NKGマウスを用いた原発腫瘍型CRCモデルは、臨床疾患を正確に再現
大腸癌は、主に直腸とS状結腸の接合部に発生する代表的な悪性腫瘍であり、消化管腫瘍の中で第3位の発症頻度を示す。発症年齢は40～50歳代が最も高く、男性：女性の比率は2～3：1である。大腸癌は主に腺癌、粘液腺癌、未分化癌に分類され、腫瘍の形態としてはポリープ型や潰瘍型が見られる。慢性大腸炎、結腸ポリープ、肥満男性などは発症リスクが高い群に含まれる。
大腸癌のオルソトピック動物モデルは、大腸癌細胞を生体の本来の部位に移植することで、人間の大腸癌の発生・発展過程をある程度再現可能であり、大腸癌の発生・発展メカニズム、生物学的特性、治療反応の研究に有用なプラットフォームを提供する。
大腸癌オルソトピック移植モデルとは
異所性移植モデルと比較して、オルソトピック移植モデルは腫瘍の本態的な状態をより正確に反映でき、モデルの信頼性が向上する。オルソトピック（生体原位置）移植モデルでは、腫瘍細胞と臓器特異的因子との相互作用を再現でき、大腸癌の発展に関連する転移を誘導可能である。また、腫瘍免疫微小環境の模倣も可能である。したがって、異所性モデルに基づく多くの結果は、臨床的により関連性の高い腫瘍微小環境での検証を経て、再評価される必要がある。大腸癌の生体原位置での成長は、腫瘍細胞の体内増殖に適した腫瘍微小環境を再現するため、前臨床評価における薬剤効果の予測精度を高める。
大腸内での手術的オルソトピックモデル作成部位の検討
マウスの大腸壁は薄く、脆弱なため、大腸壁への原位置注射手術は困難である。人間の解剖学において、血管、リンパ管、神経が腸壁に出入りする部位を「腸間膜縁」と呼ぶ。この領域では、腸壁が二層の腹膜に囲まれ、腸間膜三角を形成する。マウスの解剖学において、人間の「腸間膜縁」に相当する部位は「腸間膜付着部」と呼ばれる。ただし、マウスには「腸間膜三角」という概念は存在しない。マウスの盲腸腸間膜付着部における、腸壁と二層の腹膜が形成する三角形領域を「盲腸腸間膜三角」と定義する。この部位では腸壁に漿膜が存在せず、血管、リンパ管、神経が出入りしている。マウスの盲腸を手術的に露出し、蛍光標識された大腸癌細胞をこの盲腸腸間膜三角に原位置に移植することで、オルソトピック移植マウスモデルが構築される。
盲腸腸間膜三角内の組織は緩やかであり、注射後に形成される水腫は盲腸腸間膜付着部に沿って線状に分布する。この構造は張力が低く、漏出のリスクが小さい。腫瘍は盲腸の腸間膜の一側に位置し、盲腸の軸に沿って分布する。また、盲腸腔は広いため、短期間での腸閉塞のリスクが低い。
特に、盲腸腸間膜三角部の大腸壁は漿膜が欠如しており、移植された大腸癌細胞の増殖に有利である。盲腸腸間膜三角部には腸壁に出入りする腸間膜動静脈およびリンパ管が存在し、門脈系へ血液を排出する豊富な血流が確保される。この部位に形成された腫瘍は、腸間膜の動静脈およびリンパ管への浸潤が促進され、遠隔転移が生じやすく、特に肝転移の頻度が高い。
大腸癌モデルにおける腫瘍組織は、腹腔内に複数の部位へ転移する。具体的には肝臓、脾臓、隔膜、腸間膜リンパ節などに転移が認められる。これらの転移経路は人間の大腸癌の転移特性と一致しており、大腸癌の自然な転移プロセスを完全に再現可能である。
大腸癌オルソトピック移植NKGモデルの実例紹介
⮚ HCT116-luc細胞株
図1. HCT116-luc細胞を用いた大腸癌オルソトピック移植NKGマウスモデルにおける体内蛍光イメージング、蛍光強度変化および生存曲線。
結果から、HCT116-luc細胞はCyagenのNKGマウスにおいて容易に腫瘍を形成し、最大蛍光信号は1010に達した。マウスの最高生存期間は27日、中央生存期間は26日であり、生存期間が短いことが示された。腫瘍組織は腹腔内に転移しており、増殖期間（D25）を経過後、腫瘍組織内に石灰化が生じ、マウスにおける蛍光信号の低下と対応した。
⮚ HCT15-luc細胞株
図2. HCT15-luc細胞をNKGマウスの結腸に移植した際の体内蛍光イメージング、蛍光強度変化および生存曲線。
結果から、HCT15-luc細胞はNKGマウスにおいて容易に腫瘍を形成し、最大蛍光信号強度は108に達した。マウスの最高生存期間は39日、中央生存期間は35日であり、生存期間は比較的短い。腫瘍組織は腹腔内に転移した。
⮚ DLD-1-luc細胞株
図3. DLD-1-luc細胞をNKGマウスの結腸に移植した際の体内蛍光イメージング、蛍光強度変化および生存曲線。
結果から、DLD-1-luc細胞はNKGマウスにおいて容易に腫瘍を形成し、最大蛍光信号強度は109に達した。マウスの最高生存期間は63日、中央生存期間は59日であり、生存期間が比較的長い。腫瘍組織は腹腔内に転移した。
移植モデルサービス：オルソトピックモデル、NKG免疫不全マウス、その他
CyagenのNKGマウスは、NOD-Scid系統からIl2rg遺伝子をノックアウトして開発された重度免疫不全マウスである。この系統は成熟T細胞、B細胞およびNK細胞が欠如しており、補体活性は低下し、マクロファージのヒト細胞への食作用も弱い。そのため、NKGマウスはヒト造血幹細胞（HSC）、末梢血単核球（PBMC）、患者由来移植腫瘍（PDX）、成人幹細胞および組織の効率的な移植が可能である。
Cyagenでは、200種以上のヒト細胞株を免疫不全マウスに移植し、皮下、静脈内、異所性、およびオルソトピック／原位置移植部位を含む多様な移植モデルを確立した。これにより、大腸癌、肺がん、肝がんなど、さまざまな癌に対する多数のオルソトピック移植モデルが開発された。オルソトピックモデルやその他の移植モデルに関するご要望がございましたら、無料相談をご利用ください！
