新型コロナウイルス研究の心強い味方：マウスモデルの選択と研究への応用
目次
01 SARS-CoV-2マウス推奨モデル 02 主な応用例SARS-CoV-2マウス推奨モデル
動物モデルは、COVID-19の発症メカニズムやSARS-CoV-2感染に対する宿主免疫応答に関する研究者の理解を助け、疾病予防、ワクチン、治療法の迅速な開発を支援する上で非常に重要です。
SARS-CoV-2感染症の研究では、生理的特徴や免疫制御がヒトに最も近い非ヒト霊長類がモデル動物としてよく利用されています。しかし、研究需要の高まりと経済的・時間的コストの上昇を考慮すると、標的遺伝子を改変し、安定した遺伝を持つ遺伝子改変マウスは、研究用動物モデルとして広く利用されるようになってきています。
アンジオテンシン変換酵素2（ACE2）は、SARS-CoV-2ウイルスが人体に侵入する際に最も重要な細胞表面受容体ですが、種差により、SARS-CoV-2スパイク（S）タンパク質の受容体結合ドメイン（RBD）は、自然条件下では野生型げっ歯類のACE2受容体に結合することができません。しかし、遺伝子編集技術により、マウスのACE2をヒトのACE2に置き換えることで、ヒトのACE2受容体を安定的に発現するヒト化ACE2マウス（hACE2）を得ることができます。関連研究により、hACE2マウスがSARS-CoV-2感染に感受性があり、様々な研究に役立つことが実証されています。
サイヤジェンは、独自のTurboKnockout技術と最適化された標的型遺伝子編集技術により、BALB/c、C57BL/6J、C57BL/6Nの3種類のバックグラウンド系統のACE2マウス作製を提供しています。また、様々な遺伝子ターゲティングスキームを設計し、基礎研究および創薬におけるお客様の動物モデルに対するニーズにも十分対応可能です。
SARS-CoV-2/COVID-19の研究用の現行動物モデル
| 製品番号 | 製品名 | タイプ |
|---|---|---|
| C001191 | hACE2-AII CDS-B6J | ヒト化/SARS-CoV-2マウス |
| C001227 | hACE2-AII CDS-BALBC | ヒト化/SARS-CoV-2マウス |
| C001244 | K18-hACE2-2A-CreERT2 | ヒト化/SARS-CoV-2マウス |
| C001226 | hACE2-EGFP | ヒト化/SARS-CoV-2/蛍光標識マウス |
| C001246 | ROSA26-LSL-hACE2 | ヒト化/SARS-CoV-2マウス |
| C001281 | loxP-hACE2-CDStm | ヒト化/SARS-CoV-2マウス |
| C001228 | Ace2 KO | SARS-CoV-2マウス |
人気の動物モデルのうち、hACE2-All CDS-B6J、K18-hACE2-2A-CreERT2マウス系統は、今ご注文いただければ、最短1週間での出荷が可能です！
▶ hACE2-All CDS-B6J 生体マウス
このマウスモデルは、ヒトACE2 CDSをマウス内在性Ace2配列（マウスAce2シグナルペプチドを保持）に置換することにより、hACE2の発現がマウス内在性Ace2制御要素によって、制御されるようにしたものです。この遺伝子はX染色体上にあり、ホモ接合体の雌とヘミ接合体の雄は生存可能で生殖能力も備わっています。
▶ K18-hACE2-2A-CreERT2 生体マウス
このマウスモデルは、ヒトACE2 をヒトケラチン18（K18）プロモーターにより、初期感染した気道上皮細胞を含む上皮細胞に発現させたものです。CreERT2を含み、タモキシフェン誘導型Creマウスを用いて時間特異的に制御し発現させることが可能なマウスモデルとなっています。
K18-hACE2マウスはSARS-CoV-2ウイルスに感染し、体重減少、息切れ、猫背、無気力を特徴とする重篤な疾患を発症することがあります。これらのマウスはウイルス感染に対して用量依存的に反応するため、高力価のウイルスに感染したマウスにおける重症急性呼吸器症候群の研究だけでなく、低用量で軽度の感染による長期的な影響の研究も可能です。
主な応用例
サイヤジェンのhACE2マウスモデルは、SARS-CoV-2関連研究のブレークスルーに貢献し、その応用方向は、ウイルス感染メカニズムの研究、ワクチン開発・評価、予防薬スクリーニング、ウイルス感染後の合併症、抗体医薬開発・検証など、多岐にわたっています。
▶ SARS-CoV-2感染メカニズムに関する研究
現在の研究では、SARS-CoV-2ウイルスのスパイク（S）タンパク質が、ヒトの細胞に存在するACE2受容体との結合部位であることが明らかになっていますが、両者の結合の分子・細胞機構は依然不明なままとなっています。研究者らは、上皮細胞特異的プロモーターK18（製品番号：C001244）で駆動するK18-hACE2-2A-CreERT2マウスを用いて、SARS-CoV-2ウイルス感染時にスパイク加水分解により生成されるS2'フラグメントが、SARS-CoV-2ウイルス感染過程で不可欠な分子イベントの一つであり、受容体の認識や膜融合などにおいて果たす役割をついに明らかにしました。[1]
▶ SARS-CoV-2ワクチン開発の評価
COVID-19 パンデミックの抑制と予防にはワクチン接種が望ましいですが、感染に対して長時間作用する SARS-CoV-2 ワクチンの開発が急務であることに変わりはありません。研究者らは、hACE2-All CDS-BALBCマウス（製品番号：C001227）を用いて、新たに開発したワクチンの検証を行い、mSMウイルス様粒子とAl/CpGアジュバントをベースにしたワクチンが、COVID-19に対して有効かつ有望なワクチンであることを実証しました。[2]
▶ SARS-CoV-2予防薬スクリーニング
ACE2タンパク質の量を半分に減らすと SARS-CoV-2の感染重症度が著しく低下することが研究で示されており、ACE2タンパク質の量を部分的に減らすことがSARS-CoV-2感染予防の新しい戦略のひとつになる可能性が示唆されています。研究者らは、hACE2-All CDS-B6Jマウス（製品番号：C001191）を用いて、薬剤スクリーニングを行ったところ、天然ビタミンC（VitC）がACE2タンパク質の量を減らし、SARS-CoV-2感染を予防できることを発見し、さらにその作用機序を検討しました。[3]
▶ SARS-CoV-2ウイルス感染後の合併症に関する研究
SARS-CoV-2は、主に呼吸器感染によって肺炎や発熱などの臨床症状を発症し、嗅覚障害、緊張型統合失調症、消化器疾患、血小板減少症、精巣障害など、様々な合併症を引き起こすことが報告されています。様々な合併症の病態を知ることは、患者の病気の治療を行う上でも非常に重要なことです。研究者らは、検証モデルとしてhACE2-All CDS-B6J マウス（製品番号：C001191）を用い、SARS-CoV-2 Sタンパク質刺激による腸でのVEGFの過剰産生の分子メカニズムを明らかにしました。COVID-19において、ERK/VEGFが腸の炎症と疾患進行バイオマーカーおよび治療標的となりうることを実証しました[4]
▶ 抗体医薬品の開発・検証
SARS-CoV-2ウイルスは、流行期間中常に変異しており、DeltaやOmicronのような複数の病原性や感染性の変異株の出現は、この病気の予防と治療に大きな課題をもたらしています。 このため、より効果的な対策が急務であり、広域中和抗体はそれに対応する手段の一つだと考えられています。研究者らは、hACE2-All CDS-B6Jマウス（製品番号：C001191）を用いて、R1-32抗体のin vivo防御効果を評価し、R1-32がSARS-CoV-2感染に対して防御活性を有することを確認しました。[5]
ワンストップ・マウスモデル検索プラットフォーム：MouseAtlas
MouseAtlas（マウスアトラス）は、KOマウスからヒト化マウスまで、遺伝子や製品モデル名で検索できるプラットフォームです。生体マウスか精子凍結状態か、リアルタイムの在庫状況、検証データ、詳細な説明を直感的に確認でき、直接注文も可能です。社内の製品管理システムと連携して常に最新情報が更新されており、現在39,000種類以上のモデルマウスを収録しています。研究者の皆様にとって非常に便利なワンストップソリューションです。
References:
[1] Yu, Shi., Yu, Shi., Zheng, Xu., Zheng, Xu., and Zhou, Bingjie.. "SARS-CoV-2 spike engagement of ACE2 primes S2' site cleavage and fusion initiation." Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 119.1(2022).
[2] Chen, Jing., Chen, Jing., Xu, Wang., Li, Letian., and Yi, Lichao.. "Immunogenicity and protective potential of chimeric virus-like particles containing SARS-CoV-2 spike and H5N1 matrix 1 proteins." Frontiers in cellular and infection microbiology.
[3] Yibo Zuo, Zhijin Zheng, Yingkang Huang, Jiuyi He, Lichao Zang, and Tengfei Ren.. "Vitamin C is an efficient natural product for prevention of SARS-CoV-2 infection by targeting ACE2 in both cell and in vivo mouse models." bioRxiv.
[4] Zeng, Fa-Min., Zeng, Fa-Min., Li, Ying-Wen., Deng, Zhao-Hua., and He, Jian-Zhong.. "SARS-CoV-2 spike spurs intestinal inflammation via VEGF production in enterocytes." EMBO molecular medicine 14.5(2022):e14844.
[5] Ping He, Banghui Liu, Xijie Gao, Qihong Yan, Rongjuan Pei, Sun Jing, and Chen Qiuluan.. "SARS-CoV-2 Delta and Omicron variants evade population antibody response by mutations in a single spike epitope." Nature Microbiology.
