C57BL/6マウス
未来の遺伝子組換えモデル作出におけるC57BL/6Nマウスの役割

R ESEARC H M O DEL S

著者 :Rosalba Sacca, PhD, Director,
Scientific Development,
Charles River
Bruce Elder, PhD, Director,
Corporate Rodent Genetics,
Charles River
Katherine Wasson, DVM, PhD,
Associate Director, Mouse
Biology Program, University ofCalifornia, Davis

序論

動物種のなかにおいて、人間の生物学や病態のモデルとして、マウスは重要な役割を果たしてきた。1985 年におけるマウス胚性幹細胞（mES 細胞）の分離（Doetschmanet al., 1985; Smithies, O. et al., 1985）ならびにそれにつづいて、mES 細胞における相同組換えを利用してマウスゲノ

ムを思い通りに変異させることができるようになったこと（Thomas et al., 1986; Kuehn et al., 1987）によって、この独創的な技術を哺乳類の生物学のあらゆる局面に応用することができるようになった。さらに近年、マウス遺伝学に関する広範囲な情報が得られるようになって、近交系 ESができる可能性が認識され、米国、欧州、およびカナダにおいて、マウスゲノムでタンパク質をコードしているすべての遺伝子（約 21,000 個）をノックアウトすることを意図して、2006 年、いくつかの国際プログラムが立ち上げられた。これらのプログラムは、標準化された C57BL/6N の ES 細胞株を用いておこなわれている。なぜなら、遺伝子改変マウスモデル（GEMM）の作製において、近交系 ES 細胞株を使用することには多くの利点があり、また異なる遺伝的背景の系統を使用すると、解析方法に著しい相違がみられるからだ。

本論文の意図するところは、これらの国際的共同体の現細胞株を使ってきわめて短期間で近交系ノックアウト（KO）時点での成果の要点ならびに現時点でおこなわれている生物学の発展にともなって、 遺伝子改変マウスモデルウス作製の標準化を確かなものにするための C57BL/6N 系てきた。さらに、KO マウスは、創薬過程において幅広く使て得られるデータの表現型解析などである。

マウスを作成することができるようになった。また、分子（GEMM）は、生物機能を理解するための有益な手段となっわれるようになってきた。

過去 20 年間にわたって、世界中において、数千系統のKO マウスが作出されてきた。これらの重要な資源を利用し最善の実施例について記載することである。たとえば、マ統の利用あるいは今後数年間にこれらのプログラムによっ

C57BL/6 モデルの歴史と役割

近交系 C57BL/6 の開発は、ジャクソン研究所の Clarenceて、創薬研究者たちは、可能性のある薬剤の標的の役割「黒色の亜系統」
Little によって、1921 年に始まった。当時、毒性を調べるための有益な手段となったのである（Sacca「6 亜系統」および「102 つの亜系統に分かれ、それぞれ、について研究をすることができるようになった。KO マウス （C57BL）と「褐色の亜系統」（C57BR）が確立され、そは、標的の機能、選択性、あるいは可能性のある有害な れぞれ独立して繁殖・維持されていた。C57BL は、さらにet al., 2009）。たとえば、遡及的に評価すると、KO マウスの表現型は、100 種類のベストセラー薬剤において、標的亜系統」とよばれた。これら 2 つの亜系統は、最終的に、今日われわれが知っている C57BL/6 および C57BL/10 といに 対する治 療 効 果 と相 関 関 係 が あることが 示されたう 2 つの近交系を生み出すこととなった。これら 2 系統が価における KO マウスの有用性を明確に示すものである。

いたので、開発中の他の系統がこの亜系統に影響を及ぼ（Zambrowicz et al., 2003）。このことは、新たな標的の評これらのノックアウトマウスの有用性ならびにこれらのノックアウトマウスを用いてヒト疾患の研究を促進すること分離された頃には、C57BL 亜系統は高度に近交化されてしていたとは考えられていなかった。

つづく数十年の間に、その他の数百の近交系が開発さ

E V E R Y S T E P O F T H E WAY
www.criver.com© 2019, Charles River Laboratories International, Inc.

れ、 関 心 の あ る 形 質 が 選 択 さ れてきた。 た とえ ば、供給業者（チャールス・リバー、タコニック、ハーラン、ジャ

C57BL/6 系統は、麻薬やアルコールに対する強い嗜好を有クソン研究所）の B6 亜系統は、それぞれ、C57BL/6NCrl、（Peirce et al., 1998）。1980 年代に遺伝子組換え技術が出

Crl、Tac、および Hsd 亜系統における “N” は、これらのするので、 薬 物 乱 用の遺 伝 的 研 究によく使 われている現したのにともなって、C57BL/6 系統は、遺伝的解析のたC57BL/6NTac、C57BL/6NHsd、C57BL/6J とよばれている。
亜系統がもともと米国国立保健研究所（NIH）において確めの手 段として、きわ めて多く使 われるようになった。 立されたことを示している。研究者がこれらの亜系統の名

C57BL/6 系統は、（他の多くの近交系とくらべて）比較的称を記載することはきわめて重要である。なぜなら、分離繁殖成績がよく、また系統の由来も明確であるので、研究して維持された系統は、時間の経過とともに、遺伝的浮の基盤として C57BL/6 系統を利用した。て、今日使われている多くの C57BL/6 亜系統のあいだには、者たちは、ゲノムライブラリーといった大規模な生物資源このような生物資源の基盤としての利用法のおかげで、動のために変異を起こすからである。このような変異によっ表現型の違いがみられることがあり得るのだ（Bothe et al.,B6 系統は他の目的にも多く使われるようになっていった。 2004; Bryant et al., 2008; Mulligan et al., 2008; Mekada et1980 年代末には、Martin Evans、Mario Capecchi、Oliver al., 2009; Zurita et al., 2011）。
Smithies らが率いるいくつかの研究グループによって、初めてのノックアウトマウスが作製された。変異を誘導するた

たいていの場合、亜系統間における一塩基多型（SNP）

が生理学的または行動学的な差異に関連しているか否かめに使われた ES 細胞は、近交系 129 に由来するものであっについてはわかっていないが、いくつかの亜系統間においさらに繁殖・維持されて解析がつづけられた。1990 年代

亜系統は、ニコチンアミドトランスヒドロゲナーゼ（Nnt）が作出されていた。その結果、このような生物学的資源の座に関しては野生型である（Freeman et al., 2006; Mekada

たが、大部分の変異系統は、ただちに B6 背景に交配され、 て遺伝子変異があることが知られている。多くの C57BL/6J
中頃までには、科学界において、多くの遺伝子改変マウス遺伝的背景としての B6 亜系統はさらに多く使われるようになった。

遺伝子座に変異をもっているが、N 亜系統は、この遺伝子et al., 2009）。今日までのところ、α - シヌクレイン（Snca）

遺 伝 子 に 変 異 を も つ こ と が 知 ら れ て い る の は、

1999 年、「ヒトゲノムプロ ジェクト（Human Genome

C57BL/6JOlaHsd 亜系統のみである（Specht and Schoepfer,が研究共同体を設立し、マウスゲノムの配列決定に着手し亜系統は、crumbs ホモログ遺伝子において、網膜変性 8Project）」の一環として、3 つの主要な配列決定センターた。細菌の人工染色体（BAC）ライブラリーを構築するにあたって、科学界においては、どの系統のマウスを使用するか多くの議論がなされた。BAC ライブラリーは、研究の基盤をなすものである。最終的に、C57BL/6 系統を使うことが決定された。その理由の一部として、そのときまでに、遺伝子組み換えマウスの作製において B6 マウスが多く使2001）。また、これまで調べられた C57BL/6 のすべての N（rd8）とよばれる変異（Crb 1rd8）をもっている（Mattapallil

et al., 2012）。この 2 つの変異は表現型に関連しており、ある種の研究に影響を及ぼしたり、あるいは及ぼさなかったりする。重要なことは、研究者がこれらの変異について知っておくことである。

これらの変異が知られているので、研究者は、C57BL/6われていたこと、繁殖成績がよいこと、そして系統維持のバックグラウンドの遺伝子組換えモデルの共同研究者からet al., 1999）。2002 年、マウスのゲノム配列が初めて公表

さらに、亜系統間における SNP の影響が不明の場合もあ記録が比較的よく残されていることが挙げられる（Battey

当該亜系統に関する正確な情報を得ることが重要である。

された（Waterston, 2002）。この配列は、C57BL/6 の J 亜るので、研究者は、野生型の C57BL/6 マウスを適切な亜ウスのゲノム配列の基準となっている。

る。そして、その亜系統バックグラウンドのマウスコロニー系統にもとづいており、現在利用することができる他のマC57BL/6 系統が広く使われるようになった結果、世界中で多くの B6 の亜系統が作出された。これらの亜系統はす系統と交配するための方法を標準化しておくことを推奨すを提供しつづけることが重要である。

べて C57BL/6 とよばれるものの、C57BL/6 という名称の後モデル作製業界を付けることによって区別される。たとえば、主要な繁殖・et al., 2002）、世界中の科学界のさまざまな分野のメンバーにいくつかの文字列（研究室コード / ラボコードとよばれる）

C57BL/6マウス

マウスの全ゲノム配列が公表されたので（Waterston, R. H.

が集まり、全ゲノム規模でのノックアウトマウスを着実かつRFA から、現在「ノックアウトマウスプロジェクト（KOMP）

均 一 に 広く生 産するた め に 話し合 い が おこな わ れ た

フェーズ 1 （Knockout Mouse Project (KOMP) Phase 1）」と調して全ゲノム規模でのノックアウトマウスを作出する動機

資 金を提 供することによって、 約 8,500 ライブラリーの（Austin, Batty et al., 2004; Auwerx, Avner et al., 2004）。協づけの背景には、均一なマウスを作製すること、作出されたマウスを分配して広く入手可能にすること、生産規模を拡大して科学界が負担する全費用を低下させること、研究よばれるプロジェクトが立ち上がった。KOMP フェーズ 1 は、

C57BL/6N 標的欠失またはコンディショナル標的 ES 細胞を作製した。そして、初めての生きた生殖系列解析済みかつPCR で検証された生きたノックアウトマウス 500 匹の作製のための手段がいつでも利用できるようにして、データをを開始した。３つ目の RFA は、資金を提供することによって、を提供して、未来の科学研究に貢献することなどが挙げらて作製された変異アレルが収集、保管された。そこには、これらの世界中の共同研究者たちは、次のようなことをあるいは生きたマウスが保管されており、それらは科学コ得るための時間を短縮すること、そして手段や資源の基盤れる。

KOMP の資源庫を設立した。この資源庫には、KOMP によっ冷凍保存されたコンストラクト、標的 ES 細胞、胚、精子、考慮するべきであることを提案した。すなわち、高生産性ミュティに分配されている。

合の ES 細胞から生殖系列解析済みの生きたマウスを作製

ベクターの作製、ES 細胞、あるいは生きた変異マウスにの ES 細胞作製を可能にする自動化された技術、一定の割し、それらのマウスを用いて開発コンセプトを実証したり品質管理や品質保証を実施したりすること、レポーター組織

IKMC のウェブサイト（www.knockoutmouse.org）では、ついての記載がなされている。このウェブサイトには、NIHが資金を提供した KOMP が作製した資源のみならず、EC のを解析して、遺伝子発現部位を証明したり発見したりする 「欧州コンディショナルマウス変異プログラム（Europeanこと、あるいは、第一段階の表現型解析およびトランスク

Conditional Mouse Mutagenesis Program: EUCOMM）」およ

伝子機能に関する仮説にもとづいた疑問の提起を促したりム（Nor th American Conditional Mouse Mutagenesisを避けたり、国や機関を越えた情報発信を最大化したりすたこのウェブサイトには、その他の資源、公表文献、ならリプトーム解析を実施して、研究の準備を促進したり、遺することなどである。また共同研究者たちは、研究の重複るためには、これらの活動は国際的なレベルにおいて協調されなければならないということを推奨した。

びゲノムカナダの北米コンディショナルマウス変異プログラ

Program: NorCOMM）」が作製した資源も含まれている。まびに資源の入手先、入手方法なども掲載されている。

さらに最近、2011 年 9 月には、2 万系統のノックアウト

後者の提言（国際的なレベルにおいて協調されなけれマウスの表現型を系統的に記録し、普及するための国際ウトマウスコンソーシアム（International Knockout Mouse

大陸にまたがる 22 の研究所によって構成されており、そばならないということ）に取り組むために、「国際ノックア

Consor tium: IKMC）」 が 設 立 さ れ た（Collins, FS and

Rossant, J, 2007）。そのメンバーは、欧州委員会（EuropeanCommission）の FP6 プログラム、ゲノムカナダ、NIH、お的な研究共同体が立ち上がった。この研究共同体は、4の資金は NIH、欧州の複数の政府、ならびにパートナー機関から提供される。この研究共同体は、（2021 年まで）10 年間継続する計画であり、これまで IKMC によって作出

よびテキサスゲノム医学研究所（Texas Institute for Genomic

されたアイソジェニック C57BL/6 バックグラウンドのホモ接共同研究者による前者の提言を支援した。すなわち、資とよばれる表現型解析法は、ヒト疾患について解明するこことができるように組織的な監督をおこなった。これらの障害、心血管障害、代謝疾患、呼吸器疾患、血液疾患、Medicine: TIGM）によって構成されていた。IKMC は、上記金を提供して、公表されたマウスゲノムを資源に変換する合体変異マウスの解析に焦点を合わせている。IMPReSSとを目指している。対象疾患としては、神経筋疾患、知覚資源は、現在では、科学界において広く利用されている。 神経疾患などが含まれており、それぞれのマウス系統から米国内においては、モデル作製の機会を支援するために、収集したパラメーターを解析する。表現型に関するデータ

RFA のひとつから、アグーチの C57BL/6N ES 細胞株が作製

mousephenotype.org）に記録し、だれでも利用することがNIH がいくつかの申請要綱（RFA）を作成した。これらのされた。この ES 細胞株は、IKMC におけるモデル作製の基盤となった（Pettitt, SJ, Liang, Q, et al., 2009）。２つ目のaskcharlesriver@criver.com • www.criver.com

は、自由に検索することができるデータベース（www.
可能である。

結論

マウスは、現在の研究において、圧倒的に多く使われている動物モデルである。近年のマウス遺伝学および遺伝子導入技術の飛躍的な進歩によって、マウスは強力なシステムとなった。そのようなシステムを利用して、疾患の経路や薬剤による介入についてより深く理解することができるようになった。このような研究に適したマウスの系統や亜系統を選択することがきわめて重要である。なぜなら、系統や亜系統によって、ある特定のモデルにおいてみられる表現型が影響を受けることがあるからだ。したがって、研究者は、ある亜系統が研究に及ぼすかもしれない影響について理解しておかなければならない。「国際マウスノックアウト（International Mouse Knockout）」プログラムにおいて

C57BL/6N マウスが使われたことによって、さまざまな資源を利用することができるようになった。これらの資源は、すべて、それぞれ特定の亜系統において作製されたものである。このようなマウスの遺伝学的な品質を維持することは、これらのマウスモデルから得られたデータの正確性を保証するためにきわめて重要である。

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翻訳：順天堂大学国際教養学部 久原 孝俊