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JP4374438B2 - lab8a gene-deficient mouse - Google Patents
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Description

本発明は、ヒトの栄養吸収障害性疾患のモデルとして有用なrab8a遺伝子欠損マウスに関するものである。   The present invention relates to a rab8a gene-deficient mouse that is useful as a model of human nutrient absorption disorder.

消化器、皮膚、泌尿器、呼吸器等の表面を覆う上皮細胞は頂端側、側底側という方向性(極性)を持つ。また、神経細胞も軸索、樹状突起という極性を持つ。極性が正常に形成されることが組織、器官の正常な発生や分泌、刺激の伝達等の機能に必須である。極性の形成、維持には合成された分泌タンパク質や膜タンパク質がトランスゴルジネットワーク等で輸送小胞に分配、濃縮された後、頂端側、側底側に運ばれる必要がある。この方向性のある輸送を極性輸送と呼ぶ。極性輸送には低分子量GTP結合タンパク質、SNAREタンパク質などが重要であることが知られている。
低分子量GTP結合タンパク質の1つとして、Rab分子群が知られている。これらの分子は活性のあるGTP結合型と活性のないGDP結合型を有し、GDP結合型が主に細胞質に存在し、GTP結合型は膜(細胞膜や細胞内の膜)に存在する。Rabは細胞質と膜の間を行き来することによってその機能を果たすことが知られている。現在、Rab分子群は60種類以上知られているが、各分子は細胞内で特有の分布をしており、それぞれの場所で機能を果たしていると考えられている。
Rab8aはゴルジ体で修飾を受けたタンパク質の出口であるトランスゴルジネットワークで形成された小胞を側底側へ輸送するために必要であると考えられてきた(非特許文献1)。しかしながら、rab8a遺伝子の欠損マウスは報告されておらず、Rab8aタンパク質の機能は十分に解明されていなかった。
Epithelial cells covering the surfaces of digestive organs, skin, urinary organs, respiratory organs, etc. have directionality (polarity) on the apical side and basolateral side. Neurons also have axons and dendrites. The normal formation of polarity is essential for the normal development and secretion of tissues and organs and functions such as transmission of stimuli. In order to form and maintain polarity, it is necessary to synthesize and secrete secreted proteins and membrane proteins into transport vesicles by trans-Golgi network and then transport them to the apical and basolateral sides. This directional transport is called polar transport. It is known that low molecular weight GTP-binding protein, SNARE protein, etc. are important for polar transport.
As one of low molecular weight GTP-binding proteins, a group of Rab molecules is known. These molecules have an active GTP binding type and an inactive GDP binding type. The GDP binding type exists mainly in the cytoplasm, and the GTP binding type exists in the membrane (cell membrane or intracellular membrane). Rab is known to perform its function by moving between the cytoplasm and the membrane. Currently, more than 60 types of Rab molecules are known, but each molecule has a unique distribution in the cell and is thought to function in each location.
Rab8a has been considered to be necessary for transporting vesicles formed by the trans-Golgi network, which is the exit of proteins modified with the Golgi apparatus, to the basolateral side (Non-patent Document 1). However, no mouse lacking the rab8a gene has been reported, and the function of the Rab8a protein has not been fully elucidated.

微絨毛萎縮症は細胞表面の微絨毛が萎縮を起こすために栄養が十分に吸収できず、出生直後に下痢をおこし、脱水と栄養失調を呈する栄養吸収障害性の疾患である(非特許文献2)。このような微絨毛萎縮症をはじめとした小児の吸収障害には難治性のものが多く、その根本的な治療は小腸移植が主に行われてきた。しかし、移植はコストや倫理上の問題を多く含むため我が国では盛んに行われているとはいいがたい状況にある。またその高い費用から誰にでも適用できる治療法ではない。しかし他の治療法の開発に人間を用いることは不可能であり、その病態をよく再現するモデル動物が必要となる。
J Cell Biol. 1993 Oct;123(1):35-45. Clin Gastroenterol 1986 Jan; 15(1): 105-20
Microvilli atrophy is a nutrient-absorbing disorder in which the microvilli on the cell surface cannot sufficiently absorb nutrients, cause diarrhea immediately after birth, and exhibit dehydration and malnutrition (Non-patent Document 2). ). There are many refractory absorption disorders in children, such as microvillous atrophy, and small intestine transplantation has mainly been used as the fundamental treatment. However, transplantation involves a lot of cost and ethical issues, so it is difficult to say that transplantation is actively performed in Japan. Also, because of its high cost, it is not a treatment that can be applied to anyone. However, it is impossible to use humans for the development of other therapies, and a model animal that reproduces the pathology well is required.
J Cell Biol. 1993 Oct; 123 (1): 35-45. Clin Gastroenterol 1986 Jan; 15 (1): 105-20

本発明は栄養吸収障害性疾患の治療薬のスクリーニングや治療法の開発に用いることのできる、モデル動物を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a model animal that can be used for screening of therapeutic agents for nutrient absorption disorder diseases and development of therapeutic methods.

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、染色体上のrab8a遺伝子を欠損させたマウスが小腸や空腸などにおいて微絨毛の萎縮を起こし、栄養吸収障害を呈することを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, it was found that mice lacking the rab8a gene on the chromosome cause microvillous atrophy in the small intestine, jejunum, etc., and exhibit nutrient absorption disorders, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)染色体上のrab8a遺伝子が不活性型rab8a遺伝子に置換されたことにより、rab8aタンパク質の機能が欠損した、rab8a遺伝子欠損マウス。
(2)不活性型rab8a遺伝子がエクソン2が欠損したrab8a遺伝子である、(1)のrab8a遺伝子欠損マウス。
(3)栄養吸収障害性疾患のモデルマウスである、(1)または(2)のrab8a遺伝子欠損マウス。
(4)(1)〜(3)のいずれかのマウス又は該マウスから得られる細胞に化合物を投与し、化合物の栄養吸収障害改善効果を評価することを特徴とする、栄養吸収障害性疾患の治療薬のスクリーニング方法。
(5)(1)〜(3)のいずれかのマウス又は該マウスから得られる細胞、組織もしくは器官を用いることを特徴とする、栄養吸収障害性疾患の解析方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A rab8a gene-deficient mouse in which the function of the rab8a protein is deleted by replacing the rab8a gene on the chromosome with an inactive rab8a gene.
(2) The rab8a gene-deficient mouse according to (1), wherein the inactive rab8a gene is a rab8a gene lacking exon 2.
(3) The rab8a gene-deficient mouse according to (1) or (2), which is a model mouse for a nutrient absorption disorder disease.
(4) A compound of a nutrient absorption disorder characterized by administering a compound to any one of (1) to (3) or a cell obtained from the mouse, and evaluating the effect of the compound on improving nutrient absorption disorder A screening method for therapeutic drugs.
(5) A method for analyzing a nutrient absorption disorder characterized by using the mouse of any one of (1) to (3) or a cell, tissue or organ obtained from the mouse.

本発明のrab8a遺伝子欠損マウスでは、微絨毛の萎縮や栄養の吸収低下が生じることから、このマウスを用いることで、ヒトの栄養吸収低下をおこす疾患、例えば、微絨毛萎縮症、短腸症候群、ヒルシュスプルング病等の疾患のメカニズムの解明を行うことができる。またこのマウスに薬物等を投与することでこれらの疾患の治療のための薬物のスクリーニングを行うことが可能である。更には、腸管からウイルスベクターなどを用いてrab8aの遺伝子を導入し、遺伝子治療を行うことも可能である。
In the rab8a gene-deficient mice of the present invention, microvilli atrophy and reduced nutrient absorption occur, so using this mouse causes diseases that cause reduced human nutrient absorption, such as microvillus atrophy, short bowel syndrome, The mechanism of diseases such as Hirschsprung's disease can be elucidated. It is also possible to screen for drugs for the treatment of these diseases by administering drugs or the like to these mice. Furthermore, gene therapy can be performed by introducing a rab8a gene from the intestinal tract using a viral vector or the like.

以下に本発明を詳しく説明する。
本発明のrab8a欠損マウス(rab8aノックアウトマウス)は、染色体上のrab8a遺伝子が不活性型rab8a遺伝子に置換されたことにより、rab8aタンパク質の機能が欠損したマウスである。「不活性型rab8a遺伝子」とは、rab8a遺伝子の一部の欠損、rab8a遺伝子のコード領域への他の塩基配列の挿入、rab8a遺伝子内の点突然変異、rab8a遺伝子の発現調節領域内の変異などにより、正常なrab8aタンパク質を発現できない遺伝子をいう。欠損型rab8a遺伝子としては、エクソン2が欠損した遺伝子などが挙げられるが、これには限定されない。「rab8aタンパク質の機能が欠損した」とは、小胞輸送などのrab8aタンパク質の機能が失われたことをいい、好ましくは、rab8aタンパク質の機能が完全に失われたことを意味するが、ヘテロノックアウトマウスのように片方のアレルのみ不活性型に置換されて、rab8aタンパク質の機能が一部失われたような場合も含む。
The present invention is described in detail below.
The rab8a-deficient mouse of the present invention (rab8a knockout mouse) is a mouse that lacks the function of the rab8a protein by replacing the rab8a gene on the chromosome with an inactive rab8a gene. "Inactive rab8a gene" refers to deletion of part of the rab8a gene, insertion of other nucleotide sequences into the coding region of the rab8a gene, point mutations within the rab8a gene, mutations within the expression regulatory region of the rab8a gene, etc. Refers to a gene that cannot express normal rab8a protein. Examples of the defective rab8a gene include, but are not limited to, a gene lacking exon 2. “Deficient in rab8a protein function” means that the function of rab8a protein, such as vesicle transport, has been lost, and preferably means that rab8a protein function has been completely lost. This includes cases where only one of the alleles is replaced with an inactive form, such as a mouse, and the function of the rab8a protein is partially lost.

rab8a遺伝子としては、例えば、配列番号2のアミノ酸配列をコードする遺伝子、より具体的には配列番号1で示される塩基配列を有するマウスrab8a遺伝子を挙げることができる。この塩基配列は、GenBankにアクセッションナンバーBC019990で登録されている。また、rab8a遺伝子は、種によっても異なるため、配列番号1のホモログ遺伝子であってもよい。ホモログ遺伝子は、マウスの染色体上のrab8a遺伝子と相同組換えを起こしうる程度の相同性、例えば、配列番号1の塩基配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有するものが挙げられる。また、ホモログ遺伝子は配列番号1の塩基配列を有する遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする遺伝子であってもよい。ここで、ストリンジェントな条件としては、例えば、ハイブリダイズを行い、65℃、1×SSC,0.1%SDS、好ましくは、65℃、0.1×SSC、0.1%SDSの条件で洗浄する条件が挙げられる。   Examples of the rab8a gene include a gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, more specifically, the mouse rab8a gene having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. This base sequence is registered in GenBank with the accession number BC019990. Moreover, since the rab8a gene varies depending on the species, it may be the homologous gene of SEQ ID NO: 1. The homologous gene is homologous enough to cause homologous recombination with the rab8a gene on the mouse chromosome, for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. The thing which has property is mentioned. In addition, the homologous gene may be a gene that hybridizes with the gene having the base sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent conditions. Here, as stringent conditions, for example, hybridization is performed, and 65 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 65 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS. The conditions to wash | clean are mentioned.

本発明のrab8a遺伝子欠損マウスは、公知の遺伝子組み換え法(ジーンターゲッティング法)により作製することができる。例えば、以下のようにして作製することができる。
先ず、rab8a遺伝子の部分断片を用意し、rab8a遺伝子を欠損型に置換するためのターゲティングベクターを作製する。
組み換え体の選別のため、ターゲティングベクターには薬剤耐性遺伝子を組み込むこと
が好ましい。薬剤選択のマーカー遺伝子として、ネオマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼ遺伝子等を使用することができる。
また、rab8a遺伝子の部分配列を欠損させるためにCre-loxPのシステム(R.Kuhn et al.Science,269,1427-1429,1995)やFLP/FRTのシステム(Rodriguez et al. Nat Genet 25:139-40.)を用いてもよい。その場合、欠損させる部分配列がloxP配列あるいはFRT配列の間に挟まれるようにターゲティングベクターを構築する。
The rab8a gene-deficient mouse of the present invention can be prepared by a known gene recombination method (gene targeting method). For example, it can be produced as follows.
First, a partial fragment of the rab8a gene is prepared, and a targeting vector for replacing the rab8a gene with a defective type is prepared.
For selection of recombinants, it is preferable to incorporate a drug resistance gene into the targeting vector. A neomycin resistance gene, a hygromycin B phosphotransferase gene, or the like can be used as a marker gene for drug selection.
In addition, in order to delete a partial sequence of the rab8a gene, the Cre-loxP system (R. Kuhn et al. Science, 269, 1427-1429, 1995) and the FLP / FRT system (Rodriguez et al. Nat Genet 25: 139 -40.) May be used. In that case, a targeting vector is constructed so that the partial sequence to be deleted is sandwiched between loxP sequences or FRT sequences.

以下に、上記のようなターゲティングベクターを用いてrab8a遺伝子欠損マウスを得るための一般的な方法について述べる。ただし、本発明のマウスは以下の方法により得られるものには限定されない。
上記の方法により作製したターゲッティングベクターを使用して、相同組み換えを行う。相同組換えには胚性幹細胞(ES細胞)による方法を用いることができる。現在マウス由来のES細胞株がいくつか確立されており、TT2細胞株、AB−1細胞株、J1細胞株、R1細胞株、E14TG2a細胞株等を使用することができる。ターゲティングベクターは公知の方法に準じてマウスES細胞に導入することができる。例えば、エレクトロポレーション法、リポソーム法、リン酸カルシウム法、DEAE−デキストラン法等が利用できる。
次いで、染色体上の野生型rab8a遺伝子がターゲティングベクター中の欠損型rab8a遺伝子に置換された細胞クローンを選択する。選択は薬剤耐性などに基づいて行うことができ、さらに、サザンブロッティングやPCRなどにより相同組み換えを確認することが好ましい。
Hereinafter, a general method for obtaining a rab8a gene-deficient mouse using the above-described targeting vector will be described. However, the mouse of the present invention is not limited to that obtained by the following method.
Homologous recombination is performed using the targeting vector prepared by the above method. For homologous recombination, a method using embryonic stem cells (ES cells) can be used. Several mouse-derived ES cell lines have been established, and TT2 cell line, AB-1 cell line, J1 cell line, R1 cell line, E14TG2a cell line and the like can be used. The targeting vector can be introduced into mouse ES cells according to a known method. For example, an electroporation method, a liposome method, a calcium phosphate method, a DEAE-dextran method, and the like can be used.
Next, a cell clone in which the wild-type rab8a gene on the chromosome is replaced with the defective rab8a gene in the targeting vector is selected. Selection can be performed based on drug resistance and the like, and it is preferable to confirm homologous recombination by Southern blotting or PCR.

こうして得た変異遺伝子を持つES細胞を、野生型マウスの胚に導入する。そして、このES細胞胚を偽妊娠状態の仮親マウスの子宮に移植し、出産させることによりキメラ動物を作製することができる。ES細胞を胚盤胞等の胚に導入する方法としては、マイクロインジュクション法や凝集法が知られているが、マイクロインジュクション法がより好ましい。仮親とするための偽妊娠雌マウスは、正常性周期の雌マウスを、精管結紮などにより去勢した雄マウスと交配することにより得ることができる。   ES cells having the mutated gene thus obtained are introduced into embryos of wild-type mice. Then, a chimeric animal can be produced by transplanting this ES cell embryo into the uterus of a foster mother of a pseudopregnant state and giving birth. As a method for introducing ES cells into an embryo such as a blastocyst, a microinjection method and an aggregation method are known, but the microinjection method is more preferable. A pseudopregnant female mouse for use as a foster parent can be obtained by mating a female mouse having a normal cycle with a male mouse castrated by vagina ligation or the like.

次いで、このキメラマウスを純系のマウスと交配し、ES細胞をキメラマウスの生殖系列へ移行させる。胚内に移植された組み換えES細胞が生殖系列に移行した動物を選択し、その動物を繁殖させることにより、rab8a遺伝子を欠損したヘテロ接合体を得ることができる。
得られたrab8a遺伝子欠損ヘテロ接合体マウス同士を交配させることにより、rab8a遺伝子欠損ホモ接合マウスを得ることができる。
The chimeric mouse is then mated with a pure-line mouse, and the ES cells are transferred to the germ line of the chimeric mouse. A heterozygote lacking the rab8a gene can be obtained by selecting an animal in which the recombinant ES cell transplanted into the embryo has entered the germ line and breeding the animal.
By mating the obtained rab8a gene-deficient heterozygous mice, a rab8a gene-deficient homozygous mouse can be obtained.

なお、本発明のノックアウトマウスを作製するにあたり、コンディショナルなノックアウトマウスの作製において汎用されている、上述のCre/loxPのシステムやFLP/FRTのシステムを用いることも可能である。Cre/loxPのシステムを用いる場合、大腸菌のP1ファージ由来の組み換え酵素であるCre組換え酵素を発現している動物と交配させるか、またはCre遺伝子を有する遺伝子をもつウイルスベクターを感染させることにより、Cre組換え酵素はloxP配列で挟まれた配列を認識して除去するために、rab8a遺伝子欠損マウスを作出することができる。また、組織特異的にCre酵素を発現しているマウスと交配させることにより、組織特異的に遺伝子が欠損した特性を有するノックアウトを作製することもできる。同様に、FLP/FRTのシステムを用いる場合は、FLP組換え酵素を発現する動物と交配させることにより、rab8a遺伝子欠損マウスを作出することができる。   In preparing the knockout mouse of the present invention, the above-mentioned Cre / loxP system and FLP / FRT system, which are widely used in the production of a conditional knockout mouse, can also be used. When using the Cre / loxP system, by crossing with an animal expressing Cre recombinase, which is a recombination enzyme derived from P1 phage of Escherichia coli, or by infecting a viral vector having a gene having the Cre gene, Cre recombinase can create a rab8a gene-deficient mouse to recognize and remove the sequence flanked by loxP sequences. In addition, a knockout having a characteristic that a gene is deficient in a tissue-specific manner can be produced by mating with a mouse expressing a Cre enzyme in a tissue-specific manner. Similarly, when the FLP / FRT system is used, a rab8a gene-deficient mouse can be produced by mating with an animal expressing FLP recombinase.

このようにして作製されたrab8a遺伝子欠損マウスは、微絨毛萎縮、頂端部へのタンパク質輸送障害などを起こし、栄養失調などの栄養吸収障害性の疾患を呈する。
したがって、このマウス、又はマウス由来の細胞、組織、もしくは器官を用いることに
より、ヒトの栄養吸収低下をおこす疾患、例えば、微絨毛萎縮症、短腸症候群、ヒルシュスプルング病等の疾患のメカニズムの解明を行うことができる。また、これらの疾患に限らず、rab8aが関連する各種疾患の発症メカニズムの解明も行うことができる。
The rab8a gene-deficient mouse produced in this way causes microvilli atrophy, impaired protein transport to the apex, etc., and exhibits a nutrient absorption disorder such as malnutrition.
Therefore, by using this mouse, or a mouse-derived cell, tissue, or organ, diseases that cause a decrease in human nutrient absorption, such as microvilli atrophy, short bowel syndrome, Hirschsprung's disease, etc. Elucidation can be done. In addition to these diseases, it is possible to elucidate the onset mechanism of various diseases related to rab8a.

また、rab8aが関連する各種疾患の治療薬のスクリーニングを行うこともできる。例えば、rab8a遺伝子欠損マウス又は該マウスから得られる細胞に化合物を投与し、化合物の栄養吸収障害改善効果を評価することにより、栄養吸収障害性疾患の治療薬をスクリーニングすることができる。栄養吸収障害改善効果は直接グルコースなどの吸収を評価してもよいし、栄養吸収に関与する分子の機能を評価してもよい。
更には、腸管からウイルスベクターなどを用いてrab8aの遺伝子を導入して症状の回復を図ることもできると考えられるため、腸管を介した遺伝子治療のモデルとして用いることも可能である。
It is also possible to screen for therapeutic agents for various diseases associated with rab8a. For example, by administering a compound to a rab8a gene-deficient mouse or a cell obtained from the mouse and evaluating the effect of improving the nutrient absorption disorder of the compound, a therapeutic drug for a nutrient absorption disorder can be screened. The effect of improving nutrient absorption disorder may be evaluated directly by absorption of glucose or the like, or may be evaluated by the function of molecules involved in nutrient absorption.
Furthermore, since it is considered that the rab8a gene can be introduced from the intestinal tract using a viral vector or the like to recover the symptoms, it can also be used as a model for gene therapy via the intestinal tract.

<ノックアウトマウスの作製>
rab8a遺伝子を含む15kbのフラグメントを129/Svマウス由来ゲノムライブラリーから単離し、pBlueScript(+)(Stratagene)に組み込んだ。SA(bcl2遺伝子のスプライスアクセプター部位)、IRES(internal ribosomal entry site)、及びβgeo(βガラクトシダーゼ遺伝子とネオマイシン耐性遺伝子との融合遺伝子)からなる遺伝子破壊用カセットSA-IRES-βgeo pA(Homma et al. Cell. 2003 Jul 25;114(2):229-39.)を用意し、その前後にFRTサイトを、5'側にloxPサイトを連結することにより得られたDNA構築物をrab8a遺伝子の第2イントロンに存在するBamHIサイトに転写の向きが同じになるように挿入した。さらにもう一つのloxPサイトを第1イントロンに存在するXhoIサイトに挿入してターゲッティングベクターを得た(図1)。
次に得られたターゲッティングベクターをES細胞にエレクトロポレーションにより導入した。ES細胞はJ1系統のものを使用し、Joyner et al.(Gene Targeting: Practical Approach. IRL Press, New York, p234, 1993)に記載の方法にしたがって培養及びエレクトロポレーションを行った。ES細胞をネオマイシン含有培地で培養し、形質転換体を選抜してセルライン化し、ターゲティングベクターへの相同組換えをサザンブロッティングによって確認した。
ターゲティングベクターが染色体上に組み込まれたES細胞をC57BL/6マウスの胚盤胞に注入した。擬制妊娠させた仮親マウスに、ES細胞を注入した胚盤胞を移植し、出産させてキメラマウスを得た。
このキメラマウスを野生型マウスと交配してヘテロ接合体を得た。次にヘテロ接合体をFLP組換え酵素を発現するトランスジェニックマウス(B6;SJL-Tg(ACTFLPe)9205Dym/J;Jackson Laboratory)と掛け合わせて、SA-IRES-βgeo pAを除いた。さらに得られたマウスを全身でCreを発現するトランスジェニックマウス(CAG-Creマウス)と掛け合わせて、rab8a 遺伝子の第2エクソンが欠損したrab8a(+/-)マウスを得た。さらにこのrab8a(+/-)マウスを掛け合わせて、rab8a遺伝子完全欠損マウス(rab8a(-/-)マウス)を得た。このrab8a遺伝子完全欠損マウスについて調べた結果、栄養吸収障害を有しており、生後3週を過ぎるとほとんどが栄養失調で死亡することがわかった。
さらに、これらのマウスを用いて、以下の解析を行った。
<Production of knockout mouse>
A 15 kb fragment containing the rab8a gene was isolated from a genomic library derived from 129 / Sv mouse and incorporated into pBlueScript (+) (Stratagene). SA-IRES-βgeo pA (Homma et al), a cassette for gene disruption consisting of SA (splice acceptor site of bcl2 gene), IRES (internal ribosomal entry site), and βgeo (fusion gene of β-galactosidase gene and neomycin resistance gene) Cell. 2003 Jul 25; 114 (2): 229-39.), The DNA construct obtained by linking the FRT site before and after that and the loxP site on the 5 ′ side is the second of the rab8a gene. It was inserted into the BamHI site in the intron so that the direction of transcription was the same. Another targeting site was obtained by inserting another loxP site into the XhoI site present in the first intron (FIG. 1).
Next, the obtained targeting vector was introduced into ES cells by electroporation. ES cells of the J1 line were used and cultured and electroporated according to the method described in Joyner et al. (Gene Targeting: Practical Approach. IRL Press, New York, p234, 1993). ES cells were cultured in a neomycin-containing medium, transformants were selected and cell lined, and homologous recombination to the targeting vector was confirmed by Southern blotting.
ES cells into which the targeting vector was integrated on the chromosome were injected into blastocysts of C57BL / 6 mice. A blastocyst injected with ES cells was transplanted into a foster parent mouse that had been pseudopregnant, and a baby was born to obtain a chimeric mouse.
This chimeric mouse was crossed with a wild type mouse to obtain a heterozygote. Next, the heterozygote was crossed with a transgenic mouse (B6; SJL-Tg (ACTFLPe) 9205Dym / J; Jackson Laboratory) expressing the FLP recombination enzyme to remove SA-IRES-βgeo pA. Furthermore, the obtained mouse was crossed with a transgenic mouse (CAG-Cre mouse) expressing Cre throughout the body to obtain a rab8a (+/−) mouse lacking the second exon of the rab8a gene. Furthermore, this rab8a (+/−) mouse was crossed to obtain a rab8a gene completely deficient mouse (rab8a (− / −) mouse). As a result of examining the rab8a gene-deficient mice, it was found that they had a nutrient absorption disorder, and most of them died of malnutrition after 3 weeks of age.
Furthermore, the following analysis was performed using these mice.

<免疫組織染色>
2.5週齢のrab8a(+/-)マウス及びrab8a(-/-)マウスをエーテルとネンブタールで麻酔し、3%パラホルムアルデヒド/0.1Mリン酸バッファー(pH7.4)で灌流した。脳、肝臓、小腸、腎臓、膵臓などの種々の器官を摘出し、室温で一晩固定液に入れて保存した。凍結保護、凍結、切片作製の手順はHarada et al. (Cell Struct. Funct. 15(6), 329-342, 1990)に記載の方法に従って行った。このうちの小腸の切片について蛍光免疫組織染
色によりSGLT(Na-グルコーストランスポーター)及びDPP4(ジペプチジルペプチダーゼ4)の発現分布を調べた。組織切片をまず1次抗体(ヤギ抗SGLT抗体(Santa Cruz Biotechnology, INC.)、又はヤギ抗DPP4抗体(R&D Systems社))に反応させ、次いで2次抗体(Alexa 488-conjugated ロバ抗ヤギIgG;Molecular Probes社)に反応させた。観察は走査型共焦点顕微鏡(モデルMRC1024;Zeiss社)を用いて行った。
その結果、rab8a(+/-)マウスでは通常通りSGLTやDPP4は頂端側に見られたのに対し、rab8a(-/-)マウスではSGLTやDPP4が頂端側から減少し、細胞内部に取り込まれていることがわかった(図2)。これは、これまで提唱されてきたrab8aが小胞を側底側に輸送するという説からは予想できないことであった。
<Immunohistochemical staining>
2.5 week old rab8a (+/-) and rab8a (-/-) mice were anesthetized with ether and Nembutal and perfused with 3% paraformaldehyde / 0.1 M phosphate buffer (pH 7.4). Various organs such as brain, liver, small intestine, kidney and pancreas were excised and stored in fixative overnight at room temperature. The procedures of cryoprotection, freezing, and section preparation were performed according to the method described in Harada et al. (Cell Struct. Funct. 15 (6), 329-342, 1990). Among these, sections of the small intestine were examined for expression distribution of SGLT (Na-glucose transporter) and DPP4 (dipeptidyl peptidase 4) by fluorescent immunohistochemical staining. The tissue section was first reacted with a primary antibody (goat anti-SGLT antibody (Santa Cruz Biotechnology, INC.) Or goat anti-DPP4 antibody (R & D Systems)), then secondary antibody (Alexa 488-conjugated donkey anti-goat IgG; (Molecular Probes). Observation was performed using a scanning confocal microscope (model MRC1024; Zeiss).
As a result, SGLT and DPP4 were found on the apical side as usual in rab8a (+/-) mice, whereas SGLT and DPP4 were reduced from the apical side in rab8a (-/-) mice and incorporated into the cells. (Figure 2). This was unexpected from the theory that rab8a has been proposed so far to transport vesicles to the basolateral side.

<電子顕微鏡による観察>
3週齢の正常マウス(rab8a(+/+))又はノックアウトマウス(rab8a(-/-))を2%パラホルムアルデヒド、2.5%グルタルアルデヒド/0.1Mカコジル酸バッファー(pH7.4)で灌流し、小腸、肝臓、腎臓を摘出してさらに2時間固定化した。このうち、空腸の切片について電子顕微鏡で観察した。空腸の切片はHarada et al. (Cell Struct. Funct. 15(6), 329-342, 1990)に記載の方法に従って作製し、JEOL1010電子顕微鏡を用いて80kVの電圧下で観察した。その結果、rab8a(-/-)では微絨毛の萎縮が見られ、さらに微絨毛の一部が細胞内部に取り込まれていることがわかった。
この現象は出生直後に下痢を起こして脱水と栄養失調を呈して治療を施さないと死に至るヒトの疾患の一つである微絨毛萎縮症の所見と酷似していた。
<Observation by electron microscope>
Perfuse 3 week old normal mice (rab8a (+ / +)) or knockout mice (rab8a (-/-)) with 2% paraformaldehyde, 2.5% glutaraldehyde / 0.1M cacodylate buffer (pH 7.4), The small intestine, liver and kidney were removed and fixed for another 2 hours. Among these, the jejunum sections were observed with an electron microscope. Jejunal sections were prepared according to the method described in Harada et al. (Cell Struct. Funct. 15 (6), 329-342, 1990) and observed under a voltage of 80 kV using a JEOL1010 electron microscope. As a result, it was found that rab8a (-/-) showed atrophy of microvilli and that some of the microvilli were taken up inside the cells.
This phenomenon was very similar to the findings of microvillous atrophy, which is one of the human diseases that causes diarrhea immediately after birth, causes dehydration and malnutrition, and is fatal if not treated.

rab8a遺伝子破壊の模式図。Schematic diagram of rab8a gene disruption. rab8a遺伝子ヘテロノックアウトマウス(+/-)又はホモノックアウトマウス(-/-)の小腸における、SGLT及びDPP4の発現を示す図(写真;倍率100倍)。The figure which shows the expression of SGLT and DPP4 in the small intestine of a rab8a gene hetero knockout mouse (+/-) or a homo knockout mouse (-/-) (photograph; magnification 100 times). 正常マウス又はrab8a遺伝子ホモノックアウトマウス(-/-)の空腸の電子顕微鏡による観察結果を示す図(写真;倍率5000倍、右下はさらに拡大した図)。The figure which shows the observation result by the electron microscope of the jejunum of a normal mouse or a rab8a gene homo knockout mouse (-/-) (photograph; magnification 5000 times, lower right further enlarged figure).

Claims (4)

染色体上のrab8a遺伝子が不活性型rab8a遺伝子に置換されたことにより、rab8aタンパク質の機能が欠損したrab8a遺伝子欠損マウス又は該マウスから得られる細胞に化合物を投与し、化合物の栄養吸収障害改善効果を評価することを特徴とする、栄養吸収障害性疾患の治療薬のスクリーニング方法。 By replacing the rab8a gene on the chromosome with the inactive rab8a gene , the compound is administered to a rab8a gene-deficient mouse lacking the function of the rab8a protein or cells obtained from the mouse, and the effect of improving the nutrient absorption disorder of the compound is improved. A screening method for a therapeutic agent for a nutrient absorption disorder characterized by evaluating. 不活性型rab8a遺伝子がエクソン2が欠損したrab8a遺伝子である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the inactive rab8a gene is a rab8a gene lacking exon 2 . 染色体上のrab8a遺伝子が不活性型rab8a遺伝子に置換されたことにより、rab8aタンパク質の機能が欠損したrab8a遺伝子欠損マウス又は該マウスから得られる細胞、組織もしくは器官を用いることを特徴とする、栄養吸収障害性疾患の解析方法。 Nutrient absorption characterized by using a rab8a gene-deficient mouse deficient in the function of the rab8a protein or a cell, tissue or organ obtained from the mouse by replacing the rab8a gene on the chromosome with an inactive rab8a gene Method for analyzing disability disease. 不活性型rab8a遺伝子がエクソン2が欠損したrab8a遺伝子である、請求項3に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the inactive rab8a gene is a rab8a gene lacking exon 2 .
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