モデルマウス販売

生体ストレスとATF4

ストレスはヒトの様々な病態おいて重要な役割を担っていると考えられていますが、様々なストレスに対して生体は共通のシグナル経路を使用して、対応します。この反応はintegrated stress response （ISR） と呼ばれ、転写因子であるActivating transcription factor 4 （ATF4）がその下流のストレス応答遺伝子の発現制御において中心的役割を果たします。この経路に関与するストレスにはアミノ酸飢餓、ウイルス感染、小胞体ストレス、酸化ストレスといったものが含まれます。

UMAI遺伝子

ATF4遺伝子から転写されるmRNAには、真のATF4翻訳域の上流に“偽”の翻訳域が存在します（上図A,B、uORF1, 2）。翻訳開始複合体eIF2-GTP-Met-tRNAにより、非ストレス時にはこの偽の翻訳域から翻訳が開始され（AUG1, AUG2）、ATF4タンパク質は産生されません（上図A非ストレス時）。しかし生体ストレスによって活性化されたリン酸化酵素によりeIF2αがリン酸化されると、翻訳開始反応が遅れ、真のATF4のタンパク質合成（AUG3）が開始されます（上図A非ストレス時）。UMAIはこの機構を用いてレポーター遺伝子を発現させる仕組みです（上図B）。UMAI-Lucマウスでは、アミノ酸飢餓（ΔLeu給餌）、疑似ウイルス感染（poly I:C投与）、小胞体ストレス（Tunicamycin投与）、酸化ストレス（亜ヒ酸投与）の各種ストレスを誘導した際に、発光シグナルの誘導が観察されました（下図C）。
生体におけるこれらストレスの継時的観察を行うツールとして、本マウスが有用であると考えられます。

小胞体ストレスとは

小胞体ストレスは、細胞内におけるタンパク質の産生を担う小胞体において、タンパク質合成過程に生じた変性タンパク質が蓄積することにより引き起こされるストレスです。過度の小胞体ストレスは細胞死を誘発し、神経変性疾患や、メタボリックシンドロームなどの要因になると考えられています。また、老化現象、心筋梗塞、脳梗塞などの虚血性疾患や様々なウイルス感染症などにおいても、疾患と小胞体ストレスの関連が注目されています。

ERAI遺伝子

ERAI（ER stress activated indicator）には、小胞体ストレス因子であるXBP1タンパク質の発現制御の仕組みが利用されています（下図A）。小胞体ストレスがない状態では、XBP1タンパク質は合成後速やかに分解されます。一方、小胞体ストレスが生じると、XBP1 mRNAのイントロンが除かれ、活性型XBP1タンパク質が合成されます。ERAI遺伝子では、XBP1タンパク質とイントロンまでを含むcDNAをルシフェラーゼ配列の上流につないであります（下図B）。その結果、小胞体ストレス（Tunicamycin投与）のシグナルを受けてイントロン部分が除かれた場合にのみ、ルシフェラーゼタンパク質が翻訳されて、発光が見られる仕組みとなっています（下図C）。

TG型ERAI-Lucマウス

CAGプロモーターでERAIが発現し、全身での小胞体ストレスの検出が可能です。

KI型ERAI-Lucマウス

Rosa26遺伝子座にloxPで挟まれたストップ配列と共にERAIをノックインしました。任意のCreマウスとの交配により、特定の組織でのERAIの発現が可能です。目的外の組織でのルシフェラーゼの発現を抑え、観察を容易にします。

酸化ストレスとは

酸化ストレスは、活性酸素などフリーラジカルの蓄積により、細胞内の酸化反応が亢進する状況です。これにより、DNA、脂質やタンパク質などの生体成分の酸化変性、細胞機能の障害が引き起こされます。さらに、これらの変性した生体成分が動脈硬化、糖尿病、リウマチなどの疾患の要因になると考えられます。

OKD48遺伝子

OKD48（Keap1 dependent oxidative stress detector that has the best performance in 48 candidates）遺伝子には、酸化ストレス因子であるNrf2タンパク質の発現制御の仕組みが利用されています（下図A）。Nrf2タンパク質は酸化ストレス下で安定化、核移行します。さらに、核内でARE（antioxidant response element）を介し、酸化ストレス応答遺伝子を発現させます。酸化ストレスがない状態では、Nrf2タンパク質は合成後にKeap1によるユビキチン化を受け、速やかに分解されます。OKD48遺伝子はNrf2タンパク質のユビキチン化ドメインをルシフェラーゼと融合させて作られており、さらにAREの制御下で発現が制御されているので、酸化ストレス存在下でルシフェラーゼタンパク質を安定的に産生します（下図B,C）。

炎症とは

炎症は、創傷、微生物感染、自己免疫疾患などが原因として起こり、発赤、腫脹、発熱といった急性炎症の症状を呈します。慢性化した炎症は、老化、がん、動脈硬化、肥満、神経疾患など様々な病態と関わっていることが示唆されています。炎症箇所には、様々な炎症性細胞が浸潤し、炎症性因子を発現することが知られており、その代表的な因子としてIL-1β（interleukin 1 beta）があげられます。

IDOL遺伝子

IDOL（IL-1β based Dual Operating Luciferase）遺伝子には、炎症性サイトカインであるIL-1βの発現制御システムが利用されています（下図A）。IL-1βはNFκBによる転写制御と、インフラマソームでのプロセッシングにより、その成熟型の発現が制御されています。NFκB は平常時にはIκBと結合して抑制された状態にありますが、炎症刺激によりIκBがリン酸化、分解されることによりNFκBが遊離して核内移行、IL-1βプロモーターに結合し、その転写を活性化します。IL-1βタンパク質は前駆体として産生され、炎症刺激により活性化されるCaspase 1を含むインフラマソームにより消化されて成熟型となります。
IDOL遺伝子では、IL-1βプロモーターの制御下のルシフェラーゼに、IL-1βのCaspase 1切断配列を介して、タンパク質分解を促進するPEST配列が融合してあります（下図B）。炎症刺激により、IDOL遺伝子の転写活性化が起こると同時に、合成されたタンパク質において分解促進配列が切断され、ルシフェラーゼが安定的に発現します（下図C）。

アトピー性皮膚炎とIL33

アトピー性皮膚炎は、アレルギー反応と関連する皮膚の炎症を伴う疾患で、慢性的に繰り返す皮膚炎と激しいかゆみを主症状とします。患者数は人口の約10～20％にも達するといわれており、社会問題ともなっています。アトピー性皮膚炎の原因としては、これまで様々な説が提唱されていますが、完全には解明されていません。
IL33は、様々な臓器の上皮細胞や血管内皮細胞の核内に局在し、細胞外へ放出されてリンパ球、肥満細胞、好塩基球、好酸球などの免疫系細胞を活性化するインターロイキンです。花粉症や喘息、鼻炎といったアレルギー疾患、関節炎、糖尿病、炎症性腸疾患など、免疫系が関与する様々な疾患に幅広く関与していると考えられています。アトピー性皮膚炎の皮膚においても、IL33は多く産生されていることが知られています。

IPフリーのfresnoRFPタンパク質を使用

蛍光タンパク質は様々な波長、強度のものが開発され、使用されていますが、多くのタンパク質ではその使用にライセンスが必要となっています。ATUM社（Newark, CA, USA、https://www.atum.bio/）では、Synthetic Biologyの手法を用いて多数の蛍光タンパク質をコードする遺伝子コレクションを確立し、これらの蛍光タンパク質については知的所有権の制限が設けられておりません。fresnoRFPはその中の赤色蛍光を発するタンパク質のひとつです。本マウスを使用するに当たりまして、購入者が蛍光タンパク質の使用についてライセンスを取得する必要はございません。
fresnoRFPは以下の蛍光特性をもちます。

• Ex..max: 553 nm
• Em. max: 592 nm

CAG promoterによる全身での発現

本マウスはfresnoRFPを全身的に発現させるため、CAG promoterを用い、受精卵インジェクションにより当社で作製したトランスジェニックマウスです。図に示すように、各臓器、また胚において蛍光の発現を見ることができます。