JP6745450B2 - Colorectal cancer model animal, method for producing colorectal cancer model animal, anticancer agent, allergy model animal, method for producing allergy model animal, and screening method - Google Patents
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Description
本発明は、大腸癌モデル動物、大腸癌モデル動物の製造方法、抗癌剤、アレルギーモデル動物、アレルギーモデル動物の製造方法、及びスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a colorectal cancer model animal, a method for producing a colorectal cancer model animal, an anticancer agent, an allergy model animal, a method for producing an allergy model animal, and a screening method.
大腸炎関連性大腸癌(Coltis−associated colon cancer (CAC))は、大腸癌(Colorectal cancer)のサブタイプであり、潰瘍性大腸炎(Ulcerative colitis)やクローン病(Crohn’s disease)等の炎症性腸疾患に起因するとされる。慢性炎症は癌を発生させる主要なリスク因子の一つと広く認識されている。しかし、その発生のメカニズム等の理解はいまだ不十分である。 Colitis-associated colon cancer (CAC) is a subtype of colorectal cancer, and inflammation such as ulcerative colitis and Crohn's disease. It is believed to be due to sexual intestinal disease. Chronic inflammation is widely recognized as one of the major risk factors for developing cancer. However, the understanding of the mechanism of its occurrence is still insufficient.
Gasdermin D(Gsdmd)は、Gasdermin(Gsdm)遺伝子ファミリーの一員である。マウスでは、GsdmdはGsdmdサブファミリーに属する唯一の遺伝子であり、大腸等の腸の上皮において特異的に発現することが知られている(非特許文献1)。しかし、Gsdmdノックアウト(Gsdmd−/−)マウスの腸管の形態に異常は報告されていなかった(非特許文献2)。近年では、Gsdmd/GSDMDは、パイロトーシスの新規の制御因子であるとの報告もある(非特許文献2、3)。 Gasdermin D (Gsdmd) is a member of the Gasdermin (Gsdm) gene family. In mice, Gsdmd is the only gene belonging to the Gsdmd subfamily and is known to be specifically expressed in the intestinal epithelium such as the large intestine (Non-Patent Document 1). However, no abnormality was reported in the morphology of the intestinal tract of Gsdmd knockout (Gsdmd −/− ) mice (Non-Patent Document 2). In recent years, Gsdmd/GSDMD has also been reported to be a novel regulator of pyrotosis (Non-patent Documents 2 and 3).
また、近年アレルギーの発症が増加傾向にある。ある種のアレルギー性疾患では、体内の免疫グロブリンE(IgE)の増加によって、アレルギー反応が生じている。IgEの生産は、インターロイキン−4(IL−4)等の特定のサイトカインにより促進されることが知られている。
アレルギーが重症化すると鼻炎や蕁麻疹などが生じて日常生活にも支障をきたす他、ショック症状を呈した場合には重篤な状態に至る可能性もある。そのため、アレルギーが生じるメカニズムの解明やアレルギーの治療について期待されている。
Moreover, the onset of allergies has been increasing in recent years. In certain allergic diseases, an increase in immunoglobulin E (IgE) in the body causes an allergic reaction. IgE production is known to be promoted by specific cytokines such as interleukin-4 (IL-4).
When allergies become severe, rhinitis, urticaria, etc. occur and interfere with daily life, and in the case of shock symptoms, it may lead to a serious condition. Therefore, it is expected to elucidate the mechanism of allergies and to treat allergies.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大腸癌モデルとなる大腸癌モデル動物の提供、該大腸癌モデル動物の製造方法、該大腸癌モデル動物を利用するスクリーニング方法、及び抗癌剤の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a colorectal cancer model animal to be a colorectal cancer model, a method for producing the colorectal cancer model animal, a screening method using the colorectal cancer model animal, and an anticancer agent. Is an issue.
また、本発明は、アレルギーモデル動物の提供、該アレルギーモデル動物の製造方法、及び該アレルギーモデル動物を利用するスクリーニング方法の提供を課題とする。 Another object of the present invention is to provide an allergy model animal, a method for producing the allergy model animal, and a screening method using the allergy model animal.
本発明者らは、Cre−loxP部位特異的組換えにより作製されたGsdmdヌル(−/−)のノックアウトマウスが、大腸癌を発症することを見出し、本発明を完成させた。
また本発明者らは、Cre−loxP部位特異的組換えにより作製されたGsdmdヌル(−/−)のノックアウトマウスで、アレルギーの発症に関連するインターロイキンの発現が高められていることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
The present inventors have found that Gsdmd null (-/-) knockout mice produced by Cre-loxP site-specific recombination develop colon cancer, and completed the present invention.
In addition, the present inventors have found that in Gsdmd null (-/-) knockout mice produced by Cre-loxP site-specific recombination, the expression of interleukins associated with the development of allergy is enhanced, The present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.
(1)Gasdermin D(Gsdmd)遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物である大腸癌モデル動物。
(2)Gsdmd遺伝子又はGsdmd遺伝子の発現調節領域に変異を有する前記(1)に記載の大腸癌モデル動物。
(3)体内に大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を含む前記(1)又は(2)に記載の大腸癌モデル動物。
(4)前記大腸癌が、大腸炎関連性大腸癌(Coltis−associated colon cancer)である前記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の大腸癌モデル動物。
(5)げっ歯類である前記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の大腸癌モデル動物。
(6)Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物に、大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を投与することを含む、大腸癌モデル動物の製造方法。
(7)前記大腸癌が、大腸炎関連性大腸癌(Coltis−associated colon cancer)である、前記(6)に記載の大腸癌モデル動物の製造方法。
(8)前記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の大腸癌モデル動物に被験物質を投与し、被験物質が投与された前記大腸癌モデル動物と、被験物質が投与されていない前記大腸癌モデル動物とを比較し、被験物質が投与された前記大腸癌モデル動物のほうが大腸癌に関連する表現型が抑制されていた場合、前記被験物質を大腸癌の治療又は予防に有効な物質であると判断することを含む、スクリーニング方法。
(9)以下の(I)〜(III)のいずれか1以上のタンパク質を有効成分として含有する大腸癌の抗癌剤。
(I)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(II)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されているアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(III)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(10)以下の(I)〜(III)のいずれか1以上のタンパク質をコードする遺伝子を含む発現ベクターを有効成分として含有する大腸癌の抗癌剤。
(I)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(II)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されているアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(III)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(11)Gasdermin D(Gsdmd)遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物であり、アレルギー性疾患が発症されやすいアレルギーモデル動物。
(12)Gsdmd遺伝子又はGsdmd遺伝子の発現調節領域に変異を有する前記(11)に記載のアレルギーモデル動物。
(13)体内に大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を含む前記(11)又は(12)に記載のアレルギーモデル動物。
(14)前記アレルギー性疾患が、I型アレルギーの疾患である前記(11)〜(13)のいずれか一つに記載のアレルギーモデル動物。
(15)げっ歯類である前記(11)〜(14)のいずれか一つに記載のアレルギーモデル動物。
(16)Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物に、大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を投与することを含むアレルギーモデル動物の製造方法。
(17)前記大腸癌が、大腸炎関連性大腸癌(Coltis−associated colon cancer)である前記(16)に記載のアレルギーモデル動物の製造方法。
(18)前記(11)〜(15)のいずれか一つに記載のアレルギーモデル動物に被験物質を投与し、被験物質が投与された前記アレルギーモデル動物と、被験物質が投与されていない前記アレルギーモデル動物とを比較し、被験物質が投与された前記アレルギーモデル動物のほうがアレルギーに関連する表現型が抑制されていた場合、前記被験物質をアレルギー性疾患の治療又は予防に有効な物質であると判断することを含む、スクリーニング方法。
(1) A colon cancer model animal that is a non-human animal in which the function of the Gasdermin D (Gsdmd) gene is deficient or reduced.
(2) The colorectal cancer model animal according to (1) above, which has a mutation in the Gsdmd gene or the expression control region of the Gsdmd gene.
(3) The colorectal cancer model animal according to (1) or (2) above, which contains a colorectal cancer-specific carcinogen and a colorectal inflammation substance in the body.
(4) The colorectal cancer model animal according to any one of (1) to (3), wherein the colorectal cancer is a colitis-related colorectal cancer (Coltis-associated colon cancer).
(5) The colorectal cancer model animal according to any one of (1) to (4) above, which is a rodent.
(6) A method for producing a colorectal cancer model animal, which comprises administering a colorectal cancer-specific carcinogen and a colon inflammatory substance to a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced.
(7) The method for producing a colorectal cancer model animal according to (6), wherein the colorectal cancer is a colitis-related colorectal cancer (Coltis-associated colon cancer).
(8) The test substance is administered to the colorectal cancer model animal according to any one of (1) to (5), and the test substance is administered to the colorectal cancer model animal, and the test substance is not administered. When compared with the colorectal cancer model animal, if the phenotype associated with colorectal cancer is suppressed in the colorectal cancer model animal administered the test substance, the test substance is effective in treating or preventing colorectal cancer A screening method comprising determining that the substance is a substance.
(9) An anticancer agent for colon cancer, which comprises any one or more of the following proteins (I) to (III) as an active ingredient.
(I) A protein having an amino acid sequence consisting of the 1st to 275th amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having cytotoxic activity on colon cancer cells (II) represented by SEQ ID NO: 3 In the amino acid sequence consisting of the first to 275th amino acid sequences, it has an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, substituted or added, and has cytotoxic activity on colon cancer cells. Protein (III) The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 has an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence consisting of the first amino acid to the 275th amino acid sequence, and has a cytotoxic activity on colon cancer cells. (10) An anticancer agent for colorectal cancer containing as an active ingredient an expression vector containing a gene encoding any one or more proteins of (I) to (III) below.
(I) A protein having an amino acid sequence consisting of the 1st to 275th amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having cytotoxic activity on colon cancer cells (II) represented by SEQ ID NO: 3 In the amino acid sequence consisting of the first to 275th amino acid sequences, it has an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, substituted or added, and has cytotoxic activity on colon cancer cells. Protein (III) The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 has an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence consisting of the first amino acid to the 275th amino acid sequence, and has a cytotoxic activity on colon cancer cells. An allergic model animal that is a non-human animal in which the function of the protein (11) Gasdermin D (Gsdmd) gene having the above is deficient or diminished, and is apt to develop an allergic disease.
(12) The allergy model animal according to (11) above, which has a mutation in the expression control region of the Gsdmd gene or the Gsdmd gene.
(13) The allergy model animal according to (11) or (12) above, which contains a carcinogen specific to colon cancer and a colon inflammatory substance in the body.
(14) The allergic model animal according to any one of (11) to (13), wherein the allergic disease is a type I allergic disease.
(15) The allergy model animal according to any one of (11) to (14) above, which is a rodent.
(16) A method for producing an allergic model animal, which comprises administering a colorectal cancer-specific carcinogen and a colon inflammatory substance to a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced.
(17) The method for producing an allergic model animal according to (16), wherein the colorectal cancer is colitis-associated colon cancer.
(18) The allergy model animal according to any one of (11) to (15) above, wherein the test substance is administered to the allergy model animal, and the test substance is administered to the allergy model animal and the allergy to which the test substance is not administered When the phenotype associated with allergy is suppressed in the allergy model animal to which the test substance is administered by comparison with a model animal, the test substance is considered to be an effective substance for treating or preventing allergic diseases. A screening method comprising determining.
本発明によれば、大腸癌モデルとなる大腸癌モデル動物を提供できる。また該大腸癌モデル動物の製造方法、及び該大腸癌モデル動物を利用するスクリーニング方法を提供できる。
また、本発明によれば、アレルギーモデル動物を提供できる。また該アレルギーモデル動物の製造方法、及び該アレルギーモデル動物を利用するスクリーニング方法を提供できる。
According to the present invention, a colorectal cancer model animal serving as a colorectal cancer model can be provided. Further, it is possible to provide a method for producing the colorectal cancer model animal, and a screening method using the colorectal cancer model animal.
Further, according to the present invention, an allergy model animal can be provided. Further, it is possible to provide a method for producing the allergy model animal and a screening method using the allergy model animal.
≪大腸癌モデル動物≫
本発明の大腸癌モデル動物は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物である。
ヒト(Homo sapiens)とマウス(Mus musculus)のGasdermin D(ぞれぞれGSDMDとGsdmd)は、Gsdmdサブファミリーに属する唯一の遺伝子である。マウスのGsdmdは15番染色体(15D3)にマップされることが明らかにされている(非特許文献1)。Gsdm遺伝子ファミリー遺伝子は、400〜500アミノ酸からなるタンパク質をコードしている。Gsdmファミリーの遺伝子は、転写因子として機能という報告もあり、Gsdmdも同様に転写因子として機能する可能性がある(Lunny, D. P. et al. Mutations in gasdermin 3 cause aberrant differentiation of the hair follicle and sebaceous gland. J Invest Dermatol 124, 615-21 (2005).)。
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The colon cancer model animal of the present invention is a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced.
Human (Homo sapiens) and mouse (Mus musculus) Gasdermin D (GSDMD and Gsdmd, respectively) are the only genes belonging to the Gsdmd subfamily. It has been clarified that mouse Gsdmd maps to chromosome 15 (15D3) (Non-patent document 1). The Gsdm gene family genes encode proteins consisting of 400 to 500 amino acids. It has been reported that the Gsdm family gene functions as a transcription factor, and Gsdmd may also function as a transcription factor (Lunny, DP et al. Mutations in gasdermin 3 cause aberrant differentiation of the hair follicle and sebaceous gland. J Invest Dermatol 124, 615-21 (2005).).
マウスのGsdmd遺伝子と、それがコードするタンパク質のアミノ酸配列が開示されている(Gene ID: 69146)。ヒトのGSDMD遺伝子と、それがコードするタンパク質のアミノ酸配列が開示されている(Gene ID: 79792)。Gene IDは、Geneデータベース(URL:ttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/)の登録番号を表す。
マウスのGSDMDのアミノ酸配列を配列番号1に示す。マウスのGSDMDをコードするDNAの塩基配列を配列番号2に示す。ヒトのGSDMDのアミノ酸配列を配列番号3に示す。ヒトのGSDMDをコードするDNAの塩基配列を配列番号4に示す。
The amino acid sequences of the mouse Gsdmd gene and the protein encoded by it have been disclosed (Gene ID: 69146). The human GSDMD gene and the amino acid sequence of the protein encoded by it have been disclosed (Gene ID: 79792). The Gene ID represents the registration number of the Gene database (URL: ttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/).
The amino acid sequence of mouse GSDMD is shown in SEQ ID NO:1. The nucleotide sequence of DNA encoding mouse GSDMD is shown in SEQ ID NO:2. The amino acid sequence of human GSDMD is shown in SEQ ID NO:3. The nucleotide sequence of DNA encoding human GSDMD is shown in SEQ ID NO:4.
本明細書における非ヒト動物としては、ヒト以外の動物であれば特に制限されないが、哺乳類であることが好ましく、げっ歯類(Rodentia)であることがより好ましい。哺乳類に分類される動物としては、ヤギ、ブタ、イヌ、ネコ、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ等が挙げられる。げっ歯類に分類される動物としては、マウス、ラット、モルモット、ハムスター等が挙げられる。 The non-human animal in the present specification is not particularly limited as long as it is a non-human animal, but is preferably a mammal, more preferably a rodent (Rodentia). Examples of animals classified as mammals include goats, pigs, dogs, cats, mice, rats, guinea pigs, hamsters and rabbits. Examples of animals classified into rodents include mice, rats, guinea pigs, hamsters and the like.
本発明の大腸癌モデル動物は、大腸癌に関連する表現型の少なくとも1つを示す。
大腸癌に関連する表現型としては、大腸における腫瘍の発生、腫瘍の発生率、腫瘍の発生数、腫瘍の大きさ、腫瘍の浸潤の度合い、大腸癌の進行度、大腸の細胞の分化異常、大腸の細胞の形態異常等が挙げられる。それらは、大腸における腫瘍の存在を示す腫瘍マーカーやその他の因子を確認することにより得られた情報であってもよい。大腸癌に関連する表現型は、本願実施例に記載のものも採用できる。
The colorectal cancer model animal of the present invention exhibits at least one phenotype associated with colorectal cancer.
Phenotypes associated with colorectal cancer include tumor development in the large intestine, tumor incidence, number of tumors, tumor size, degree of tumor invasion, colorectal cancer progression, colorectal cell differentiation abnormalities, Examples include morphological abnormalities of cells in the large intestine. These may be information obtained by confirming a tumor marker or other factors indicating the presence of a tumor in the large intestine. As the phenotype associated with colorectal cancer, those described in Examples of the present application can also be adopted.
前記大腸癌は、大腸炎関連性大腸癌であってもよい。
大腸炎関連性大腸癌に関連する表現型としては、大腸粘膜における炎症、潰瘍、びらん等が挙げられる。それらは、大腸における大腸炎の存在を示す炎症マーカーやその他の因子を確認することにより得られた情報であってもよい。大腸炎関連性大腸癌に関連する表現型は、本願実施例に記載のものも採用できる。
The colorectal cancer may be colitis-related colorectal cancer.
Phenotypes associated with colitis-related colon cancer include inflammation, ulcers, erosions, etc. in the colonic mucosa. These may be information obtained by confirming inflammatory markers and other factors indicating the presence of colitis in the large intestine. As the phenotype associated with colitis-associated colorectal cancer, those described in Examples of the present application can also be adopted.
本明細書におけるGsdmd遺伝子としては、上記の配列番号1又は3で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子が挙げられ、その他、当該遺伝子のホモログ、バリアント、変異体を含む。
モデル動物となる動物におけるGsdmd遺伝子が公知の場合は、それをGsdmd遺伝子として選択すればよい。モデル動物となる動物におけるGsdmd遺伝子が公知ではない場合であっても、当業者であれば、モデル動物となる動物ゲノム情報のなかからGsdmd遺伝子を選択することができる。
Examples of the Gsdmd gene in the present specification include a gene encoding a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3 above, and further include homologues, variants, and mutants of the gene.
When the Gsdmd gene in a model animal is known, it may be selected as the Gsdmd gene. Even if the Gsdmd gene in the model animal is not known, those skilled in the art can select the Gsdmd gene from the animal genome information of the model animal.
Gsdmd遺伝子、又は当該遺伝子のホモログ、バリアント、変異体としては、例えば、以下の(a)〜(c)のいずれかのアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。
(a)配列番号1又は3で表されるアミノ酸配列を有し、機能の欠損又は低下により大腸癌発生の原因となるタンパク質、
(b)配列番号1又は3で表されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されているアミノ酸配列を有し、機能の欠損又は低下により大腸癌発生の原因となるタンパク質、
(c)配列番号1又は3で表されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、機能の欠損又は低下により大腸癌発生の原因となるタンパク質
Examples of the Gsdmd gene or a homologue, variant, or mutant of the gene include a gene encoding a protein having any of the following amino acid sequences (a) to (c).
(A) a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3, which causes colorectal cancer development due to loss or deterioration of function;
(B) The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3 has an amino acid sequence in which one to several amino acids have been deleted, substituted, or added, and causes the development of colorectal cancer due to loss or reduction in function. Protein,
(C) A protein having an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3 and causing a colorectal cancer due to loss or reduction in function
ここで、欠失、置換、又は付加されていてもよいアミノ酸の数としては、1〜30個が好ましく、1〜20個が好ましく、1〜10個が好ましく、1〜7個がより好ましく、1〜5個がさらに好ましく、1〜3個が特に好ましく、1〜2個が最も好ましい。
ここで、アミノ酸配列との同一性としては、80%以上が好ましく、85%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましく、98%以上が最も好ましい。アミノ酸配列の同一性は、例えば、BLAST(参照URL:http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)により求めることができる。パラメーターはたとえばscore = 100、wordlength = 12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore = 50、wordlength = 3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。
Here, the number of amino acids that may be deleted, substituted, or added is preferably 1 to 30, preferably 1 to 20, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 7, 1 to 5 is more preferable, 1 to 3 is particularly preferable, and 1 to 2 is most preferable.
Here, the identity with the amino acid sequence is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, further preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, most preferably 98% or more. The amino acid sequence identity can be determined by, for example, BLAST (reference URL: http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). For example, parameters are score = 100 and wordlength = 12. When the amino acid sequence is analyzed by BLASTX based on BLAST, parameters are score=50 and wordlength=3, for example. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters for each program are used.
ここで、大腸癌発生の原因となるとは、機能の欠損又は低下が生じているモデル動物と、機能の欠損又は低下が生じていない動物(モデル動物の野生型(WT)等のコントロールとなる動物)と比較して、機能の欠損又は低下が生じているモデル動物のほうが、大腸癌に関連する表現型の程度が増すことを意味する。 Here, the cause of colorectal cancer is defined as a model animal in which a function is deficient or diminished and an animal in which the function is deficient or diminished (animals that serve as controls such as wild type (WT) of model animals). It means that the phenotype associated with colorectal cancer is increased in the model animal in which the function is lost or reduced as compared with
Gsdmd遺伝子の機能が喪失しているとは、Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質が本来有する機能が完全に失われている状態のことをいう。Gsdmd遺伝子の機能が低下しているとは、Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質が本来有する機能が部分的に失われている状態のことをいう。 The loss of Gsdmd gene function refers to a state in which the function originally possessed by the protein encoded by the Gsdmd gene is completely lost. The reduced function of the Gsdmd gene means a state in which the function originally possessed by the protein encoded by the Gsdmd gene is partially lost.
Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質が本来有する機能が部分的に失われている場合には、その喪失の程度が、モデル動物と、モデル動物の野生型の動物等のコントロールとなる動物とを比較し、モデル動物に大腸癌に関連する表現型と認められる状態(コントロールとの差異)がより強く表れる程度であればよい。 When the function originally possessed by the protein encoded by the Gsdmd gene is partially lost, the degree of the loss is compared between the model animal and a control animal such as a wild type animal of the model animal, It is sufficient that the condition recognized as a phenotype associated with colorectal cancer (difference from control) is more strongly manifested in the model animal.
本明細書中において、大腸とは、盲腸、上行結腸、横行結腸、下行結腸、S状結腸、及び直腸を含む。 As used herein, the large intestine includes the cecum, ascending colon, transverse colon, descending colon, sigmoid colon, and rectum.
本発明のモデル動物に係る大腸癌としては、大腸炎関連性大腸癌(Coltis−associated colon cancer)が挙げられる。大腸炎関連性大腸癌における大腸炎としては、潰瘍性大腸炎(Ulcerative colitis)及びクローン病(Crohn’s disease)が挙げられる。 Examples of the colorectal cancer relating to the model animal of the present invention include Coltis-associated colon cancer. Examples of the colitis in the colitis-related colon cancer include ulcerative colitis and Crohn's disease.
Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下は、Gsdmd遺伝子の発現が消失又は低下することによっても生じ得る。Gsdmd遺伝子の発現が消失しているとは、モデル動物となる動物において、Gsdmd遺伝子産物が消失していることをいう。Gsdmd遺伝子の発現が低下しているとは、モデル動物の野生型の動物等のコントロールとなる動物と比較して、Gsdmd遺伝子産物の量が低下していることをいう。Gsdmd遺伝子の発現が低下している場合には、低下の程度は、モデル動物の野生型の動物等のコントロールとなる動物と比較して、モデル動物に、上記に示すような大腸癌に関連する表現型と認められる状態(コントロールとの差異)がより強く表れる程度であればよい。 The loss or reduction in the function of the Gsdmd gene can also be caused by the disappearance or reduction in the expression of the Gsdmd gene. Loss of Gsdmd gene expression means that the Gsdmd gene product is lost in a model animal. The expression of the Gsdmd gene being decreased means that the amount of the Gsdmd gene product is decreased as compared with a control animal such as a wild type animal of a model animal. When the expression of the Gsdmd gene is decreased, the degree of decrease is associated with colorectal cancer as described above in the model animal, as compared with a control animal such as a wild-type animal of the model animal. It is sufficient if the condition recognized as phenotype (difference from control) is more strongly manifested.
Gsdmd遺伝子の発現の消失又は低下は、例えば、Gsdmd遺伝子に対するRNAiを生じさせる核酸や、アンチセンス核酸をモデル動物に導入し発現させることで、生じさせることができる。標的の遺伝子に対するこれらの核酸の設計、導入、及び発現は、公知の手法を用いて行うことができる。 The disappearance or reduction of the expression of the Gsdmd gene can be caused by, for example, introducing a nucleic acid that causes RNAi for the Gsdmd gene or an antisense nucleic acid into a model animal and expressing it. Designing, introduction, and expression of these nucleic acids with respect to the target gene can be performed using known techniques.
本発明のモデル動物は、Gsdmd遺伝子又はGsdmd遺伝子の発現調節領域に変異が導入されて、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下している状態にあることが好ましい。係るモデル動物は、遺伝子工学的手法により、遺伝情報が改変された遺伝子改変動物のことを指し、例えば、トランスジェニックマウス、ノックアウトマウス等が挙げられる。 The model animal of the present invention is preferably in a state in which a mutation has been introduced into the Gsdmd gene or the expression control region of the Gsdmd gene so that the function of the Gsdmd gene is deficient or decreased. Such model animals refer to genetically modified animals whose genetic information has been modified by a genetic engineering method, and examples thereof include transgenic mice and knockout mice.
導入される変異は、Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質が本来有する機能を完全又は部分的に失わせるものであってもよく、Gsdmd遺伝子の発現を消失又は低下させるものであってもよい。 The introduced mutation may be one that completely or partially loses the function originally possessed by the protein encoded by the Gsdmd gene, or one that eliminates or reduces the expression of the Gsdmd gene.
Gsdmd遺伝子には、タンパク質をコードする領域であるエクソンのほか、Gsdmd遺伝子の発現を消失又は低下させる、又は前記Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質の機能を欠損又は低下させることができる場合にはイントロンも含まれる。
Gsdmd遺伝子の発現調節領域とは、Gsdmd遺伝子の発現を調節するゲノムDNA上の領域であって、例えば、プロモーターである。
The Gsdmd gene includes an exon, which is a protein-coding region, and an intron when the expression of the Gsdmd gene can be eliminated or reduced, or the function of the protein encoded by the Gsdmd gene can be deleted or reduced. Be done.
The expression control region of the Gsdmd gene is a region on the genomic DNA that controls the expression of the Gsdmd gene, and is, for example, a promoter.
導入される変異としては、欠失、置換、又は付加が挙げられる。
Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下は、例えば、ゲノムDNA上のGsdmd遺伝子又はGsdmd遺伝子の発現調節領域に該当するDNAの、全部又は一部を欠失させることで達成可能である。また、Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下は、例えば、ゲノムDNA上のGsdmd遺伝子又はGsdmd遺伝子の発現調節領域に該当するDNAに、本来とは異なる配列の核酸を置換又は付加させることで、達成可能である。
The introduced mutation includes deletion, substitution, or addition.
The loss or reduction in the function of the Gsdmd gene can be achieved by, for example, deleting all or part of the Gsdmd gene on the genomic DNA or the DNA corresponding to the expression control region of the Gsdmd gene. Further, the loss or reduction of the function of the Gsdmd gene can be achieved by, for example, substituting or adding a nucleic acid having a sequence different from the original one to the DNA corresponding to the Gsdmd gene or the expression control region of the Gsdmd gene on the genomic DNA. Is.
遺伝子に変異を導入する手法は公知であり、種々の遺伝子工学的手法により行うことができる。例えば、相同組み換え技術等による遺伝子ターゲッティング、遺伝子改変、ノックアウト、ノックダウン、ノックイン、Cre−loxP系等による部位特異的組換え等の手法を用いて行うことができる。また、CRISPR/CasやTranscription Activator−Like Effector Nucleases(TALEN)等のゲノム編集技術を用いても行うことができる。 Techniques for introducing mutations into genes are known and can be performed by various genetic engineering techniques. For example, gene targeting by homologous recombination technology, gene modification, knockout, knockdown, knockin, site-specific recombination by Cre-loxP system and the like can be used. It can also be performed using a genome editing technique such as CRISPR/Cas or Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALEN).
本発明に係るモデル動物は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下したことのみによっても、頻度は低いものの大腸癌に関連する表現型を示す。しかし、本発明者らは、アゾキシメタン(AOM)及びデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を投与されたGsdmd ノックアウト(Gsdmd−/−)マウスが、非常に高頻度で、大腸癌を発症することを見出した。 The model animal according to the present invention shows a phenotype associated with colorectal cancer, although the frequency is low, only due to the loss or reduction of the function of the Gsdmd gene. However, the inventors have found that Gsdmd knockout (Gsdmd −/− ) mice administered with azoxymethane (AOM) and dextran sulfate sodium (DSS) develop colon cancer at a very high frequency.
一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸癌特異的発癌物質を含む。大腸癌特異的発癌物質としては、例えば、AOM、2−Amino−1−methyl−6−phenylimidazo[4,5−b]pyridine(PhIP)、1,2−Dimethylhydrazine(DMH)等が挙げられる。
一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸起炎物質を含む。大腸起炎物質としては、例えば、DSS、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)、オキサゾロン(Oxazolone)等が挙げられる。
In one embodiment, the model animal according to the present invention contains a carcinogen specific to colon cancer in its body. Examples of colorectal cancer-specific carcinogens include AOM, 2-Amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP), and 1,2-Dimethylhydrazine (DMH).
In one embodiment, the model animal according to the present invention contains a colonic inflammatory substance in its body. Examples of the colon inflammatory substance include DSS, trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS), and oxazolone (Oxazolone).
一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸癌特異的発癌物質及び/又は大腸起炎物質を含む。大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質は、組み合わせて用いられてもよい。一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を含む。好ましい大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質の組み合わせとしては、AOM及びDSSの組み合わせが挙げられる。一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内にAOM及びDSSを含む。 In one embodiment, the model animal of the present invention contains a colon cancer-specific carcinogen and/or a colon inflammatory substance in its body. The colorectal cancer-specific carcinogen and the colorectal inflammation substance may be used in combination. In one embodiment, the model animal of the present invention contains a colorectal cancer-specific carcinogen and a colon inflammatory substance in its body. A preferable combination of a carcinogen specific to colon cancer and a colon inflammatory substance includes a combination of AOM and DSS. In one aspect, the model animal according to the present invention contains AOM and DSS in its body.
体内に大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を含むモデル動物は、大腸炎関連性大腸癌のモデル動物として有用である。 A model animal containing a colon cancer-specific carcinogen and a colon inflammatory substance in the body is useful as a model animal for colitis-related colon cancer.
AOM及びDSSが、大腸炎関連性大腸癌を誘発させることは従来知られていた。しかし、Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下が大腸炎関連性大腸癌の発症を増強させることは、Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下によってもたらされる従来知られていない新たな効果である。 It was previously known that AOM and DSS induce colitis-related colorectal cancer. However, the fact that the loss or reduction of the Gsdmd gene function enhances the development of colitis-related colorectal cancer is a previously unknown new effect brought about by the loss or reduction of the Gsdmd gene function.
本発明に係るモデル動物は、大腸癌に関連する表現型を示す。そのため大腸癌発症のメカニズムの解明や、その治療等に有用な物質の探索、治療方法などの開発に対して大変に有用である。 The model animal according to the present invention exhibits a phenotype associated with colon cancer. Therefore, it is very useful for elucidating the mechanism of the development of colorectal cancer, searching for substances useful for the treatment thereof, and developing treatment methods.
本発明の一態様として、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物を、大腸癌モデル動物として使用する方法が挙げられる。 One aspect of the present invention is a method of using a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced as a colorectal cancer model animal.
≪アレルギーモデル動物≫
本発明のアレルギーモデル動物は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物である。
以下、本発明のアレルギーモデル動物について説明するが、前記大腸癌モデル動物と同一の構成について説明を省略する。
≪Allergy model animal≫
The allergy model animal of the present invention is a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deleted or reduced.
Hereinafter, the allergy model animal of the present invention will be described, but the description of the same configuration as the colorectal cancer model animal will be omitted.
本発明のアレルギーモデル動物は、アレルギーに関連する表現型の少なくとも1つを示す。
アレルギーは、発症メカニズムの違いによりI〜V型に分類されている。そのなかでI型アレルギーは、即時型アレルギーとも呼ばれ、動物体内でのIgE抗体の産生が関与する。I型アレルギーの疾患としては、例えば、食物アレルギー、花粉症、アレルギー性鼻炎、気管支喘息、アトピー性皮膚炎等が挙げられる。
本発明のアレルギーモデル動物は、I型アレルギーに関連する表現型の少なくとも1つを示してもよい。I型アレルギーに関連する表現型としては、発疹、鼻炎、結膜炎、涙目、気管支炎、咳、呼吸困難等が挙げられる。
The allergy model animal of the present invention exhibits at least one phenotype associated with allergy.
Allergies are classified into types I to V depending on the mechanism of onset. Among them, type I allergy is also called immediate type allergy, which involves the production of IgE antibody in the animal body. Examples of the type I allergic disease include food allergy, hay fever, allergic rhinitis, bronchial asthma, atopic dermatitis and the like.
The allergy model animal of the present invention may exhibit at least one of the phenotypes associated with type I allergy. Phenotypes associated with type I allergies include rash, rhinitis, conjunctivitis, tear eyes, bronchitis, cough, dyspnea, and the like.
その他、動物体内でI型アレルギーの発症メカニズムに関連する因子又は細胞の存在を表現型として解析してもよい。当該因子又は細胞としては、IgE、2型ヘルパーT細胞(Th2細胞)、抗体産生細胞に対してIgEの産生を刺激するIL−4の他、IL−5、IL−13等のTh2サイトカインや、Th2サイトカインの生産を誘導するIL−25、IL−33等が挙げられ、これらの因子又は細胞は、I型アレルギーで増加又は活性化することが知られている。したがって、これらの因子又は細胞の増加又は活性化を、I型アレルギーに関連する表現型として扱うことができる。
アレルギー性疾患が発症された状態の場合の他に、これらの因子又は細胞のうち一以上が増加した状態にあると、アレルギー性疾患が発症されやすい状態となる。実施例において示されるように、Gsdmd遺伝子の機能が欠損したマウスのIL−4、IL−25、IL−33の発現量は、野生型マウスのこれらの発現量と比較し、有意に増加していた。
In addition, the presence of factors or cells related to the onset mechanism of type I allergy in the animal body may be analyzed as a phenotype. Examples of the factor or cells include IgE, type 2 helper T cells (Th2 cells), IL-4 that stimulates the production of IgE in antibody-producing cells, Th2 cytokines such as IL-5 and IL-13, and IL-25, IL-33, and the like that induce the production of Th2 cytokines are mentioned, and these factors or cells are known to be increased or activated by type I allergy. Therefore, the increase or activation of these factors or cells can be treated as a phenotype associated with type I allergy.
In addition to the case where the allergic disease is developed, when one or more of these factors or cells are increased, the allergic disease is easily developed. As shown in the examples, the expression levels of IL-4, IL-25, and IL-33 in the mouse lacking the function of the Gsdmd gene are significantly increased as compared with those in the wild-type mouse. It was
本発明のアレルギーモデル動物は、アレルギーに関連する表現型に加えて、さらに大腸癌に関連する表現型の少なくとも1つを示してもよい。
大腸癌に関連する表現型としては、大腸における腫瘍の発生、腫瘍の発生率、腫瘍の発生数、腫瘍の大きさ、腫瘍の浸潤の度合い、大腸癌の進行度、大腸の細胞の分化異常、大腸の細胞の形態異常等が挙げられる。それらは、大腸における腫瘍の存在を示す腫瘍マーカーやその他の因子を確認することにより得られた情報であってもよい。大腸癌に関連する表現型は、本願実施例に記載のものも採用できる。
The animal model for allergy of the present invention may exhibit at least one of the phenotypes associated with colorectal cancer in addition to the phenotype associated with allergy.
Phenotypes associated with colorectal cancer include tumor development in the large intestine, tumor incidence, number of tumors, tumor size, degree of tumor invasion, colorectal cancer progression, colorectal cell differentiation abnormalities, Examples include morphological abnormalities of cells in the large intestine. These may be information obtained by confirming a tumor marker or other factors indicating the presence of a tumor in the large intestine. As the phenotype associated with colorectal cancer, those described in Examples of the present application can also be adopted.
Gsdmd遺伝子、又は当該遺伝子のホモログ、バリアント、変異体としては、例えば、以下の(a)〜(c)のいずれかのアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。
(a)配列番号1又は3で表されるアミノ酸配列を有し、機能の欠損又は低下によりアレルギー発生の原因となるタンパク質、
(b)配列番号1又は3で表されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されているアミノ酸配列を有し、機能の欠損又は低下によりアレルギー発生の原因となるタンパク質、
(c)配列番号1又は3で表されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、機能の欠損又は低下によりアレルギー発生の原因となるタンパク質
Examples of the Gsdmd gene or a homologue, variant, or mutant of the gene include a gene encoding a protein having any of the following amino acid sequences (a) to (c).
(A) a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3, which causes allergy due to loss or deterioration of function,
(B) In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3, it has an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, substituted, or added, and causes a cause of allergy due to loss or reduction of function. Becomes a protein,
(C) A protein having an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3, and causing allergy due to loss or deterioration of function
ここで、欠失、置換、又は付加されていてもよいアミノ酸の数としては、1〜30個が好ましく、1〜20個が好ましく、1〜10個が好ましく、1〜7個がより好ましく、1〜5個がさらに好ましく、1〜3個が特に好ましく、1〜2個が最も好ましい。
ここで、アミノ酸配列との同一性としては、80%以上が好ましく、85%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましく、98%以上が最も好ましい。アミノ酸配列の同一性は、例えば、BLAST(参照URL:http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)により求めることができる。パラメーターはたとえばscore = 100、wordlength = 12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore = 50、wordlength = 3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。
Here, the number of amino acids that may be deleted, substituted, or added is preferably 1 to 30, preferably 1 to 20, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 7, 1 to 5 is more preferable, 1 to 3 is particularly preferable, and 1 to 2 is most preferable.
Here, the identity with the amino acid sequence is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, further preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, most preferably 98% or more. The amino acid sequence identity can be determined by, for example, BLAST (reference URL: http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). For example, parameters are score = 100 and wordlength = 12. When the amino acid sequence is analyzed by BLASTX based on BLAST, parameters are score=50 and wordlength=3, for example. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters for each program are used.
ここで、アレルギー発生の原因となるとは、機能の欠損又は低下が生じているモデル動物と、機能の欠損又は低下が生じていない動物(モデル動物の野生型(WT)等のコントロールとなる動物)と比較して、機能の欠損又は低下が生じているモデル動物のほうが、アレルギーに関連する表現型の程度が増すことを意味する。 Here, the cause of allergy is that a model animal having a loss or reduction in function and an animal not having a loss or reduction in function (animal to be a control of wild type (WT) etc. of model animal) It means that the model animal having the loss or reduction of the function has an increased phenotype associated with allergy, as compared with.
Gsdmd遺伝子の機能が喪失しているとは、Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質が本来有する機能が完全に失われている状態のことをいう。Gsdmd遺伝子の機能が低下しているとは、Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質が本来有する機能が部分的に失われている状態のことをいう。 The loss of Gsdmd gene function refers to a state in which the function originally possessed by the protein encoded by the Gsdmd gene is completely lost. The reduced function of the Gsdmd gene means a state in which the function originally possessed by the protein encoded by the Gsdmd gene is partially lost.
Gsdmd遺伝子がコードするタンパク質が本来有する機能が部分的に失われている場合には、その喪失の程度が、モデル動物と、モデル動物の野生型の動物等のコントロールとなる動物とを比較し、モデル動物にアレルギーに関連する表現型と認められる状態(コントロールとの差異)がより強く表れる程度であればよい。 When the function originally possessed by the protein encoded by the Gsdmd gene is partially lost, the degree of the loss is compared between the model animal and a control animal such as a wild type animal of the model animal, All that is necessary is that the condition recognized as a phenotype related to allergy (difference from the control) appears more strongly in the model animal.
Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下は、Gsdmd遺伝子の発現が消失又は低下することによっても生じ得る。Gsdmd遺伝子の発現が消失しているとは、モデル動物となる動物において、Gsdmd遺伝子産物が消失していることをいう。Gsdmd遺伝子の発現が低下しているとは、モデル動物の野生型の動物等のコントロールとなる動物と比較して、Gsdmd遺伝子産物の量が低下していることをいう。Gsdmd遺伝子の発現が低下している場合には、低下の程度は、モデル動物の野生型の動物等のコントロールとなる動物と比較して、モデル動物に、上記に示すようなアレルギーに関連する表現型と認められる状態(コントロールとの差異)がより強く表れる程度であればよい。 The loss or reduction in the function of the Gsdmd gene can also be caused by the disappearance or reduction in the expression of the Gsdmd gene. Loss of Gsdmd gene expression means that the Gsdmd gene product is lost in a model animal. The expression of the Gsdmd gene being decreased means that the amount of the Gsdmd gene product is decreased as compared with a control animal such as a wild type animal of a model animal. When the expression of the Gsdmd gene is decreased, the degree of decrease is expressed in the model animal as compared with a control animal such as a wild-type animal of the model animal, and the expression related to allergy as described above. It only needs to be such that the condition recognized as a type (difference from the control) appears more strongly.
本発明に係るモデル動物は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下したことのみによっても、アレルギーに関連する表現型を示す。本発明者らは、デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を投与されたGsdmd ノックアウト(Gsdmd−/−)マウス、並びにアゾキシメタン(AOM)及びデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を投与されたGsdmd ノックアウト(Gsdmd−/−)マウスが、野生型のマウスと比較して有意にアレルギーに関連する表現型を示すことを見出した。 The model animal according to the present invention exhibits a phenotype associated with allergy only by the lack or reduction of the function of the Gsdmd gene. The present inventors have, Gsdmd knockout sodium dextran sulfate (DSS) was administered (Gsdmd - / -) mice, as well as azoxymethane (AOM) and dextran Gsdmd knockout administered sodium sulfate (DSS) (Gsdmd - / -) It was found that mice exhibit a phenotype significantly associated with allergy compared to wild type mice.
一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸癌特異的発癌物質を含む。
一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸起炎物質を含む。
In one embodiment, the model animal according to the present invention contains a carcinogen specific to colon cancer in its body.
In one embodiment, the model animal according to the present invention contains a colonic inflammatory substance in its body.
一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸癌特異的発癌物質及び/又は大腸起炎物質を含む。大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質は、組み合わせて用いられてもよい。一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内に大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を含む。好ましい大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質の組み合わせとしては、AOM及びDSSの組み合わせが挙げられる。一態様において、本発明に係るモデル動物は、その体内にAOM及びDSSを含む。 In one embodiment, the model animal of the present invention contains a colon cancer-specific carcinogen and/or a colon inflammatory substance in its body. The colorectal cancer-specific carcinogen and the colorectal inflammation substance may be used in combination. In one embodiment, the model animal of the present invention contains a colorectal cancer-specific carcinogen and a colon inflammatory substance in its body. A preferable combination of a carcinogen specific to colon cancer and a colon inflammatory substance includes a combination of AOM and DSS. In one aspect, the model animal according to the present invention contains AOM and DSS in its body.
体内に大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を含むモデル動物は、アレルギーモデル動物として有用である。 A model animal containing a colorectal cancer-specific carcinogen and a colon inflammatory substance in the body is useful as an allergy model animal.
AOM及びDSSが、大腸炎関連性大腸癌を誘発させることは従来知られていた。しかし、Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下がアレルギーに関連する表現型を示すことは、Gsdmd遺伝子の機能の欠損又は低下によってもたらされる従来知られていない新たな効果である。 It was previously known that AOM and DSS induce colitis-related colorectal cancer. However, the deficiency or reduction of Gsdmd gene function indicating a phenotype associated with allergy is a novel effect that has not been known so far, which is brought about by the loss or reduction of Gsdmd gene function.
本発明に係るモデル動物は、アレルギーに関連する表現型を示す。そのためアレルギーのメカニズムの解明や、その治療等に有用な物質の探索、治療方法などの開発に対して大変に有用である。 The model animal according to the present invention exhibits a phenotype associated with allergy. Therefore, it is very useful for elucidating the mechanism of allergies, searching for substances useful for the treatment thereof, and developing treatment methods.
本発明の一態様として、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物を、アレルギー性疾患が発症されやすいアレルギーモデル動物として使用する方法が挙げられる。アレルギーモデル動物は、例えば、アレルギー性疾患の原因となるアレルゲンで処理し、使用することができる。 One aspect of the present invention is a method of using a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced as an allergic model animal in which an allergic disease is likely to develop. The allergic model animal can be used, for example, after being treated with an allergen causing an allergic disease.
≪モデル動物の製造方法≫
本発明の大腸癌モデル動物の製造方法は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物に、大腸癌特異的発癌物質及び/又は大腸起炎物質を投与することを含む。
本発明のアレルギーモデル動物の製造方法は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物に、大腸癌特異的発癌物質及び/又は大腸起炎物質を投与することを含む。
以下、本発明の大腸癌モデル動物の製造方法及び本発明のアレルギーモデル動物の製造方法について、本発明のモデル動物の製造方法として説明する。
≪Method for producing model animals≫
The method for producing a colorectal cancer model animal of the present invention includes administering a colorectal cancer-specific carcinogen and/or a colon inflammatory substance to a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced.
The method for producing an allergic model animal of the present invention comprises administering a colorectal cancer-specific carcinogen and/or a colon inflammatory substance to a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced.
Hereinafter, the method for producing a colorectal cancer model animal of the present invention and the method for producing an allergy model animal of the present invention will be described as a method for producing a model animal of the present invention.
大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質は、組み合わせて用いられてもよい。一態様において、本発明のモデル動物の製造方法は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物に、大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質を投与することを含む。好ましい大腸癌特異的発癌物質及び大腸起炎物質の組み合わせとしては、AOM及びDSSの組み合わせが挙げられる。一態様において、本発明のモデル動物の製造方法は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物に、アゾキシメタン(AOM)及びデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を投与することを含む。 The colorectal cancer-specific carcinogen and the colorectal inflammation substance may be used in combination. In one aspect, the method for producing a model animal of the present invention comprises administering a colorectal cancer-specific carcinogen and a colon inflammatory substance to a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced. A preferable combination of a carcinogen specific to colon cancer and a colon inflammatory substance includes a combination of AOM and DSS. In one aspect, the method for producing a model animal of the present invention comprises administering azoxymethane (AOM) and dextran sulfate sodium (DSS) to a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced.
Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物としては、本発明のモデル動物が挙げられ、上記の≪モデル動物≫で挙げられたものを例示できる。なお、本製造方法によって本発明のモデル動物を製造することができるが、本発明のモデル動物は、本製造方法によって得られたものに限定されない。 Examples of the non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced include the model animals of the present invention, and examples thereof include those listed in <<Model animals>> above. Although the model animal of the present invention can be produced by the present production method, the model animal of the present invention is not limited to that obtained by the present production method.
以下、本発明に係るモデル動物の製造方法の一実施形態について説明する。
まず、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物を用意する。
次いで、該非ヒト動物に大腸癌特異的発癌物質及び/又は大腸起炎物質を投与する。大腸癌特異的発癌物質、大腸起炎物質としては、上記の≪モデル動物≫で挙げられたものを例示できる。
これらの物質の動物への投与形態は、種々の方法から適宜選択すればよく、例えば、皮下注射、腹腔内注射、飼料添加による経口投与等が挙げられる。例えば、マウスの場合、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下したマウスに、大腸癌特異的発癌物質及び/又は大腸起炎物質5〜20mg/kg(体重)を、週1〜2回、約3〜15週間投与して飼育することが挙げられる。
以上の手順により、大腸炎関連性大腸癌に関連する表現型を示すモデル動物を製造できる。
また以上の手順により、アレルギーに関連する表現型を示すモデル動物を製造できる。
Hereinafter, one embodiment of the method for producing a model animal according to the present invention will be described.
First, a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deleted or reduced is prepared.
Next, a colorectal cancer-specific carcinogen and/or a colon inflammatory substance is administered to the non-human animal. Examples of colorectal cancer-specific carcinogens and colorectal inflammation substances include those listed in <<Model Animal>> above.
The form of administration of these substances to animals may be appropriately selected from various methods, and examples thereof include subcutaneous injection, intraperitoneal injection, and oral administration by addition of feed. For example, in the case of a mouse, 5 to 20 mg/kg (body weight) of a colon cancer-specific carcinogen and/or a colon inflammatory substance is administered to a mouse in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced, about 3 to 3 times a week. It may be administered for 15 weeks for breeding.
By the above procedure, a model animal showing a phenotype associated with colitis-associated colorectal cancer can be produced.
Further, by the above procedure, a model animal showing a phenotype related to allergy can be produced.
一態様として、本発明のアレルギーモデル動物の製造方法は、Gsdmd遺伝子の機能が欠損又は低下した非ヒト動物に、アレルギー性疾患の原因となるアレルゲンを投与又は暴露することを含む。 In one aspect, the method for producing an allergic model animal of the present invention includes administering or exposing an allergen causing an allergic disease to a non-human animal in which the function of the Gsdmd gene is deficient or reduced.
≪スクリーニング方法≫
(大腸癌)
本発明のスクリーニング方法は、本発明の大腸癌モデル動物に被験物質を投与し、被験物質が投与された前記大腸癌モデル動物と、被験物質が投与されていない前記大腸癌モデル動物とを比較し、被験物質が投与された前記大腸癌モデル動物のほうが大腸癌に関連する表現型が抑制されていた場合、前記被験物質を大腸癌の治療又は予防に有効な物質であると判断することを含む。
本発明のモデル動物としては、上記の≪モデル動物≫で挙げられたものを例示できる。
<<Screening method>>
(Colorectal cancer)
The screening method of the present invention administers a test substance to the colorectal cancer model animal of the present invention, and compares the colorectal cancer model animal to which the test substance has been administered with the test substance to which the test substance has not been administered. In the case where the colorectal cancer model animal to which the test substance is administered has a suppressed phenotype related to colorectal cancer, it is determined that the test substance is a substance effective in treating or preventing colorectal cancer. ..
Examples of the model animal of the present invention include those listed in <<Model Animal>> above.
大腸癌モデル動物に被験物質を投与する方法は、例えば、皮下注射、腹腔内注射、経口投与等が挙げられる。
スクリーニング方法において、上記比較は同一条件下で行われるものとする。すなわち、比較は、被験物質の投与の有無以外について、被験物質の有効性を判断可能な程度の同一条件下で飼育されたモデル動物についてなされるものとする。
Examples of the method for administering the test substance to the colorectal cancer model animal include subcutaneous injection, intraperitoneal injection, oral administration and the like.
In the screening method, the above comparison shall be performed under the same conditions. That is, the comparison shall be made with respect to model animals bred under the same conditions under which the effectiveness of the test substance can be judged except for the presence or absence of administration of the test substance.
被験物質としては、例えば、ペプチド、タンパク質、低分子化合物、合成化合物、発酵生産物、細胞抽出液等が挙げられる。 Examples of the test substance include peptides, proteins, low molecular weight compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts and the like.
大腸癌の治療又は予防に有効な物質であると判断された物質は、大腸癌の治療剤又は予防剤の有効成分となり得る。
また被験物質の代わりに該被験物質を含む被験試料を投与し、前記被験試料を大腸癌の治療又は予防に有効な試料であると判断してもよい。
A substance determined to be a substance effective for treating or preventing colorectal cancer can be an active ingredient of a therapeutic or preventive agent for colorectal cancer.
Alternatively, instead of the test substance, a test sample containing the test substance may be administered, and the test sample may be determined to be a sample effective for treating or preventing colorectal cancer.
本発明のスクリーニング方法は、大腸癌に関連する表現型を指標にして行う。大腸癌に関連する表現型としては、上記の≪大腸癌モデル動物≫で挙げられたものを例示できる。表現型が抑制されていた場合としては、例えば、腫瘍の発生数の低下していた場合、腫瘍マーカーの値の低下していた場合等が挙げられる。 The screening method of the present invention is performed using a phenotype associated with colorectal cancer as an index. Examples of phenotypes associated with colorectal cancer include those listed in <<Colorectal Cancer Model Animal>> above. Examples of cases in which the phenotype is suppressed include cases in which the number of tumor occurrences has decreased, cases in which the values of tumor markers have decreased, and the like.
(アレルギー)
本発明のスクリーニング方法は、本発明のアレルギーモデル動物に被験物質を投与し、被験物質が投与された前記アレルギーモデル動物と、被験物質が投与されていない前記アレルギーモデル動物とを比較し、被験物質が投与された前記アレルギーモデル動物のほうがアレルギーに関連する表現型が抑制されていた場合、前記被験物質をアレルギーの治療又は予防に有効な物質であると判断することを含む。
本発明のモデル動物としては、上記の≪モデル動物≫で挙げられたものを例示できる。
(Allergy)
The screening method of the present invention, a test substance is administered to the allergy model animal of the present invention, the allergy model animal to which the test substance was administered, and the allergy model animal to which the test substance is not administered are compared, When the phenotype associated with allergy is suppressed in the allergic model animal to which is administered, it is determined that the test substance is a substance effective for treating or preventing allergy.
Examples of the model animal of the present invention include those listed in <<Model Animal>> above.
アレルギーモデル動物に被験物質を投与する方法は、例えば、皮下注射、腹腔内注射、経口投与等が挙げられる。
スクリーニング方法において、上記比較は同一条件下で行われるものとする。すなわち、比較は、被験物質の投与の有無以外について、被験物質の有効性を判断可能な程度の同一条件下で飼育されたモデル動物についてなされるものとする。
Examples of the method for administering the test substance to the allergic model animal include subcutaneous injection, intraperitoneal injection, oral administration and the like.
In the screening method, the above comparison shall be performed under the same conditions. That is, the comparison shall be made with respect to model animals bred under the same conditions under which the effectiveness of the test substance can be judged except for the presence or absence of administration of the test substance.
被験物質としては、例えば、ペプチド、タンパク質、低分子化合物、合成化合物、発酵生産物、細胞抽出液等が挙げられる。 Examples of the test substance include peptides, proteins, low molecular weight compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts and the like.
アレルギーの治療又は予防に有効な物質であると判断された物質は、アレルギーの治療剤又は予防剤の有効成分となり得る。
また被験物質の代わりに該被験物質を含む被験試料を投与し、前記被験試料をアレルギーの治療又は予防に有効な試料であると判断してもよい。
A substance determined to be a substance effective in treating or preventing allergy can be an active ingredient of a therapeutic or preventive agent for allergy.
Alternatively, a test sample containing the test substance may be administered instead of the test substance, and the test sample may be determined to be a sample effective for treating or preventing allergy.
本発明のスクリーニング方法は、アレルギーに関連する表現型を指標にして行う。アレルギーに関連する表現型としては、上記の≪アレルギーモデル動物≫で挙げられたものを例示できる。表現型が抑制されていた場合としては、例えば、IL−4の発現量低下していた場合等が挙げられる。 The screening method of the present invention is carried out using an allergy-related phenotype as an index. Examples of phenotypes associated with allergies include those listed in <<Allergic Model Animals>> above. The case where the phenotype is suppressed includes, for example, the case where the expression level of IL-4 is decreased.
≪大腸癌の抗癌剤≫
本発明の大腸癌の抗癌剤は、以下の(I)〜(III)のいずれか1以上のタンパク質を有効成分として含有する。
(I)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(II)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されているアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
(III)配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するタンパク質
<<Anticancer agent for colorectal cancer>>
The anticancer agent for colon cancer of the present invention contains any one or more of the following proteins (I) to (III) as an active ingredient.
(I) A protein having an amino acid sequence consisting of the 1st to 275th amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having cytotoxic activity on colon cancer cells (II) represented by SEQ ID NO: 3 In the amino acid sequence consisting of the first to 275th amino acid sequences, it has an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, substituted or added, and has cytotoxic activity on colon cancer cells. Protein (III) The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 has an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence consisting of the first amino acid to the 275th amino acid sequence, and has a cytotoxic activity on colon cancer cells. Protein with
ここで、欠失、置換、又は付加されていてもよいアミノ酸の数としては、1〜30個が好ましく、1〜20個が好ましく、1〜10個が好ましく、1〜7個がより好ましく、1〜5個がさらに好ましく、1〜3個が特に好ましく、1〜2個が最も好ましい。
ここで、アミノ酸配列との同一性としては、80%以上が好ましく、85%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましく、98%以上が最も好ましい。アミノ酸配列の同一性は、例えば、BLAST(参照URL:http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)により求めることができる。パラメーターはたとえばscore = 100、wordlength = 12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore = 50、wordlength = 3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。
Here, the number of amino acids that may be deleted, substituted, or added is preferably 1 to 30, preferably 1 to 20, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 7, 1 to 5 is more preferable, 1 to 3 is particularly preferable, and 1 to 2 is most preferable.
Here, the identity with the amino acid sequence is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, further preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, most preferably 98% or more. The amino acid sequence identity can be determined by, for example, BLAST (reference URL: http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). For example, parameters are score = 100 and wordlength = 12. When the amino acid sequence is analyzed by BLASTX based on BLAST, parameters are score=50 and wordlength=3, for example. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters for each program are used.
ここで、タンパク質が大腸癌細胞の細胞障害活性を有しているかは、タンパク質が投与又は発現された大腸癌細胞と、タンパク質が投与又は発現されていない大腸癌細胞とを比較し、タンパク質が投与又は発現された大腸癌細胞で、大腸癌細胞の細胞数が減少した場合又は増加しない場合、投与されたタンパク質が細胞障害活性を有しているといえる。例えば、大腸癌細胞が細胞死する場合も、投与されたタンパク質が細胞障害活性を有しているといえる。 Here, whether the protein has the cytotoxic activity of colorectal cancer cells is determined by comparing the colorectal cancer cells to which the protein has been administered or expressed with the colorectal cancer cells to which the protein has not been administered or expressed. Or, in the expressed colon cancer cells, when the number of colon cancer cells decreases or does not increase, it can be said that the administered protein has cytotoxic activity. For example, even when colon cancer cells die, it can be said that the administered protein has cytotoxic activity.
前記(I)〜(III)のタンパク質は、大腸癌細胞の細胞障害活性を有する範囲において、前記(I)〜(III)のタンパク質からなるものであってもよく、また、前記(I)〜(III)のタンパク質に他の物質が付加されたものであってもよい。他の物質としては、アミノ酸、ポリペプチド、タンパク質、糖、糖鎖、核酸、ポリヌクレオチド等が挙げられる。 The proteins (I) to (III) may consist of the proteins (I) to (III) as long as they have a cytotoxic activity on colon cancer cells, and the proteins (I) to It may be the protein of (III) to which another substance is added. Examples of other substances include amino acids, polypeptides, proteins, sugars, sugar chains, nucleic acids, polynucleotides and the like.
また、本発明の大腸癌の抗癌剤は、上記(I)〜(III)のいずれか1以上のタンパク質をコードする遺伝子を含む発現ベクターを有効成分として含有する。発現ベクターとしては、、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、又はレンチウイルスベクター等の遺伝子治療用ベクターが挙げられる。 The anticancer agent for colon cancer of the present invention contains, as an active ingredient, an expression vector containing a gene encoding any one or more proteins of (I) to (III) above. Examples of the expression vector include gene therapy vectors such as adenovirus vector, adeno-associated virus (AAV) vector, and lentivirus vector.
抗癌剤は、上記(I)〜(III)のいずれか1以上のタンパク質のみからなるものであってもよく、その他成分と組み合わせて製剤化されてもよい。例えば、錠剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤、液剤などの各種形態が挙げられる。 The anticancer agent may be composed of only one or more proteins of any one of the above (I) to (III), or may be formulated in combination with other components. For example, various forms such as tablets, powders, granules, capsules, liquids and the like can be mentioned.
これら製剤化においては、薬理学上もしくは飲食品として許容される担体、具体的には、滅菌水や生理食塩水、植物油、溶剤、基剤、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香味剤、芳香剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、結合剤、希釈剤、等張化剤、増量剤、崩壊剤、緩衝剤、コーティング剤、滑沢剤、着色剤、甘味剤、粘稠剤、矯味矯臭剤、溶解補助剤あるいはその他の添加剤と適宜組み合わせることができる。また、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するその他の成分が更に配合されてもよい。 In these formulations, pharmacologically or pharmaceutically acceptable carriers, specifically, sterile water and physiological saline, vegetable oils, solvents, bases, emulsifiers, suspending agents, surfactants, stabilizers, Flavoring agents, fragrances, excipients, vehicles, preservatives, binders, diluents, isotonic agents, bulking agents, disintegrating agents, buffering agents, coating agents, lubricants, coloring agents, sweetening agents, viscous agents. It can be appropriately combined with an agent, a flavoring agent, a solubilizing agent, or other additives. Further, other components having the cytotoxic activity of colon cancer cells may be further blended.
本発明の抗癌剤を、大腸癌患者へと投与する投与方法としては、大腸癌への注射等による局所投与、経口投与、静脈注射等が挙げられる。また、大腸癌細胞の細胞障害活性を有するその他の成分と併用して投与されてもよい。 Examples of the administration method for administering the anticancer agent of the present invention to colorectal cancer patients include local administration such as injection to colorectal cancer, oral administration, and intravenous injection. In addition, it may be administered in combination with other components having the cytotoxic activity of colon cancer cells.
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
アゾキシメタン(AOM)とデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を用いたCAC発生の増強モデルにおいて、CACの発生におけるGsdmdの関与を評価した。
図1は、実施例におけるモデル動物の製造手順を模式的に示す概要図である。このモデルでは、マウスは変異原としてAOMを注射された後、2.5%のDSS処理を繰り返し受けた。
図2は、AOM−DSS処理期間中のマウスの体重変化率を示したグラフである。データは、平均値±SDで表される[WT,n=18;Gsdmd−/−,n=14、**p<0.01]。最初の回のDSS処理の後、Gsdmd−/−マウスは、野生型(WT)のマウスと比べて、体重の減少率の軽減を示した。
図3は、12週間のAOM−DSS処理の後のマウスの遠位大腸を示す写真である。AOM注射から12週間後、Gsdmd−/−マウスでは、WTのマウスと比べて、大腸癌の数が劇的に増加していた。肉眼で識別できる程度の大きさの大腸癌も多数確認された。
図4(a)(b)は、12週間のAOM−DSS処理後のWTマウス及びGsdmd−/−マウスにおける、腫瘍数(Tumor No./mouse)と、腫瘍サイズ(mm2)を示すドットプロットである。バーは平均値を表す[WT,n=18;Gsdmd−/−,n=14;WT tumor, n=94; Gsdmd−/− tumor, n=130]。Gsdmd−/−マウスの腫瘍の発生率と腫瘍のサイズの値は、WTのマウスのものと比べて優位に高かった。
図5は、WTマウスとGsdmd−/−マウスに発生した大腸腺癌の、ヘマトキシリン及びエオシンで染色された切片の画像である。病理組織学的分析により、WTマウス及びGSDMD−/−マウスの両方で、AOM−DSS処理によって腺癌が誘導されたことがわかる。
これらの結果から、Gsdmdが欠損すると、大腸炎関連性大腸癌の発生が、増加することが示された。GsdmdはCACにおける腫瘍の発生及び腫瘍の成長において、明確な役割を果たすことが示された。
The involvement of Gsdmd in the development of CAC was evaluated in an enhanced model of CAC development using azoxymethane (AOM) and dextran sulfate sodium (DSS).
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the procedure for producing a model animal in the examples. In this model, mice were repeatedly injected with AOM as a mutagen and then repeatedly treated with 2.5% DSS.
FIG. 2 is a graph showing the weight change rate of mice during the AOM-DSS treatment period. Data are expressed as mean±SD [WT, n=18; Gsdmd −/− , n=14, **p<0.01]. After the first round of DSS treatment, Gsdmd −/− mice showed a reduced rate of weight loss compared to wild type (WT) mice.
FIG. 3 is a photograph showing the distal colon of a mouse after 12 weeks of AOM-DSS treatment. Twelve weeks after AOM injection, the number of colon cancers was dramatically increased in Gsdmd −/− mice compared to WT mice. A large number of colorectal cancers that were visually recognizable were also confirmed.
4A and 4B are dot plots showing the number of tumors (Tumor No./mouse) and the tumor size (mm 2 ) in WT mice and Gsdmd −/− mice after 12 weeks of AOM-DSS treatment. Is. Bars represent mean values [WT, n=18; Gsdmd −/− , n=14; WT tumor, n=94; Gsdmd −/− tumor, n=130]. The tumor incidence and tumor size values of Gsdmd −/− mice were significantly higher than those of WT mice.
FIG. 5 is an image of hematoxylin- and eosin-stained sections of colorectal adenocarcinoma developed in WT and Gsdmd −/− mice. Histopathological analysis shows that AOM-DSS treatment induced adenocarcinoma in both WT and GSDMD −/− mice.
From these results, it was shown that Gsdmd deficiency increases the incidence of colitis-related colon cancer. Gsdmd has been shown to play a distinct role in tumor development and tumor growth in CAC.
WTとGsdmd−/−のマウスとのあいだで、腫瘍の成長に違いがみられたため、各マウスにおいて10〜20mm2のサイズの範囲にある大腸癌の腫瘍を選び、腫瘍の細胞増殖及びアポトーシスについて調べた。
図6(a)(b)は、WT及びGsdmd−/−マウスのCACにおける、BrdUの取り込み、及びcleaved Caspase−3(Casp3)の結果を示す図である。データは、平均値±SDで表される[n=3、**p<0.01]。WTとGsdmd−/−マウスの腫瘍とで、BrdUを取り込んだ細胞の比率の違いは見られなかった。一方で、cleaved Caspase−3の検出により識別されたアポトーシス細胞の数は、WTマウスに比べ、Gsdmd−/−マウスで有意に減少していた。これらの結果から、腫瘍の発生において、Gsdmdは細胞増殖ではなくアポトーシスを特異的に促進させることが示された。
Due to the difference in tumor growth between WT and Gsdmd −/− mice, colorectal cancer tumors in the size range of 10 to 20 mm 2 were selected in each mouse to study tumor cell proliferation and apoptosis. Examined.
6(a) and 6(b) are diagrams showing the results of BrdU uptake and cleared caspase-3 (Casp3) in CAC of WT and Gsdmd −/− mice. Data are expressed as mean±SD [n=3, **p<0.01]. No difference in the ratio of BrdU-uptake cells was observed between WT and Gsdmd −/− mouse tumors. On the other hand, the number of apoptotic cells identified by the detection of cleared caspase-3 was significantly reduced in Gsdmd −/− mice compared to WT mice. These results indicate that Gsdmd specifically promotes apoptosis but not cell proliferation in tumor development.
2つの主要なシグナルカスケードであるNF−κBシグナリングとSignal transducer and activator 3 (Stat3)シグナリングパスウェイの活性化が、CACの発生に重要であるとの報告がされてきた。そこで、それらのシグナリングが、Gsdmd−/−マウスの腫瘍において影響されているかどうかを、免疫組織化学的解析及び免疫ブロットにより調べた。
図7(a)は、WTマウス及びGsdmd−/−マウスから得られた大腸腺癌に対する、phospho−Stat1(p−Stat1)、phospho−Stat3(p−Stat3)及びphospho−Ikkβ(p−IKKβ)の免疫組織化学的検査の結果を示す画像である。図7(b)は、記載のタンパク質に対する、WT及びGsdmd−/−マウスから得られた大腸腺癌のライセートに対する免疫ブロットの結果を示す画像である。各腫瘍(T)は別々の個体から得られた同サイズの腫瘍である。
WTとGsdmd−/−マウスとでは、NF−κBシグナリングとStat3シグナリングに目立った違いは観察されなかった。一方、アポトーシス細胞の減少と一致して、Gsdmd−/−マウスの腫瘍では、リン酸化されたStat1の量も減少していた。つまり、AOM−DSS処理されたGsdmd−/−マウスは、CACのアポトーシスが減少しており、STAT1シグナリングがダウンレギュレーションされていた。このことは、腫瘍細胞において、GsdmdがアポトーシスとStat1シグナリングを制御していることを示している。
It has been reported that the activation of two major signal cascades, NF-κB signaling and Signal transducer and activator 3 (Stat3) signaling pathway, is important for CAC development. Therefore, it was examined by immunohistochemical analysis and immunoblot whether their signaling was affected in tumors of Gsdmd −/− mice.
FIG. 7(a) shows phospho-Stat1 (p-Stat1), phospho-Stat3 (p-Stat3) and phospho-Ikkβ (p-IKKβ) for colorectal adenocarcinoma obtained from WT and Gsdmd −/− mice. 3 is an image showing the results of immunohistochemical examination of. FIG. 7( b) is an image showing the results of immunoblotting against lysates of colorectal adenocarcinoma obtained from WT and Gsdmd −/− mice against the described proteins. Each tumor (T) is a tumor of the same size obtained from a separate individual.
No significant differences in NF-κB and Stat3 signaling were observed between WT and Gsdmd −/− mice. On the other hand, in line with the decrease in apoptotic cells, the amount of phosphorylated Stat1 was also decreased in the tumor of Gsdmd −/− mouse. Thus, AOM-DSS-treated Gsdmd −/− mice had reduced CAC apoptosis and downregulated STAT1 signaling. This indicates that Gsdmd regulates apoptosis and Stat1 signaling in tumor cells.
腫瘍の発生率の増加は、DSS処理によって誘導された急性炎症に対する感受性によるものと推測した。この可能性を検証するため、マウスを2.5%DSSで7日間処理し、その後H2Oを与えて3日間飼育し、急性炎症を誘導した。図8は、実施例における急性炎症処理の手順を模式的に示す概要図である。
図9は、DSS処理期間中のマウスの体重変化率を示したグラフである。データは、平均値±SDで表される[WT,n=5;Gsdmd−/−,n=5、**p<0.01]。確かに、DSS処理されたGsdmd−/−マウスは、WTのマウスと比べて有意な体重の減少率の軽減を示した。
The increased incidence of tumors was speculated to be due to susceptibility to acute inflammation induced by DSS treatment. To test this possibility, mice were treated with 2.5% DSS for 7 days and then fed H 2 O for 3 days to induce acute inflammation. FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the procedure of acute inflammation treatment in Examples.
FIG. 9 is a graph showing the rate of change in body weight of mice during the DSS treatment period. Data are expressed as mean±SD [WT, n=5; Gsdmd −/− , n=5, **p<0.01]. Indeed, DSS-treated Gsdmd −/− mice showed a significant reduction in body weight loss compared to WT mice.
図10(a)は、急性炎症処理後の組織学的解析の結果を示す画像であり、図10(b)はその組織学的スコアを示すグラフである。[WT,n=5;Gsdmd−/−,n=5、**p<0.01]。図11は、急性炎症処理後のWTマウス及びGsdmd−/−マウスの腸の長さの値を示すグラフである。図12は、急性炎症処理後のWTマウス及びGsdmd−/−マウスの腸の組織学的解析の結果を示す画像である。炎症による腸の長さの収縮の程度はGsdmd−/−マウスにおいて低減されていた。組織学的解析によれば、Gsdmd−/−マウスでは、WTのマウスと比較して、急性炎症による大腸組織の破壊の程度は、期待のとおり中程度であった。 FIG. 10(a) is an image showing the result of histological analysis after acute inflammation treatment, and FIG. 10(b) is a graph showing the histological score. [WT, n=5; Gsdmd −/− , n=5, **p<0.01]. FIG. 11 is a graph showing the intestinal length values of WT mice and Gsdmd −/− mice after acute inflammation treatment. FIG. 12 is an image showing the results of histological analysis of the intestine of WT mice and Gsdmd −/− mice after acute inflammation treatment. The extent of intestinal length contraction due to inflammation was reduced in Gsdmd −/− mice. Histological analysis revealed that Gsdmd −/− mice had a moderate degree of destruction of colon tissue due to acute inflammation as compared to WT mice, as expected.
図13及び図14(a)(b)は、WT及びGsdmd−/−マウスの大腸の炎症部位における、cleaved−Caspase3 (Casp−3)及びp−Stat1に対する免疫組織学的解析の結果を示す画像である。AOM−DSS処理を受けたマウスのCACと同様、DSS処理されたGsdmd−/−マウスでも、アポトーシス細胞とStat1活性の低下が確認された。この結果は、Gsdmdの欠損により炎症反応が弱められたことを支持している。このことから、Gsdmdの機能は、炎症への応答におけるStat1の働きに付随し、アポトーシスを制御するものであることが示唆された。 13 and 14(a) and (b) are images showing the results of immunohistological analysis for cleaved-Caspase3 (Casp-3) and p-Stat1 in the inflamed site of the large intestine of WT and Gsdmd −/− mice. Is. Similar to CAC in AOM-DSS-treated mice, a decrease in apoptotic cells and Stat1 activity was confirmed in DSS-treated Gsdmd −/− mice. This result supports that the inflammatory response was weakened by the loss of Gsdmd. This suggests that the function of Gsdmd is associated with the action of Stat1 in the response to inflammation and controls apoptosis.
Gsdmd−/−マウスにおける炎症反応の低減の根底にあるパスウェイ又は遺伝子を知るため、無処置の大腸に対してマイクロアレイ解析を行った。13の遺伝子が2倍以上の発現増加しており、15の遺伝子が3倍以上の発現低下していることが判明した。
急性炎症が生じた大腸及びCACを用い、無処置の大腸において顕著に発現抑制された遺伝子と、炎症性サイトカインの発現レベルとを、リアルタイム定量PCRを用いて調べた。
図15及び図16は、図に記載の遺伝子に対するリアルタイム定量PCRの結果を示すグラフである。値はRps18遺伝子の発現量に対する相対値である。図15及び16中、(D0)は無処置の大腸の結果を表し、(D7+3)は7日間DSS処理し、その後3日間H2Oを与えて飼育したマウスの急性炎症の大腸の結果を表し、(AOMDSS)は図1に示す手順によるAOM及びDSS処置による大腸腺癌の結果を表す[*p<0.05、**p<0.01]。
Gsdmd−/−マウスにおけるLy6遺伝子の発現低下が、一貫して、急性炎症が生じた大腸及びCACの両方で検出された。これらの発現データからは、GsdmdはLy6遺伝子の遺伝子制御に関与することが、少なくとも示唆された。Ly6遺伝子は、GPIアンカー型の細胞表面糖タンパク質をコードしており、Ly6遺伝子の発現は、インターフェロンγ(IFNγ)の刺激に応答して、Stat1がLy6のプロモーターに直接結合することによって誘導されることが知られている(Flanagan, K. et al. Intestinal epithelial cell up-regulation of LY6 molecules during colitis results in enhanced chemokine secretion. J Immunol 180, 3874-81 (2008)、及びKhan, K. D. et al. Induction of the Ly-6A/E gene by interferon alpha/beta and gamma requires a DNA element to which a tyrosine-phosphorylated 91-kDa protein binds. Proc Natl Acad Sci U S A 90, 6806-10 (1993))。Ifngの発現は、Gsdmd−/−の無処置の大腸において増加しており、一方で、Ly6の発現は低下していた。
Microarray analysis was performed on naive colon to identify pathways or genes that underlie the reduction of inflammatory responses in Gsdmd −/− mice. It was revealed that the expression of 13 genes increased 2-fold or more and the expression of 15 genes decreased 3-fold or more.
Using the large intestine in which acute inflammation occurred and CAC, the gene whose expression was significantly suppressed in the untreated large intestine and the expression level of inflammatory cytokine were examined by using real-time quantitative PCR.
15 and 16 are graphs showing the results of real-time quantitative PCR for the genes shown in the figures. The value is a relative value to the expression level of the Rps18 gene. 15 and 16, (D0) represents the result of the untreated large intestine, and (D7+3) represents the result of the acutely inflammatory large intestine of the mouse which was treated with DSS for 7 days and then fed with H 2 O for 3 days. , (AOMDSS) represents the result of colorectal adenocarcinoma by AOM and DSS treatment according to the procedure shown in FIG. 1 [*p<0.05, **p<0.01].
Reduced expression of the Ly6 gene in Gsdmd −/− mice was consistently detected in both acute inflamed colon and CAC. These expression data at least suggested that Gsdmd is involved in the gene regulation of the Ly6 gene. The Ly6 gene encodes a GPI-anchored cell surface glycoprotein, and the expression of the Ly6 gene is induced by direct binding of Stat1 to the Ly6 promoter in response to stimulation of interferon γ (IFNγ). (Flanagan, K. et al. Intestinal epithelial cell up-regulation of LY6 molecules during colitis results in enhanced chemokine secretion. J Immunol 180, 3874-81 (2008), and Khan, KD et al. Induction. of the Ly-6A/E gene by interferon alpha/beta and gamma requires a DNA element to which a tyrosine-phosphorylated 91-kDa protein binds. Proc Natl Acad Sci USA 90, 6806-10 (1993)). Ifng expression was increased in Gsdmd −/− untreated colon, whereas Ly6 expression was decreased.
上記の結果から、Gsdmdの欠損は、IFNγ刺激への不応答をもたらすものであり、IFNγ応答遺伝子の発現低下を引き起こすものと仮定した。IFNγが、Stat1の活性化を介し、直接Casp−1遺伝子の発現を誘導することは、よく知られている。この仮説を検証するため、IFNγの処理の有無による、WTとGsdmd−/−マウスの脾細胞におけるCasp−1の遺伝子発現を比較した。
図17(a)(b)は、Gsdmd遺伝子と、Casp1遺伝子に対するリアルタイム定量PCRの結果を示すグラフである。値は、Rps18遺伝子の発現量に対する相対値である[**p<0.01]。WTマウスでは、IFNγ処理によりCasp−1の発現が劇的に発現上昇していた。一方Gsdmd−/−マウスでは、そのようなCasp−1の発現上昇は観察されなかった。これらのデータから、GsdmdはIFNγ−Stat1シグナリングを制御していることが示された。
From the above results, it was hypothesized that Gsdmd deficiency causes an unresponsiveness to IFNγ stimulation and causes a decrease in the expression of the IFNγ responsive gene. It is well known that IFNγ directly induces the expression of Casp-1 gene through the activation of Stat1. To test this hypothesis, we compared Casp-1 gene expression in WT and Gsdmd −/− mouse splenocytes with and without IFNγ treatment.
17(a) and 17(b) are graphs showing the results of real-time quantitative PCR for the Gsdmd gene and the Casp1 gene. The value is a relative value to the expression level of the Rps18 gene [**p<0.01]. In WT mice, IFNγ treatment dramatically increased the expression of Casp-1. On the other hand, in Gsdmd −/− mice, such increased expression of Casp-1 was not observed. These data indicated that Gsdmd regulates IFNγ-Stat1 signaling.
図16に示されるように、Gsdmd−/−マウスでは、アレルギーに関連が知られるIL−25、IL−33、IL−4の発現が、それぞれ上記(D0)、(D7+3)、(AOMDSS)の条件において、WTのマウスと比較して有意に増加していた。 As shown in FIG. 16, in Gsdmd −/− mice, the expression of IL-25, IL-33, and IL-4, which are known to be associated with allergies, were higher than those of (D0), (D7+3), and (AOMDSS), respectively. In the condition, there was a significant increase compared to WT mice.
次に、患者から得られた大腸癌(colorectal cancer)の検体における、GSDMDの発現を調べた。
図18(a)(b)は、大腸癌患者の大腸の正常領域と癌領域の検体の組織学的解析の結果を示す画像と、そのIHCの染色強度のスコアを示すグラフである[**p<0.01]。興味深いことに、ヒトのCACにおいては、GMDMDタンパク質の発現はほとんど抑制されていた。
図19は、マウスの正常な大腸上皮と、急性炎症処理を受けたCACのモデルマウスの大腸上皮の組織学的解析の結果を示す画像である。マウスにおいて、Gsdmdは同様に大腸上皮の先端部で発現していた。ヒトの大腸癌の検体での場合と同様に、CACのモデルマウスにおいても、Gsdmdタンパク質の減少がみられた。これらのデータは、GSDMDの発現はCACの進行に密接に関連していることを示している。
Next, the expression of GSDMD was examined in the sample of colorectal cancer obtained from the patient.
18(a) and 18(b) are graphs showing images showing the results of histological analysis of specimens of the normal region and cancer region of the large intestine of a colorectal cancer patient, and the scores of the IHC staining intensity thereof [** p<0.01]. Interestingly, the expression of GMDMD protein was almost suppressed in human CAC.
FIG. 19 is an image showing the result of histological analysis of normal colon epithelium of a mouse and colon epithelium of a CAC model mouse subjected to acute inflammation treatment. In mice, Gsdmd was also expressed at the tip of the colon epithelium. As in the case of human colon cancer specimens, a decrease in Gsdmd protein was also observed in CAC model mice. These data indicate that GSDMD expression is closely associated with CAC progression.
Gsdmdは、カスパーゼ1(Casp−1)により切断され、Gsdmdタンパク質のN末端部分が、マクロファージ等において、炎症に関連した細胞死、パイロトーシスを誘導することが知られている(非特許文献3,4)。Gsdmdはカスパーゼ1(Casp−1)の基質として機能するが、今回示したデータからは、GsdmdはCasp−1の制御因子としても機能することが示唆された。 Gsdmd is cleaved by caspase 1 (Casp-1), and it is known that the N-terminal portion of the Gsdmd protein induces cell death and pyrotosis associated with inflammation in macrophages and the like (Non-patent Document 3,). 4). Although Gsdmd functions as a substrate for caspase 1 (Casp-1), the data presented here suggest that Gsdmd also functions as a regulator of Casp-1.
ヒトGSDMDタンパク質のN末端側部分であり、配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第1アミノ酸〜第275アミノ酸配列からなるタンパク質をヒトGSDMD−Nと名付けた。
ヒトGSDMD−NをコードするDNA配列をpcDNAベクターに挿入し、得られた発現ベクターをヒト大腸ガン(colon carcinoma)由来の細胞株(Colo−320)に導入し、GSDMD−NにMyc−Hisタグペプチドが連結されたタンパク質を発現させた。
A protein consisting of the 1st to 275th amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 which is the N-terminal side portion of the human GSDMD protein was named human GSDMD-N.
A DNA sequence encoding human GSDMD-N was inserted into a pcDNA vector, the resulting expression vector was introduced into a human colon cancer-derived cell line (Colo-320), and GSDMD-N was tagged with Myc-His. A peptide linked protein was expressed.
ヒトGSDMDタンパク質のC末端側部分であり、配列番号3で表されるアミノ酸配列における、第276アミノ酸〜第484アミノ酸配列からなるタンパク質をヒトGSDMD−Cと名付けた。
ヒトGSDMD−CをコードするDNA配列をpcDNAベクターに挿入し、得られた発現ベクターをヒト大腸ガン(colon carcinoma)由来の細胞株(Colo−320)に導入し、GSDMD−CにMyc−Hisタグペプチドが連結されたタンパク質を発現させた。
The protein, which is the C-terminal portion of the human GSDMD protein and consists of the 276th to 484th amino acid sequences in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, was named human GSDMD-C.
A DNA sequence encoding human GSDMD-C was inserted into a pcDNA vector, the obtained expression vector was introduced into a cell line (Colo-320) derived from human colon carcinoma, and GSDMD-C was tagged with Myc-His. A peptide linked protein was expressed.
コントロールとして、GFP(Green Fluorescent Protein)をコードするDNA配列をpcDNAベクターに挿入し、得られた発現ベクターをヒト大腸ガン(colon carcinoma)由来の細胞株(Colo−320)に導入し、GFPにMyc−Hisタグペプチドが連結されたタンパク質を発現させた。 As a control, a DNA sequence encoding GFP (Green Fluorescent Protein) was inserted into a pcDNA vector, the obtained expression vector was introduced into a human colon carcinoma-derived cell line (Colo-320), and Myc was added to GFP. -A protein linked with the His tag peptide was expressed.
結果を図20に示す。GSDMD−Nを導入されたcolo−320細胞では、膨潤(swelling)・破裂(burst)した細胞が観察された。GSDMD−Cが導入されたcolo−320細胞、及びGFPが導入されたcolo−320細胞では導入の影響は認められなかった。
これらの結果から、ヒトGSDMD―Nタンパク質の導入により、細胞死が誘導されることが明らかとなった。
The results are shown in Fig. 20. In the GSDMD-N-introduced colo-320 cells, swollen and ruptured cells were observed. No effect of transfection was observed in the GSDMD-C-introduced colo-320 cells and the GFP-introduced colo-320 cells.
From these results, it was revealed that the introduction of the human GSDMD-N protein induces cell death.
以下、上記の実施例における、実験方法、及び使用された各種材料の詳細を記載する。 Hereinafter, the experimental methods and details of various materials used in the above-mentioned examples will be described.
(マウス)
Gsdmd ノックアウト(Gsdmd−/−)マウスは、既報(非特許文献2)に記載のとおり作製し、C57BL/6系統のバックグラウンドに戻し交配したものである。C57BL/6マウスは日本クレアから購入し、使用したすべてのマウスは、6〜8週齢の雄である。全ての動物実験は、順天堂大学静岡病院の実験動物委員会の承認を受けた。
ターゲッティングベクターは、pLoxFNFDTプラスミドにコンストラクトした。pLoxFNFDTプラスミドは、推定プロモーター領域及びExon 1−2、3’末端に1つのloxPサイトを含むpgk−Neorカセットからなる8.9Kbの長さのlong armと、Exon 3−4からなる1.4kbの長さのshort armと、Diphteriatoxin−Aフラグメントカセットと、を含む。ここでは、コンディショナル又はコンベンショナルなGsdmd遺伝子の破壊を目的とし、上記のlong armのExon 1の1.95 kb上流に追加のloxPサイトを導入したものを用いた。ターゲッティングベクターは、I−SceIで直線化し、その後(B6×CBA/J)F1マウス由来のTT2 胚性幹(ES)細胞へとエレクトロポレーションした。相同組み換えのため、G418耐性のESコロニーをPCRにより選抜し、陽性のクローンを8細胞期胚と凝集させて代理の雌に移植した。生殖細胞系列への伝達が確認された雌のキメラマウスは、B6及びCAG−Cre トランスジェニックマウスとかけあわせた。ノックアウトアリルのヘテロ接合体(Gsdmd+/−)が得られ、それらを交雑させてホモ接合体(Gsdmd−/−)を作製した。
(mouse)
The Gsdmd knockout (Gsdmd −/− ) mouse was produced as described in a previous report (Non-patent Document 2) and was backcrossed to the background of the C57BL/6 strain. C57BL/6 mice were purchased from CLEA Japan and all mice used were 6-8 week old males. All animal experiments were approved by the Laboratory Animal Committee of Juntendo University Shizuoka Hospital.
The targeting vector was constructed in the pLoxFNFDT plasmid. The pLoxFNFDT plasmid contains a long arm of 8.9 Kb consisting of a pgk-Neo r cassette containing a putative promoter region and one loxP site at the 3'end of Exon 1-2, and a 1.4 kb consisting of Exon 3-4. Of short arm and Diphtheriatoxin-A fragment cassette. Here, for the purpose of disrupting the conditional or conventional Gsdmd gene, an additional loxP site was introduced upstream of 1.95 kb of Exon 1 of the above long arm. The targeting vector was linearized with I-SceI and then electroporated into TT2 embryonic stem (ES) cells from (B6×CBA/J)F1 mice. For homologous recombination, ES colonies resistant to G418 were selected by PCR, and positive clones were aggregated with 8-cell stage embryos and transferred to a female substitute. Female chimeric mice confirmed to have germline transmission were crossed with B6 and CAG-Cre transgenic mice. Knockout allyl heterozygotes (Gsdmd +/- ) were obtained and crossed to produce homozygotes (Gsdmd -/- ).
(生検組織)
ヒトの大腸癌の生検組織は、順天堂大学静岡病院で治療を受けた患者から得たものである。実験は、順天堂大学静岡病院の倫理委員会の承認を受けた。
(Biopsy organization)
Human colorectal cancer biopsies were obtained from patients treated at Juntendo University Shizuoka Hospital. The experiment was approved by the ethics committee of Juntendo University Shizuoka Hospital.
(大腸癌の誘発)
大腸癌の誘発は、既報(Neufert, C. et al. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nat Protoc 2, 1998-2004 (2007))の方法に基づき行った。マウスに、腹腔内に体重1kgあたり10mgのアゾキシメタン(AOM)を注入した。次いで、マウスを2.5%でデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を含む飲用水にて1週間飼育し、その後、通常の水で3週間飼育した。当該DSS処理サイクルを2度行った。大腸組織の採取と、腫瘍の評価は、AOM注入から12週間後に行った。大腸の腫瘍は実態顕微鏡で観察し、評価した。
(Induction of colon cancer)
Induction of colorectal cancer was performed based on the method previously reported (Neufert, C. et al. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nat Protoc 2, 1998-2004 (2007)). It was Mice were injected intraperitoneally with 10 mg of azoxymethane (AOM) per kg body weight. Then, the mice were bred with drinking water containing 2.5% dextran sulfate sodium (DSS) for 1 week, and then with normal water for 3 weeks. The DSS treatment cycle was performed twice. Collection of large intestine tissue and evaluation of tumors were performed 12 weeks after AOM injection. Tumors of the large intestine were observed and evaluated under a microscope.
(急性炎症の誘発)
マウスを、2.5%DSSを含む飲用水にて1週間飼育した後、通常の水に切り替えて、飼育した。通常の水に切り替えてから3日後に、マウスから大腸組織を採取した。
(Induction of acute inflammation)
The mice were bred with drinking water containing 2.5% DSS for 1 week, then switched to normal water and bred. The colon tissue was collected from the mouse 3 days after switching to normal water.
(組織学実験)
大腸組織は、パラフィン包埋の前に、ホスファターゼインヒビター及びパラホルムアルデヒド4%を含む固定液で、4℃で一晩固定した。脱パラフィン処理された切片(5μmm)に対し、ヘマトキシリン・エオシン染色、又は免疫組織化学処理を行った。免疫組織化学処理に際しては、切片は0.01Mのクエン酸バッファー(pH6.0)で105℃、15分間処理した後、室温で2時間放置した。
使用した一次抗体を、以下に示す:
Anti-Cleaved Caspase-3 (Asp175) (1:800, #9664, Cell signaling technology),
anti-Phospho-Stat1 (Ser727) (1:800, #8826, Cell signaling technology),
anti-Phospho-Stat3 (Tyr705) (1:600, #9145, Cell signaling technology),
anti-Phospho-IKK a/b (Ser176/180) (1:150, #2697, Cell signaling technology),
anti-GSDMD (1:50, #3F12-1B2, Abnova),
anti-GSDMD (1:50, orb37999, biorbyt)
これらの抗体の検出は、適切な二次抗体を使用し、VECTASTAIN Elite ABC kit (Vector Laboratories)と、ペルオキシダーゼの基質としてDAB(Sigma)と、を用いて可視化した。
(Histological experiment)
The colon tissue was fixed with a fixative containing a phosphatase inhibitor and 4% paraformaldehyde at 4° C. overnight before embedding in paraffin. The deparaffinized section (5 μm) was subjected to hematoxylin/eosin staining or immunohistochemical treatment. In the immunohistochemical treatment, the sections were treated with 0.01 M citrate buffer (pH 6.0) at 105° C. for 15 minutes and then left at room temperature for 2 hours.
The primary antibodies used are shown below:
Anti-Cleaved Caspase-3 (Asp175) (1:800, #9664, Cell signaling technology),
anti-Phospho-Stat1 (Ser727) (1:800, #8826, Cell signaling technology),
anti-Phospho-Stat3 (Tyr705) (1:600, #9145, Cell signaling technology),
anti-Phospho-IKK a/b (Ser176/180) (1:150, #2697, Cell signaling technology),
anti-GSDMD (1:50, #3F12-1B2, Abnova),
anti-GSDMD (1:50, orb37999, biorbyt)
Detection of these antibodies was visualized using an appropriate secondary antibody using a VECTATAIN Elite ABC kit (Vector Laboratories) and DAB (Sigma) as a substrate for peroxidase.
(細胞増殖の定量)
マウスの腹腔内に、2時間前に体重1kgあたり100mgのBrdU(Sigma)注入した。BrdUが取り込まれた細胞を検出するため、脱パラフィン処理した切片を、2N HClに37℃で30分間処理した。その後、切片をPBSで洗浄した後、0.1M Tris−HCl(pH7.5)で2度洗浄した。さらに切片を0.1%トリプシンで37℃3分間処理した後、洗浄した。BrdUが取り込まれた細胞の免疫学的検出は、上記のanti−BrdU抗体(Sigma)を用いて行った。
(Quantification of cell proliferation)
The mice were intraperitoneally injected with 100 mg of BrdU (Sigma) per kg of body weight 2 hours before. Deparaffinized sections were treated with 2N HCl for 30 minutes at 37° C. to detect BrdU incorporated cells. Then, the section was washed with PBS and then twice with 0.1 M Tris-HCl (pH 7.5). Further, the section was treated with 0.1% trypsin at 37° C. for 3 minutes and then washed. Immunological detection of BrdU incorporated cells was performed using the anti-BrdU antibody (Sigma) described above.
(イムノブロッティング)
組織を、低温の低浸透圧溶解バッファー(10mM HEPES,pH7.4,1.5mM MgCl2,10mM KCl,0.5mM DTT,0.05% NP−40)にプロテアーゼインヒビター(Complete mini,Roche)及びphosphatase inihibitors(PhosSTOP,Roche)を加えた溶液中で溶解し、4℃において3000rpmで10分間遠心分離した。得られた上清は、細胞質画分として使用した。得られたペレットは、抽出バッファー(5mM HEPES,pH7.4, 1.5mM MgCl2,300mM NaCl,0.2mM EDTA,0.5mM DTT,26% Glycerol)に再懸濁してホモジナイズし、氷上で30分間静置した後、4℃、15000rpmで20分間遠心分離し、得られた上清を核画分として用いた。タンパク質の濃度は、Bio−Rad protein assay(Bio Rad)付属の指示書に沿って求めた。各レーンに、等量に調整された各タンパク質のサンプルを加え、SDS−PAGEゲルで分離し、ニトロセルロースに転写し、イムノブロットを行った。
使用した抗体を、以下に示す:
anti-Phospho-Stat1 (Ser727) (1:800),
Stat1(1:1000, #9172, Cell signaling technology),
anti-Phospho-Stat3 (Tyr705) (1:2000),
anti-Phospho-NF-κB p65 (Ser536) (1:1000,#3033, Cell signaling technology),
anti-NF-κB p65 (1:1000,#8242, Cell signaling technology),
anti-Caspase-1 (1:1000, #06-503, Millipore),
anti-b-Actin (1:1000, #8242, Cell signaling technology),
anti-Caspase-1 (1:1000, #06-503, Millipore)
タンパク質のバンドは、ECL prime Western Blotting Detection System (GE Helthcare Japan)を用いてケミルミネッセンスにより可視化した。
(Immunoblotting)
Tissues were placed in a low temperature osmotic lysis buffer (10 mM HEPES, pH 7.4, 1.5 mM MgCl2, 10 mM KCl, 0.5 mM DTT, 0.05% NP-40) with protease inhibitors (Complete mini, Roche) and phosphatase. It was dissolved in a solution containing inibitors (PhosSTOP, Roche) and centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes at 4°C. The obtained supernatant was used as a cytoplasmic fraction. The resulting pellet was resuspended in extraction buffer (5 mM HEPES, pH 7.4, 1.5 mM MgCl 2 , 300 mM NaCl, 0.2 mM EDTA, 0.5 mM DTT, 26% Glycerol), homogenized, and homogenized on ice 30 After allowing to stand for 1 minute, centrifugation was performed at 4° C. and 15000 rpm for 20 minutes, and the obtained supernatant was used as a nuclear fraction. The protein concentration was determined according to the instructions attached to the Bio-Rad protein assay (Bio Rad). An equal amount of each protein sample was added to each lane, separated by SDS-PAGE gel, transferred to nitrocellulose, and immunoblotted.
The antibodies used are shown below:
anti-Phospho-Stat1 (Ser727) (1:800),
Stat1(1:1000, #9172, Cell signaling technology),
anti-Phospho-Stat3 (Tyr705) (1:2000),
anti-Phospho-NF-κB p65 (Ser536) (1:1000,#3033, Cell signaling technology),
anti-NF-κB p65 (1:1000,#8242, Cell signaling technology),
anti-Caspase-1 (1:1000, #06-503, Millipore),
anti-b-Actin (1:1000, #8242, Cell signaling technology),
anti-Caspase-1 (1:1000, #06-503, Millipore)
The protein band was visualized by chemiluminescence using an ECL prime Western Blotting Detection System (GE Helthcare Japan).
(大腸上皮炎症の形態学的基準によるスコアリング)
以下の4つの形態学的特徴に対し、盲検的に、総合スコアを用いた形態学的スコアリングを行った。炎症(スコア0:正常、スコア1:粘膜固有層に限局した炎症細胞、スコア2:粘膜下層にまで及んだ炎症細胞、スコア3:凝集と粘膜下層の拡大が認められる炎症細胞)、形態(スコア0:正常、スコア1:杯状細胞の減少、スコア2:腸陰窩の散在、スコア3:腸陰窩の消失)、潰瘍形成(スコア0:存在せず、スコア1:存在する)、リンパ濾胞(スコア0:存在せず、スコア1:存在する)。各形態学的特徴について、重み付けされたスコアの総合を、フィールドのパーセンテージの合計により算出した(0%:0、0.1〜25%:1、26〜50%:2、51〜75%:3、76〜100%:4)。スコアの範囲は0〜40である。
(Scoring of colonic epithelial inflammation by morphological criteria)
The following four morphological characteristics were blindly subjected to morphological scoring using the total score. Inflammation (score 0: normal, score 1: inflammatory cells localized in lamina propria, score 2: inflammatory cells extending to submucosa, score 3: inflammatory cells with aggregation and expansion of submucosa), morphology ( Score 0: normal, score 1: goblet cell decrease, score 2: intestinal crypt dispersal, score 3: intestinal crypt disappearance), ulceration (score 0: absent, score 1: present), Lymphoid follicles (score 0: not present, score 1: present). For each morphological feature, the sum of the weighted scores was calculated by summing the field percentages (0%:0, 0.1-25%:1, 26-50%:2, 51-75%: 3, 76-100%: 4). The score range is 0-40.
(大腸上皮炎症の形態学的基準によるスコアリング)
染色強度及びフィールドの割合に対し、盲検的に、総合スコアを用いたスコアリングを行った。強い強度の染色をスコア3とし、中程度の染色をスコア2とし、弱い染色をスコア1とし、陰性のものをスコア0とした。
各染色強度について、重み付けされたスコアの総合を、フィールドのパーセンテージの合計により算出した(0%:0、0.1〜25%:1、26〜50%:2、51〜75%:3、76〜100%:4)。スコアの範囲は0〜16である。
(Scoring of colonic epithelial inflammation by morphological criteria)
Staining intensity and field ratios were blindly scored using the overall score. Strong intensity staining was scored 3, medium staining was scored 2, weak staining was scored 1 and negative staining was scored 0.
For each staining intensity, the sum of the weighted scores was calculated by summing the percentage of fields (0%:0, 0.1-25%:1, 26-50%:2, 51-75%:3, 76-100%: 4). The score range is 0-16.
(遺伝子発現解析)
マイクロアレイ解析に、RNAlater(Qiagen)処理された大腸組織から、RNAeasy mini kit(Qiagen)を用いてtotal RNAを精製した。アレイは、Affimetrix Mouse Genome 430 2.0 arrayを用いた。RNAの増幅産物は、製品に添付のプロトコルに沿って合成した。データは、GeneSpring GX(Agilent)で解析した。Real−time PCR解析のため、PrimeScript II(TaKaRa)を用いてDnase処理されたtotal RNA 500ngから、cDNAを合成した。Real−time定量PCRは、TaKaRa Thermal Cycler Dice(TaKaTa)を使用し、SYBR premix Ex Taq II(TaKaRa)を用いて行った。
(Gene expression analysis)
For microarray analysis, total RNA was purified from RNAlater (Qiagen)-treated colon tissue using RNAeasy mini kit (Qiagen). As the array, Affimetrix Mouse Genome 430 2.0 array was used. The amplification product of RNA was synthesized according to the protocol attached to the product. The data was analyzed by GeneSpring GX (Agilent). For Real-time PCR analysis, cDNA was synthesized from 500 ng of total RNA that had been Dnase-treated with PrimeScript II (TaKaRa). Real-time quantitative PCR was performed using TaKaRa Thermal Cycler Dice (TaKaTa) and SYBR premix Ex Taq II (TaKaRa).
(大腸からの腸上皮細胞及びリンパ球の単離)
腸上皮細胞(intestinal epithelial cell(IECs))及びリンパ球は、既報(Weigmann, B. et al. Isolation and subsequent analysis of murine lamina propria mononuclear cells from colonic tissue. Nat Protoc 2, 2307-11 (2007))の記載に沿って、単離した。大腸は長軸方向に開き、脂肪組織及びデブリ除去のため、冷やしたPBSで数回洗浄した。大腸を5mmの断片に切断し、37℃で15分間、HBSS(5% FBS、2mM EDTA、1mM DTT、10mM HEPES添加されたもの)中でインキュベートし、上皮細胞を分離した。ボルテックスの後、培地を含んだ組織片を、100μmのセルストレーナーを通過させた。通過した画分を遠心分離し、腸上皮細胞(IECs)を集めた。セルストレーナー上に残った組織片を、PBS(5% FBS、1.5mg/ml Collagenase Type VIII、0.1mg/ml DnaseI添加されたもの)で、さらに37℃、45分間培養した。ボルテックスの後、セルストレーナーで濾過し、パーコール(GE helthcare)を用いて密度勾配遠心により、粘膜固有層単核細胞(LPMCs)を濃縮した。
(Isolation of intestinal epithelial cells and lymphocytes from the large intestine)
Intestinal epithelial cells (IECs) and lymphocytes have been reported previously (Weigmann, B. et al. Isolation and subsequent analysis of murine lamina propria mononuclear cells from colonic tissue. Nat Protoc 2, 2307-11 (2007)). Isolated as described in. The large intestine was opened in the long axis direction and washed with cold PBS several times to remove adipose tissue and debris. The large intestine was cut into 5 mm pieces and incubated at 37° C. for 15 minutes in HBSS (with 5% FBS, 2 mM EDTA, 1 mM DTT, 10 mM HEPES added) to separate epithelial cells. After vortexing, tissue pieces containing medium were passed through a 100 μm cell strainer. The passed fraction was centrifuged to collect intestinal epithelial cells (IECs). The tissue piece remaining on the cell strainer was further incubated with PBS (5% FBS, 1.5 mg/ml Collagenase Type VIII, 0.1 mg/ml DnaseI added) at 37° C. for 45 minutes. After vortexing, the cells were filtered with a cell strainer, and the lamina propria mononuclear cells (LPMCs) were concentrated by density gradient centrifugation using Percoll (GE healthcare).
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は各実施形態によって限定されることはなく、請求項(クレーム)の範囲によってのみ限定される。 Each configuration and the combination thereof in each embodiment described above are examples, and addition, omission, replacement, and other changes of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited to each embodiment, but is limited only by the scope of the claims.
Claims (6)
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