンパク質の発現もしくは活性は、非免疫不全マウスと比較して(例えば、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%またはそれを超えて)減少される。
MHCクラスIが欠損している免疫不全マウス、MHCクラスIIが欠損している免疫不全マウス、ならびにMHCクラスIおよびMHCクラスIIが欠損している免疫不全マウスは、国際公開番号WO2018/209344(この内容は、本明細書において参照によって援用される)に記載されている。
(ヒト化マウスモデル)
一部の実施形態において、ヒト化免疫不全マウスモデルおよびそのモデルを作製する方法が、本明細書において提供される。機能的ヒト細胞および/または機能的ヒト組織を移植された免疫不全マウスは、「ヒト化マウス」と呼ばれる。本明細書において使用される場合、用語「ヒト化マウス」、「ヒト化免疫不全(immune deficient)マウス」、「ヒト化免疫不全(immunodeficient)マウス」、およびそれらの複数形バージョンは、機能的ヒト細胞および/または機能的ヒト組織の移植によってヒト化された免疫不全マウスを指すために、交換可能に使用される。例えば、マウスモデルは、ヒト造血幹細胞(HSC)および/またはヒト末梢血単核細胞(PMBC)を移植され得る。一部の実施形態において、マウスモデルは、ヒト組織(例えば、島、肝臓、皮膚、および/または固形がんもしくは血液がん)を移植される。他の実施形態において、マウスモデルは、内因性マウス遺伝子がヒトホモログに変換されるように遺伝子改変され得る(例えば、Pearsonら、Curr Protoc Immunol.、2008、Chapter:Unit-15.21)を参照のこと。
一部の実施形態において、ヒト化免疫不全マウスモデルおよびそのモデルを作製する方法が、本明細書において提供される。機能的ヒト細胞および/または機能的ヒト組織を移植された免疫不全マウスは、「ヒト化マウス」と呼ばれる。本明細書において使用される場合、用語「ヒト化マウス」、「ヒト化免疫不全(immune deficient)マウス」、「ヒト化免疫不全(immunodeficient)マウス」、およびそれらの複数形バージョンは、機能的ヒト細胞および/または機能的ヒト組織の移植によってヒト化された免疫不全マウスを指すために、交換可能に使用される。例えば、マウスモデルは、ヒト造血幹細胞(HSC)および/またはヒト末梢血単核細胞(PMBC)を移植され得る。一部の実施形態において、マウスモデルは、ヒト組織(例えば、島、肝臓、皮膚、および/または固形がんもしくは血液がん)を移植される。他の実施形態において、マウスモデルは、内因性マウス遺伝子がヒトホモログに変換されるように遺伝子改変され得る(例えば、Pearsonら、Curr Protoc Immunol.、2008、Chapter:Unit-15.21)を参照のこと。
ヒト化マウスは、免疫不全マウスから始めて、必要な場合には、あらゆる残りのマウス免疫細胞を(例えば、化学的にもしくは照射によって)枯渇させることおよび/または抑制することによって、作製される。すなわち、免疫不全マウスにおけるヒト免疫系の首尾良い生存には、GVHD(移植片対宿主病)拒絶を防ぐためにそのマウスの免疫系の抑制を必要とし得る。その免疫不全マウスの免疫系が首尾良く抑制された後、そのマウスにヒト細胞(例えば、HSCおよび/またはPBMC)が移植される。本明細書において使用される場合、「移植する」とは、目的とする既存組織にインビボで移動して組み込むヒト細胞のプロセスを指す。ヒト化免疫不全マウスに関して、移植されたヒト細胞は、機能的な成熟ヒト細胞(例えば、免疫細胞)を提供する。そのモデルは、GVHDが始まる前に移植後約4週間~5週間という特定の時間枠を有する。そのモデルの寿命を増加するために、上記のとおり機能的MHC IおよびMHC IIを欠くダブルノックアウトマウスが、使用され得る。
ヒト化のために移植されるヒト細胞(例えば、HSCまたはPMBC)は、一部の実施形態において、そのマウスモデルのヒトがん細胞に対してヒト白血球抗原(HLA)適合性である。HLA適合性とは、同じ主要組織適合遺伝子複合体(MHC)遺伝子を発現する細胞を指す。マウスにHLA適合性ヒト異種移植片およびヒト免疫細胞を移植することは、例えば、そのヒト免疫細胞の免疫原性を減少または妨害する。一部の実施形態において、本開示において提供されるヒト化マウスは、PDXまたはヒトがん細胞株に対してHLA適合性であるヒトPMBCもしくはヒトHSCを移植される。
(照射)
上記のとおり、一部の実施形態において、免疫不全マウスは、ヒト細胞(例えば、ヒトHSCおよび/またはPMBC)の移植前に照射される。免疫不全マウスの照射は、末梢血、脾臓、および骨髄におけるマウス免疫細胞を破壊し、これは、(例えば、ヒト細胞生存因子を増加することによって)ヒト細胞(例えば、ヒトHSCおよび/またはPMBC)の移植、ならびに他の免疫細胞の増殖を促進すると、考えられる。照射はまた、マウスモデルを「ヒト化」するために必要とされるヒト免疫細胞の数を蓄積するためにかかる時間を短縮する。
上記のとおり、一部の実施形態において、免疫不全マウスは、ヒト細胞(例えば、ヒトHSCおよび/またはPMBC)の移植前に照射される。免疫不全マウスの照射は、末梢血、脾臓、および骨髄におけるマウス免疫細胞を破壊し、これは、(例えば、ヒト細胞生存因子を増加することによって)ヒト細胞(例えば、ヒトHSCおよび/またはPMBC)の移植、ならびに他の免疫細胞の増殖を促進すると、考えられる。照射はまた、マウスモデルを「ヒト化」するために必要とされるヒト免疫細胞の数を蓄積するためにかかる時間を短縮する。
免疫不全マウス(例えば、NSG(登録商標)マウス)について、この準備は、全身γ線照射を通じて一般的には達成される。照射器は、その意図される使用に依存して大きさが変化し得る。動物は、一般的には、短時間(15分未満)照射される。照射器内で費やされる時間量は、放射性同位体の崩壊チャート、必要とされる照射量、およびイオン化エネルギー源(すなわち、X線対γ線、このためにセシウム源またはコバルト源が必要とされる)に依存して変化する。
骨髄破壊的照射線量は通常は700cGy~1300cGyであるが、一部の実施形態において、より低線量、例えば、1cGy~100cGy(例えば、約2cGy、5cGy、もしくは10cGy)、または300cGy~700cGyが使用され得る。
例として、マウスは、100cGyのX線(または75cGy~125cGyのX線)が照射され得る。一部の実施形態において、その線量は、約1cGy、2cGy、3cGy、4cGy、5cGy、10cGy、20cGy、100cGy、200cGy、300cGy、400cGy、500cGy、600cGy、700cGy、800cGy、900cGy、1000cGy、1100cGy、1200cGy、もしくは1300cGy、または本明細書において記載されるあらゆる2つの線量の間(例えば、100cGy~300cGy、200cGy~500cGy、600cGy~1000cGy、もしくは700cGy~1300cGy)である。一部の実施形態において、免疫不全マウスは、ヒトHSCおよび/もしくはヒトPMBCの移植の約15分前、30分前、45分前、1時間前、またはそれ以上前に照射される。一部の実施形態において、免疫不全マウスは、照射の1日後、2日後、3日後、4日後、5日後、6日後、7日後、8日後、9日後、10日後、11日後、12日後、13日後、14日後、15日後、16日後、17日後、または18日後に、ヒトHSCおよび/もしくはヒトPMBCを移植される。
(移植)
上記のとおり,一部の実施形態において、照射された免疫不全マウスがHSCおよび/またはPBMCを移植され、そのマウスはヒト化される。移植とは、目的とする既存組織にインビボで移動して組み込むヒト細胞のプロセスを指す。そのPBMCは、照射後でヒトがん細胞移植前にか、照射後でヒトがん細胞移植と同時にか、または照射後でヒトがん細胞移植後に、移植され得る。
上記のとおり,一部の実施形態において、照射された免疫不全マウスがHSCおよび/またはPBMCを移植され、そのマウスはヒト化される。移植とは、目的とする既存組織にインビボで移動して組み込むヒト細胞のプロセスを指す。そのPBMCは、照射後でヒトがん細胞移植前にか、照射後でヒトがん細胞移植と同時にか、または照射後でヒトがん細胞移植後に、移植され得る。
末梢血単核細胞(PBMC)は、丸い核を有する末梢血細胞である。これらの単核血液細胞は、組織と血液との間を再循環し、感染と戦い侵入者に適合する免疫系中の重要成分である。2種の主要な型の単核細胞であるリンパ球および単球が存在する。PBMCのリンパ球集団は、代表的には、T細胞、B細胞およびNK細胞を含む。
PBMCは、例えば全血サンプル(例えば、フィコール勾配)から単離され得る。一部の実施形態において、病原体または病原性疾患に関する現在もしくは以前の診断を有する対象(例えば、ヒト対象)由来のPBMCが、使用され得る。
造血幹細胞(HSC)は、造血と呼ばれるプロセス中に他の血液細胞を生じる、幹細胞である。造血幹細胞は、骨髄系およびリンパ系と呼ばれる系統の種々の型の血液細胞を生じる。骨髄系列およびリンパ系列は、両方とも、樹状細胞形成に関与する。骨髄系細胞は、単球、マクロファージ、好中球、好塩基球、好酸球、赤血球、および巨核球~血小板を含む。リンパ系細胞は、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー細胞、および自然リンパ球を含む。
免疫不全マウスにHSCおよび/またはPBMCを移植してヒト化マウスモデルを生じる方法としては、腹腔内注射または静脈内注射(Shultzら、J Immunol、2005、174:6477~6489;Pearsonら、Curr Protoc Immunol.、2008;15~21;Kimら、AIDS Res Hum Retrovirus、2016、32(2):194~202;Yaguchiら、Cell&Mol Immunol、2018、15:953~962)が挙げられるが、それらに限定はされない。一部の実施形態において、マウスは、1.0×106個~3.0×107個のHSCおよび/またはPBMCを移植される。
例えば、マウスは、1.0×106個、1.1×106個、1.2×106個、1.3×106個、1.4×106個、1.5×106個、1.6×106個、1.7×106個、1.8×106個、1.9×106個、2.0×106個、2.5×106個、3.0×106個またはそれより多いHSCおよび/またはPBMCを移植され得る。一部の実施形態において、マウスは、1.0×106個~1.1×106個、1.0×106個~1.2×106個、1.0×106個~1.3×106個、1.0×106個~1.4×106個、1.0×106個~1.5×106個、1.0×106個~1.6×106個、1.0×106個~1.7×106個、1.0×106個~1.8×106個、1.0×106個~1.9×106個、1.0×106個~2.0×106個、1.0×106個~2.25×106個、1.0×106個~2.5×106個、1.0×106個~2.75×106個、1.0×106個~3.0×106個、1.1×106個~1.2×106個、1.1×106個~1.3×106個、1.1×106個~1.4×106個、1.1×106個~1.5×106個、1.1×106個~1.6×106個、1.1×106個~1.7×106個、1.1×106個~1.8×106個、1.1×106個~1.9×106個、1.1×106個~2.0×106個、1.1×106個~2.25×106個、1.1×106個~2.5×106個、1.1×106個~2.75×106個、1.1×106個~3.0×106個、1.2×106個~1.3×106個、1.2×106個~1.4×106個、1.2×106個~1.5×106個、1.2×106個~1.6×106個、1.2×106個~1.7×106個、1.2×106個~1.8×106個、1.2×106個~1.9×106個、1.2×106個~2.0×106個、1.2×106個~2.25×106個、1.2×106個~2.5×106個、1.2×106個~2.75×106個、1.2×106個~3.0×106個、1.3×106個~1.4×106個、1.3×106個~1.5×106個、1.3×106個~1.6×106個、1.3×106個~1.7×106個、1.3×106個~1.8×106個、1.3×106個~1.9×106個、1.3×106個~2.0×106個、1.3×106個~2.25×106個、1.3×106個~2.5×106個、1.3×106個~2.75×106個、1.3×106個~3.0×106個、1.4×106個~1.5×106個、1.4×106個~1.6×106個、1.4×106個~1.7×106個、1.4×106個~1.8×106個、1.4×106個~1.9×106個、1.4×106個~2.0×106個、1.4×106個~2.25×106個、1.4×106個~2.5×106個、1.4×106個~2.75×106個、1.4×106個~3.0×106個、1.5×106個~1.6×106個、1.5×106個~1.7×106個、1.5×106個~1.8×106個、1.5×106個~1.9×106個、1.5×106個~2.0×106個、1.5×106個~2.25×106個、1.5×106個~2.5×106個、1.5×106個~2.75×106個、1.5×106個~3.0×106個、1.6×106個~1.7×106個、1.6×106個~1.8×106個、1.6×106個~1.9×106個、1.6×106個~2.0×106個、1.6×106個~2.25×106個、1.6×106個~2.5×106個、1.6×106個~2.75×106個、1.6×106個~3.0×106個、1.7×106個~1.8×106個、1.7×106個~1.9×106個、1.7×106個~2.0×106個、1.7×106個~2.25×106個、1.7×106個~2.5×106個、1.7×106個~2.75×106個、1.7×106個~3.0×106個、1.8×106個~1.9×106個、1.8×106個~2.0×106個、1.8×106個~2.25×106個、1.8×106個~2.5×106個、1.8×106個~2.75×106個、1.8×106個~3.0×106個、1.9×106個~2.0×106個、1.9×106個~2.25×106個、1.9×106個~2.5×106個、1.9×106個~2.75×106個、1.9×106個~3.0×106個、2.0×106個~2.25×106個、2.0×106個~2.5×106個、2.0×106個~2.75×106個、2.0×106個~3.0×106個、2.25×106個~2.5×106個、2.25×106個~2.75×106個、2.25×106個~3.0×106個、2.5×106個~2.75×106個、2.5×106個~3.0×106個、もしくは2.75×106個~3.0×106個のHSCおよび/またはPBMCを移植される。
一部の実施形態において、マウスは、1.0×107個、1.1×107個、1.2×107個、1.3×107個、1.4×107個、1.5×107個、1.6×107個、1.7×107個、1.8×107個、1.9×107個、2.0×107個、2.5×107個、3.0×107個またはそれより多いHSCおよび/またはPBMCを移植され得る。一部の実施形態において、マウスは、1.0×107個~1.1×107個、1.0×107個~1.2×107個、1.0×107個~1.3×107個、1.0×107個~1.4×107個、1.0×107個~1.5×107個、1.0×107個~1.6×107個、1.0×107個~1.7×107個、1.0×107個~1.8×107個、1.0×107個~1.9×107個、1.0×107個~2.0×107個、1.0×107個~2.25×107個、1.0×107個~2.5×107個、1.0×107個~2.75×107個、1.0×107個~3.0×107個、1.1×107個~×107個~1.2×107個、1.1×107個~1.3×107個、1.1×107個~1.4×107個、1.1×107個~1.5×107個、1.1×107個~1.6×107個、1.1×107個~1.7×107個、1.1×107個~1.8×107個、1.1×107個~1.9×107個、1.1×107個~2.0×107個、1.1×107個~2.25×107個、1.1×107個~2.5×107個、1.1×107個~2.75×107個、1.1×107個~3.0×107個、1.2×107個~1.3×107個、1.2×107個~1.4×107個、1.2×107個~1.5×107個、1.2×107個~1.6×107個、1.2×107個~1.7×107個、1.2×107個~1.8×107個、1.2×107個~1.9×107個、1.2×107個~2.0×107個、1.2×107個~2.25×107個、1.2×107個~2.5×107個、1.2×107個~2.75×107個、1.2×107個~3.0×107個、1.3×107個~1.4×107個、1.3×107個~1.5×107個、1.3×107個~1.6×107個、1.3×107個~1.7×107個、1.3×107個~1.8×107個、1.3×107個~1.9×107個、1.3×107個~2.0×107個、1.3×107個~2.25×107個、1.3×107個~2.5×107個、1.3×107個~2.75×107個、1.3×107個~3.0×107個、1.4×107個~1.5×107個、1.4×107個~1.6×107個、1.4×107個~1.7×107個、1.4×107個~1.8×107個、1.4×107個~1.9×107個、1.4×107個~2.0×107個、1.4×107個~2.25×107個、1.4×107個~2.5×107個、1.4×107個~2.75×107個、1.4×107個~3.0×107個、1.5×107個~1.6×107個、1.5×107個~1.7×107個、1.5×107個~1.8×107個、1.5×107個~1.9×107個、1.5×107個~2.0×107個、1.5×107個~2.25×107個、1.5×107個~2.5×107個、1.5×107個~2.75×107個、1.5×107個~3.0×107個、1.6×107個~1.7×107個、1.6×107個~1.8×107個、1.6×107個~1.9×107個、1.6×107個~2.0×107個、1.6×107個~2.25×107個、1.6×107個~2.5×107個、1.6×107個~2.75×107個、1.6×107個~3.0×107個、1.7×107個~1.8×107個、1.7×107個~1.9×107個、1.7×107個~2.0×107個、1.7×107個~2.25×107個、1.7×107個~2.5×107個、1.7×107個~2.75×107個、1.7×107個~3.0×107個、1.8×107個~1.9×107個、1.8×107個~2.0×107個、1.8×107個~2.25×107個、1.8×107個~2.5×107個、1.8×107個~2.75×107個、1.8×107個~3.0×107個、1.9×107個~2.0×107個、1.9×107個~2.25×107個、1.9×107個~2.5×107個、1.9×107個~2.75×107個、1.9×107個~3.0×107個、2.0×107個~2.25×107個、2.0×107個~2.5×107個、2.0×107個~2.75×107個、2.0×107個~3.0×107個、2.25×107個~2.5×107個、2.25×107個~2.75×107個、2.25×107個~3.0×107個、2.5×107個~2.75×107個、2.5×107個~3.0×107、もしくは2.75×107個~3.0×107個のHSCおよび/またはPBMCを移植され得る。一部の実施形態において、マウスは、2×107個のHSCおよび/またはPBMCを移植される。一部の実施形態にしたがって、マウスは、4.5×107個~5.5×107個(4.5×107個~5.0×107個、5.0×107個~5.5×107個)のHSCおよび/またはPBMCを移植される。
(核酸:操作および送達)
本明細書において記載されるマウスモデルは、ヒトAPPをコードする核酸またはヒト化APPをコードする核酸を含み、一部の実施形態においては、変異型ヒトPSEN1をコードする核酸を含む。一部の実施形態において、本明細書において記載されるマウスモデルはまた、マウスAppアレルおよび/またはマウスPsen1アレルも含む。一部の実施形態において、そのマウスモデルは、ヒトAPP導入遺伝子またはヒト化APP導入遺伝子と、変異型ヒトPSEN1導入遺伝子とを含む。一部の実施形態において、導入遺伝子(例えば、ヒトAPP導入遺伝子および/または変異型ヒトPSEN1導入遺伝子)は、マウスゲノムに組み込まれる。ヒトAPPまたはヒト化APP、および変異型ヒトPSEN1導入遺伝子は記載されており(JAXストック番号025970)、本明細書において参照によって援用される。
本明細書において記載されるマウスモデルは、ヒトAPPをコードする核酸またはヒト化APPをコードする核酸を含み、一部の実施形態においては、変異型ヒトPSEN1をコードする核酸を含む。一部の実施形態において、本明細書において記載されるマウスモデルはまた、マウスAppアレルおよび/またはマウスPsen1アレルも含む。一部の実施形態において、そのマウスモデルは、ヒトAPP導入遺伝子またはヒト化APP導入遺伝子と、変異型ヒトPSEN1導入遺伝子とを含む。一部の実施形態において、導入遺伝子(例えば、ヒトAPP導入遺伝子および/または変異型ヒトPSEN1導入遺伝子)は、マウスゲノムに組み込まれる。ヒトAPPまたはヒト化APP、および変異型ヒトPSEN1導入遺伝子は記載されており(JAXストック番号025970)、本明細書において参照によって援用される。
本明細書において提供される核酸は、一部の実施形態において、操作される。操作された核酸は、天然には存在しない核酸(例えば、一緒に共有結合された少なくとも2つのヌクレオチドであり、一部の場合には、ホスホジエステル骨格と呼ばれるホスホジエステル結合を含む)である。操作された核酸としては、組換え核酸および合成核酸が挙げられる。組換え核酸は、2種の異なる生物(例えば、ヒトおよびマウス)に由来する核酸(例えば、単離された核酸、合成核酸、またはそれらの組合せ)を連結することによって構築された、分子である。合成核酸は、増幅されたか、または化学的もしくは他の手段によって合成された、分子である。合成核酸は、化学的に改変されたかまたは他の方法により改変されているが、天然に存在する核酸分子と塩基対形成(結合)し得るものを含む。組換え核酸および合成核酸はまた、上記のいずれかの複製から生じる分子を含む。
操作された核酸は、DNA(例えば、ゲノムDNA、cDNAもしくはゲノムDNAとcDNAとの組合せ)、RNAまたはハイブリッド分子(例えば、その核酸はデオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチド(例えば、人工もしくは天然)との任意の組合せ、ならびに2種以上の塩基(ウラシル、アデニン、チミン、シトシン、グアニン、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチン、イソシトシンおよびイソグアニンが挙げられる)の任意の組合せを含む)を含み得る。
一部の実施形態において、核酸は、相補的DNA(cDNA)である。cDNAは、一本鎖RNA(例えば、メッセンジャーRNA(mRNA)またはマイクロRNA(miRNA))テンプレートから、逆転写酵素によって触媒される反応において合成される。
本開示の操作された核酸は、標準的な分子生物学の方法(例えば、GreenおよびSambrook、Molecular Cloning、A Laboratory Manual、2012、Cold Spring Harbor Pressを参照のこと)を使用して作製され得る。一部の実施形態において、核酸は、GIBSON ASSEMBLY(登録商標)Cloning(例えば、Gibson,D.G.ら、Nature Methods、343~345、2009;およびGibson,D.G.ら、Nature Methods、901~903、2010(それらの各々は本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)を使用して作製される。GIBSON ASSEMBLY(登録商標)は、代表的には、単一試験管反応において、5’エキソヌクレアーゼ、DNAポリメラーゼの3’伸長活性およびDNAリガーゼ活性という、3種の酵素活性を使用する。その5’エキソヌクレアーゼ活性は、5’末端配列をチューバック(chews back)し、その相補配列をアニーリングのために露出させる。その後、そのポリメラーゼ活性は、アニールされたドメインにある間隙を満たす。その後、DNAリガーゼが、そのニックを塞ぎ、DNAフラグメントを一緒に共有結合する。隣接するフラグメントの重複配列は、Golden Gate Assemblyにおいて使用されるものよりもはるかに長く、したがって、より高い割合の正確なアセンブリを生じる。操作された核酸を作製する他の方法が、本開示にしたがって使用され得る。
遺伝子は別個のヌクレオチド配列であり、その順序は、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド中のモノマーの順序を決定する。遺伝子は、代表的にはタンパク質をコードする。遺伝子は、内因性(宿主生物に天然で存在する)であってもよく、外因性(宿主生物に天然で移入されるかもしくは遺伝子操作を通じて移入される)であってもよい。アレルは、変異によって生じ染色体上の同じ遺伝子座において見出される、遺伝子の2種またはそれより多い代替的形態のうちの一つである。遺伝子は、一部の実施形態において、プロモーター配列、コード領域(例えば、エクソン)、非コード領域(例えば、イントロン)、および調節領域(調節配列とも呼ばれる)を含む。
ヒト遺伝子を含むマウスは、ヒト導入遺伝子を含むと考えられる。導入遺伝子は、宿主生物にとって外因性である遺伝子である。すなわち、導入遺伝子は、宿主生物に天然で移入されたかまたは遺伝子操作を通じて移入された、遺伝子である。導入遺伝子は、その宿主生物(その導入遺伝子を含む生物(例えば、マウス))に天然では存在しない。
プロモーターは、RNAポリメラーゼが結合して転写を開始するヌクレオチド配列(例えば、ATG)である。プロモーターは、代表的には、転写開始部位からすぐ上流(その5’末端)に位置する。一部の実施形態において、プロモーターは内因性プロモーターである。内因性プロモーターは、その宿主動物に天然で存在するプロモーターである。
オープンリーディングフレームは、開始コドン(例えば、ATG)で始まり終止コドン(例えば、TAA、TAG、またはTGA)で終わる連続する一続きのコドンであり、ポリペプチド(例えば、タンパク質)をコードする。オープンリーディングフレームは、あるプロモーターに、そのプロモーターがそのオープンリーディングフレームの転写を調節する場合には、作動可能に連結されている。
エクソンは、遺伝子のうちのアミノ酸をコードする領域である。イントロン(および他の非コードDNA)は、遺伝子のうちのアミノ酸をコードしない領域である。
生成物(例えば、タンパク質)をコードするヌクレオチド配列は、一部の実施形態において、長さ200塩基対(bp)~100キロベース(kb)を有する。そのヌクレオチド配列は、一部の実施形態において、長さ少なくとも10kbを有する。例えば、そのヌクレオチド配列は、長さ少なくとも15kb、少なくとも20kb、少なくとも25kb、少なくとも30kb、または少なくとも35kbを有し得る。一部の実施形態において、そのヌクレオチド配列は、長さ10kb~100kb、10kb~75kb、10kb~50kb、10kb~30kb、20kb~100kb、20kb~75kb、20kb~50kb、20kb~30kb、30kb~100kb、30kb~75kb、または30kb~50kbを有する。
本明細書において提供される核酸のうちのいずれか1つは、長さ200bp~500kb、200bp~250kb、または200bp~100kbを有し得る。核酸は、一部の実施形態において、長さ少なくとも10kbを有する。例えば、核酸は、長さ少なくとも15kb、少なくとも20kb、少なくとも25kb、少なくとも30kb、少なくとも35kb、少なくとも50kb、少なくとも100kb、少なくとも200kb、少なくとも300kb、少なくとも400kb、または少なくとも500kbを有し得る。一部の実施形態において、核酸は、長さ10kb~500kb、20kb~400kb、10kb~300kb、10kb~200kb、または10kb~100kbを有する。一部の実施形態において、核酸は、長さ10kb~100kb、10kb~75kb、10kb~50kb、10kb~30kb、20kb~100kb、20kb~75kb、20kb~50kb、20kb~30kb、30kb~100kb、30kb~75kb、または30kb~50kbを有する。核酸は、環状であっても、直鎖状であってもよい。
本明細書において記載される核酸は、一部の実施形態において、改変を含む。改変とは、核酸に関して言えば、対応する野生型核酸(例えば、天然に存在する核酸)と比較したその核酸のあらゆる操作である。したがって、ゲノム改変とは、ゲノムにおいて対応する野生型核酸(例えば、天然に存在する(改変されていない)核酸)と比較したゲノムにおける(例えば、コード領域中、非コード領域中、および/または調節領域中の)核酸のあらゆる操作である。核酸(例えば、ゲノム)改変の非限定的例としては、欠失、挿入、「インデル」(欠失および挿入)、ならびに置換(例えば、点変異)が挙げられる。一部の実施形態において、遺伝子における欠失、挿入、インデル、または他の改変は、その遺伝子が機能的生成物(例えば、タンパク質)をもはやコードしないように、フレームシフト変異を生じる。改変はまた、化学的改変、例えば、少なくとも1核酸塩基の化学的改変を含む。核酸改変の方法(例えば、遺伝子不活性化を生じる方法)は、公知であり、その方法としては、RNA干渉、化学的改変、および遺伝子編集(例えば、リコンビナーゼまたは他のプログラム可能なヌクレアーゼシステム(例えば、CRISPR/Cas、TALEN、および/もしくはZFN)を使用する)が挙げられるが、それらに限定はされない。
機能喪失型変異は、当該分野において公知であるとおり、機能がほとんどないかまたは全くない遺伝子生成物を生じる。ヌル変異(これは、1種の機能喪失型変異である)は、機能が全くない遺伝子生成物を生じる。一部の実施形態において、不活性化アレルは、ヌルアレルである。機能喪失型変異の他の例としては、ミスセンス変異およびフレームシフト変異が挙げられる。
核酸(例えば、遺伝子のアレルまたはアレル(複数))は、検出可能なレベルの機能的遺伝子生成物(例えば、機能的タンパク質)をその核酸が生成しないように、改変され得る。したがって、不活性化アレルは、検出可能なレベルの機能的遺伝子生成物(例えば、機能的タンパク質)を生成しないアレルである。検出可能なレベルのタンパク質は、標準的な検出アッセイ(例えば、フローサイトメトリーおよび/またはELISA)を使用して検出されるあらゆるレベルのタンパク質である。一部の実施形態において、不活性化アレルは、転写されない。一部の実施形態において、不活性化アレルは、機能的タンパク質をコードしない。
核酸の送達のために使用されるベクターとしては、ミニサークル、プラスミド、細菌人工染色体(BAC)、および酵母人工染色体が挙げられる。しかし、ベクターは必要ではないかもしれないことが、理解されるべきである。例えば、環状化核酸または直鎖状核酸が、そのベクター骨格を用いずに胚に送達され得る。ベクター骨格は小さい(約4kb)が、環状化され得るドナーDNAは、例えば、>100bp~50kbの範囲であり得る。
トランスジェニックマウスの作製のためにマウス胚に核酸を送達するための方法としては、エレクトロポレーション(例えば、Wang Wら、J Genet Genomics、2016;43(5):319~27;WO2016/054032;およびWO2017/124086(これらの各々は、本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)、DNAマイクロインジェクション(例えば、GordonおよびRuddle、Science、1981:214:1244~124(本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)、胚性幹細胞媒介性遺伝子移入(例えば、Gosslerら、Proc.Natl.Acad.Sci、1986;83:9065~9069(本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)、ならびにレトロウイルス媒介性遺伝子移入(例えば、Jaenisch、Proc.Natl.Acad.Sci、1976;73:1260~1264(本明細書において参照によって援用される)を参照のこと)が挙げられるがそれらに限定はされず、これらのうちのいずれもが、本明細書において提供されるとおり使用され得る。
(ゲノム編集法)
操作された核酸(例えば、ガイドRNA、ドナーポリヌクレオチド、および他の核酸コード配列など)は、任意の適切な方法を使用して、胚または細胞(例えば、幹細胞)のゲノムに導入され得る。本出願は、例えば、トランスジェニック齧歯類を作製するために胚または細胞のゲノムに核酸を導入するための、種々の遺伝子編集技術の使用を企図する。非限定的例としては、プログラム可能なヌクレアーゼベースのシステム、例えば、クラスター化された規則的に間隔を空けた短いパリンドロームリピート(CRISPR)システム、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、および転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)が挙げられる。例えば、Carroll D、Genetics.、2011;188(4):773~782;Joung JKら、Nat Rev Mol Cell Biol.、2013;14(1):49~55;およびGaj Tら、Trends Biotechnol.、2013 Jul;31(7):397~405(それらの各々は本明細書において参照によって援用される)を参照のこと。
操作された核酸(例えば、ガイドRNA、ドナーポリヌクレオチド、および他の核酸コード配列など)は、任意の適切な方法を使用して、胚または細胞(例えば、幹細胞)のゲノムに導入され得る。本出願は、例えば、トランスジェニック齧歯類を作製するために胚または細胞のゲノムに核酸を導入するための、種々の遺伝子編集技術の使用を企図する。非限定的例としては、プログラム可能なヌクレアーゼベースのシステム、例えば、クラスター化された規則的に間隔を空けた短いパリンドロームリピート(CRISPR)システム、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、および転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)が挙げられる。例えば、Carroll D、Genetics.、2011;188(4):773~782;Joung JKら、Nat Rev Mol Cell Biol.、2013;14(1):49~55;およびGaj Tら、Trends Biotechnol.、2013 Jul;31(7):397~405(それらの各々は本明細書において参照によって援用される)を参照のこと。
一部の実施形態において、CRISPRシステムが、本明細書において提供されるマウス胚のゲノムを編集するために使用される。例えば、Harms DWら、Curr Protoc Hum Genet.、2014;83:15.7.1~15.7.27;およびInui Mら、Sci Rep.、2014;4:5396(それらの各々が、本明細書において参照によって援用される)を参照のこと。例えば、Cas9 mRNAもしくはCas9タンパク質、1種もしくは複数種のガイドRNA(gRNA)、および/またはドナー核酸が、1細胞(接合子)期もしくはより後期のマウス胚に直接送達(例えば、注射もしくはエレクトロポレーション)され得、相同組換え修復(HDR)が促進され得、例えば、操作された核酸(例えば、ドナー核酸)がゲノム中に導入され得る。
CRISPR/Casシステムは、遺伝子編集のためのRNA誘導型DNA標的化プラットフォームとして別目的で再利用されている原核生物中の天然に存在する防御機構である。操作されたCRISPRシステムは、ガイドRNA(gRNA)およびCRISPR関連エンドヌクレアーゼ(例えば、Casタンパク質)という2種の主要成分を含む。このgRNAは、ヌクレアーゼ結合のための足場配列と、改変されるべきゲノム標的(例えば、遺伝子)を規定するユーザーが規定したヌクレオチドスペーサー(例えば、約15~25ヌクレオチド、または約20ヌクレオチド)とから構成された、短い合成RNAである。したがって、そのgRNA中に存在する標的配列を単に変更することによって、そのCasタンパク質のゲノム標的を変更し得る。一部の実施形態において、そのCas9エンドヌクレアーゼは、Streptococcus pyogenes(NGG PAM)またはStaphylococcus aureus(NNGRRTもしくはNNGRR(N) PAM)に由来するが、他のCas9ホモログ、Cas9オルソログ、および/またはCas9バリアント(例えば、Cas9の進化したバージョン)が、本明細書において提供されるとおり、使用され得る。本明細書において提供されるとおり使用され得るRNA誘導型ヌクレアーゼのさらなる非限定的例としては、Cpf1(TTN PAM);SpCas9 D1135Eバリアント(NGG(減少したNAG結合) PAM);SpCas9 VRERバリアント(NGCG PAM);SpCas9 EQRバリアント(NGAG PAM);SpCas9 VQRバリアント(NGANまたはNGNG PAM);Neisseria meningitidis(NM)のCas9(NNNNGATT PAM);Streptococcus thermophilus(ST)のCas9(NNAGAAW PAM);およびTreponema denticola(TD)のCas9(NAAAAC)が挙げられる。一部の実施形態において、CRISPR関連エンドヌクレアーゼは、Cas9、Cpf1、C2c1、およびC2c3から選択される。一部の実施形態において、CasヌクレアーゼはCas9である。
ガイドRNAは、標的核酸配列にハイブリダイズ(結合)するスペーサー配列と、そのエンドヌクレアーゼに結合してそのエンドヌクレアーゼをその標的核酸配列へと誘導するCRISPR反復配列とを、少なくとも含む。当業者によって理解されるとおり、各gRNAは、そのゲノム標的配列に対して相補的なスペーサー配列を含むように設計される。例えば、Jinekら、Science、2012;337:816~821およびDeltchevaら、Nature、2011;471:602~607(それらの各々は本明細書において参照によって援用される)を参照のこと。
一部の実施形態において、そのRNA誘導型ヌクレアーゼとそのgRNAとは、胚への送達の前に、リボ核タンパク質(RNP)を形成するように複合体化される。
RNA誘導型ヌクレアーゼまたはそのRNA誘導型ヌクレアーゼをコードする核酸の濃度は、変化し得る。一部の実施形態において、その濃度は、100ng/μl~1000ng/μlである。例えば、その濃度は、100ng/μl、150ng/μl、200ng/μl、250ng/μl、300ng/μl、350ng/μl、400ng/μl、450ng/μl、500ng/μl、550ng/μl、600ng/μl、650ng/μl、700ng/μl、750ng/μl、800ng/μl、850ng/μl、900ng/μl、950ng/μl、または1000ng/μlであり得る。一部の実施形態において、その濃度は、100ng/μl~500ng/μl、または200ng/μl~500ng/μlである。
gRNAの濃度もまた、変化し得る。一部の実施形態において、その濃度は、200ng/μl~2000ng/μlである。例えば、その濃度は、200ng/μl、300ng/μl、400ng/μl、500ng/μl、600ng/μl、700ng/μl、800ng/μl、900ng/μl、1000ng/μl、1100ng/μl、1200ng/μl、1300ng/μl、1400ng/μl、1500ng/μl、1600ng/μl、1700ng/μl、1700ng/μl、1900ng/μl、または2000ng/μlであり得る。一部の実施形態において、その濃度は500ng/μl~1000ng/μlである。一部の実施形態において、その濃度は100ng/μl~1000ng/μlである。例えば、その濃度は、100ng/μl、150ng/μl、200ng/μl、250ng/μl、300ng/μl、350ng/μl、400ng/μl、450ng/μl、500ng/μl、550ng/μl、600ng/μl、650ng/μl、700ng/μl、750ng/μl、800ng/μl、850ng/μl、900ng/μl、950ng/μl、または1000ng/μlであり得る。
一部の実施形態において、RNA誘導型ヌクレアーゼまたはそのRNA誘導型ヌクレアーゼをコードする核酸の濃度とgRNAの濃度との比は、2:1である。他の実施形態において、RNA誘導型ヌクレアーゼまたはそのRNA誘導型ヌクレアーゼをコードする核酸の濃度とgRNAの濃度との比は、1:1である。
ドナー核酸は、代表的には、相同性アームによって挟まれた目的の配列を含む。相同性アームは、ゲノム遺伝子座中に位置するゲノムDNA領域と相同なssDNA領域である。一方の相同性アームは(目的の配列が挿入される)目的のゲノム領域の左(5’)側に位置し(左相同性アーム)、別の相同性アームが目的のゲノム領域の右(3’)側に位置する(右相同性アーム)。これらの相同性アームは、そのssDNAドナーとゲノム遺伝子座との間での相同組換えを可能にして、(例えば、CRISPR/Cas9媒介性相同組換え修復(HDR)を介して)目的のゲノム遺伝子座への目的の配列の挿入をもたらす。
その相同性アームは、長さが変化し得る。例えば、各相同性アーム(左アームおよび右相同性アーム)は、長さ20ヌクレオチド塩基~1000ヌクレオチド塩基を有し得る。一部の実施形態において、各相同性アームは、長さ20ヌクレオチド塩基~200ヌクレオチド塩基、20ヌクレオチド塩基~300ヌクレオチド塩基、20ヌクレオチド塩基~400ヌクレオチド塩基、20ヌクレオチド塩基~500ヌクレオチド塩基、20ヌクレオチド塩基~600ヌクレオチド塩基、20ヌクレオチド塩基~700ヌクレオチド塩基、20ヌクレオチド塩基~800ヌクレオチド塩基、または20ヌクレオチド塩基~900ヌクレオチド塩基を有する。一部の実施形態において、各相同性アームは、長さ20ヌクレオチド塩基、30ヌクレオチド塩基、40ヌクレオチド塩基、50ヌクレオチド塩基、60ヌクレオチド塩基、70ヌクレオチド塩基、80ヌクレオチド塩基、90ヌクレオチド塩基、100ヌクレオチド塩基、150ヌクレオチド塩基、200ヌクレオチド塩基、250ヌクレオチド塩基、300ヌクレオチド塩基、350ヌクレオチド塩基、400ヌクレオチド塩基、450ヌクレオチド塩基、500ヌクレオチド塩基、550ヌクレオチド塩基、600ヌクレオチド塩基、650ヌクレオチド塩基、700ヌクレオチド塩基、750ヌクレオチド塩基、800ヌクレオチド塩基、850ヌクレオチド塩基、900ヌクレオチド塩基、950ヌクレオチド塩基、または1000ヌクレオチド塩基を有する。一部の実施形態において、一方の相同性アームの長さは、もう一方の相同性アームの長さとは異なる。例えば、一方の相同性アームは長さ20ヌクレオチド塩基を有し得、もう一方の相同性アームは長さ50ヌクレオチド塩基を有し得る。一部の実施形態において、そのドナーDNAは一本鎖である。一部の実施形態において、そのドナーDNAは二本鎖である。一部の実施形態において、そのドナーDNAは、例えば、ホスホロチオール化(phosphorothioation)を介して、改変される。他の改変が、なされ得る。
(実施例1. NSG.APP/PSEN1マウスモデルの作製)
NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1WjlTg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/How(JR# 29513)(NSG.APP/PSEN1)を、雄NOD.Cg-Tg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/How(JR# 25967)を雌NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ(JR# 005557)に交雑させることによって作製した。雄子孫をAPP/PSEN1導入遺伝子およびガンマ変異の存在について遺伝子型決定し、その後に続けて、雌NSGマウスに交雑させた。雄NSG.APP/PSEN1および雌NSG.APP/PSEN1のコホートを、評価のためにN11で作製した。すべてのマウスをスルファトリム(Sulfatrim)抗生物質水にて維持した。これらのマウスは、異なる系統バックグラウンドまたはヒト起源に由来する物質の導入を通じたアミロイドとの免疫相互作用の評価のための独特なプラットフォームを表す。
NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1WjlTg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/How(JR# 29513)(NSG.APP/PSEN1)を、雄NOD.Cg-Tg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/How(JR# 25967)を雌NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ(JR# 005557)に交雑させることによって作製した。雄子孫をAPP/PSEN1導入遺伝子およびガンマ変異の存在について遺伝子型決定し、その後に続けて、雌NSGマウスに交雑させた。雄NSG.APP/PSEN1および雌NSG.APP/PSEN1のコホートを、評価のためにN11で作製した。すべてのマウスをスルファトリム(Sulfatrim)抗生物質水にて維持した。これらのマウスは、異なる系統バックグラウンドまたはヒト起源に由来する物質の導入を通じたアミロイドとの免疫相互作用の評価のための独特なプラットフォームを表す。
(行動表現型)
NSG.APP/PSEN1マウスモデルの認知を、以前に記載された(Sukoff Rizzo、2018)とおり短期記憶のY迷路課題である新規空間認識に関して7か月齢で評価した。動物を、視覚的合図が各アームの端に配置されたY迷路中に配置した。それらのアームのうちの一方(新規アーム)は遮断した状態で、動物は、その迷路を10分間探索した。30分の遅延の後、すべてのアームを利用可能にした状態で動物をその迷路に5分間再導入した。それらの結果を図1に示す。インタクトな短期記憶は、その動物が新規アームにおいてより高い割合の時間を費やす場合に示される。雄NSG動物および雌NSG動物の両方がインタクトな短期記憶を示したが、トランスジェニックNSG.APP/PSEN1同腹仔は、この課題に失敗し、すべてのアームを探索するのに等しい割合の時間を費やした。これらの知見は、B6.APP/PSEN1マウスモデルとは対照的である。このB6.APP/PSEN1マウスモデルは、7か月齢でこの課題において認知欠損を示さない。さらに、このB6.APP/PSEN1マウスは、10か月齢までモリス水迷路などの他の認知課題において欠損を示すとは報告されていない(AlzForum)。これらの結果は、認知欠損を予防し得る免疫関連介入の評価のためのNSG.APP/PSEN1系統の有用性を強調する。
NSG.APP/PSEN1マウスモデルの認知を、以前に記載された(Sukoff Rizzo、2018)とおり短期記憶のY迷路課題である新規空間認識に関して7か月齢で評価した。動物を、視覚的合図が各アームの端に配置されたY迷路中に配置した。それらのアームのうちの一方(新規アーム)は遮断した状態で、動物は、その迷路を10分間探索した。30分の遅延の後、すべてのアームを利用可能にした状態で動物をその迷路に5分間再導入した。それらの結果を図1に示す。インタクトな短期記憶は、その動物が新規アームにおいてより高い割合の時間を費やす場合に示される。雄NSG動物および雌NSG動物の両方がインタクトな短期記憶を示したが、トランスジェニックNSG.APP/PSEN1同腹仔は、この課題に失敗し、すべてのアームを探索するのに等しい割合の時間を費やした。これらの知見は、B6.APP/PSEN1マウスモデルとは対照的である。このB6.APP/PSEN1マウスモデルは、7か月齢でこの課題において認知欠損を示さない。さらに、このB6.APP/PSEN1マウスは、10か月齢までモリス水迷路などの他の認知課題において欠損を示すとは報告されていない(AlzForum)。これらの結果は、認知欠損を予防し得る免疫関連介入の評価のためのNSG.APP/PSEN1系統の有用性を強調する。
(プラーク沈着)
動物を、1×PBSによる心臓灌流を介して8か月齢で屠殺し、脳を4%パラホルムアルデヒドで一晩固定し、15%スクロース中の後30%スクロース中に24時間配置し、OCT中でブロックし、神経病態の評価のために25ミクロン毎に凍結切片化した。アミロイド沈着を、1%チオフラビンS染色(1:1の水:エタノール比で希釈した)を使用して評価し、これは、プラークが主に海馬に限定され、皮質沈着物が最小限であったことを示した(図2を参照のこと)。この行動課題は海馬を必要とするので、これらの結果は短期記憶欠損への直接的関連を示唆する。このプラーク領域特異性は、B6.APP/PSEN1マウスモデルにおいて観察されるプラーク領域特異性とは全く対照的であり、このB6.APP/PSEN1マウスモデルはこの時点で海馬プラーク沈着および強固な皮質プラーク沈着を示す(Jacksonら、2013;Onosら、2019)。これらの結果はまた、ヒト患者において見られるものと一致し、ヒト患者において、プラーク病態は最初に海馬において生じる。予想されたとおり、非トランスジェニックNSG同腹仔は、プラーク病態を示さなかった。
動物を、1×PBSによる心臓灌流を介して8か月齢で屠殺し、脳を4%パラホルムアルデヒドで一晩固定し、15%スクロース中の後30%スクロース中に24時間配置し、OCT中でブロックし、神経病態の評価のために25ミクロン毎に凍結切片化した。アミロイド沈着を、1%チオフラビンS染色(1:1の水:エタノール比で希釈した)を使用して評価し、これは、プラークが主に海馬に限定され、皮質沈着物が最小限であったことを示した(図2を参照のこと)。この行動課題は海馬を必要とするので、これらの結果は短期記憶欠損への直接的関連を示唆する。このプラーク領域特異性は、B6.APP/PSEN1マウスモデルにおいて観察されるプラーク領域特異性とは全く対照的であり、このB6.APP/PSEN1マウスモデルはこの時点で海馬プラーク沈着および強固な皮質プラーク沈着を示す(Jacksonら、2013;Onosら、2019)。これらの結果はまた、ヒト患者において見られるものと一致し、ヒト患者において、プラーク病態は最初に海馬において生じる。予想されたとおり、非トランスジェニックNSG同腹仔は、プラーク病態を示さなかった。
(グリア神経炎症)
アストロサイトのマーカー(抗ニワトリGFAP、ACRIS/Origene、AP31806PU-N、1:300)およびミクログリアのマーカー(抗ウサギIBA1、Wako、019-19741、1:300)での免疫蛍光染色は、適応免疫障害にも関わらず、NSG.APP/PSEN1マウスが依然としてアミロイドに反応して脳における強固な神経炎症を示すことを示す(図3を参照のこと)。これらの結果は、NSG.APP/PSEN1マウスがインタクトな自然免疫シグナル伝達を保持することを示唆する。これらの知見を考慮すれば、NSG.APP/PSEN1マウスモデルは、認知欠損に対する他の系統バックグラウンド由来またはヒト起源の移植されたグリアの効果を分析するために有用であり得る。
アストロサイトのマーカー(抗ニワトリGFAP、ACRIS/Origene、AP31806PU-N、1:300)およびミクログリアのマーカー(抗ウサギIBA1、Wako、019-19741、1:300)での免疫蛍光染色は、適応免疫障害にも関わらず、NSG.APP/PSEN1マウスが依然としてアミロイドに反応して脳における強固な神経炎症を示すことを示す(図3を参照のこと)。これらの結果は、NSG.APP/PSEN1マウスがインタクトな自然免疫シグナル伝達を保持することを示唆する。これらの知見を考慮すれば、NSG.APP/PSEN1マウスモデルは、認知欠損に対する他の系統バックグラウンド由来またはヒト起源の移植されたグリアの効果を分析するために有用であり得る。
本明細書において開示されるすべての参考文献、特許および特許出願は、各々が引用され場合によってはその文書の全体を含み得る主題に関して、参照によって援用される。
不定冠詞「1つの(ある)(a)」および「1つの(ある)(an)」は、本明細書および特許請求の範囲において本文書で使用される場合、反対であるように明確に示されない限りは、「少なくとも1つ」を意味すると理解されるべきである。
反対であるように明確に示されない限りは、1よりも多いステップ(工程)またはアクト(行為)を含む本文書において特許請求されるあらゆる方法において、その方法のステップ(工程)またはアクト(行為)の順序は、その方法のステップ(工程)またはアクト(行為)が記載された順序に必ずしも限定されないこともまた、理解されるべきである。
特許請求の範囲および上記の本明細書において、すべての移行句、例えば、「含む(comprising)」、「含む(including)」、「保有する(carrying)」、「有する(having)」、「含む(containing)」、「含む(involving)」、「有する(holding)」、「から構成される(composed of)」などは、非限定型(open-ended)であり、すなわち、含むがそれらに限定はされないことを意味すると、理解されるべきである。移行句「からなる(consisting of)」および「本質的にからなる(consisting essentially of)」のみは、アメリカ合衆国特許審査便覧(the United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures)セクション2111.03において示されるとおり、それぞれ限定型(closed)または半限定型(semi-closed)の移行句である。
数値の前にある用語「約」および「実質的に」は、記載された数値の±10%を意味する。
一定範囲の値が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の各値が、本明細書において具体的に企図され記載されている。
(参考文献)
Claims (34)
- マウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異と、マウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異と、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸とをそのゲノム中に含む、免疫無防備状態マウス。
- 非肥満糖尿病(NOD)遺伝的バックグラウンドを有する、請求項1に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記マウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異がマウスPrkdc遺伝子におけるヌル変異である、請求項1または2に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記マウスPrkdc遺伝子におけるヌル変異がPrkdcscid変異である、請求項3に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記マウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異がマウスIl2rg遺伝子におけるヌル変異である、請求項1~4のいずれか一項に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記マウスIl2rg遺伝子におけるヌル変異がIl2rgtm1Wjl変異である、請求項5に記載の免疫無防備状態マウス。
- NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ遺伝的バックグラウンドを有する、請求項6に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記ヌル変異がIl2rgem26Cd22変異である、請求項5に記載の免疫無防備状態マウス。
- NOD-Prkdcem26Cd52Il2rgem26Cd22/NjuCrl遺伝的バックグラウンドを有する、請求項7に記載の免疫無防備状態マウス。
- ヒト化APPをコードする核酸を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記ヒト化APPをコードする核酸が、マウスコード配列とヒトコード配列とを含むキメラ核酸である、請求項10に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記キメラ核酸がマウスAPPコード配列のA-βドメイン中にヒトコード配列を含む、請求項11に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記キメラ核酸が、配列番号1のアミノ酸配列を含むヒトAPPと比較して、ヒト変異K595Nおよびヒト変異M596Lをコードする、請求項11または12に記載の免疫無防備状態マウス。
- APPswe導入遺伝子をそのゲノム中に含む、請求項13に記載の免疫無防備状態マウス。
- 変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1)をコードする核酸をそのゲノム中にさらに含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の免疫無防備状態マウス。
- 前記変異型PSEN1をコードする核酸が、エクソン9における欠失を含むヒトPSENコード配列を含む、請求項15に記載の免疫無防備状態マウス。
- PSENde9導入遺伝子をそのゲノム中に含む、請求項16に記載の免疫無防備状態マウス。
- Tg(APPswe,PSEN1de9)85Dbo導入遺伝子挿入をそのゲノム中に含む、請求項17に記載の免疫無防備状態マウス。
- 早期発症型アルツハイマー病の少なくとも1つの特徴を有する、請求項1~18のいずれか一項に記載の免疫無防備状態マウス。
- 対照と比較した認知欠損、対照と比較して増加した海馬プラーク沈着物、および対照と比較して増加した脳における神経炎症から選択される早期発症型アルツハイマー病の少なくとも1つの特徴を有する、請求項19に記載の免疫無防備状態マウス。
- 腫瘍を発生しない、請求項1~20のいずれか一項に記載の免疫無防備状態マウス。
- 測定可能な腫瘍負荷を有しない、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸を含む免疫無防備状態マウス。
- 少なくとも1歳である、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸を含む免疫無防備状態マウス。
- Prkdcscid変異とIl2rgtm1Wjl変異とAPPswe導入遺伝子とPSENde9導入遺伝子とをそのゲノム中に含む、非肥満糖尿病(NOD)マウス。
- 請求項1~24のいずれか一項に記載のマウスに由来する細胞。
- 請求項1~25のいずれか一項に記載のマウスに由来する細胞と同じ遺伝子型を有する細胞を含む、マウス。
- 請求項1~26のいずれか一項に記載のマウスの子孫マウス。
- 請求項1~27のいずれか一項に記載のマウスを作製する工程を含む、方法。
- マウスPrkdc遺伝子におけるヌル変異、マウスIl2rg遺伝子におけるヌル変異、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質(APP)をコードする核酸、および変異型ヒトプレセニリン1タンパク質(PSEN1)をコードする核酸を、非肥満糖尿病(NOD)マウスに導入する工程を含む、方法。
- Prkdcscid変異、Il2rgtm1Wjl変異、APPswe導入遺伝子、およびPSENde9導入遺伝子を、非肥満糖尿病(NOD)マウスに導入する工程を含む、方法。
- (a)(i)マウスPrkdc遺伝子における機能喪失型変異と(ii)マウスIl2rg遺伝子における機能喪失型変異とを含むNODマウスを、(b)(i)ヒトアミロイド前駆体タンパク質をコードする核酸またはヒト化アミロイド前駆体タンパク質をコードする核酸と(ii)変異型ヒトプレセニリン1タンパク質をコードする核酸とを含むNODマウスに交配させて、早期発症型アルツハイマー病の特徴を有する免疫無防備状態子孫マウスを作製する工程を含む、方法。
- (a)Prkdcscid変異とIl2rgtm1Wjl変異とを含む非肥満糖尿病(NOD)マウスを、(b)APPswe導入遺伝子とPSENde9導入遺伝子とを含むNODマウスに交配させる工程を含む、方法。
- 請求項31または32に記載の子孫マウスを繁殖させる工程を含む、方法。
- 請求項33に記載の子孫マウスからの子孫マウスを繁殖させる工程を含む、方法。
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