g-links's blog
本ブログは，WEBサイト 神経行動解析リンクス (Neurobehavioral Links)
https://sites.google.com/view/behavior100/
の内容に基づいています。
1. コモンマーモセット
コモンマーモセット (The Common Marmoset: Callithrix jacchus ) は，重要なサル類実験動物として近年注目を集めている。このサルは，その体重が大きめの成熟ラットなみで，サル類として，小型で取り扱いが容易である。さらに，多産であり，実験動物の繁殖という観点からも有利である。また，アカゲザルやカニクイザルなどのマカク属サルで懸念される深刻な人獣共通感染症のリスクが少ない。以上のことから，マーモセットは，実験動物としての重要な要件をいくつか備えているといえる（写真は著者撮影）。
マーモセットは，もともと南米ブラジルの北東沿岸部の樹木の多い場所に生息している新世界ザルである。身体は小さいが，脳は高度に発達しており，神経精神疾患の前臨床医学研究や神経科学研究 (Neuroscience Studies) での利用に関して，大きな期待が寄せられている。もちろん，身体疾患に関する in vivo 実験医学研究などについても同様といえる。
サル類実験動物としてのマーモセットの可能性に，最初に着眼し，実験動物にまで仕上げたのは，公益財団法人 実験動物中央研究所（実中研）の創設者で初代所長の野村達次博士 (1992−2013年) であった。彼は，今から約 50年前の1973年に，最初に 17 匹のマーモセットを，南米から，直接，実中研に輸入した（野村・飯沼：2008)。当時は，実験動物としてのマーモセットについては，何も知られていなかったために，このサルを実験動物として生産し，飼育するための基礎技術や実験技術を，多くの失敗を経て，ゼロから築き上げるほかなかった。さらに，生殖生理を含む生理学，内分泌学，解剖学，血液生化学，病理学などの基礎的学問的知見も並行して集積されていった（野村・飯沼，1991）。なお，このような業務を実際に担当した責任者は，故 谷岡功邦博士であった（谷岡，1999)。
当時の実中研には，サル類実験動物として，アカゲザル (Macaca (M) mulatta)，カニクイザル (M. fascicularis)， ニホンザル (M. fuscata)，リスザル (Saimiri sciureus)，タマリン (Saguinus oedipus) などが，実験あるいは実験動物としての有用性評価研究に使用されていた。しかし，野村達次所長は，1990年代後半において，実中研として，サル類は全てマーモセット１本でゆくという選択と集中の決断を下した。以後の 2,000年初頭においては，実中研のサル類は，すべてマーモセットのみとなった。
それから，四半世紀の歳月を経た現在において，実験動物としてのマーモセットは，世界でも注目されるようになった (Servick，2018)。米国National Institute of Health (NIH) からは，マーモセットの実験動物としての有用性についての白書がネット上に公開され，この実験動物の有用性と将来の展望についての具体的詳細な記載がある (NIH 2019 Marmoset Community White Paper: URL は，下記引用文献の項参照）。下記には，この白書の内容を参考にしつつ，われわれの実体験も含めて，マーモセットの実験動物としての特性，有用可能性/将来性について項目立てで記載した。
2. マーモセットの実験動物としての特性
2.1. サイズが小さい
ラット並の大きさということは，飼育/実験室のスペースも小さくて済む。実験動物として取り扱いが容易であり，飼育に必要な飼料類，飼育機材，治療薬を含む薬剤，試験的に合成された高価なテスト化合物などが，10倍以上の体重のアカゲザルなどのマカク属サルに比べて少なくて済み，経済的にも，実際的にも有利である。
2.2. 行動特性として性格がおとなしい
攻撃的なマカク属サル類よりは，おとなしく力も弱く，飼育管理ならびに実験使用において扱いやすい。ただし，マーモセットを飼育管理，捕獲，実験に使用する場合などには，取扱者は，消毒，専用衣服着用，皮手袋の使用などを含めた十分な注意が必要である。
2.3. 深刻な人獣共通感染症のリスクが少ない
マカク属サルにおいては，ヘルペスBウイルス，マールブルグ熱などの深刻な人獣共通感染症のリスクを無視できない状況があった。マーモセットは，何十年にもわたり，衛生的にも物理環境的にも，コントロールされた室内で，人工的に繁殖飼育されており，上記リスクが少ない。 しかしながら，マーモセットの飼育実験室での取り扱いには，デイスポーザブルの帽子，マスク，つなぎ服，手袋と専用の履物などの着用が必要である。これは，マーモセット とヒトとの双方向の感染症を防ぐためである。また，飼育実験環境は，繁殖時同様，衛生的，物理環境的に管理されていることが重要である。
2.4. 繁殖率が高い
繁殖率は実験動物を生産する上で重要な条件となる。マウス/ラットほどではないが，サル類としては多産である。すなわち，１匹の雌マーモセットは，その誕生 ２年後から，年 2 回，1 回に 2 あるいは 3 匹の仔を出産する。このことを前提とすると，1 匹の雌が，その 10年間の生涯において，おおよそ 40 匹の仔を出産することになる。これに対して，1 匹のマカク属サルの雌の生涯出産数は，多くて数匹程度である。
2.5. 遺伝子改変技術の導入と開発
高繁殖率は遺伝子改変技術の導入に有利である。マーモセットの生殖生理学やマウスの遺伝子改変技術や知識の蓄積を基盤として，ヒト疾患遺伝子の導入やその他の遺伝子改変などがマーモセットで試みられている。
2.6. 短いライフスパン
マーモセットの寿命は，最大で 20 年という記録もあるが，通常は 10 年程度である。この範囲だと，個別マーモセットの生涯にわたる追跡研究により，正常の老化や老化にともなう疾患の研究が可能となる。すなわち，研究室での腰を据えた実験計画により，５年の研究プロジェクトを２世代にわたり継続すれば，有意義な当該研究課題データが得られるであろう。疾患としては，アルツハイマー病，認知症，パーキンソン病，循環器障害，脳血管障害，高血圧症，がん，２型糖尿病，慢性閉塞性疾患，筋肉変性，変形性関節症，骨粗鬆症，白内障，黄斑変性症，聴覚障害などがあげられている。
2.7. ヒトと類似性の高い脳の構造
マーモセットの脳の構造，神経ネットワーク，神経機能は，マカク属サル類のそれらと共通しており，ヒトにも近い部分がある。マーモセットには，ラット/マウスにはない前頭前野があり，また高次の運動機能，感覚機能，認知機能（社会的認知を含む） などに関わりを持つと考えられる脳のエリアが存在する。このことから，マーモセットは，ヒトの脳研究に有用な実験動物として期待されている。
2.8. 発達した運動機能
マーモセットは，マカク属サル類同様に，運動機能が高度に発達している。例としては，ラット/マウスではとらえにくい四肢の微細運動コントロールが挙げられる。また，マーモセットに神経毒 MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine: MPTP) を皮下などに投与した場合には，四肢の振戦などを含むパーキンソン病様症候が詳細に観察できる。MPTP投与前あるいは正常マーモセットと比べると，その運動機能障害は明確となる。それゆえ，マーモセットでは， 新規化合物などについて，この運動機能障害に対する治療効果の有無判定が，極めて容易，かつ鋭敏となる（Ando et al., 2008, 安東，2018)。この点においても，マーモセットは，マカク属サル類での運動機能障害と，その治療効果有無の判定に関して遜色がない。
2.9. 相互コミュニュケーションと社会行動
豊かな顔面の表情変化，音声コミュニケーション，様々な行動表現などが，マーモセットの社会的集団状況で観察される。とくに，マーモセットのカップルや親仔の間の相互行動などには特徴的なものがある。社会的コミュニケーション以外にも，マーモセットは，様々な外部刺激に対しても敏感に反応する。これらは，マーモセットの高度に発達した脳の新皮質（前頭前野，視聴覚野など）などの構造によると考えられ，マーモセットのこの領域での神経科学研究利用に期待が寄せられる。
2.10. 実験動物としての均質性
上記に挙げたすべての項目の根底にある実験動物としての重要な条件として，マーモセットには生物学的均質性が存在するということがある。実験を実施する場合には，何匹かの動物を利用し，データのばらつきを配慮しつつ，コントロール群と実験群との間に有意な差が存在するかについて統計学的検定を実施して，分析することが常套手段である。この場合には，使用した実験動物が生物学的に均質でないと，実験において，データのばらつきが大きくなり，明確な結論が下せないことがある。
実験動物としてのマーモセットは，40年以上にわたり，制御されたクローズドコロニー環境下で，ランダム・ノンインブレッド・システムにより繁殖飼育されてきた。それゆえ，マーモセットを実験で使用することに関して，各個体間には一定の生物学的均質性が保証されており，これは，他のサル類実験用動物と比較して，特筆に値する点といえる。故野村達次博士は，遺伝情報が同じクローンマーモセットの産出，育成，生産についての実現に向けた努力をされていた。これが実現されると，上記の生物学的に均質な実験動物から，さらに前進して，遺伝的，生物学的に同一の実験動物を実験で多数利用できるようになり，その実験科学における意義は極めて大きいといえよう。これもマーモセットを実験動物として，さらに完成させることの今後の重要な課題のひとつと考えている。
3. マーモセット神経行動解析研究の先駆者たち
コモンマーモセットが，有用な実験動物として着眼され，その利用実現に向けた始動は，上記のとおり，ほぼ半世紀前の1970年代であった。その後は，ゆっくりとした，あるいは着実なペースで実験動物としての整備と研究が進められてきた。そのスピードが加速されたのは，21世紀になってからであった。そこで，著者の狭い視野内で，2,000年以前に起こったマーモセットの神経行動解析研究に関連したことがらについて，たまたま気がついたことのみを記録に留めておきたいと考えた。
まずは，1980年にマーモセットの脳地図が，Stephan Hらによって Springer-Verlag 社から出版されている (Stephan et al., 1980)。これは，マーモセット脳を，主要な部分は，冠状断面を0.5 mm 刻みに分けた標本を作成してある。神経細胞は，cresyl fast violet あるいは gallocyanine により，神経繊維は，iron hematoxyline による染色である。現在，3Dによる高磁場MRIなどや最新の染色技術も含めたマーモセット脳地図が多数出版されているが，上記の脳地図は，それらの先駆けのひとつとして挙げておきたい。
マーモセット固有の特性が遺憾なく発揮されている MPTP処置パーキンソン病モデルに関する原著論文は，Jenner らによって，1987年に出版された (Jenner et al., 1987)。さらに，ここの英国 Kings College に留学されていた野元正弘博士は，上記論文の共著者であるが，1995年の日本薬理学雑誌に，マーモセットの薬理学あるいは神経行動解析分野での有用性についてレポートしている（野元，1995)。これは，全文が PDF のかたちで閲覧できる（下記引用文献参照）。
また，1997年には，マーモセットを用いたハロペリドールの運動障害について，Fukuoka Tらによって，住友製薬（大日本住友製薬→住友ファーマ）から国際学術誌に原著論文が公表されている (Fukuoka et al., 1997)。
これ以外にも記載すべき事項が多数あると思うが，マーモセットの有用性が現在ほど明確には認識されていない時代の神経行動解析に関わる業績について，敬意を表したいと考えて，その一部をここに記載した。
4. まとめ
以上のとおり，マーモセットには，神経精神疾患基礎研究，神経科学研究， in vivo実験医学研究，前臨床医学研究などと，はば広い領域での有用性が期待されている。これらの研究課題とマーモセットがベストマッチしたときには，その研究の進展が期待できる。しかし，前提としては，この小型サルの効用と限界を的確に見極めてゆくことが重要と考える。
5. 引用文献
Ando K, Inoue T, Hikishima K, Komaki Y, Kawai K, Inoue R, Nishime C, Nishinaka E, Urano K, Okano H (2020) Measurement of baseline locomotion and other behavioral traits in a common marmoset model of Parkinson's disease established by a single administration regimen of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine: providing reference data for efficacious preclinical evaluations. Behav Pharmacol 31:45-60.
Ando K, Maeda J, Inaji M, Okauchi T, Obayashi S, Higuchi M, Suhara T, Tanioka Y (2008) Neurobehavioral protection by single dose l-deprenyl against MPTP-induced parkinsonism in common marmotsets. Psychopharmacology 195:509-516.
Fukuoka T, Nakano M, Kohda A, Okuno Y, Matsuo M (1997) The Common Marmoset (Callithrix jacchus) as a Model for Neuroleptic-Induced Acute Dystonia. Pharmacol Biochem Behav: 58, 947-958.
Jenner P, Rose S, Nomoto M, Marsden CD (1987) MPTP-induced parkinsonism in the common marmoset: behavioral and biochemical effects. Adv Neurol 45:183-186.
NIH 2019 Marmoset Community White Paper. https://www.marmohub.org/white-papersServick K (2018) U.S. labs clamor for marmosets. Science 362:383-384.
Stephan H, Baron G, Schwerdtdfeger WK (1980) The brain of the common marmoset (Callithrix jacchus) A Stereotaxic Atlas. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York,
安東潔 (2018) 神経毒MPTP 投与によるコモンマーモセットのパーキンソン病モデル– 行動解析による前臨床評価を中心として – オベリスク Vol.23,1:14-22. https://researchmap.jp/read0179769/published_papers/19447809
谷岡功邦 (1999) マーモセットの飼育繁殖・実験技術・解剖組織, アドスリー.
野村達次・飯沼和正(1991) ６匹のマウスから, 講談社.
野村達次・飯沼和正(2008) イン・ビボ実験医学を拓く，慶應義塾大学出版会.
野元正弘 (1995) マーモセット(小型のサル)の薬理学研究への応用. 日本薬理学雑誌106:1, 11-18. PDFをダウンロード (6345K)
