ヒトIL-15マウスモデルによるNK細胞免疫療法の研究開発支援
免疫療法は、体内の免疫細胞を活性化させることにより、免疫系が腫瘍細胞を認識・殺傷・排除する能力を強化することを目的としています。マウスとヒトの免疫系には顕著な違いがあるため、免疫療法の前臨床評価は、通常、ヒト免疫系を再構成したマウスモデル（HISマウス）を用いて行われます。[1-2] 伝統的なヒト化手法では、重度免疫不全マウス（例：NKGマウス）にヒト造血幹細胞（HSC）を移植することで実現されます。初期の免疫療法、例えばCAR-Tや腫瘍浸潤リンパ球（TIL）療法は、主にT細胞を介して機能していました。近年では、自然キラー（NK）細胞を標的とする免疫療法、たとえばCAR-NKやADCCが注目を集めています。同時に、NK細胞関連の標的は、免疫チェックポイント阻害療法の開発においても重要な位置を占めるようになっています。これらの治療法にはヒトNK細胞の存在が不可欠ですが、一般的に用いられるヒト化免疫系マウスモデルではヒトNK細胞の再構成割合が低く、こうした治療法の評価には不向きです。[2-3] したがって、ヒトNK細胞を効率的に再構成できるモデルの開発が、この分野における重要な研究課題となっています。
NK細胞の効率的再構成にはヒト化IL-15が必要
NK細胞は、迅速に病変細胞や癌細胞を認識し、即座に免疫防御機構を発動する特徴を持ちます。他の免疫細胞と比較して、NK細胞は腫瘍細胞やウイルス感染細胞の殺傷において、より迅速かつ効率的です。しかし、従来の重度免疫不全マウスは、ヒトNK細胞の発達を支える必要因子を欠いており、ヒト免疫系の再構成においてもNK細胞の割合が極めて低くなります。
インターロイキン-15（IL-15）は、T細胞およびNK細胞の活性化と増殖を調節するサイトカインです。研究により、IL-15はNK細胞の分化、機能、生存において不可欠な役割を果たしていることが示されています。十分な量のヒトIL-15を供給することで、マウス内でのヒトNK細胞の機能を安定的に維持できます。[4-5] したがって、重度免疫不全マウスにヒトIL15遺伝子を導入（ヒト化）することで、HSCがNK細胞系へ分化するプロセスを促進し、T細胞の増殖もさらに促進することが可能になります。[6]
1. NKG-hIL15マウスにおけるヒトIL-15タンパク質発現の検出
NKGマウスと比較して、NKG-hIL15マウスではヒトIL-15タンパク質の発現が顕著に高くなっています。
2. huHSC-NKG-hIL15マウスは正常な成長と生存率を維持
huHSC-NKG-hIL15ヒト免疫再構成モデルは、NKG-hIL15マウスにヒトCD34+（huCD34+）造血幹細胞を移植することで構築されます。huHSC-NKG-hIL15マウスは正常な成長を示し、体重は徐々に増加し、移植後225日時点で約78%の生存率を維持しています。
図4. huCD34+ HSCを移植した4週齢の雌性ヘテロ接合NKG-hIL15マウスの生存率。
3. huHSC-NKG-hIL15マウスは多様な免疫細胞の効率的再構成を実現
huHSC-NKG-hIL15マウスでは、移植後3週目から末梢血にヒト白血球が急速に再構成され始めます。ヒトT細胞は11週目から再構成を開始し、その後割合は徐々に増加し、27週目には約25%に安定します。ヒトB細胞の割合は3週目から変動し始め、17週目以降に上昇し安定します。特に注目すべきは、ヒトNK細胞が3〜5週目で急速に再構成され、17週目以降に安定し、27週目には約20%の再構成割合を維持している点です。
4. huHSC-NKG-hIL15マウスはNK細胞の発達段階に応じた再構成を達成
再構成過程全体を通じて、huHSC-NKG-hIL15マウスでは末梢血にさまざまな発達段階のNK細胞が再構成されています。これは、NKG2D+ NK細胞（NKG2DはNK細胞の初期発達段階で発現し、成熟NK細胞でも活性化されたまま）およびKIR3DL+ NK細胞（KIR3DLはNK細胞の中〜後期発達段階で発現）の存在を示しています。さらに、成熟段階のCD57+ NK細胞も成功裏に再構成されており、CD57はNK細胞の最終成熟段階に特徴的に発現するマーカーです。
概要
NKG-hIL15マウス（製品コード：C001513）は、NKGマウスにヒトIL15遺伝子を導入して開発された第二世代の重度免疫不全モデルであり、高いレベルのヒトIL15タンパク質を発現する成功例です。NKG-hIL15マウスにおけるヒトIL-15の発現により、ヒト幹細胞移植からの多様なヒト免疫細胞（NK細胞を含む）の効率的再構成が可能となっています。
この目的で、huHSC-NKG-hIL15ヒト化免疫系（HIS）マウスモデル（製品コード：C001526）は、NKG-hIL15マウスにヒト造血幹細胞（CD34+ HSC）を移植することで構築されています。huHSC-NKG-hIL15マウスは正常な成長と生存を維持し、多様な免疫細胞を再構成するとともに、ヒトNK細胞の再構成割合を顕著に増加させます。したがって、NKG-hIL15およびhuHSC-NKG-hIL15マウスモデルは、NK細胞を標的とする免疫療法の研究開発および前臨床薬物評価において強力なツールを提供します。
また、Cyagenでは、さまざまな免疫不全およびヒト化免疫系再構成モデルも提供しています。さらに、癌治療研究のさまざまな分野において研究者が必要とする腫瘍細胞株および関連移植モデルも豊富に取り揃えています。
| 品番 | モデル名 | 系統背景 | 研究および応用分野 |
|---|---|---|---|
| C001316 | NKG | NOD/SCID | がん学；免疫学；自己免疫疾患；免疫療法ワクチン；GvHD/移植；安全性評価など関連研究 |
| C001416 | NKG B2m KO | NKG | 移植片対宿主病（GvHD）；免疫系；造血系；血液疾患；細胞株由来異種移植（CDX）；患者由来異種移植（PDX）。（GvHDの発症を顕著に遅延） |
| C001498 | NKG-H2-Ab1 KO | NKG | 免疫系ヒト化マウスモデルの確立；異種移植におけるGvHD研究；免疫系・造血系・血液疾患研究；細胞株（CDX）、患者腫瘍組織（PDX）の異種移植；薬物スクリーニングおよび有効性評価 |
| C001513 | NKG-hIL15 | NKG | 第二世代重度免疫不全マウス。NK細胞の効率的再構成を実現。 |
| C001197 | Rag1 KO | C57BL/6NCya | 免疫系関連疾患研究；腫瘍モデルの構築；免疫不全研究；がん；毒性学など関連研究 |
| C001324 | Rag2 KO | C57BL/6JCya | 免疫系関連疾患研究；腫瘍モデルの構築；免疫不全研究；がん；毒性学など関連研究 |
| C001332 | Tcra KO | C57BL/6JCya | 免疫学；炎症；自己免疫疾患研究 |
| C001342 | B6J-Ighm Ighd-DKO | C57BL/6JCya | 免疫学；炎症；自己免疫疾患研究；B細胞欠損関連研究 |
| C001343 | BALB/c-Ighm Ighd-DKO | BALB/c | 免疫学；炎症；自己免疫疾患研究；B細胞欠損関連研究 |
| C001340 | B6-Ighm KO | C57BL/6JCya | 免疫学；炎症；自己免疫疾患研究；B細胞欠損関連研究 |
| C001341 | BALB/c-Ighm KO | BALB/c | 免疫学；炎症；自己免疫疾患研究；B細胞欠損関連研究 |
| C001344 | B6-Ighj KO | C57BL/6JCya | 免疫学；炎症；自己免疫疾患研究；B細胞欠損関連研究 |
| C001345 | BALB/c-Ighj KO | BALB/c | 免疫学；炎症；自己免疫疾患研究；B細胞欠損関連研究 |
| C001436 | BRG | Balb/c | がん学；免疫学；感染症学；幹細胞生物学；関連研究 |
| マウス名 | プロジェクト期間 | 免疫再構成状態 | 研究応用 |
|---|---|---|---|
| huPBMC-NKG | 移植後3週間で40%以上のヒト化率を達成。 | 主にT細胞で、90%以上を占める。 | 腫瘍免疫学研究；GvHD抑制薬研究；感染症研究；遺伝子療法；非交差反応性を考慮した薬物標的研究；免疫原性試験。 |
| huHSC-NKG | 移植後6週間で50%以上のヒト化率に到達。 | 多様な免疫細胞の再構成。 | 腫瘍研究；免疫学研究；自己免疫疾患研究；薬物代謝および毒性研究。 |
| huHSC-NKG-hIL15 | 移植後3週目で迅速な再構成が達成。 | 多様な免疫細胞の再構成、特にヒト由来NK細胞の効率的再構成。 | NK細胞発達メカニズムの解明；NK細胞関連腫瘍免疫療法の開発；抗体依存性NK細胞媒介細胞傷害（ADCC）研究；ヒト免疫・造血系研究。 |
| huHSC-NKG-ProF | 移植後8週間でヒト化率40〜60%に達成。 | リンホイドT、B、NK細胞およびミエロイド樹状細胞（DC）、モノサイト、マクロファージ、好中球の再構成。 | 腫瘍免疫学研究；自己免疫疾患研究；薬物代謝および毒性研究。 |
| huHSC-NKG-ProM | 移植後8週間でヒト化率40〜60%に達成。 | リンホイドTおよびB細胞、およびミエロイドモノサイトの再構成。 | 腫瘍免疫学研究；自己免疫疾患研究；薬物代謝および毒性研究。 |
| huHSC-NKG-ProN | 移植後8週間でヒト化率40〜60%に達成。 | リンホイドT、B、NK細胞の再構成。 | 腫瘍免疫学研究；薬物代謝および毒性研究。 |
参考文献
[1] Chuprin J, Buettner H, Seedhom MO, Greiner DL, Keck JG, Ishikawa F, Shultz LD, Brehm MA. Humanized mouse models for immuno-oncology research. Nat Rev Clin Oncol. 2023 Mar;20(3):192-206.
[2] Walsh NC, Kenney LL, Jangalwe S, Aryee KE, Greiner DL, Brehm MA, Shultz LD. Humanized Mouse Models of Clinical Disease. Annu Rev Pathol. 2017 Jan 24;12:187-215.
[3] Genomab Biotech. “Human immune system (HIS) mice.”, 2024年5月23日取得、https://www.genomab.com/the-mouse-with-human-immune-system
[4] Liquitaya-Montiel AJ, Mendoza L. Dynamical Analysis of the Regulatory Network Controlling Natural Killer Cells Differentiation. Front Physiol. 2018 Aug 2;9:1029.
[5] Huntington ND, Legrand N, Alves NL, Jaron B, Weijer K, Plet A, Corcuff E, Mortier E, Jacques Y, Spits H, Di Santo JP. IL-15 trans-presentation promotes human NK cell development and differentiation in vivo. J Exp Med. 2009 Jan 16;206(1):25-34.
[6] Katano I, Nishime C, Ito R, Kamisako T, Mizusawa T, Ka Y, Ogura T, Suemizu H, Kawakami Y, Ito M, Takahashi T. Long-term maintenance of peripheral blood derived human NK cells in a novel human IL-15- transgenic NOG mouse. Sci Rep. 2017 Dec 8;7(1):17230.
