線維化モデルの「種差・系統差」完全ガイド：マウスvsラット、C57BL/6 vs BALB/c

1. なぜ同じ薬剤でも「効き方」が違うのか？

「ブレオマイシンを投与したのに肺が線維化しない」「CCl4を打っても肝硬変まで進まない」。 前臨床試験（In Vivo）を始めたばかりの研究者が直面するこうしたトラブルの多くは、手技や試薬の問題ではなく、使用している動物の「種（Species）」や「系統（Strain）」の選択ミスに起因しています。

線維化は単なる物理的な損傷ではなく、高度に制御された「免疫応答と修復プロセスの結果」です。そのため、ベースラインの免疫バランスや遺伝的背景が異なる動物を用いると、表現型（Phenotype）は劇的に変化します。

本記事では、線維化モデルにおいてなぜ「C57BL/6マウス」が好まれるのか、そして実験目的に合わせた最適な種・系統の選び方を解説します。

2. 種差：マウス (Mouse) vs ラット (Rat)

マウスとラットの選択は、単なる「サイズとコスト」以上の意味を持ちます。

マウス（Mouse: Mus musculus）

• 利点: 遺伝子改変技術（ノックアウト/ノックイン）が豊富で、特定分子の機能解析に向いています。また、抗体やELISAキットなどの試薬類も圧倒的に豊富です。
• 特徴: 免疫応答の偏向が系統によって明確に分かれているため、特定の病態（Th1優位など）に依存したモデルを再現しやすい特徴があります。
• 主なモデル: ブレオマイシン(BLM)肺線維症、NASH/MASH（食餌性・STAM）、UUO (片側尿管結紮)など。

ラット（Rat: Rattus norvegicus）

• 利点: 体組織量が大きいため、1匹から得られる血液や組織量が多く、PK/PD（薬物動態/薬力学）解析や安全性試験に適しています。また、一部の代謝や心血管系の生理学はマウスよりもヒトに近似しています。
• 特徴: 腎臓モデルにおいて特有の感度を持ちます。
• 主なモデル: アデニン誘発CKDモデル（マウスに比べて安定して腎不全・線維化を発症しやすく、ヒトCKDに似た病態を示すためラットが好まれることが多いです）、心不全に伴う心筋線維化モデル、CCl4肝線維症などで頻出します。

3. マウスの系統差：C57BL/6 が「線維化の王様」と呼ばれる理由

マウスを用いる場合、系統の選択が成否を分けます。最も重要なファクターは、各系統が持つ「Th1（細胞性免疫） vs Th2（液性免疫）」のバランスです。

C57BL/6 (B6) マウス：線維化モデルの第一選択

• 免疫的特徴: Th1応答が優位（Pro-inflammatory）。IFN-γなどの炎症性サイトカインを産生しやすく、組織損傷に対して強力な炎症応答を引き起こします。
• 線維化への感受性: 極めて高い（Susceptible）。炎症が強く起こるため、その修復プロセスとしての線維化（コラーゲン沈着）も重度になりやすいのが特徴です。
• 適用モデル: ブレオマイシン肺線維症（最も典型的な進行を示す）、食事誘発性MASH（脂肪肝になりやすい）、UUOなど。線維化モデルの約8割がB6背景で行われます。

BALB/c マウス：アレルギーに強く線維化に弱い？

• 免疫的特徴: Th2応答が優位。IL-4やIL-13を産生しやすく、アレルギーや寄生虫感染モデル（喘息モデルなど）に多用されます。
• 線維化への感受性: 相対的に低い（Resistant / Less susceptible）。例えばブレオマイシンを投与しても、B6マウスほどの重篤な線維化には至らず、自然回復（Resolution）が早いことが知られています。
• 注意点: Th2サイトカイン（IL-13など）は線維化促進（Pro-fibrotic）に働くはずですが、BLMモデルにおいては、初期の激しい急性炎症（Th1/M1マクロファージ優位）が線維化の強力なトリガーとなるため、Th1優位のB6の方が線維化が重症化するというパラドックス的な現象が見られます。

その他の系統

• C3H/HeJ: TLR4に変異があるためLPSに不応答。エンドトキシン絡みの肝線維化や自然免疫の寄与を調べる際に使用されます。
• DBA/2: NASHモデルにおいて、B6とは異なる脂質代謝プロファイルを示し、よりヒトに近い肝病態を示す場合があるとして近年注目されています。

臓器別：種・系統選択早見表

臓器／モデル	第一選択	代替選択	非推奨	主な理由
肺（BLM）	C57BL/6 マウス	—	BALB/c	Th1急性炎症が線維化進展に必須
肝（CCl4反復）	C57BL/6 マウス／Wistarラット	BALB/c	—	KO系統との整合でB6、門脈圧亢進評価ならラット
肝（MASH食餌）	C57BL/6J マウス（AMLN/GAN）	DBA/2	BALB/c	B6JはNnt変異でインスリン抵抗性顕性化
腎（UUO）	C57BL/6 マウス	129/Sv	BALB/c	短期で再現性の高い間質線維化
腎（アデニンCKD）	Wistar/SDラット	C57BL/6 マウス（要高濃度）	—	マウスは摂餌忌避で用量管理困難
皮膚（BLM皮下）	C57BL/6 マウス／DBA/2	—	BALB/c	強皮症様硬化はTh1優位系統で明瞭
心（TAC・AngII）	C57BL/6 マウス／SDラット	129/Sv	—	機能評価（エコー）ではラットが扱いやすい

4a. マウスの「亜系統（Substrain）」問題：C57BL/6J vs C57BL/6N

B6と一括りにされがちですが、JAX（Jackson Laboratory由来のC57BL/6J）とNIH（C57BL/6N系列）では表現型が異なることが知られています。代表的な差異：

• Nnt遺伝子欠失：B6Jは Nnt に5エクソン欠失を持ち、ミトコンドリアNADPH/グルタチオン代謝が低下。結果として高脂肪食誘発のインスリン抵抗性や肝脂質蓄積がB6Jで顕著に出ます（MASH研究でB6Jが好まれる理由の一つ）。
• アルコール嗜好性・一部の行動表現型もJ/Nで異なる
• 実務的推奨：論文投稿時は系統表記を C57BL/6J (JAX #000664) のように亜系統＋ベンダー番号で明示する。"C57BL/6" のみの記載はレビューアに指摘されやすい。

4b. 性差（Sex Differences）：雌雄で線維化進展は変わるか

前臨床モデルでは長らく雄優位で試験が組まれてきましたが、NIHは2016年以降、両性使用を原則化しています。線維化モデルにおける主な性差：

• 肝線維化（CCl4/MASH）：エストロゲンの抗線維化作用により雌マウスは線維化が軽度。MASH評価では雄B6Jが標準。ただし閉経後モデルを模す場合は卵巣摘出雌を併用。
• 肺線維化（BLM）：雄の方が線維化が重度という報告が多いが、系統依存性あり。雌ではエストロゲン受容体シグナルが肺胞上皮保護に働く。
• 腎線維化（UUO）：雄の方が尿細管間質線維化が強い。テストステロン除去で軽減する報告。
• 心線維化（AngII）：雄で心筋肥大・線維化ともに顕著。HFpEFモデルでは雌の使用が推奨される（ヒトHFpEFは女性優位のため）。

5. モデル別の「種差・系統差」具体例

【肺】ブレオマイシン誘発肺線維症モデル

• B6マウス: 投与後14〜21日でピークに達する重度かつ広範な線維症を発症。標準モデル。
• BALB/cマウス: 線維化は局所的で軽度にとどまり、早期に修復傾向を示す。
• 結論: 抗線維化薬の薬効（コラーゲン減少）を評価するには、C57BL/6が必須です。

【肝】四塩化炭素（CCl4）誘発肝線維症モデル

• B6マウス vs BALB/cマウス: CCl4に対する肝毒性の感受性はBALB/cの方が高い（壊死が激しい）ことが報告されていますが、長期投与による粗大な架橋形成（Bridging fibrosis）はB6でも十分に評価可能であり、遺伝子改変マウスとの比較の都合上、B6が多用されます。
• ラット (Wistar / Sprague-Dawley): マウスよりも肝臓が大きく、反復投与による「微小結節性肝硬変（Micronodular cirrhosis）」の形成が安定しているため、門脈圧亢進症の研究や血態動態を同時に測る場合はラットが優れます。

【腎】アデニン誘発CKD（慢性腎臓病）モデル

• ラット (Wistar / SD): 餌にアデニンを混ぜる、あるいは経口投与することで、腎臓への2,8-DHA結晶沈着、尿細管間質性線維化、二次性副甲状腺機能亢進症を安定して発症します。
• マウス (B6等): マウスはアデニン添加飼料に対する忌避性が強く、摂餌量の著しい低下による重度の体重減少リスクがあります。そのため、モデル作製の難易度がラットより高く、飼料濃度（アデニン含有量）の慎重な調整や、強制経口投与（経口ゾンデ）による正確な用量管理が必要となる特徴があります。

【MASH】系統・亜系統による脂肪肝・線維化感受性

MASH研究は系統差の影響が特に大きい領域です：

• C57BL/6J (B6J): Nnt 欠失により、AMLN/GAN/CDAHFDで肝脂質蓄積・線維化が顕著。現行MASH研究の事実上の標準
• C57BL/6N (B6N): Nnt 完全型。同じ食餌でも線維化がマイルドで、薬効シグナルが出にくい場合がある
• DBA/2: ヒトMASHに近い胆汁酸代謝・ミトコンドリア機能障害を示すとの報告。一部研究で「ヒトMASHモデルとしてB6Jより優位」と主張
• BALB/c: Th2優位のため、MASH誘発食でも線維化は軽度。非推奨

詳細はMASHモデル選定ガイドを参照。

6. 正しい選択が試験成功の鍵

動物モデルの選定は、実験の「土台」です。論文で一括りに書かれているからといって、背景の異なる系統を使用すると、数ヶ月の労力と貴重な試験薬が無駄になるリスクがあります。

最適な前臨床モデルを構築するためには、常に以下の基準で種・系統を評価・選定することが推奨されます。

1. 評価したいMoA（作用機序）は何か: 免疫・炎症の抑制か？直接的なコラーゲン阻害か？
2. 必要なサンプリング量は？: PK/PD解析等で多量の血液が必要であればラットを選択。
3. モデルの自然歴（Natural History）: その系統は、試験期間中に自然回復してしまわないか？

線維化の定量（シリウスレッド染色やヒドロキシプロリン定量）を明確なポジティブコントロールと比較しながら行うためには、感度が高く、結果のパラツキが少ないモデル設定が不可欠です。

7. FAQ

Q1: 遺伝子改変マウスがC57BL/6背景しかない場合、BLMモデルとの相性は？

基本的に問題ありません。B6はBLM感受性が高いため、KO/TG系統を用いた薬理試験・病態解析に最適です。ただしCre-driverによるタモキシフェン誘導系では、タモキシフェン自体が肝毒性・代謝系に影響するため、Creコントロール群の設定が必須です。

Q2: マウスとラット、PK/PD試験ならどちらが優先？

血液サンプリング量が多いラットが有利です。ただし抗体医薬のように免疫原性が種依存的な場合、ヒトターゲットに対する交差反応性を事前確認する必要があります。マウスでは多くの交差反応性抗体が利用可能ですが、ラットでは限定的な場合があります。

Q3: BLM投与後、想定より早期に動物が死亡する原因は？

1. 投与量過剰（B6で気管内投与2.5U/kg超は致死率上昇）、2) 麻酔深度不足による誤嚥、3) C57BL/6亜系統の違い（B6Nは高感受性報告あり）、4) 飼育環境のpathogen感染（特にPVM、Sendai）。投与量は文献値の70-80%から開始し、プレリミナリー試験で最適化してください。

Q4: CCl4モデルでラットとマウス、どちらを選ぶべき？

• 遺伝子改変やハイスループット薬効評価 → マウス（B6）
• 門脈圧・血行動態評価、肝生検によるステージ追跡 → ラット（SD/Wistar）
• 肝硬変（Bridging fibrosis → Nodular cirrhosis）の再現 → ラット優位 なお、CCl4の雌での低感受性のため、雄を標準とします。

Q5: アデニンCKDモデルでマウスを使う方法は？

0.2%アデニン添加食は過剰忌避を引き起こすため、以下のいずれかが推奨されます：

1. 0.15%に下げて4週間投与（Diwan et al. 2018）
2. 経口ゾンデで50mg/kg/日強制投与（摂餌量非依存、用量精度高）
3. ラット移行が最も確実。マウスでの予算・期間制約がない限り、ラットを第一選択とすべき。

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参考文献

1. Walkin L, et al. The role of matrix metalloproteinases in animal models of peritoneal fibrosis. Fibrogenesis Tissue Repair. 2013;6(1):18. PMID: 24073826
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3. Diwan V, et al. Adenine-induced chronic kidney disease in rats. Nephrology (Carlton). 2018;23(1):5-11. PMID: 28703447
4. Mekada K, et al. Genetic differences among C57BL/6 substrains. Exp Anim. 2009;58(2):141-149. PMID: 19448337
5. Freeman HC, et al. Deletion of nicotinamide nucleotide transhydrogenase: a new quantitative trait locus accounting for glucose intolerance in C57BL/6J mice. Diabetes. 2006;55(7):2153-2156. PMID: 16804088
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