BALB/c と C57BL/6 マウスの比較：研究用モデルとしての主な違い

最も一般的な2種類のマウス系統：C57BL/6とBALB/cの選定

実験用マウスの系統は、近交系と交雑系（閉鎖群）に分けられます。交雑系は高いヘテロ接合率と個体間の大きな差異を示す一方、近交系はホモ接合であり、遺伝的に安定しており、表現型の一貫性と明確な背景情報を持つため、多くの生命科学研究において優先的に選ばれています。現在、実験室で最も広く用いられている近交系マウスは、C57BL/6とBALB/cです。

なぜ一部の研究者はC57BL/6を、他の研究者はBALB/cを好むのか？

研究目的に応じて、白子系統であるBALB/cやC57BL/6（別名：C57、ブラック6）といった系統を選択する場合があります。これは、異なる系統間で顕著な表現型の差異が存在するためです。これらの遺伝的差異は、完全に異なる表現型、表現型の発現頻度の変化、あるいは表現型の可変性として現れます。

C57BL/6とBALB/cの系統背景の選定は、主に研究目的に応じた免疫学的差異を考慮して行われます。これらの2系統にはどのような特徴があり、免疫学的観点からどのような主な差異が存在するのでしょうか？

(1) C57BL/6

C57BL/6マウスは、人類に次いで2番目に完全なゲノム配列が解読された哺乳類であり、国際マウス表現型連合（IMPC）はその遺伝子の機能解析を継続的に実施しています。近交系として、C57BL/6背景のマウスはほぼ同一の遺伝子型を共有しており、表現型のばらつきは遺伝的背景の違いによるものではなく、サイト特異的改変やトランスジェニック研究において最も好まれる遺伝的背景として定着しています。

特徴：

• 各種腫瘍の発生率が低い： 乳腺腫瘍の自然発生率は0%～1%と極めて低く、発がん剤による腫瘍誘発も困難。高齢マウスにおける自発性リンパ腫の発生率は20%～25%、雌性マウスにおける白血病発生率は7%～16%であり、放射線照射後には肝腫瘍の発生率が高くなる。
• 放射線に対する中程度の耐性。
• 補体活性が高い。
• 免疫寛容を誘導しやすい。
• 結核菌（Mycobacterium tuberculosis）に対して感受性が高く、エクトメリア（マウスポックス）ウイルスに対してある程度耐性を示す。
• インターフェロン産生能が高い。
• アルコール耐性が高く、エピネフリン濃度が低く、百日咳（パルスス）の感受性因子に対して敏感。
• 食餌誘発性肥満（DIO）モデルおよび慢性実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）モデル（多発性硬化症[M.S.]研究用）の標準的選択肢。
• マクロファージは炭疽菌致死因子エンドペプチダーゼの影響に抵抗性を示す。

• ミネラルオイル誘発性プラズマサイトーマに対して感受性が高い。
• BALB/c脾臓由来のハイブリドーマはモノクローナル抗体（mAb）を産生可能。
• 乳腺腫瘍の自然発生率は低く（3%）、マウス乳癌ウイルス（MMTV）による誘発で発生率が上昇する。
• 年齢とともに肺がん、腎がんなどの発生率が急激に上昇し、卵巣腫瘍、副腎腫瘍、白血病の発生リスクも高まる。
• リステリア・モノサイトゲネス菌感染（リステリア症）に対して感受性が高い。
• Hc1アレルを有し、カプシュラーマイコバクテリウム（Cryptococcus）の増殖を抑制する。リケッチアによる発熱、麻疹ウイルス、リシュマニア・トロピカ、シュイストソマ・マンソニ、トキソプラズマ・ゴンドiiに対して感受性が高い。
• 肺炎に対して感受性が高く、他の近交系マウスと同室飼育を避けるべき。

C57BL/6とBALB/cの免疫学的差異

• C57BL/6とBALB/cは、好中性T細胞（Th1とTh2）の先天免疫応答に差異を示す。C57BL/6マウスではTh1応答およびIFNγ産生が主導的である。一方、BALB/cマウスはTh2応答を誘導しやすく、感染症やアレルギー反応において顕著な特徴を示す。
• BALB/cマウスはC57BL/6マウスよりも強力な体液性免疫応答を示す傾向がある。
• 主要組織適合性複合体（MHC）クラスI遺伝子座のH2領域における遺伝子配列が異なり、BALB/cはH2d、C57BL/6はH2bである。この差異はH2領域に集中するが、両系統に反応する抗血清や抗体はMHCハプロタイプを区別できない場合がある。そのため、正確な区別には特定のモノクローナル抗体（mAb）が必要となる。
• 樹状細胞（DC）による初期IL-12産生の差異が、C57BL/6とBALB/cマウスのListeria monocytogenesに対する感受性差の基盤となっている。

マウスモデル構築に最適な遺伝子改変技術の選定

ターゲット遺伝子編集-Pro技術は、操作の簡便性、低コスト、迅速なターンアラウンド、種間制限のない点など多くの利点を持つ一方で、オフターゲットリスク、知的財産権の紛争、全ゲノムシーケンシングの必要性といった課題も存在します。一方、胚性幹細胞（ES細胞）を用いた遺伝子標的化技術は、業界で「ゴールドスタンダード」として広く認識されており、オフターゲット効果なしに正確な遺伝子改変が可能であり、複雑な遺伝子改変も実現可能ですが、マウスに限定されます。したがって、通常のコンスティトティブなノックアウト（KO）モデル、ノックイン（KI）モデル、およびマウス以外の種において簡単な改変を行う場合には、ターゲット遺伝子編集-Pro技術を推奨します。一方、複雑なマウスモデル構築プロジェクト、または動物モデルの知的財産権（IP）に懸念を持つ研究者には、ES細胞ベースの技術（例：TurboKnockout™）の利用が推奨されます。CyagenのTurboKnockout™サービスでは、条件付きノックアウト、レポーター導入、ヒューマナイズドマウスモデルを6～8か月というスピードで提供可能。これはターゲット遺伝子編集と同等の迅速さであり、オフターゲットリスクや知的財産権問題といった課題も回避可能です。

一般的に、研究分野および目的に応じて、最も適した選択は、ES細胞標的化技術を用いてBALB/cマウスを遺伝子改変することです。ただし、ES細胞標的化に利用可能な成熟したES細胞株は、C57BL/6、129S3、C57BL/6J × 129 F1ハイブリッドなど少数の亜系統に限定されています。ターゲット遺伝子編集-Pro技術は、知的財産権紛争、操作の複雑さ、オフターゲット効果といった問題と関連しやすいです。これらの欠点を回避し、技術選定を最適化することは可能でしょうか？

BALB/c由来ES細胞の利用制限を克服する方法は2つあります。1つ目は間接的なアプローチ：C57BL/6マウスにES細胞標的化技術を適用し、その後野生型BALB/cマウスと10世代以上バッククロスを行う方法です。これは時間とコストが非常に高く、繁殖・同定に多大なリソースを要する方法です。もう1つは、BALB/c由来ES細胞の増殖性および遺伝子標的化モデル構築の困難を直接解決する方法です。Cyagenは2年半にわたり、複数のBALB/c系統ES細胞をスクリーニングし、生殖能、染色体安定性、多能性といった特性を検証した結果、ターゲット遺伝子改変モデルの構築に適したBALB/c由来ES細胞を確立しました。 高効率なカスタムBALB/cマウスモデル構築サービスを必要とする研究者の方は、お問い合わせ・注文ください。

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