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遺伝性疾患の研究における実験動物の役割と課題〜筋ジストロフィーモデル動物を例に〜

コラム

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1. 遺伝子変異の解析とモデル動物の作製

 筋ジストロフィーは、40種類以上の遺伝子のいずれかに変異が生じて発症する遺伝性筋疾患の総称です(1)。原因遺伝子によって違いはありますが、進行性の筋力低下と骨格筋の組織変性を主徴とする致死的な疾患です。患者数が最も多いデュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)は、筋細胞膜の構造維持に不可欠な蛋白質をコードするジストロフィン(DMD)遺伝子の変異が原因で発症するX連鎖劣性遺伝疾患です(2)。DMD遺伝子は78個のエクソンから構成される全長2.4 Mbの巨大な遺伝子です。このような巨大な遺伝子上に多様な変異が様々な箇所に生じるため、診断や治療法の開発が困難となっています。

 DMD遺伝子の変異の型は、コドンの読み枠がずれる「アウト・オブ・フレーム型」と読み枠が維持される「イン・フレーム型」に大別されます。前者のアウト・オブ・フレーム型変異ではジストロフィン蛋白質が産生されないため重症のDMDとなりますが、後者のイン・フレーム型変異では短いジストロフィンが産生されるため、多くは軽症のベッカー型筋ジストロフィー(BMD)と診断されます。これらの型はさらに欠失や重複、点変異など様々な変異によって生じるだけでなく、現在では変異パターンに応じて予後が異なることが明らかとなりつつあります(3)。変異の種類に応じた病態を理解するためには、患者と同様な変異を持つ遺伝子改変動物が必要です。しかし、欠失だけでも500種類以上が報告されている変異に対して、それぞれのモデル動物を作製することは現実的ではありません。そこで活躍するのが、遺伝子変異の種類や頻度、症状などの様々な情報がまとめられているデータベースです。DMDを含む遺伝性筋疾患の分野においてもいくつかの国家規模または国際的規模のデータベースを利用することできます(3)。このような情報を利用することで、発生頻度の高い変異や重症度を調べることができます。すなわち、無数にある変異の中から「どのような変異を持つモデル動物を作製すべきか」の指針となる情報が得られる場合があります(図1)。

図1 遺伝性疾患の国際的open database(LOVD: https://www.lovd.nl/)を用いて解析されたDMD遺伝子の欠失変異の頻度と重症度スペクトラム。赤は重症のDMD、青は軽症のBMDを示す。Ex, エクソン(数字は欠失したエクソンの番号); IN, イン・フレーム変異(短縮型ジストロフィンの産生が可能な変異)。記載のない項目は全てジストロフィンを産生できないアウト・オブ・フレーム変異を示す。Echigoya Y, et al. J Pers Med. 2018, licensed under CC BY 4.0.

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日本大学生物資源科学部 獣医学科 動物医科学研究センター  越後谷 裕介(JALAM教育委員会)

関連記事

動物福祉の評価ツールのご紹介-1
〜AVMA主催の“学生動物福祉状況の評価コンテスト”〜

 さて、イリノイ大のニュースによると、このコンテストの目的は、「農業、研究、伴侶など、人間のために使用される動物に影響を与える福祉問題の理解と認識を高めるための教育ツールを経験することであり、倫理的推論に対する理解の上に、科学的理論とデータに基づいた動物福祉の客観的評価を促し、批判的思考を促進し、コミュニケーション能力を向上させる」ことです。参加対象は、3・4年学部生、獣医学部生、院生(1チーム3-5人)であり、動物看護師やAVMA会員の獣医師も少数に限り参加できます(ただし、コンテストの対象外)。参加者はいくつかのシナリオに沿って出題される動物とその福祉状況を分析して、その中から優れたシナリオを選び出し、発表するというものです。

 ニュースでは、“動物福祉のさまざまな事象をそのときどきの断片として客観的かつ定量的に評価することも可能ですが、福祉問題は連続したものであり、どのあたりで許容できるか、どのあたりが好ましいか、または許容できないかの判断は、多くの場合、倫理に基づく選択に帰着するものです。コンテストでは、問題解決へ学際的にアプローチするため、科学に基づく知識を倫理的価値観と統合することを学生に教えています”という風に審査の方法について説明しています。私たちが学生の動物福祉評価を審査するのであれば、北米でどのような基準やチェック方法に従って動物福祉が評価されているのかの具体例を知りたいところです。

 今回はこのくらいにさせていただいて、次は、動物福祉評価のツールについて整理していきたいと思います。

参考文献

1) Beaver B. V. and Bayne K, Chapter 4 – Animal Welfare Assessment Considerations, Laboratory Animal Welfare, 29-38 (2014)

2) Animal welfare judging team provides unique experiential learning for students. (cited 2022. Oct.28)

3) AVMA Animal Welfare Assessment Contest. (cited 2022. Dec. 05)

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コラム

動物福祉の評価ツールのご紹介-2
〜福祉を評価するツールを紹介するサイト1:USDAのNational Agricultural Library〜

Welfare Assessment Training and Resources動物福祉の評価のトレーニングとリソース

1)”CCAC Guidelines: Animal Welfare Assessment

 カナダ動物愛護協議会(CCAC, Canadian Council on Animal Care)が2021年に作成したガイドラインへのリンクです。このガイドは、なぜ福祉を評価するのか、福祉指標を特定し、福祉評価の文書化について説明しています。このガイドラインの要点を、極端に短くまとめれば、以下の5点に集約できます。

 ・評価の監督は委員会が担うが、評価そのものは評価実施者に任せる

 ・動物は健康であるべき

 ・福祉評価は定期的に実施する

 ・評価に用いた情報は研究者などが利用できるよう記録する

 ・評価の結果を動物実験委員会は利用する

2)“Welfare Assessment

 “動物実験の3Rsの推進”を図る、英国NC3Rs(The National Centre for the Replacement, Refinement & Reduction of Animals in Research)が作成した“Welfare Assessment”ガイドにリンクしています。このガイドでは、以下の情報を提供しています。

 ・福祉指標の特定

 ・実際上の侵襲性の評価と報告

 ・効果的な記録の保持とレビュー

 ・スタッフのトレーニング

 ・関連リソース

3)“Guide to Welfare Assessment Protocols

 苦痛の軽減(Refinement)に関する英国合同ワーキンググループ(JWGR)が2011年、Laboratory Animals誌に発表した“A guide to defining and implementing protocols for the welfare assessment of laboratory animals: eleventh report of the BVAAWF/FRAME/RSPCA/UFAW Joint Working Group on Refinement へのリンクです。このガイドには、動物の苦痛の軽減に関する事項がかなり細かく記載されています。

 ・効果的な福祉評価スキームのための一般原則

 ・チームアプローチ

 ・良好な福祉の定義

 ・適切な福祉指標の選択

 ・動物福祉指標の記録システム

 ・評価のタイミング・期間・頻度

 ・実践的な福祉評価(観察・潜在的な福祉問題の指摘)

 ・福祉記録の確認

 ・倫理・動物愛護委員会との連携

 ・さらなる情報へのアクセス

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コラム

実験動物の里親制度

このように研究機関においては実験動物の健康と福祉を管轄する選任獣医師の承認が必須になっています。さらに演者が所属しているブラウン大学の譲渡動物の基準が説明されていますので併せて紹介します。

・譲渡される動物は健康で、行動に問題がないことが確認されていなければならない。

・FDAが承認した人用もしくは動物用医薬品、サプリメント、もしくは動物用医薬品の薬品グレード化合物以外の物質を投与されていないこと。

・感染性物質に曝露されていないこと。

・遺伝子組換え、もしくは免疫抑制動物ではないこと。

・職員もしくはその家族のペットとしてのみ許可され、販売されないこと。

・人用もしくは動物用の食料とされないこと。

・里親は将来に渡って獣医学的ケアが必要な場合は責任を持つこと。

大学と製薬企業では譲渡条件も異なるとは思いますが(製薬企業は承認前の化合物を投与しているため、この条件では譲渡できない)、基本的には各国の法律や規則、大学や企業の動物実験委員会での規程など厳格なルールのもとに動物を選定する必要があることが分かります。

先にも述べたように里親制度が出来たことで実験動物を譲渡することで救われる命がある一方、命の選別をしなければならない実験従事者がいるのも事実です。彼らの精神的負担を軽減するためにも譲渡動物選定における明快なルールの策定と、実験動物の里親制度の更なるブラッシュアップが求められています。

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コラム

動物福祉の評価ツールのご紹介-3 福祉を評価するツールを紹介するサイト2: NC3Rsの Welfare Assessment

1.福祉指標の策定

このガイドラインは福祉指標として着目すべき事柄を以下の6つのカテゴリーに分けています。詳細については、欧州委員会の「苦痛度評価の枠組みに関する作業文書」の13ページ下から始まる表“Appearance / Body Functions / Environment / Behaviours / Procedure-specific indicators / Free observations”を引用する建付けになっています。動物の状態のチェックリストとして使うと考えると、この表で十分ではないかと思います。

●身体、被毛、皮膚の状態を含む外見(例:身繕い行動の低下、ラットのポルフィリン着色)

●身体機能(例:摂餌・摂水量の減少、体温の変化など)

●ケージやペンなど内の環境(例:巣の質、排せつの場所など)

●行動(社会的相互作用、姿勢、歩行、常同行動のような望ましくない行動など)

●実験方法特有の指標(例:がん研究における腫瘍の大きさなど)

●自由観察(観察者が予測しなかった苦痛の指標を見た場合、自由にテキストを入力できるようにする)

福祉指標の策定の進め方は以下のように記載されています。

●最初に、各手技に適した福祉指標を具体的に定義する。

●「手順全体を検討」し、「発生しうる苦痛の種類と原因を特定」することから始める。

●「肉体的苦痛」だけでなく、「不安や苦痛」、「科学的処置の直接的影響」、さらに「取り扱いや拘束、あらゆる飼育上の制限」、「安楽死の影響」なども検討する。

●体重などの「客観的基準」と、被毛の状態、姿勢、社会的行動などの「主観的指標」を組み合わせる。

●「重大な苦痛を示す指標(毛玉など)」ばかりに注目するべきではない。また、「劣悪な福祉状況を早期に発見できるような指標(巣の状態の悪化など)」も含める。

●マウスの開腹手術後の苦痛の状態について「術後に鎮痛処置を施さなかった場合、鎮痛処置を施した場合と異なり、心拍数の上昇などが24時間認められ、体重と摂餌量の減少が2・3日続いた」と報告1)されている。

●「指標の数」は、苦痛の兆候を確実に検出するのに十分で、かつ、有能な観察者がその動物を自由に評価できる「設定時間内で観察可能なもの」とする。

●福祉状況記録用紙に「自由記述欄」を設け、追加観察事項を記録可能とする。

●観察のタイミングと頻度は、動物の通常の活動パターン、科学的処置のタイミング、起こりうる苦痛のレベルなどを考慮する。例えば、ラットやマウスは夜行性なので、観察を動物が眠っているはずの明るい時間帯(人間の労働時間)だけに限定すると、重要な行動指標を見逃す可能性がある。同様に、術後や疾患の経過における重要な時期など、有害事象が発生しやすい時期には、より頻繁に評価を行う必要がある。

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