ヒト皮膚移植SCIOマウスを用いた新しいコスメトロジ ー 研究大阪大学

野村医学部

大成

Normal human organs and tissues (skin, thyroid gland, lung, liver, stomach and intestinal mucosa,endometrium, bone marrow cells, etc.) were well maintained for long periods (> 2 years) over several mouse
generations in the T and B cell function deficient SCID (severe combined immunodeficient) mice improvedby the selective inbreeding of homozygous (scid/scid) male and female mice which showed undetectable
serum lgG and lgM (< 1µg/me), while it was difficult to maintain these human tissues in nude mice and alsoin leaky SCID mice.
Transplanted human organs and tissues were stably maintained morphologically and functionally, providing
an invaluable experimental system for the in vivo study of human organs and tissues. For example, daily
exposure to large dose (>7.5 x 105 Jimりof ultraviolet light B (U四） for long periods (- 2 years) induced
actinic keratosis in nom1al human skin. Consequently, the use of�CID technology maintaining human skinenables us to study on the in vivo influence of cosmetics and allergic agents, protection from environmental
toxic agents, and experimental therapy of human skin diseases.

緒とがわかっているI :i - 5参!'�)。 こ れらSCIDマウスの言

血中IgG、IgM を測定し、 検出限界以下のものを

正常ヒト臓器の発生、 分化、 機能、 およびその20代以上選択的兄妹交配(Selective Inbreeding)

異常に関する研究は人体実験が不可能なため、 極を繰り返すことにより 、 T、B両細胞のleakのなめて制限されたなかでの臨床研究、 あるいは正常い、 白血病も発生しない改良型SCIDマ ウスC.B17/個体とかけはなれた生理条件下（培養細胞等）でN- scid/scidの完成を試みている(3-6) 。 これら改良しかなすすべがなかった。1983年、 Bosma博士にSCIDマウスには、 ヒト良性腫瘍 、 ヒト異形成組織

より T 細胞、 B 細胞機能の欠損した重度複合免疫の継代・維持も可能であることを世界で初めて証不全( severe combined immunodeficiency: SCID)

明した (7- 10) 。 しかも、 我々の改良したSCIDマウウスC.B17-scidが発見された(I) 。1988年 McCune

スでは、 ヒト正常組織（皮曲、肺 、 肝臓 、 胃腸 、マらにより、 ヒト白血球がこのSCID

マウス体内で甲状腺、 子宮内膜、骨髄他）が全て生着し、2年短期間内ながら生存し、 機能を発することが報告以上にわたりされ(2) 、 ヒト組織の機能をマウス個体を借りて研可能となった。 即ち、 ヒト皮閲組織で一 部置換し究を行うことができる可能性が示された。 しかたマ ウスを完成させた (12)し、現在米国で使われている C.B17- scid マ ウス
は、 若年で白血病を多発し（約 30%) 、 また、 T 、B両細胞ともに一 部正常に戻ってしまうため（約30%) 、 マ ウス皮団のallograftすら生着しにくい こマウスの世代を越えて継代·維持が0

本研究は、 改良型 C.B17/N-scid/scidマ ウスの量産、T 細胞、 B 細胞、 NK、マ

クロファ ージ機能欠損マウスの系統化と量産システムを完成させ、ヒト皮曲組織移植 マ ウスを用い、 ヒト皮曲の形態および機能に関する基礎的研究に始まり 、 薬物、A New Appr oach to Cosmetology
with Human Skin Maintained in
SCIO Mic e

環境有害物質等への反応と治療実験への応用、 特Taisei Nomuraの安全性と皮蘭アレルギ ー 等研究への応用を試

Faculty of Medicine, Osaka University

み、 広くコスメトロジー 研究のため に供するのをに医薬品や日常品（化粧品 、 洗剤）のヒト皮蘭ヘ目的とする。
-36-

ヒト皮膚移植SCIOマウスを用いた新しいコスメトロジ ー 研究22 . 1をアベルチンで全身麻酔し、 約1cm平方の ヒト正実 験

常皮曲をマウス背部皮府を同寸大切除した部分にSCIOマウスの改良移植した。 表面を乾燥を防ぐため、抗生物質を含Bosmaより供与され たC.Bl?- scid マウスは、んだクリ ー ムを塗り弾力包帯でカバーした。 2週

幼若 および成熟したT、B両細胞が約半数のマウ間後に包帯およびクリップの除去を行った。SCIDスに出現し(leaky)、 またこれらのマウスでは若マウスが弱った時、 または、死亡した時は、他の年での白血病の 発生が多い。 同種皮閲移植の生着

SCIDマウスにヒト皮閲を再移植し、 ヒト正常皮膚率をみても、 non-leakySCID マウスでは94.1 %の長期維持を試みた。の生着率を示す のに対し、leakySCIDマウス（血清中 lgG が50µgIme以上の も）ではわずか 28.6

2 . 3

毒性テスト％であり、同種皮膚移植でさえ 困難である。 ま応用の第一段階として、 ヒト 正常皮曲の長期維

た、 リンパ性白血病は、leakySCIDマウスにおい持と太陽紫外線による日焼けおよびH光角化症のて3から5ヶ月齢で31.7%、 5から9ヶ月齢にな誘発 を試みた。 B領域紫外線(UVB) を得る のにると半数以上の 58.8%に発生し、長期観察が困難

健康ランプ4本（東芝Fl20S·E、波長280 -360nm、であった。 従って、 ELISA法により全てのSCIDマピ ー ク313 nm)を用いた。 コダック社製のコダセ

ウスを生後4-6週齢の間に血中lgG、lgMを測定

ル ・ セルロ ー スシ ー ト(K6808)を用い、288nm以し、IgG、IgMともに検出限界以下のホモ(C.Bl7下の紫外線を完全に除去し、地上に到達する太陽- scid/scid ) 同士の選択的兄妹交配を繰り返し、紫外線により近似させた。 照射線量率は2.8]/m'/sec

leakと白血病発生の減少を試みた。 また、C.Bl7-である。 月、 水、土曜日に8000]/ m'、火、木、金、scidマウスの改良に加え、bgl 遺伝子等をC57BL/

日曜日に 2000]/ m'の照射を行った。

6]、C3H/HeJマウスヘ導入し、 T、B両細胞機能

3のみならずNK活性およびマクロファ ー ジ活性も欠如したマウスC57BL/6l/N - scid/scid、C3H/

3 . 1

結果と考察

SCIOマウスの改良

正常ヒト組織の移植による機能と分化の研究を

He]/N - scid/scid、C57BL/6l/N - scid/scid; 如／行う場合、長期間の観察が必要となる。 従って、bglの作製を試みた。

前述のようなleakySCIDマウスの出現と若年での2 . 2

白血病死は研究の 大きな妨げとなる。 我々は、ヒト正常組織のSCIDマウスヘの移植ー

血中IgG、IgMがlµg/m€以下のSCIDマウスに1986年よりSCID マウスヘ のb eige,nude, Lps 等

ヒト正常皮園の移植を行った。 ヒト皮膚は乳癌患免疫不全遺伝子の導入を行うとともに、 全ての者で乳房全摘術を施行したものおよび包茎手術をC.B17-scidマウスの選択的兄妹交配を繰り返すこ施行した後の切除皮膚を了解を得 て用いた。 いずとにより、SCIDマウスの改良を行っている。 このれも通常焼却廃棄されるものである。SCIDマウス

地味な努力が大きな成果に結びついた （表1)。

表1Strains

SCIO mice maintained in the Department of Radiation Biology, Faculty of Medicine,
Osaka University, Japan
Genotype

Generallon

Immunodeficiency

F2sN如
NsF7+1N心N如

T,BcellT,BcellT, B cell, Macrophage
T,Bcell,NKT, Bcell,NK, Macrophagescid/scid
C.Bl 7 IN-scid
scid/scid
C57BL/6J- scid
―Lps- /Lps , scid/scid
C3H/HeJ - scid
C57BL/6J- b就scid scid/scid, 如/bgl―C3H/HeJ- bgl; scid Lps - /Lps , scid/scid, bgl/bgl-37-25-,20’―'
�吝 15告gu.s10C.B 17 / N-scid,41 15

••,

■■lgG

仁lgM

355F1F5F15F10F20F25 F27

No. of Generation
図1Leaky SCIOマウスの選択的兄妹交配による減少。 ヒストグラム上の数字は測定したSCIOマウスの匹数を示す。 lgG 、 lgM いずれかが 25µg I 叫を超えるものを leaky SCIDとした。

選択的兄妹交配を行ったC. B17- scid/scidマウが検出限界以下のC.B17- scid/scidマウスを選択

ス2,588匹の血清免疫グロブリン値を測定したと的兄妹交配することにより白血病の発生とT、B両ころ、 大多数のマウスにおける血清lgG、IgM値細胞機能の出現を抑えることができた。 このようは検出限界以下あるいは25µg/ me以下であった。に選択的兄妹交配を行い、血清 IgG、IgMが検出

従って、 我々は血清lgG、lgM値が25µg/ meを超限界以下の SCIOマウスにヒト正常皮廂の移植をえるマウスをleakySCID とした。

行っている。

図lは、 それらleakySCIDマウスの出現率を示
3 . 2したものである。F1-FバこおいてはIgG がleakすヒト正常組織のSCIDマウスでの維持る頻度が 、 18.2%とBosmaらの報告と同様に高率

表2に、 甲状腺、 副甲状腺、 肺、 肝、 胃、大小であったのに対して 、 f3以降は4.0%と有意に著し腸粘膜、 子宮内膜、骨髄細胞 、 皮南等ヒト正常組く減少している。 このように選択兄妹交配するこ織のSCIDマウスでの維持状態をまとめた。SCIDとによりleakySCIDマウスの
頻 度 は 有 意 に 減少 し た 。 また、 scid遺伝子をC57BL/6J 、C57BL/6J-bgl、 C3H/HeJマウ
congenicマウスを作成している。 Ns以後兄妹交配することにより、leakyの出現は全く見

uap1:>u
文 a:>

ス に導入す る こ と に よ り 、られなくなった。

」I'"iii

2
15026

C.B 17 / N-scid

竺”

5

図2は各世代における白血病死の発生率を示している。

0Eから凡では平均20%発生し. .

F3ているが、Fis以降では1- 4

店

F15F 20F2 4

No. of Generation％と有意に減少している。
以上のごとく血清IgG、 IgM

F10

図2

SCIOマウスにおけるリンバ性白血病発生率の選択的兄妹交配による減少。

- 38 -ヒト皮膚移植SCIOマウスを用いた新しいコスメトロジ ー 研究

表2 Survival and maintenance periods of normal and precancerous humantissues in SCIO miceNo.
Skin
Thyroid glandLung
Liver
Gastric mucosa
Colorectal mucosa
Endometrium
Bone marrow cell4249
1371810719

Survival
（％）
100
100
100
100
100
100
71.4
84.2

Max. period' No. oftransfer(Month)2834221421
1322<6b71084
6561

Some continue.
b Identified by human IgG in the serum of SCID mice. Usual C.Bl 7scid mice were used.
a

マウスの世代を越えて長期間維持されている。 特に大きい、 即ち、 日光感受性に個人差が大きいのにヒト皮団は100% 2年以上にわたる長期維持にがよくわかる。 また、 1例だが 、 日光角化症患者成功している。 図3 aは 、 移植後247日目の肉眼の正常皮肉は高感受性を示している。 また 、 UVB像であるが 、 アルビノの SCIDマウス皮曲の中に照射により 、 高率にp53遺伝子の変異が誘発され淡黄色をしているのがヒト皮曲である。 顕微鏡組ている。 しかし、 K-ras遺伝子の変異は今のと織像（図3 b)でも連続性を示しているが 、 表皮ころ誘発されていない。
現在、 2年にわたる連続UVB照射により皮閲癌層の厚さと色素細胞の存在からヒトとマウス皮肉の誘発にも成功しており 、 ヒト皮曲置換 SCIDマの境界（矢印）が区別できる。
日光角化症 、 psoriasis等ヒト皮固疾患のSCIDマウスでの維持にも成功している。 その一部を表3

ウスは 、 日焼け防護クリ ー ムの開発 、 治験には今すぐにでも応用可能である。
本研究で、 改良SCIDマウスの量産システムをにまとめた。

完成させた。 ヒト皮陶組織置換マウスを用いるこ3. 3

UVB照射によるヒト皮膚疾患と遺伝子変とにより、 ヒト皮膚組織の形態、 機能の基礎研究

異の誘発に加え 、 アレルギ ー 、 がん化 、 毒性、 安全性のテ

真夏の正午頃の砂浜で1 - 2時間寝ころんでいストなど、 これまでヒト臓器ではなし得なかったた場合とほぼ同じ量を週4日 、 他の3日はその4研究がマウスの個体を借りて可能となった。 ま

5倍量のUVB (8,000 I m')を照射した。 表4に示

た、 他の医学分野においても 、 ヒト臓器組織を用す如く 、 非照射群では全く何の変化もないのに対いて実験的、 臨床的研究を行うことがいかに大切し、 UVB 長期連続照射により高率にヒト皮肉にか述べる必要もない。 これまで理論的には考えら日光角化症が発生した（図3 C、 d)。 マウス皮曲れても、 実用化されるとは思いもしなかった独創は毛で被われているため、 耳の先端と尾を除いて的 、 かつ先駆的な研究 、 および治療実験が可能と何の変化も見られなかった。 図4は、 日光角化症なる。 ヒト臓器組織置換マウスを用いた研究シスの診断時期を照射量に対して表したものである。

テムの完成は、 人間のバイオサイエンスに関する

丸印は包茎患者より切除した正常皮閲 、 三角印は基礎的および臨床的研究に革命的な進歩をもたら乳房部の正常皮肉、 四角印は顔面日光角化症患者すものと確信する。 特に 、 ヒト皮府の継代維持はの鎖骨部正常皮府を示しているが 、 個人差が非常100%成功しており (12) 、 コスメトロジ ー の進歩に

-39-

a移植後247日目のヒト包皮。 かすかに黄色を示している部分がヒト皮膚。 見やすくするため周辺のマウスの毛を一部除去してある。
b. 組織像。 ヒト皮膚とマウス皮膚の境界を矢印で示してある。 H.E染色。―; 100µm。
c. UVB 614,000 J/而照射後に見られる日光角化症。茶褐色 、 肥厚 、 表面凹凸を示す。
d. UVB 1,754,000 J/而照射後に見られた日光角化症の組織像。early invasionを示す。 H.E染色。―; 100µm。
図3

SCIOマウスヘのヒト皮膚の移植と太陽紫外線による影響。

表32/2 (100)
4/4 (100)
4/4 (100)
2/2 (100)
1/1 (100)
3/3 (100)
4/4 (100)
4/4 (100)
1/1 (100)
3/3 (100)
4/4 (100)
4/4 (100)
6/6 (100)

Total 42/42 (100)*Experiments continue at present-40 -Max. No. ofGeneration

Period(months)

252028256 6 9 201413201821

1 2 3 4 5 6 78 90 1 2 3(breast ca)(breast ca)(phimosis)(breast ca)(breast ca)(breast ca)(breast ca)(solar keratosis)(solar keratosisi)(phimosisi)(breast ca)(phimosis)(phimosis)

Survival (%)

4574133433456

Case

Transplantation of Human Skin

ヒト皮膚移植SCIDマウスを用いた新しいコスメトロジ ー 研究表4

Actimic keratosis induced by ultraviolet light Bin the human skin maintained in SCIO mice
Period(days)

Human skinl7 27�
▲▲�- ■●▲ ●A5l

9 9

Kera tosis
Incidence (%)-1,890,000

0/8 (0.0)
7/9 (77.8)-1,754,000

0/6 (0.0)
6/8 (75.0)

730,000

0/1 (0.0)
1/1 (100)゜゜゜A Normal skin from breast cancer patients-745
UnirradiatedIrradiated-620
B. Normal skin form phimosis patients-831
Unirradiated-592
Irradiated
C. Normal skin from actinic keratosis patient
Unirradiated366
278
Irradiated1

UVB dose
Olmり5▲
I ●●10Total UVB dose (x 105 J/m2)

I15．

620

図4 日光角化症の発生とUVB照射量。正常包皮（●)、正常乳房部皮膚（▲)および顔面日光角化症患者の正常皮膚（■)にUVBを照射し 、 経時的にバイオプシ ー を行い 、 病理組織学的に日光角化症と診断された時の線量を示した。
重要性. Oncologia, 26 321-328 1993.

大きな影響を及ぼすものと思われる。 また、環境有害物質の人体への影響に関するヒト組織での直5 . 野村大成 、 杉山治夫 、 他： SCIDマウスヘの接的実験研究が可能となるとともに 、 これまで、ヒト臓器の移植 ． 血液．腫瘍科 、 26 461-467

患者を用いてなされてきた薬剤の安全性テスト

1993.

（臨床治療研究）もヒト臓器組織置換マウスシステ
ムを用いて行うことができるなら 、 最近のソリプ

6 . Inohara H., Nomura T., et al.: Reduction of leaky

lymphocytes clones producing immunogloblins
and thymic lymphocytic leukemia by selective

ジン事件に代表される人身事故も防げる。

i n b reeding o f scid (severe c o m b i n e dimmunodeficient) mice. Acta Otolaryngol., 501

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The SCID-hu mouse: murine model for theanalysis of human hematolyrnphoid differentia—]. Radiat. Res., 31 287-291 1990.
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nal tumors ectopically transplanted into scid

3 . 野村大成：重度免疫不全マウスの有用性ーヒ(severe combined immunodeficient) and scid­

卜免疫機能、 ヒト癌転移機構への応用 ． 医学

nustreaker mice. Jpn.]. Cancer Res., 82 701-709のあゆみ、157 635 1991.

1991.

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planted into scid mice. Carcinogenesis, 13 84 5-血n and Prevention, 21 14 8-157 1997
12 . Nomura T., Nakajima H., et al.: Maintenance of

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10 . Takatera H., Nomura T., ltatani H.: Differential

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