BG64291B1 - Method and kit for extracting prion protein - Google Patents

Method and kit for extracting prion protein Download PDF

Info

Publication number
BG64291B1
BG64291B1 BG105791A BG10579101A BG64291B1 BG 64291 B1 BG64291 B1 BG 64291B1 BG 105791 A BG105791 A BG 105791A BG 10579101 A BG10579101 A BG 10579101A BG 64291 B1 BG64291 B1 BG 64291B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
prion protein
abnormal prion
abnormal
extraction solvent
protein
Prior art date
Application number
BG105791A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG105791A (en
Inventor
Andrew J. Alpert
Mary J. Schmerr
Original Assignee
The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture
Andrew J. Alpert
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/420,850 external-priority patent/US6150172A/en
Application filed by The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture, Andrew J. Alpert filed Critical The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture
Publication of BG105791A publication Critical patent/BG105791A/en
Publication of BG64291B1 publication Critical patent/BG64291B1/en

Links

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

A method for extracting prion protein from a biological material, e.g., an animal tissue or product. In a specific example, abnormal prion protein is extracted from homogenized sheep brain with hexafluoro-2-propanol. The hexafluoro-2-propanol is separated from the aqueous brain preparation by increasing the ionic strength of the aqueous solution. Prion protein in the organic extract can be further purified, or the extract can be tested, e.g., by immunoassay, for the presence of prion protein, and more particularly abnormal prion protein. The extraction process permits testing for the presence of abnormal prion protein, e.g., for diagnoses or transmissible spongioform encephalopathies (TSE).

Description

Област на техникатаTechnical field

Изобретението се отнася до метод за екстрахиране на прион протеин от биологичен материал, като например животинска тъкан или биологична течност. Процесът на екстрахиране позволява тестване за наличие на анормален прион протеин, например за диагностика на трансмисивни спонгиформни енцефалопатии.The invention relates to a method for extracting a prion protein from a biological material, such as animal tissue or biological fluid. The extraction process allows testing for abnormal prion protein, for example for the diagnosis of transmissible spongiform encephalopathies.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Прион заболяванията или трансмисивни спонгиформни енцефалопатии (TSEs) причиняват прогресивни дегенеративни нарушения на централната нервна система, водещи до смърт (Prusiner, Med. Res. Rev. 16: 487, 1996; Weissman, FEBS Letters 289:3, 1996). Скрапия, TSE при овцете, е описана найнапред преди 200 години (Pattisson, Vet. Rec. 123: 661, 1988) и е прототип на тези заболявания. Няма известни лечения на тези заболявания и няма известни антемортем (след умъртвяването) тестове за наличие на заболяването в дадено животно. Прион заболяванията се причиняват от конформационно изменение на нормалния гостоприемников прион протеин в анормална структура, която формира агрегати. Поради избухналата наскоро спонгиформна енцефалопатия по говедата в Англия и връзката между това TSE и новия вариант, Creutzfeld-Jakob (Bruce et al., Nature 389: 498, 1997), човешки TSE, налице е необходимост от нови методи, които са едновременно чувствителни и точни за диагностициране на TSEs. В идеалния случай тази диагноза може да бъде използвана за тестване на животни, преди те да покажат клинични симптоми и преди да влязат в хранителната верига на човека или във фармацевтични препарати за приложение върху хора.Prion diseases or transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) cause progressive central nervous system degenerative disorders leading to death (Prusiner, Med. Res. Rev. 16: 487, 1996; Weissman, FEBS Letters 289: 3, 1996). Scrapie, TSE in sheep, was first described 200 years ago (Pattisson, Vet. Rec. 123: 661, 1988) and is a prototype of these diseases. There are no known treatments for these diseases and no known antemortem (post-mortem) tests for the presence of the disease in an animal. Prion diseases are caused by a conformational change in the normal host prion protein into an abnormal structure that forms aggregates. Due to the recent outbreak of bovine spongiform encephalopathy in the UK and the relationship between this TSE and the new variant, Creutzfeld-Jakob (Bruce et al., Nature 389: 498, 1997), human TSE, there is a need for novel methods that are both sensitive and accurate for diagnosing TSEs. Ideally, this diagnosis can be used to test animals before they show clinical symptoms and before they enter the human food chain or pharmaceutical preparations for human use.

Повечето от методите, използвани за получаване и пречистване на причинителите на TSEs, включват комплексна последователност от обработка с ензим и повърхностно активно вещество и центрофугиране (Bolton et al., J. Virol. 53: 596, 1985). Анор малният прион протеин е напълно разтворим в обичайните биологични буфери. Един метод за получаване на пречистен анормален прион протеин е хроматографиране с хидрофилно взаимодействие (HILIC) (Alpert, J., Chromatogr. 499: 177, 1990), която е инверсията на обратнофазова хроматография. Обикновено се започва със 70-85% органичен разтворител и се пуска низходящ органичен градиент. Елуацията е в посока от най-малка към най-голяма полярност. Наймобилните органични фази на HILIC са конкурентни с протеини, които обикновено не се срещат свободни във воден разтвор, като мембранни протеини (Jeno et al., Anal. Biochem. 215: 292, 1993), β-амилоиден пептид (1-43) (Alpert et al., Eighth Symposium of the Protein Society, July 1994, San Diego, CA) и хистони (Lindner et al., J. Chromatogr. A. 782: 55, 1997). Повърхностно активни вещества и други денатуранти елуират във или близко до празен обем, докато протеините и пептидите са най-общо добре съхранени.Most of the methods used to prepare and purify the causative agents of TSEs include a complex sequence of enzyme and surfactant treatment and centrifugation (Bolton et al., J. Virol. 53: 596, 1985). Anor small prion protein is completely soluble in conventional biological buffers. One method of producing purified abnormal prion protein is hydrophilic interaction chromatography (HILIC) (Alpert, J., Chromatogr. 499: 177, 1990), which is the inversion of reverse phase chromatography. It is usually started with 70-85% organic solvent and a descending organic gradient is released. The elution is in the direction from the smallest to the highest polarity. The most mobile organic phases of HILIC are competitive with proteins that are not normally found free in aqueous solution, such as membrane proteins (Jeno et al., Anal. Biochem. 215: 292, 1993), β-amyloid peptide (1-43) ( Alpert et al., Eighth Symposium of the Protein Society, July 1994, San Diego, CA) and histones (Lindner et al., J. Chromatogr. A. 782: 55, 1997). Surfactants and other denaturants elute in or near empty volume, while proteins and peptides are generally well stored.

След HILIC пречистване, прион протеинът може да бъде установен с помощта на капилярно електрофоретично имунологично изпитване (Schmerr and Jenny, Electrophoresis 19: 409, 1998) или чрез капилярно изоелектрично фокусиране (Schmerr et al., J. Chromatogr. A. 802: 135, 1998).After HILIC purification, the prion protein can be detected by capillary electrophoretic immunological assay (Schmerr and Jenny, Electrophoresis 19: 409, 1998) or by capillary isoelectric focusing (Schmerr et al., J. Chromatogr. A. 802: 135, 1998).

Както бе отбелязано по-горе, настоящите аналитични методи за откриване на анормален прион протеин се използват обикновено след умъртвяването (post mortem) .така че е необходимо изпитване преди умъртвяването за анормален прион протеин. В допълнение, необходим е метод за изолиране на анормален прион протеин без етапи на ултрацентрофугиране, които изискват оборудване, което не винаги е достъпно за ветеринарните диагностични лаборатории. Наличието на анормален прион протеин като агрегати, чийто голям размер улеснява формирането на утайка в центрофужните епруветки, изисква центрофугиране. Такива агрегати е трудно да бъдат разтворени и открити в последващи етапи. Използването на центрофугиране също подлага на опасност възможността за откриване на мономерен анормален прион протеин, потенциално понижаващ чувствителността на която и да е проба. Налице е дори по-голяма необходи мост за бързо изпитване, като качествено имунологично изследване, за тестване на стадото за инфекция с TSE. Така, в областта е налице необходимост от ефективен, прост метод за екстрахиране на анормален прион протеин.As noted above, current analytical methods for the detection of abnormal prion protein are generally used after post mortem, so a pre-mortem test for abnormal prion protein is required. In addition, a method for isolating an abnormal prion protein without ultracentrifugation steps is required, requiring equipment that is not always available for veterinary diagnostic laboratories. The presence of abnormal prion protein as aggregates, the large size of which facilitates the formation of sediment in centrifuge tubes, requires centrifugation. Such aggregates are difficult to dissolve and detect in subsequent steps. The use of centrifugation also jeopardizes the possibility of detecting a monomeric abnormal prion protein, potentially reducing the sensitivity of any sample. There is even greater need for a rapid test bridge, such as a qualitative immunological test, to test the herd for TSE infection. Thus, in the art, there is a need for an effective, simple method of extracting abnormal prion protein.

В допълнение, антителата, които са продуцирани, откриват анормалния прион протеин в тяхната мономерна форма, с изключение на антителата, продуцирани срещу нативния анормален прион протеин (Korth et al., Nature 390: 74, 1997). Като резултат, анормалният прион протеин следва да бъде деагрегиран със силни повърхностно активни вещества или денатуриращи средства; последните трябва след това да бъдат отстранени преди провеждането на повечето имунологични изследвания. Така, налице е необходимост в областта от бърз, прост метод за екстракция на прион протеин, свободен на детергенти или денатуриращи средства за имунологични анализи.In addition, the antibodies that are produced detect the abnormal prion protein in their monomeric form, except for the antibodies produced against the native abnormal prion protein (Korth et al., Nature 390: 74, 1997). As a result, the abnormal prion protein should be deaggregated with strong surfactants or denaturing agents; the latter should then be removed before most immunological studies are performed. Thus, there is a need in the art for a fast, simple method of extracting prion protein free of detergents or denaturing agents for immunoassays.

Настоящото изобретение предлага нов метод за екстрахиране на всички размери от анормалния прион протеин, независимо дали е в агрегирана или в мономерна форма. Изобретението дава възможност за тестване за анормален прион протеин в проби от живо животно, например използвайки имунологични изследвания. Например, диагнозата може да се основава на кръвни проби, които ще позволят тестването на живи животни и ще улеснят отстраняването на инфектираните животни от ятата или стадата и ще предотвратят възможното замърсяване на продуктите за консумация.The present invention provides a new method for extracting all sizes of the abnormal prion protein, whether in aggregate or monomeric form. The invention makes it possible to test for abnormal prion protein in live animal samples, for example using immunological studies. For example, the diagnosis may be based on blood samples that will allow the testing of live animals and will facilitate the removal of infected animals from flocks or herds and prevent possible contamination of the products for consumption.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Изобретението предлага метод за екстрахиране на анормален прион протеин от биологичен материал, за който се предполага, че съдържа анормален прион протеин. Методът включва инкубиране на смес от екстракционния разтворител и изотоничен или хипотоничен воден препарат на биологичния материал в условия, ефективни за екстрахиране на анормален прион протеин от биологичния материал в екстракционния разтворител. Екстракционният разтворител е полярен органичен разтворител, в който анормалният прион протеин може да бъде разтворен, и може да се смеси с хипотоничен или изотоничен воден разтвор, но не може да се смеси с лиотропен воден разтвор. Лиотропната активност на сместа се повишава така, че посоченият екстракционен разтворител се отделя като отчетлива фаза от водния препарат на биологичния материал за добиване на екстракционен разтворител, съдържащ който и да е анормален прион протеин от биологичния материал.The invention provides a method for extracting an abnormal prion protein from a biological material that is believed to contain an abnormal prion protein. The method involves incubating a mixture of the extraction solvent and an isotonic or hypotonic aqueous preparation of the biological material under conditions effective for extracting an abnormal prion protein from the biological material into the extraction solvent. The extraction solvent is a polar organic solvent in which the abnormal prion protein can be dissolved and can be mixed with a hypotonic or isotonic aqueous solution but cannot be mixed with a lyotropic aqueous solution. The lyotropic activity of the mixture is increased so that said extraction solvent is separated as a distinct phase from the aqueous preparation of the biological material to obtain an extraction solvent containing any abnormal prion protein from the biological material.

Изобретението по-нататък предлага метод за откриване наличието на анормален прион протеин в дадено животно, включващ изпитване на отделен екстракционен разтворител, получен както е описано по-горе за анормален прион протеин.The invention further provides a method for detecting the presence of an abnormal prion protein in an animal, comprising testing an individual extraction solvent prepared as described above for an abnormal prion protein.

Предложен е също кит за изолиране на анормален прион протеин от биологична проба. Китът съдържа екстракционен разтворител, които има характеристиките, изложени по-горе, и лиотропна сол или воден разтвор на лиотропна сол за добавяне към воден препарат на биологична проба, така че органичният разтворител става несмесваем с водния препарат. В друг вариант на изобретението китът включва проба за изпитване на прион протеин, за предпочитане проба за анормален прион протеин.A kit for isolating an abnormal prion protein from a biological sample is also proposed. The kit comprises an extraction solvent having the characteristics set forth above and a lyotropic salt or aqueous solution of lyotropic salt to be added to an aqueous preparation of a biological sample so that the organic solvent becomes immiscible with the aqueous preparation. In another embodiment of the invention, the kit comprises a prion protein test sample, preferably an abnormal prion protein assay.

Така, цел на изобретението е да предложи бърз метод за изолиране на анормален прион протеин от биологична проба.Thus, it is an object of the invention to provide a rapid method of isolating an abnormal prion protein from a biological sample.

Друга цел на изобретението е да предложи метод за ранно откриване на организми, инфектирани с анормален прион протеин.It is another object of the invention to provide a method for the early detection of organisms infected with an abnormal prion protein.

Следваща цел на изобретението е да предложи екстракционна техника за изолиране на анормален прион протеин за биологична проба.It is another object of the invention to provide an extraction technique for the isolation of an abnormal prion protein for a biological sample.

Още една цел на изобретението е да опрости аналитичното тестване на биологичен материал от животно или човек за наличие на анормален прион протеин.It is another object of the invention to simplify the analytical testing of an animal or human biological material for the presence of an abnormal prion protein.

Още една цел на изобретението е да предостави екстракт, съдържащ анормален прион протеин за следващо тестване или пречистване.It is another object of the invention to provide an extract containing an abnormal prion protein for further testing or purification.

Тези или други цели на изобретението са представени по-детайлно в съпътстващите фигури и подробното описание на изобретението.These or other objects of the invention are set out in more detail in the accompanying figures and the detailed description of the invention.

Описание на приложените фигуриDescription of the attached figures

Фигура 1 - хроматограма от HILIC на 1251-прион протеин, както е установен чрез радиоактивност (отворени кръгове) и чрез абсорбция при 280 пт (плътна линия);Figure 1 is a chromatogram of 125 1-prion protein HILIC as determined by radioactivity (open circles) and by absorption at 280 nm (solid line);

фигура 2 - антитяло свързване на HILIC фракции на 1251-прион протеин.Figure 2 - antibody binding of HILIC fractions to 125 1-prion protein.

Описание на изобретениетоDescription of the invention

Изобретението предлага метод за екстракция на анормален прион протеин от биологичен материал. Екстрахираният продукт може да бъде тестван с имуноизпитване за анормален прион протеин. Тази екстракция на анормален прион протеин, в съчетание с имунологично изпитване, може да бъде използвана за диагностика на живи организми за инфекция с TSE, и ще бъде широко използвана за тестване на TSE инфектирани животни и хора. Така, настоящото изобретение преимуществено позволява тестване за прион протеин в клинични и ветеринарни лаборатории, където липсват скъпи центрофуги и позволява тестване в полеви условия.The invention provides a method for extracting an abnormal prion protein from a biological material. The extracted product can be tested by immunoassay for abnormal prion protein. This extraction of abnormal prion protein, in combination with an immunological assay, can be used to diagnose living organisms for infection with TSE, and will be widely used to test TSE infected animals and humans. Thus, the present invention advantageously permits testing for prion protein in clinical and veterinary laboratories lacking expensive centrifuges and allows field testing.

Воден препарат на биологичния материал се комбинира с екстракционен разтворител за формиране на смес. Екстракционният разтворител е полярен органичен разтворител, в който анормалният прион протеин е разтворим и може да се смеси с нелиотропен изотоничен воден разтвор, но е несмесваем с лиотропен воден разтвор. В специфично предпочитан вариант на изпълнение екстракционният разтворител е хексафлуоро-2-пропанол (също наречен хексафлуороизопропанол или HFIP). Макар и в примерите по-долу обемите на екстракционния буфер и воден препарат на биологичен материал да са почти еднакви, може да бъде използвано което и да е съотношение, което дава две ясно отчетливи фази, както е описано по-горе.An aqueous preparation of the biological material is combined with an extraction solvent to form a mixture. The extraction solvent is a polar organic solvent in which the abnormal prion protein is soluble and can be mixed with a non-lyotropic isotonic aqueous solution but is immiscible with a lyotropic aqueous solution. In a particularly preferred embodiment, the extraction solvent is hexafluoro-2-propanol (also called hexafluoroisopropanol or HFIP). Although the volumes of the extraction buffer and aqueous preparation of biological material are almost identical in the examples below, any ratio can be used to give two clearly distinct phases as described above.

В предпочитан вариант на изпълнение, сместа се инкубира при температура в границите около 20°С до около 100°С. Независимо от това, може да бъде използвана която и да е температура, при която както екстракционният разтворител, така и водният препарат на биологичния материал са в течна фаза, т.е., между точката на замръзване и точката на кипене.In a preferred embodiment, the mixture is incubated at a temperature in the range of about 20 ° C to about 100 ° C. However, any temperature at which both the extraction solvent and the aqueous preparation of the biological material are in the liquid phase, i.e., between the freezing point and the boiling point, may be used.

Сместа от екстракционен разтворител - биологичен материал се инкубира при условия, ефективни за екстрахиране на анормален прион протеин от биологичния материал в екстракционния разтворител. След инкубация, лиофилната активност на сместа се повишава така, че екстракционният разтворител се разделя от водния препарат. Екстракционният разтвор, съдържащ прион протеин, се отстранява от водния препарат на биологичния материал.The extraction solvent-biological material mixture is incubated under conditions effective for extracting an abnormal prion protein from the biological material into the extraction solvent. After incubation, the lyophilic activity of the mixture was increased so that the extraction solvent was separated from the aqueous preparation. The extraction solution containing prion protein is removed from the aqueous preparation of the biological material.

Съгласно изобретението, лиотропната активност на сместа екстракционен разтворител-воден препарат, може да бъде повишена чрез добавяне на лиотропна сол. Солта може да бъде добавена в твърда форма директно към сместа или като концентриран воден разтвор. Предпочитани примери на лиотропни соли включват натриев и амониев сулфат. В специфичен вариант на изпълнение, дадени по-долу, йонната сила се повишава чрез добавяне към сместа на 0.5 М натриев сулфат в съотношение около 1:1 (об./об.).According to the invention, the lyotropic activity of the solvent-aqueous extraction mixture can be increased by the addition of a lyotropic salt. The salt may be added in solid form directly to the mixture or as a concentrated aqueous solution. Preferred examples of lyotropic salts include sodium and ammonium sulfate. In the specific embodiment given below, the ionic strength is increased by adding about 0.5: 1 M sodium sulfate to the mixture at a ratio of about 1: 1 (v / v).

Изобретението притежава изключително предимство, тъй като не изисква получаване на материал от аутопсия или некропсия. Съгласно изобретението биологичният материал може да бъде проба от живо животно. Методът от изобретението предлага екстракция на анормален прион протеин от биологична течност или органична биопсия за аналитично тестване. Обратно, биологичният материал може да бъде получен от аутопсия или некропсия, например на животински продукти за използване за храна, фармацевтични, козметични или други продукти за използване от хора или с други животни. В друг вариант на изпълнение методът от изобретението може да бъде използван за отстраняване на прион протеин от такива материали за осигуряване на факта, че инфекциозни приони не са трансмитирани.The invention has the extreme advantage of not requiring the preparation of necropsy or necropsy material. According to the invention, the biological material may be a sample of a living animal. The method of the invention offers the extraction of an abnormal prion protein from a biological fluid or an organic biopsy for analytical testing. Conversely, biological material may be obtained from necropsy or necropsy, for example of animal products for use in food, pharmaceuticals, cosmetics or other products for human use or with other animals. In another embodiment, the method of the invention can be used to remove prion protein from such materials to ensure that infectious prions are not transmitted.

Екстракционният метод от изобретението може да бъде използван за екстракция както на нормален прион протеин, така и на анормален такъв. Чрез предварителна обработка на биологична проба с протеиназа-К, нормалният прион протеин може да бъде разграден. Така, там, където се желае само анормален прион протеин, водният препарат на биологичния материал може да бъде предварително обработен с протеиназа-К преди смесването му с екстракционния разтворител.The extraction method of the invention can be used to extract both normal prion protein and abnormal prion protein. By pretreatment of a biological sample with proteinase-K, normal prion protein can be degraded. Thus, where only abnormal prion protein is desired, the aqueous preparation of the biological material may be pretreated with proteinase-K before being mixed with the extraction solvent.

Екстракционният разтвор, съдържащ който и да е прион протеин, може да бъде изсушен за добиване на екстракционна утайка. Прион протеинът в разтвора или екстракционната утайка може да бъде пречистен понататък, например чрез хроматография с хидрофилно взаимодействие.An extraction solution containing any prion protein may be dried to obtain an extraction precipitate. The prion protein in solution or extraction residue may be further purified, for example by hydrophilic interaction chromatography.

Анормалният прион протеин в едно животно може да бъде установен чрез изпитване на материала в отделената екстракционна утайка за неговото наличие. За предпочитане, методът за изпитване е имунологично изпитване за анормален прион протеин. Пробата може да бъде обработена с протеиназа-К преди изолирането на прион протеина, така че не се изолира нормален прион протеин.The abnormal prion protein in an animal can be detected by testing the material in the separated extraction precipitate for its presence. Preferably, the test method is an immunological test for an abnormal prion protein. The sample can be treated with proteinase-K before isolation of the prion protein so that no normal prion protein is isolated.

В друг аспект изобретението предлага китове за изолиране на анормален прион протеин от биологична проба. В един вариант китът съдържа екстракционен разтворител, например хексафлуоро-2-пропанол. Китът понататък включва лиотропна сол или воден разтвор на лиотропна сол за прибавяне към водния препарат на биологична проба, така че екстракционният разтворител става смесваем с водния препарат.In another aspect, the invention provides kits for isolating an abnormal prion protein from a biological sample. In one embodiment, the kit comprises an extraction solvent, for example hexafluoro-2-propanol. The kit further includes a lyotropic salt or an aqueous solution of the lyotropic salt for adding to the aqueous preparation of a biological sample so that the extraction solvent becomes miscible with the aqueous preparation.

Изобретението по-нататък предлага кит за откриване наличието на анормален прион протеин от биологична проба. В допълнение към компонентите на кита, описан по-горе, настоящият кит включва проба за установяване на анормален прион протеин. Предпочитаната проба за откриване наличието на анормален прион протеин е имунопроба.The invention further provides a kit for detecting the presence of an abnormal prion protein from a biological sample. In addition to the components of the kit described above, this kit includes a sample to detect abnormal prion protein. The preferred sample for detecting the presence of an abnormal prion protein is an immunoassay.

Макар този метод за екстракция и китът да са били създадени най-напред за диагностика на скрапия (TSE в овце), те са приложими за диагностика на други TSE в други гръбначни, по-специално при бозайници и птици, като хора, говеда, свине, лос, сърна, домашни птици и гризачи. Анормален прион протеин може да бъде установен в тъкани на животни и хора най- рано две седмици след инфекцията. Важно приложение на метода от това изобретение е установяване на анормален прион протеин в човешка кръв. Тази техника може да бъде из ползвана също за екстрахиране на анормален прион протеин от обработен материал, използван за продуциране на фармацевтични средства за хора или други продукти, предназначени за приложение при хора, включително заместители на храна.Although this extraction method and the whale were first developed for the diagnosis of scrapie (TSE in sheep), they are applicable to the diagnosis of other TSEs in other vertebrates, in particular in mammals and birds such as humans, cattle, pigs , moose, roe deer, poultry and rodents. Abnormal prion protein can be detected in animal and human tissues up to two weeks after infection. An important application of the method of this invention is the detection of abnormal prion protein in human blood. This technique can also be used to extract an abnormal prion protein from a processed material used to produce pharmaceuticals for humans or other products intended for human use, including food substitutes.

Както е използван тук, терминът “около” или “приблизително”, означава в рамките на 20%, за предпочитане в рамките на 10%, и по-предпочитано в рамките на 5% от дадена степен или интервал.As used herein, the term "about" or "approximately" means within 20%, preferably within 10%, and more preferably within 5% of a given degree or interval.

Биологични материалиOrganic materials

Настоящото изобретение позволява екстрахирането на прион протеин от биологичен материал. Най-общо прион протеините се намират в гръбначни, както е дискутирано по-горе. Поради това, при повечето обстоятелства биологичният материал ще бъде от животно или човек. Прион протеинът може да бъде продуциран също по време на ферментационни процеси с еукариотни клетки. Той може да бъде експресиран като рекомбинантен прион протеин. От по-голям интерес е възможността за инцидентна експресия на ендогенен прион протеин от клетки, които са били рекомбинантно модифицирани да експресират друг протеин. Тази възможност е по-вероятна, ако клетките са с неврален произход, като например PC 12 клетки. В този случай, биологичният материал може да бъде ферментационен продукт, например рекомбинантен протеин.The present invention allows the extraction of prion protein from a biological material. Generally, prion proteins are found in vertebrates as discussed above. Therefore, in most circumstances, the biological material will be animal or human. Prion protein can also be produced during eukaryotic fermentation processes. It can be expressed as a recombinant prion protein. Of greater interest is the possibility of incidental expression of an endogenous prion protein by cells that have been recombinantly modified to express another protein. This possibility is more likely if the cells are of neural origin, such as PC 12 cells. In this case, the biological material may be a fermentation product, for example recombinant protein.

Примери на биологични материали от животни включват, но без да се ограничават до тъкани, като мозък, мускули (включително сърце), черен дроб, апендикс, панкреас, органи на гастроинтестиналния тракт, кожа и лимфоидни тъкани, като тимус, слезка, сливици, лимфни възли и др. Обратно, биологичният материал може да бъде биологична течност. Терминът биологична течност се отнася до цереброспинална течност, кръв, серум, плазма, мляко, урина, слюнка, сълзи, мукозни секреции, пот, семенна течност и телесни течности, съдържащи тези компоненти. Той може също да се отнася до културална течност (или културална среда), използвана за продуциране на рекомбинантни протеини или съдържаща клетки в суспенсия преди трансплантация. От термина “биологичен материал” са обхванати продуктите, направени от животински органи или тъ кани, включително серумни протеини (като албумин и имуноглобулин), хормони, храна и обработени хранителни продукти, заместители на храни, костно месо, храна за животни, екстрацелуларни матриксни протеини, желатин и други животински странични продукти, използвани за производство или крайни продукти.Examples of biological materials from animals include, but are not limited to, tissues such as the brain, muscles (including heart), liver, appendix, pancreas, gastrointestinal organs, skin, and lymphoid tissues such as thymus, spleen, tonsils, lymph nodes and more. Conversely, the biological material may be a biological fluid. The term biological fluid refers to cerebrospinal fluid, blood, serum, plasma, milk, urine, saliva, tears, mucous secretions, sweat, semen, and body fluids containing these components. It may also refer to a culture fluid (or culture medium) used to produce recombinant proteins or containing cells in suspension prior to transplantation. The term "biological material" covers products made from animal organs or tissues, including serum proteins (such as albumin and immunoglobulin), hormones, food and processed foods, food substitutes, bone meat, animal feed, extracellular matrix proteins , gelatin and other animal by-products used for production or end products.

Когато биологичният материал е тъкан или твърд продукт, той трябва най-напред да бъде разтворен или суспендиран във воден разтвор, така че да бъде подходящ за екстракционния процес. Например, мозъчна тъкан може да бъде суспендирана в захарен разтвор (напр. 0.32 М захароза) при 10% тегл. за обем. Други хипотонични или изотонични разтвори включват 5% декстроза, фосфатно буферен разтвор, три-буферен разтвор, HEPES-буферен разтвор или който и да е от горните буфери. Биологичният материал може да бъде хомогенизиран, грундиран, или разрушен по друг начин за максимализиране контакта между екстракционния разтворител и биологичния материал. Обаче, ако биологичната течност е биологичният материал, добавянето на течност най-вероятно не е необходимо, освен за разреждане йонната сила на биологичната течност, което да позволи смесваемостта на екстракционния разтворител.When the biological material is woven or solid, it must first be dissolved or suspended in an aqueous solution so that it is suitable for the extraction process. For example, brain tissue may be suspended in a sugar solution (e.g. 0.32 M sucrose) at 10% by weight. by volume. Other hypotonic or isotonic solutions include 5% dextrose, phosphate buffer solution, tri-buffer solution, HEPES buffer solution or any of the above buffers. The biological material may be homogenized, primed or otherwise destroyed to maximize contact between the extraction solvent and the biological material. However, if the biological fluid is the biological material, the addition of a liquid is probably not necessary except to dilute the ionic strength of the biological fluid to allow the extraction solvent to be miscible.

Прион протеинPrion protein

Терминът “прион протеин”, както е използван тук, се отнася до нативен протеин, експресиран в неутрална тъкан, по-специално мозъка и при по-ниски нива в лимфоидни тъкани и всички други тъкани. При някои обстоятелства, прион протеинът възприема патогенна конформация, която тук се нарича анормален прион протеин. Определени мутации на прион гена в някои индивиди явно предразполагат прион протеинът да възприеме патогенната конформация. Излагането на един организъм на трансмисивно инфекциозно средство, приона, може да индуцира също конформационно изменение, водещо до патологията.The term "prion protein" as used herein refers to native protein expressed in neutral tissue, in particular the brain, and at lower levels in lymphoid tissues and all other tissues. In some circumstances, the prion protein adopts a pathogenic conformation, which is here called an abnormal prion protein. Certain prion gene mutations in some individuals seem to predispose the prion protein to adopt the pathogenic conformation. Exposure of an organism to a transmissible infectious agent, prion, can also induce a conformational change leading to pathology.

Анормалният прион протеин е по-малко податлив на протеолиза в сравнение с нормалния прион протеин. Третиране на биологичен материал с протеиназа, по-специално протеиназа-К, разгражда нормалния протеин, но не и анормалния прион протеин.Abnormal prion protein is less susceptible to proteolysis than normal prion protein. Treatment of biological material with proteinase, in particular proteinase-K, degrades normal protein but not abnormal prion protein.

В специфични примери по-долу, по метода от изобретението се екстрахира овчи анормален прион протеин (PrPsc). Обаче, с помощта на метода от изобретението могат да бъдат екстрахирани също и други прион протеини от други видове, по-специално тези, отбелязани по-горе.In specific examples below, sheep abnormal prion protein (PrP sc ) is extracted by the method of the invention. However, other prion proteins of other species, in particular those noted above, can also be extracted using the method of the invention.

В категорията на анормалния прион протеин са включени също човешки прион протеини, установени в невродегенеративните заболявания Kuru, Creutzfeld-Jakob Disease (CJD), Gerstmann-Straussler Syndrom (GSS), и фатално семейно безсъние. Някои случаи на CJD и GSS са свързани с известни мутации на прион гена. CJD също е свързан с излагане на TSEs. Например, както е отбелязано по-горе, CJD се свързва с говежда спонгиформна енцефалопатия. Настоящото изобретение позволява, за първи път, екстракция на анормален прион протеин от пациенти преди аутопсия. Установяването на екстрахиран анормален прион протеин може да бъде използвано за диагностициране на което и да е от тези заболявания.The category of abnormal prion protein also includes human prion proteins found in neurodegenerative diseases Kuru, Creutzfeld-Jakob Disease (CJD), Gerstmann-Straussler Syndrom (GSS), and fatal familial insomnia. Some cases of CJD and GSS are associated with known prion gene mutations. CJD is also associated with exposure to TSEs. For example, as noted above, CJD has been associated with bovine spongiform encephalopathy. The present invention allows, for the first time, the extraction of an abnormal prion protein from patients prior to necropsy. Establishing an extracted abnormal prion protein can be used to diagnose any of these diseases.

Скрапия (овце, кози) и говежда спонгиформна енцефалопатия (крави) са заболявания на животните от анормален прион протеин. Прион протеините са изолирани също при пилета, норки, прасета, мишки, хамстер и морски свинчета. Нещо повече, мишка, хамстер и морско свинче могат да развият спонгиформна енцефалопатия чрез излагане на въздействието на приони от човек или други животински източници. По метода от изобретението може да бъде установен или екстрахиран прион протеин от който и да е от тези източници.Scrapie (sheep, goats) and bovine spongiform encephalopathy (cows) are animal diseases of abnormal prion protein. Prion proteins are also isolated in chickens, minks, pigs, mice, hamsters and guinea pigs. Moreover, mouse, hamster and guinea pig can develop spongiform encephalopathy by exposure to human prions or other animal sources. The prion protein from any of these sources can be detected or extracted by the method of the invention.

Екстракционен разтворител и условия Екстракционният разтворител за приложение в настоящото изобретение следва да бъде способен на разделяне като отчетлива фаза от вода или воден разтвор при лиотропни условия. Същевременно, прион протеинът следва да бъде разтворим в екстракционния разтворител. Някои полярни органични разтворители отговарят на тези критерии. Предпочитаният полярен органичен разтворител е хексафлуоро-2-пропанол. Други разтворители, които могат да бъдат използвани, включват изопропанол; 1,1,1трифлуоро-2-пропанол (TFIP); 2,2,3,3-тет рафлуоро-1-пропанол (тетНР); перфлуороt-бутилов алкохол (PFtBA); 1,1,1,3,3,3-хексафлуороацетон (HFA); трифлуорооцетна киселина (TFA); 2,2,2-трифлуоро-1-етанол (TFE); 2,2,3,3,4,4,4-хептафлуоро-2-пропанол (HFB); 1,1,1,3,3,4,4,4-октафлуоро-2-бутанол (OFIB); 1-метил-2-пиролидинон (NMR); виж Wille et al., J. Mol. Biol., 259: 608, 1996. Други възможни разтворители, които могат да бъдат оценени, включват DMSO; тетрахидрофуран; и други подобни. Обратно, може да бъде използван разтворител, който е несмесваем с вода, но в който прион протеинът е разтворим.Extraction solvent and conditions The extraction solvent for use in the present invention should be capable of separation as a distinct phase from water or aqueous solution under lyotropic conditions. At the same time, the prion protein should be soluble in the extraction solvent. Some polar organic solvents meet these criteria. The preferred polar organic solvent is hexafluoro-2-propanol. Other solvents that may be used include isopropanol; 1,1,1 Trifluoro-2-propanol (TFIP); 2,2,3,3-tet refluoro-1-propanol (tetrH); perfluoro-butyl alcohol (PFtBA); 1,1,1,3,3,3-hexafluoroacetone (HFA); trifluoroacetic acid (TFA); 2,2,2-Trifluoro-1-ethanol (TFE); 2,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-2-propanol (HFB); 1,1,1,3,3,4,4,4-octafluoro-2-butanol (OFIB); 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMR); see Wille et al., J. Mol. Biol., 259: 608, 1996. Other possible solvents that can be evaluated include DMSO; tetrahydrofuran; and similar. Conversely, a solvent that is immiscible with water but in which the prion protein is soluble may be used.

В специфичен вариант на изпълнение разтворителят се смесва с вода, например при физологична йонна сила (изотоничен воден разтвор) или по-нисък от физиологична йонна сила (хипотоничен воден разтвор). Обаче, когато буферът съдържа лиотропни соли, намиращи се в концентрации (или йонна сила) над праговата стойност, екстракционният разтворител е неразтворим във водния разтвор: двете фази разделят на слой на екстракционния разтворител и слой на воден разтвор. Те са отнесени тук като “лиотропни състояния”. Стойността за йонна сила на лиотропна сол на водния разтвор, която достига лиотропни състояния, може да варира в зависимост от избрания екстракционен разтворител и използваната сол(и). Тя може да бъде лесно определена чрез титрационна или друга систематична вариация на концентрацията на лиотропната сол, с тестване смесваемостта или несмесваемостта на екстракционния разтворител с водния разтвор. Както е използвано тук, воден разтвор с йонна сила на лиотропна сол, при която екстракционният разтворител се разделя от вода, се отнася като лиотропен воден разтвор. Водни разтвори, съдържащи по-ниски концентрации на лиотропни или физиологични соли, като изотонични буфери, се считат за нелиотропни разтвори.In a specific embodiment, the solvent is mixed with water, for example at physiological ionic strength (isotonic aqueous solution) or lower than physiological ionic strength (hypotonic aqueous solution). However, when the buffer contains lyotropic salts in concentrations (or ionic strength) above the threshold value, the extraction solvent is insoluble in aqueous solution: the two phases are separated into a layer of extraction solvent and a layer of aqueous solution. They are referred to here as "lyotropic states". The ionic strength of a lyotropic salt of an aqueous solution that reaches lyotropic states may vary depending on the extraction solvent selected and the salt (s) used. It can be readily determined by titration or other systematic variation of the concentration of the lyotropic salt, by testing the compatibility or immiscibility of the extraction solvent with the aqueous solution. As used herein, an aqueous solution having an ionic strength of a lyotropic salt in which the extraction solvent is separated from water is referred to as a lyotropic aqueous solution. Aqueous solutions containing lower concentrations of lyotropic or physiological salts, such as isotonic buffers, are considered non-lyotropic solutions.

Най-общо, в процеса на разтворима екстракция се използват почти еднакви обеми от екстракционния разтворител и водния препарат на биологичния материал. Обаче, съотношението на екстракционния разтворител спрямо водния препарат може да граничи от около 5:1 до около 1:5, за предпочитане от около 3:1 до около 1:3.In general, almost equal volumes of the extraction solvent and the aqueous preparation of the biological material are used in the soluble extraction process. However, the ratio of the extraction solvent to the aqueous preparation may range from about 5: 1 to about 1: 5, preferably from about 3: 1 to about 1: 3.

След смесване на екстракционния разтворител с водния препарат сместа може да бъде инкубирана за същия период от време и при определена температура за повишаване екстракцията на прион протеина в екстракционния буфер. Инкубационното време може да варира от 1 min до 1 h, и може да бъде определено чрез анализиране на екстрахирания материал за наличие на прион протеин. След като количеството на прион протеина в ектракционния материал спрямо времето достигне платото, което може да бъде тествано с помощта на хроматографски или имунологични техники, или и двете, както е описано в примерите, допълнителна инкубация няма да има влияние върху добива на прион протеина. В специфичен вариант на изпълнение, инкубационното време е 5 min.After mixing the extraction solvent with the aqueous preparation, the mixture can be incubated for the same period of time and at a specified temperature to increase the extraction of the prion protein in the extraction buffer. The incubation time can range from 1 min to 1 h, and can be determined by analyzing the extracted material for the presence of prion protein. Once the amount of prion protein in the extraction material reaches the plateau over time, which can be tested by chromatographic or immunological techniques, or both, as described in the examples, further incubation will have no effect on the yield of prion protein. In a specific embodiment, the incubation time is 5 min.

В допълнение, температурата на инкубация може да бъде доведена до повишаване ефективността на екстракция, при условие, че екстракционният разтворител и водният разтвор са и двата течности при избраната температура. По-високи температури, т.е., над стайна температура, се предпочитат, доколкото те повишават разтворимостта на прион протеина в екстракционния разтворител. Специално приложими са температури в рамките на интервала от около 50 С60 С. Колкото до други вариации, като йонната сила на водния препарат и времето на инкубация, оптималната температура може да бъде определена чрез рутинно експериментиране и тестване.In addition, the incubation temperature can be increased to increase the extraction efficiency, provided that the extraction solvent and the aqueous solution are both liquids at the selected temperature. Higher temperatures, i.e., above room temperature, are preferred insofar as they increase the solubility of the prion protein in the extraction solvent. Particularly applicable are temperatures within the range of about 50 C60 C. As for other variations, such as the ionic strength of the aqueous preparation and the incubation time, the optimum temperature can be determined by routine experimentation and testing.

Разделяне на фазитеPhase separation

За повишаване на йонната сила на водния разтвор може да бъдат използвани различни лиотропни соли, индуцирайки по този начин разделянето на фазите. Сред предпочитаните соли са натриев сулфат и амониев сулфат, които са лиотропни. И двата се използват при концентрация, под която преципитират протеините. Например, в специфичен вариант към еднакъв обем от сместа екстракционен разтворител/воден препарат, се добавя 0.5 М разтвор на натриев сулфат, което води до крайна концентрация от 0.25 М натриев сулфат. Тази концентрация е достатъчна да индуцира разделянето на фазите на HFIP и вода. Други соли също могат да се използват при условие, че те достигат необходимата лиотропна активност при кон центрация, при която те са разтворими. Терминът “лиотропна активност” се използва тук за структуро-формиращите свойства на разтвор на лиотропна сол. Лиотропната активност се достига чрез достигане на достатъчна концентрация от лиотропната сол за индуциране на разделянето на фазите на органична и водна фази. Избегнати са протеин преципитиращите концентрации на лиотропната сол.Different lyotropic salts can be used to increase the ionic strength of the aqueous solution, thereby inducing phase separation. Preferred salts are sodium sulfate and ammonium sulfate, which are lyotropic. Both are used at a concentration below which proteins precipitate. For example, in a specific embodiment, to an equal volume of the extraction solvent / aqueous mixture, a 0.5 M sodium sulfate solution is added, resulting in a final concentration of 0.25 M sodium sulfate. This concentration is sufficient to induce phase separation of HFIP and water. Other salts may also be used provided that they reach the required lyotropic activity at a concentration at which they are soluble. The term "lyotropic activity" is used herein to refer to the structure-forming properties of a solution of a lyotropic salt. Lyotropic activity is achieved by reaching a sufficient concentration of the lyotropic salt to induce phase separation of the organic and aqueous phases. Protein precipitating concentrations of the lyotropic salt are avoided.

“Лиотропни” или “структуро-формиращи” соли, също известни като космотропи, съдействат за порядъка на водния разтвор, като по този начин изключват разтворените органични вещества. Ако органичното разтворено вещество е екстракционния разтвор, става разделяне на фазите. Ако това е протеин, той е свързан със солта извън разтвора. Добри структурообразуващи соли включват натриев или амониев сулфат, фосфати, цитрати и други (Washabaugh and Collins, J. Biol. Chem., 261: 12477, 1986). (Разрушаващите структурата соли, или хаотропи, включват гуанидин хидрохлорид, натриев перхлорат, натриев бромид и др. Те имат противоположен ефект, насочват органичните разтворени вещества във воден разтвор). Йонната сила на водния разтвор е функция на тоталния брой йони в разтвора, що се отнася до това дали те са структуроформиращи или структуроразрушаващи йони. Терминът “йонна сила” се отнася до концентрацията на една сол."Liotropic" or "structure-forming" salts, also known as cosmotropes, promote the order of the aqueous solution, thus excluding the dissolved organic substances. If the organic solute is the extraction solution, phase separation occurs. If it is a protein, it is bound to the salt outside the solution. Good structure-forming salts include sodium or ammonium sulfate, phosphates, citrates and the like (Washabaugh and Collins, J. Biol. Chem., 261: 12477, 1986). (Structure-destroying salts, or chaotropes, include guanidine hydrochloride, sodium perchlorate, sodium bromide, etc. They have the opposite effect, directing organic solutes into aqueous solution). The ionic strength of the aqueous solution is a function of the total number of ions in the solution as to whether they are structure-forming or structure-destroying ions. The term "ionic strength" refers to the concentration of one salt.

Както е дискутирано по-горе, лиотропната сол може да бъде добавена като твърдо вещество или концентрирана течност, при условие, че концентрацията на крайната лиотропна сол е ефективна да индуцира разделянето на фазите. За предпочитане, крайното съотношение на екстракционния разтворител спрямо водната фаза (което включва водния препарат на биологичен материал и разтвор на която и да е сол) след повишаване на лиотропната активност на сместа е около 1:10 до около 10:1, за предпочитане (и както е изложено по-долу в примерите) около 1:3 до около 3:1 при условие, че при по-ниско съотношение на екстракционния разтворител спрямо водната фаза, крайната концентрация на сол е все още достатъчно висока, за да индуцира разделянето на фазите.As discussed above, the lyotropic salt may be added as a solid or a concentrated liquid, provided that the concentration of the final lyotropic salt is effective in inducing phase separation. Preferably, the final ratio of the extraction solvent to the aqueous phase (which includes the aqueous preparation of biological material and solution of any salt) after increasing the lyotropic activity of the mixture is about 1:10 to about 10: 1, preferably (and as described below in the Examples) about 1: 3 to about 3: 1 provided that at a lower ratio of the extraction solvent to the aqueous phase, the final salt concentration is still high enough to induce phase separation .

След повишаване на лиотропната ак тивност, екстракционният разтворител, който сега съдържа който и да е прион протеин, намиращ се в биологичния материал, се разделя от водния препарат. Процесът на разделяне отнема няколко минути и завършва когато двете фази са ясни и се наблюдава дискретно разделяне между тях. След като двете фази се разделят напълно, екстракционният разтворител, сега съдържащ който и да е прион протеин, може да бъде отстранен или изтеглен, например чрез изтегляне с пипета или фуния, или със сепарационна колба.After increasing lyotropic activity, the extraction solvent, which now contains any prion protein contained in the biological material, is separated from the aqueous preparation. The separation process takes several minutes and ends when the two phases are clear and a discrete separation between them is observed. After the two phases have been completely separated, the extraction solvent, now containing any prion protein, can be removed or withdrawn, for example by drawing with a pipette or funnel, or with a separation flask.

Екстракционният разтворител, съдържащ който и да е прион протеин (наречен тук “екстракт”), може да бъде изсушен, например чрез изпаряване, чрез лиофилизация или вакуумно центрофугиране за добиване на високо концентриран или сух екстракт. Екстрактът може да съдържа други компоненти, включително клетъчни липиди, липидни мембраносвързващи протеини и други повече хидрофобни клетъчни компоненти. По желание, прион протеинът може да бъде изолиран или пречистен от тези компоненти, например чрез хроматография с хидрофилно взаимодействие, както е посочено в примерите по-долу, или други хроматографски техники (катионообменна хроматография, гел-проникваща хроматография, обратнофазова хроматография и афинитетна хроматография, например върху антитяло колона).An extraction solvent containing any prion protein (hereinafter called "extract") may be dried, for example, by evaporation, lyophilization or vacuum centrifugation to obtain a highly concentrated or dry extract. The extract may contain other components, including cellular lipids, lipid membrane-binding proteins and other more hydrophobic cellular components. Optionally, the prion protein can be isolated or purified from these components, for example by hydrophilic interaction chromatography as described in the examples below, or other chromatographic techniques (cation exchange chromatography, gel permeation chromatography, reverse phase chromatography and affinity chromatography, for example on an antibody column).

Обратно, концентрираният или изсушен екстрактен материал може да бъде анализиран директно, както е описано по-долу, за установяване на анормалния прион протеин.Conversely, the concentrated or dried extract material can be analyzed directly as described below to detect abnormal prion protein.

Детектор на прион протеин; имунопробиPrion protein detector; immunoassays

В областта са известни различни начини за изпитване на прион протеин, включително изпитване за селективно откриване на анормален прион протеин. Капилярната гел електрофореза е доказано, че е ефективно аналитично средство за анормален прион протеин (Schmerr and Jenny, Electrophoresis, 19:409, 1998). Предпочитан метод е имунологичният, например както е описано от Schmerr and Jenny, по-горе. Антисерумът, описан в този източник, е специфичен за анормалния прион протеин, тъй като е установено, че реагира в оцветяване по Western с инфектиран със скрапия мозък, но не и в нормален мозък. Друг антисерум, реактивен с прион протеин, е добре известен в областта. Предпочитана имунопроба е ELISA (например, Grathwohl et al., J. Virol. Methods, 64:205, 1997).Various prion protein assay methods are known in the art, including testing for selective detection of abnormal prion protein. Capillary gel electrophoresis has been shown to be an effective analytical tool for abnormal prion protein (Schmerr and Jenny, Electrophoresis, 19: 409, 1998). The preferred method is immunological, for example as described by Schmerr and Jenny, above. The antiserum described in this source is specific for the abnormal prion protein, as it has been found to respond in Western staining with scrapie-infected but not normal brain. Another prion protein reactive antiserum is well known in the art. A preferred immunoassay is an ELISA (e.g., Grathwohl et al., J. Virol. Methods, 64: 205, 1997).

Така, в някои случаи, откриване присъствието на прион протеин, и по-специално анормален прион протеин, се основава на биофизичните и химични характеристики на прион протеина. Те включват устойчивост на протеиназа (по-специално на протеиназа К) и профилно разграждане (независимо дали с протеолитични ензими, гликолитични ензими, химикали, нагряване, денатуранти и др.). Могат да бъдат оценени ефектите на такива обработки върху действителното молекулно тегло и изоелектрична точка и различни проби на свързване. Протеиназната устойчивост и профилът на разграждане може да бъдат установени чрез хроматография, гел електрофореза и други чувствителни към молекулното тегло техники. Изоелектричната точка може да бъде измерена с помощта на капилярно изоелектрично фокусиране (IEF) или гелно изоелектрично фокусиране, макар капилярна IEF е способна да измери прион pl от 3 по-ефективно в сравнение с повечето гелове. Нещо повече, качественото определяне на общия заряд (киселинност или основност) може да бъде определено чрез йонообменна хроматография. За идентифициране на прион протеина могат да бъдат използвани също и други биофизични техники, известни в областта.Thus, in some cases, the detection of the presence of a prion protein, and in particular an abnormal prion protein, is based on the biophysical and chemical characteristics of the prion protein. These include resistance to proteinase (in particular proteinase K) and profile degradation (whether with proteolytic enzymes, glycolytic enzymes, chemicals, heating, denaturants, etc.). The effects of such treatments on the actual molecular weight and isoelectric point and different binding samples can be evaluated. Proteinase resistance and degradation profile can be established by chromatography, gel electrophoresis and other molecular weight sensitive techniques. The isoelectric point can be measured using capillary isoelectric focusing (IEF) or gel isoelectric focusing, although capillary IEF is able to measure prion pl of 3 more effectively than most gels. Moreover, the qualitative determination of total charge (acidity or basicity) can be determined by ion exchange chromatography. Other biophysical techniques known in the art can also be used to identify the prion protein.

Примерите за изследвания за откриване на прион протеин включват действителното молекулно тегло и изоелектрична точка на протеина, включително след нагряване, разцепване с цианоген бромид, третиране с невраминидаза, и др. (Bolton et al., J. Virol. 53:596, 1985); обработка c гликозидаза и свързване с лектин (Sommerville and Ritchie, J. Gen. Virol., 71: 883, 1990); устойчивост на протеиназа-К (Race et al., Am. J. Vet. Res., 53:883, 1992); и имунологично изпитване (Farquhar et al., J. Virol. Methods, 24: 215,1989).Examples of prion protein detection studies include the actual molecular weight and isoelectric point of the protein, including after heating, cyanogen bromide cleavage, neuraminidase treatment, and the like. (Bolton et al., J. Virol. 53: 596, 1985); glycosidase treatment and lectin binding (Sommerville and Ritchie, J. Gen. Virol., 71: 883, 1990); resistance to proteinase-K (Race et al., Am. J. Vet. Res., 53: 883, 1992); and immunological assay (Farquhar et al., J. Virol. Methods, 24: 215,1989).

Алтернативно, секвениране или микросеквениране на екстрахиран, и за предпо читане пречистен прион протеин, позволява недвусмисленото потвърждаване на неговата идентичност.Alternatively, sequencing or micro-sequencing of the extracted, and preferably purified, prion protein allows unambiguous confirmation of its identity.

Имунологичните изпитвания за прион протеин могат да бъдат осъществени чрез техники, известни в областта, например радиоимунологична, ELISA (ензимно-свързано имуносорбентно изпитване), “сандвич” имунопроби, имунорадиометрични проби, реакции на гел дифузионно утаяване, имунодифузионни проби, in situ имунологични изпитвания (с използване на колоидно злато, ензимни или радиоизотопни маркери, например), оцветявания по Western, реакции на преципитиране, аглутационни реакции (например гел аглутационни изпитвания), хемаглутационни изпитвания, изпитвания за фиксиране на комплемента, имунофлуоресцентни проби, проби с протеин А и протеин G, имуноелектрофоретични изпитвания, измерване на техните нива в подходящи физиологични проби, и др. В един вариант на изпълнение свързването на антитела се установява чрез откриване на маркер на първично антитяло. В друг вариант на изпълнение първичното антитяло се открива чрез установяване свързването на вторично антитяло или реагент към първичното антитяло.Prion protein immunological assays can be performed by techniques known in the art, for example radioimmunological, ELISA, sandwich immunoassays, immunoradiometric samples, gel diffusion precipitation, immunodiffusion and immunodiffusion tests using colloidal gold, enzymatic or radioisotope markers, for example), Western blots, precipitation reactions, agglutination reactions (eg gel agglutination tests), hemagglutination tests, tests s The complement fixation, immunofluorescence samples, the protein A and protein G, imunoelektroforetichni tests, measuring levels thereof in appropriate physiological samples, etc.. In one embodiment, antibody binding is established by detecting a primary antibody marker. In another embodiment, the primary antibody is detected by detecting the binding of a secondary antibody or reagent to the primary antibody.

Екстракционният метод от изобретението предлага един нескъп източник на прион протеин, който може да бъде използван за генериране на допълнителни антитела. Нещо повече, тъй като условията на екстрахиране от изобретението силно се отличават от обичайните условия на екстракция, прион протеинът, екстрахиран в съответствие с изобретението, може да има различна конформация и показва различна популация на антитела, ако бъде използван за имунизация.The extraction method of the invention provides an inexpensive source of prion protein that can be used to generate additional antibodies. Moreover, since the extraction conditions of the invention are very different from the usual extraction conditions, the prion protein extracted in accordance with the invention may have a different conformation and exhibit a different population of antibodies if used for immunization.

Този метод съкращава екстракционното време до 1 до 2 h. Нещо повече, поради това че е опростен, той може да бъде автоматизиран. Методът екстрахира прион протеин с различни молекулни тегла, така че не е ограничен. Той също разтваря анормалния прион протеин, така че повечето имунопроби да могат да бъдат използвани за откриването му. Нещо повече, и не незначително, той редуцира неефективността на абнормения прион протеин, правейки процеса по-безопасен.This method shortens the extraction time to 1 to 2 hours. Moreover, because of its simplicity, it can be automated. The method extracts prion protein with different molecular weights so that it is not limited. It also dissolves the abnormal prion protein so that most immunoassays can be used to detect it. Moreover, and not insignificantly, it reduces the inefficiency of the abnormal prion protein, making the process safer.

КитовеWhales

Компонентите за практикуване на настоящото изобретение може да бъдат предложени в удобна форма на кит. В неговия найпрост вариант на изпълнение китът от изобретението предлага екстракционен разтворител, за предпочитане HFIP, и лиотропна сол (или концентриран разтвор на лиотропна сол) за повишаване лиотропната активност на сместа екстракционен разтворител-воден препарат. Количеството на всяка компонента може да бъде предварително измерено, за да осигури специфичен брой изпитвания. В друг вариант на изпълнение китът ще включи контейнер на пробата, за предпочитане от пластмаса или материал, обработен така, че да се избегне неспецифичното свързване на прион протеина.The components for practicing the present invention may be provided in a convenient kit form. In its simplest embodiment, the kit of the invention provides an extraction solvent, preferably HFIP, and a lyotropic salt (or concentrated lyotropic salt solution) to enhance the lyotropic activity of the extraction solvent-aqueous mixture. The quantity of each component can be pre-measured to provide a specific number of tests. In another embodiment, the kit will include a sample container, preferably of plastic or material, treated to avoid non-specific binding of the prion protein.

Както е използвано тук, терминът контейнер има по-широко значение, т.е., който и да е приемник за поместване на материал или реагент. Той може да бъде фабрично произведен от стъкло, пластмаса, керамика, метал или който и да е друг материал, обикновено използван за съдържане на реагенти. Обаче, приемливият материал не бива да бъде реактивен със съдържанието, което се предполага че ще има.As used herein, the term container has a broader meaning, i.e., any receiver for placing material or reagent. It may be factory-made from glass, plastic, ceramics, metal or any other material commonly used to contain reagents. However, acceptable material should not be reactive with the content it is supposed to have.

Китът може да включва също протеиназа-К за разграждане на нормален прион протеин в биологична проба.The kit may also include proteinase-K for the degradation of normal prion protein in a biological sample.

В следващ вариант на изпълнение китът включва контейнер за пробата с индикатор за обема за водния препарат на биологичната проба. В този вариант на изпълнение полярният органичен разтворител и лиофилната сол са оптимално предложени в предварително измерени единици, свързани с контейнера на пробата. Препаратът на биологичната проба може да бъде поместен в контейнера на пробата. Предварително измерената единица от екстракционния разтворител може да бъде добавена, последвано от смесване. След това, предварително измерената единица от лиотропната сол може да бъде добавена, за да индуцира разделянето на фазите от екстракционния разтвор и водата. В още един друг вариант в кита се предлага протеиназа-К за обработка на водния препарат от биологичната проба, за предпочитане в предварително измерена единица.In another embodiment, the kit comprises a sample container with a volume indicator for the aqueous sample of the biological sample. In this embodiment, the polar organic solvent and the lyophilic salt are optimally offered in pre-measured units connected to the sample container. The biological sample preparation may be placed in the sample container. The pre-measured unit of extraction solvent may be added, followed by mixing. Then, the pre-measured unit of the lyotropic salt can be added to induce the separation of the phases from the extraction solution and water. In yet another embodiment, Proteinase-K is provided in the kit for treating the aqueous preparation of the biological sample, preferably in a pre-measured unit.

Кит за екстрахиране на прион протеин от тъканна проба може да включва буфер за разреждане, като 0.32 М захарен разтвор или фосфатно буферен разтвор, за хомогенизиране на тъканта за водния препарат на биологичния материал.A tissue prion protein extraction kit may include a dilution buffer, such as 0.32 M sugar solution or phosphate buffer solution, to homogenize the tissue for the aqueous preparation of the biological material.

В следващ вариант, в който китът е кит за откриване наличието на анормален прион протеин в биологичен материал или проба, китът предлага детектор за анормален прион протеин или изпитване, както е описано по-горе. Имунологични изпитвания, както е описано по-горе, са предпочитани за откриване на анормален прион протеин, екстрахиран в съответствие с изобретението.In another embodiment, in which the kit is a kit for detecting the presence of an abnormal prion protein in a biological material or sample, the kit provides a detector for an abnormal prion protein or assay as described above. Immunological assays, as described above, are preferred to detect abnormal prion protein extracted in accordance with the invention.

В още един следващ вариант китът включва имунохроматографска мембрана или повърхност. Екстракционният разтворител, съдържащ който и да е прион протеин, може да бъде приложен към повърхността директно, или да бъде приложен изсушен екстракт, например след обратно разтваряне. При подходящи условия прион протеинът може да проникне през повърхността. Той може да бъде уловен, например чрез имобилизирано анти-прион антитяло и имобилизираният прион протеин да бъде установен. В изобретението могат да бъдат използвани множество методи и съоръжения, известни в областта за имунохроматографско изпитване. Имунохроматографските изпитвания са специално приложими в полеви условия, където лабораторно оборудване не е достъпно. Примери за такива изпитвания са предложени в US патенти 5,248,619, 5,451,504, 5,500,375, 5,624,809 и 5,658,801.In yet another embodiment, the kit comprises an immunochromatographic membrane or surface. An extraction solvent containing any prion protein may be applied to the surface directly, or a dried extract may be administered, for example, upon re-dissolution. Under suitable conditions, the prion protein can penetrate the surface. It can be captured, for example, by an immobilized anti-prion antibody and the immobilized prion protein is detected. A variety of methods and equipment known in the art for immunochromatographic testing can be used in the invention. Immunochromatographic tests are especially applicable in field conditions where laboratory equipment is not available. Examples of such tests are provided in US patents 5,248,619, 5,451,504, 5,500,375, 5,624,809 and 5,658,801.

Кит от изобретението за предпочитане включва опаковане и инструкции за използването му, например на опаковката или във вложката на пакета.The kit of the invention preferably includes packaging and instructions for its use, for example on the package or in the package insert.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

Настоящото изобретение може по-добре да бъде разбрано чрез препратка към следващите неограничителни примери, които са предложени в изобретението.The present invention can be better understood by reference to the following non-limiting examples which are proposed in the invention.

Пример 1. Анализ на анормален прион протеин, екстрахиран от инфектиран овчи мозък и лимфни възлиExample 1. Analysis of abnormal prion protein extracted from infected sheep brain and lymph nodes

Тъкан от мозък или лимфни възли от всяка втора инфектирана със скрапия овца се хомогенизира в 10% саркозил и се обработва с протеиназа К за разграждане на нормалния гостоприемников прион протеин, но не и изменената анормална форма на прион протеин. Еднакви обеми (0.5 тМ) от хомогената и HFIP се смесват и инкубират за 5 min при 56°С. Към тази смес се добавят 0.5 тМ 0.5 М Na2SO4 и сместа се инкубира за допълнителни 5 min. При тези условия слоят HFIP се разделя от водния слой. HFIP слоят се отделя и изсушава на центрофуга. Изсушените проби се ресуспендират и смесват в 25 μΐ дестилирана вода. 10 μΐ от пробата се смесва с 5μ1 от 20% SDS буфер и се вари за 5 min при 100°С.Brain tissue or lymph nodes from every second scrapie infected sheep were homogenized in 10% sarcosyl and treated with proteinase K to break down the normal host prion protein but not the altered abnormal prion protein form. Equal volumes (0.5 mM) of homogenate and HFIP were mixed and incubated for 5 min at 56 ° C. To this mixture was added 0.5 mM 0.5 M Na 2 SO 4 and the mixture was incubated for an additional 5 min. Under these conditions, the HFIP layer is separated from the aqueous layer. The HFIP layer was separated and dried on a centrifuge. The dried samples were resuspended and mixed in 25 μΐ of distilled water. 10 μΐ of the sample was mixed with 5μ1 of 20% SDS buffer and boiled for 5 min at 100 ° C.

Провежда се Western blot анализ върху 10% до 15% градиентен полиакриламиден гел. Протеинът се прехвърля от полиакриламидния гел върху нитроцелулоза при стандартни условия. Нитроцелулозата се блокира чрез инкубиране с разтвор на 5% рибен желатин и се промива с Tris-Tween буфер. Нитроцелулозата се инкубира за една нощ със заешки антиприон протеин (антитяло, създадено срещу пълен прион протеин, разреден 1 до 2500; (Kascak et al., Immunol. Invest., 26: 259, 1997; виж също Miller et al., J. Vet. Diagn. Invest. 5: 309; Kascak et al., J. Virol., 59: 676, 1986). След инкубация c антиприон антитяло, нитроцелулозата се промива с Tris-Tween и след това взаимодейства с антизаешки IgG - HRP (пероксидаза от дрян) конюгат и се инкубира за 1 h. Нитроцелулозата след това се промива екстензивно и се проявява с хемилуминесцентен реагент (Pierce UltraSuperSignalR). Пероксидазната активност се установява с помощта на хемилуминесцентен преобразовател (Chemi-Imager-4000; Alpha, Innotech).Western blot analysis was performed on a 10% to 15% gradient polyacrylamide gel. The protein was transferred from the polyacrylamide gel to nitrocellulose under standard conditions. Nitrocellulose was blocked by incubation with 5% fish gelatin solution and washed with Tris-Tween buffer. Nitrocellulose was incubated overnight with rabbit antiprion protein (an antibody created against full prion protein diluted 1 to 2500; (Kascak et al., Immunol. Invest., 26: 259, 1997; see also Miller et al., J. Vet. Diagn. Invest 5: 309; Kascak et al., J. Virol., 59: 676, 1986) After incubation with an antiprion antibody, nitrocellulose is washed with Tris-Tween and then reacted with anti-rabbit IgG-HRP ( husk peroxidase conjugate and incubate for 1 h. The nitrocellulose is then washed extensively and developed with a chemiluminescent reagent (Pierce UltraSuperSignal R ). Peroxidase activity is detected by x emiluminescent transducer (Chemi-Imager-4000; Alpha, Innotech).

Екстрактите от двете заразени със скрапия овце, съдържащи 2.75 μΐ, продуцират материал, показателен за анормален прион протеин и за двете тъкани - от мозък и от лимфни възли. Екстракт от мозъчна тъкан, съдържащ 1.5 μΐ материал от една от заразените със скрапия овце продуцира ивица, показателна за анормален прион протеин. Оцветяване по Western на сходни екстракти от нормални (неинфектирани) овце не продуцират никакви ивици, показателни за анормален прион протеин.Extracts from both scrapie-infected sheep, containing 2.75 μΐ, produce material indicative of abnormal prion protein for both brain and lymph node tissues. Brain tissue extract containing 1.5 μΐ material from one of the scrapie infected sheep produces a band indicative of abnormal prion protein. Western staining of similar extracts from normal (uninfected) sheep did not produce any streaks indicative of abnormal prion protein.

Пример 2. Анализ на анормален прион протеин, екстрахиран и пречистен от инфектирани овчи мозък и лимфни възлиExample 2. Analysis of abnormal prion protein extracted and purified from infected sheep brain and lymph nodes

Този пример показва по-нататъшно пречистване и анализ на анормален (скрапия) прион протеин (PrPSC) с помощта на хроматография на хидрофилно взаимодействие (HILIC). Тъканни проби, включващи овчи мозък и лимфни възли, се получават с повърхностно активно вещество и протеиназа К, както е описано по-рано. Получените в резултат екстракти се прилагат на колона HILIC и елуират с низходящ градиент на ацетонитрил в 0.1% трифлуороцетна киселина и 50 тМ хексафлуоро-2-пропанол. Извличането от колоната е приблизително 75%, както е определено с обработен с радиоактивен йод прион протеин. След изсушаване събраните пикове се ресуспендират във вода и изпитват с антитела, специфични за прион протеина. Методът позволява ефективно пречистване на прион протеина, както и тестване чрез имунопроба, тъй като интерфериращите повърхностно активни вещества са отстранени.This example shows further purification and analysis of abnormal (scrapie) prion protein (PrPSC) using hydrophilic interaction chromatography (HILIC). Tissue samples including sheep brain and lymph nodes were obtained with surfactant and proteinase K as described previously. The resulting extracts were applied to a HILIC column and eluted with a descending gradient of acetonitrile in 0.1% trifluoroacetic acid and 50 mM hexafluoro-2-propanol. The recovery from the column is approximately 75% as determined by the radioactive iodine prion protein. After drying, the collected peaks were resuspended in water and tested with antibodies specific for prion protein. The method allows for the effective purification of the prion protein as well as immunoassay testing as the interfering surfactants are removed.

Пример 3. Анализ на анормален прион протеин, екстрахиран от инфектиран овчи мозъкExample 3. Analysis of abnormal prion protein extracted from infected sheep brain

Получаване на материал от овчи мозъкObtaining material from sheep brain

Инфектирани със скрапия овчи мозъци са получени от полеви случаи, които са позитивни за анормалния прион протеин по Western blot (Race et al., Am. J. Vet. Res. 53: 883, 1992). Извадката е направена от 3 позитивни мозъка. Същата извадка е използвана за всички експерименти, представени тук. Нормални мозъци идват от овце от стада без скрапия и са негативни за анормален прион протеин по Western blot. Мозъчният материал за хроматография се получава чрез модификация на метода на Bolton et al. (J. Virol. 53: 596, 1985). Накратко, мозъчните стволове се дисецират, претеглят и поставят в 0.32 М захароза (10% т./об.). Материалът след това се хомогенизира за 60 s с Brinkman Polytron (Kinematica AG, Lucerne Switzerland) c помощта на 0.7 cm генератор от стомана при най-висока скорост. Хомогенатът се центрофугира при 10,000 g за 20 min за отстраняване на частиците и получената супернатанта се центрофугира при 230 000 g за 1 h. Тази утайка след това се подлага на серия от промивания и ултрацентрофугирания както по-горе. Пробата се обработва с 10 mM Tris pH 7.4, съдържащ 10% натриев лаурил сулфат и протеиназа-К (50 pg/ml). След крайното центрофугиране пробата се ресуспендира в 10 mM Tris pH 7.4 (200 μΐ/g от изходната мозъчна проба).Scrapie-infected sheep brains are derived from field cases that are positive for the abnormal prion protein by Western blot (Race et al., Am. J. Vet. Res. 53: 883, 1992). The sample was drawn from 3 positive brains. The same sample was used for all the experiments presented here. Normal brains come from sheep from scrapless flocks and are negative for abnormal Western blot prion protein. Brain chromatography material was obtained by modifying the method of Bolton et al. (J. Virol. 53: 596, 1985). Briefly, brainstems were dissected, weighed and placed in 0.32 M sucrose (10% w / v). The material was then homogenized for 60 s with Brinkman Polytron (Kinematica AG, Lucerne Switzerland) using a 0.7 cm high speed steel generator. The homogenate was centrifuged at 10,000 g for 20 min to remove particles and the resulting supernatant was centrifuged at 230,000 g for 1 h. This precipitate is then subjected to a series of washes and ultracentrifugations as above. The sample was treated with 10 mM Tris pH 7.4 containing 10% sodium lauryl sulfate and proteinase-K (50 pg / ml). After final centrifugation, the sample was resuspended in 10 mM Tris pH 7.4 (200 μΐ / g from the original brain sample).

Хроматография на хидрофилно взаимодействие (HILIC)Hydrophilic Interaction Chromatography (HILIC)

Пробата се разтваря в 0.01 М Tris НС1, pH 8.00, съдържаща 2 mM EDTA, 5% SDS и 10% хексафлуоро-2-пропанол при 100°С за 10 min. След обработка със SDS пробата се поставя в разтворител, състоящ се от 100% ацетонитрил, съдържащ 0.1% TFA киселина и 50 mM хексафлуоро-2-пропанол (буфер А) и се прилага на колона за хидрофилно взаимодействие. Всички колони, които са използвани, са от PolyLC, Inc. (Columbia, MD, USA) c дименсии 200 x 4.6-mm; 5 pm; 300-A. Изследват се три натоварвания, PolyWAX LP™ (йонообменен материал), PolyHYDROXYETHYLA™ (неутрален материал), и PolySULFOETHYL А™ (силно катионообменен материал) (всичките три търговски марки са собственост на PolyLC, Inc.). Скоростта на потока е 0.5 ml/min. Условията за елуиране Prpsc са: 100% А за 8 min и след това линеен градиент до 100% вода, съдържаща 0.1% трифлуорооцетна киселина и 50 шМ хексафлуоро2-пропанол (буфер В) в 15 min, след това 100% В за 10 min. Пиковете фракции се събират и изсушават във вакуумна центрофуга (Savant Instruments, Inc., Farmingdale, NY, USA). Фракциите се ресуспендират в 10 μΐ дейонизирана Н2О и фракцията, тествана позитивно чрез имунооцветяване за РгРс, се използва в проба за капилярна електрофореза.The sample was dissolved in 0.01 M Tris HCl, pH 8.00, containing 2 mM EDTA, 5% SDS and 10% hexafluoro-2-propanol at 100 ° C for 10 min. After treatment with SDS, the sample was placed in a solvent consisting of 100% acetonitrile containing 0.1% TFA acid and 50 mM hexafluoro-2-propanol (buffer A) and applied to a hydrophilic interaction column. All columns used are from PolyLC, Inc. (Columbia, MD, USA) with dimensions 200 x 4.6-mm; 5 pm; 300-A. Three loads were investigated, PolyWAX LP ™ (ion exchange material), PolyHYDROXYETHYLA ™ (neutral material), and PolySULFOETHYL A ™ (strong cation exchange material) (all three trademarks are owned by PolyLC, Inc.). The flow rate was 0.5 ml / min. The elution conditions of Prp sc are: 100% A for 8 min and then a linear gradient to 100% water containing 0.1% trifluoroacetic acid and 50 µM hexafluoro2-propanol (buffer B) in 15 min, then 100% B for 10 min . Peak fractions were collected and dried in a vacuum centrifuge (Savant Instruments, Inc., Farmingdale, NY, USA). The fractions were resuspended in 10 μΐ deionized H 2 O and the fraction tested positive by immuno-staining for PrP c was used in a capillary electrophoresis sample.

Маркиране на прион протеин с |251.Marking a prion protein with | 25 1.

PrPsc се маркира с 12ίΙ с помощта на IODOGEN™ (Pierce, Rockford, IL, USA). Белязаният протеин се разделя от свободния 1251 чрез пропускането му през твърдофазова екстракционна касета, съдържаща PolyWAX LP™ (PolyLC, Inc.), която е уравновесена с буфер А. Белязаната PrPsc се елуира от касетата с помощта на буфер В. Несвързаният 1251 се получава върху касетата, като би могъл да бъде отстранен като твърд радиоактивен отпадък. Фракциите, съдържащи беляза ния PrPsc, се изсушават във вакуумна центрофуга, разтварят се във вода, разреждат се 1/10 в буфер А и се натоварват върху HPLC колоната.PrP sc was labeled with 12ί Ι using IODOGEN ™ (Pierce, Rockford, IL, USA). The labeled protein was separated from the free 125 l by passing it through a solid phase extraction cassette containing PolyWAX LP ™ (PolyLC, Inc.) equilibrated with buffer A. The labeled PrP sc was eluted from the cartridge using buffer B. Unbound 125 1 is obtained on the cartridge and could be disposed of as solid radioactive waste. The fractions containing the labeled PrP sc were dried in a vacuum centrifuge, dissolved in water, diluted 1/10 in buffer A and loaded onto the HPLC column.

Капкови оцветяванияDrip Colors

Равни части от по един Ιμΐ от пиковите фракции от HILIC хроматография се прилагат върху нитроцелулозна хартия, изсушават се и след това се инкубират в 20 mM Tris, pH 7.5, съдържащ 500 mM NaCl, 0.05% Tween 20 (TTBS) и 5% рибен желатин за 1 h. Оцветяването се промива 2х с TTBS и след това се инкубира с антитела с разреждане 1/500, създадени срещу пептиди на прион протеина за 3 h при 25°С (заешки антитела срещу пептид 142-154). След инкубация оцветяването се промива 2х с TTBS и след това се инкубира с биотинилиран протеин G (Bio-Rad Laboratories, Hercules, СА, USA) за 1 h. Отново оцветяването се промива както по-горе. Пероксидаза от хрян, свързана към NeutrAvidin™ (Pierce, Rockford, IL, USA) се добавя към накапването и се инкубира за 1 h при 25°С. След инкубиране оцветяването се промива 6х с TTBS. След промиване накапването се инкубира в система SupersignaF Substrate (Pierce) за 10 min и след това се експонира на ултравиолетов филм Kodak XОМАТ AR (Eastman Kodak Company, Rochester, NY, USA) за 15 s.Equal portions of one Ιμΐ of the peak fractions of HILIC chromatography were applied to nitrocellulose paper, dried and then incubated in 20 mM Tris, pH 7.5 containing 500 mM NaCl, 0.05% Tween 20 (TTBS) and 5% fish gelatin in 1 h. The staining was washed 2x with TTBS and then incubated with 1/500 dilution antibodies created against prion protein peptides for 3 h at 25 ° C (rabbit antibodies against peptide 142-154). After incubation, the staining was washed 2x with TTBS and then incubated with biotinylated protein G (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA, USA) for 1 h. Again the staining was washed as above. Horseradish peroxidase bound to NeutrAvidin ™ (Pierce, Rockford, IL, USA) was added dropwise and incubated for 1 h at 25 ° C. After incubation, the staining was washed 6x with TTBS. After washing, the incubation was incubated in a SupersignaF Substrate system (Pierce) for 10 min and then exposed to a Kodak XOMAT AR (Eastman Kodak Company, Rochester, NY, USA) UV film for 15 s.

Проба за свързване за 125IprPsC Connection sample for 125 IprP sC

Фракции, съдържащи |251 от колоната PolyWAX LP, се изпитват за активност на свързване към антитяло, което е продуцирано срещу пептида, съответстващ на остатъци 142-154 от прион протеина. Епруветките, съдържащи радиоактивност, се изсушават във вакуумна центрофуга Savant при 42°С и се ресуспендира в 10 μΐ Н2О и след това се разреждат със съдържащи буфер соли в 0.1% BSA. PVC блюдо се покрива с антитялото в 0.1 М Na2CO3, pH 9.0. След промиване с горния буфер, 100 μΐ от 1251PrPsc се инкубират върху блюдата при 37°С за 2 h и след това една нощ при 4°С. Блюдото се промива и се нарязва на отделни ямки и се преброяват. Фоновото срт се изважда от срт в ямките.Fractions containing | 25 l of the PolyWAX LP column were tested for binding activity to an antibody that was produced against the peptide corresponding to residues 142-154 of the prion protein. The radioactivity-containing tubes were dried in a Savant vacuum centrifuge at 42 ° C and resuspended in 10 μΐ H 2 O and then diluted with buffer-containing salts in 0.1% BSA. The PVC dish was coated with the antibody in 0.1 M Na 2 CO 3 , pH 9.0. After washing with the above buffer, 100 μΐ of 125 1PrP sc were incubated on plates at 37 ° C for 2 h and then overnight at 4 ° C. The dish is washed and cut into individual wells and counted. Subtract background from sub in wells.

Условия на капилярна електрофорезаCapillary electrophoresis conditions

Свободна зона на капилярна електрофореза (Schmerr and Jenny, Electrophoresis 19: 409, 1998) е представена на Beckman Р/АСЕCapillary Electrophoresis Free Zone (Schmerr and Jenny, Electrophoresis 19: 409, 1998) was submitted to Beckman P / ACE

5500 (Beckman Instruments, Fullerton, CA, USA). Лазерно индуцирано флуоресцентно (LIF) откриване c използването на въздушно-охладен аргонов лазер (Beckman Instruments) с възбудимост при 488 nm и емисия при 520 nm. Немодифицирани капиляри са получени от Beckman Instruments. Използван е капиляр 20 cm (дължина до детектора) х 201 pm I.D. с 200 тМ трисин, pH 8.0. Този буфер съдържа 0.1% N-октилглюкозид (Boehringer Mannheim GmbH, Indianopolis, IN, USA) и 0,1% BSA (Sygma Chemical Co., St. Louis, MO, USA). В препарата за разделянето капилярът се промива 1 min с 0,25 М NaOH, промива се 2 min с НгО, и след това се промива 2 min с буфер. Условията за разделяне са 30 KV за 3 min при 20°С. Токът е около 20 μΑ. Пробата се инжектира за 15 s, последвано от 5 s инжектиране на пропускания буфер. Обемът на пробата е около 0.95 nl. Промиванията се провеждат при високо налягане и инжектирането на пробата се осъществява при ниско налягане.5500 (Beckman Instruments, Fullerton, CA, USA). Laser induced fluorescence (LIF) detection using an air-cooled argon laser (Beckman Instruments) with excitation at 488 nm and emission at 520 nm. Unmodified capillaries were obtained from Beckman Instruments. A 20 cm capillary (length to detector) x 201 pm ID with 200 mM Trisin, pH 8.0 was used. This buffer contains 0.1% N-octylglucoside (Boehringer Mannheim GmbH, Indianopolis, IN, USA) and 0.1% BSA (Sygma Chemical Co., St. Louis, MO, USA). In the separation preparation, the capillary was washed for 1 min with 0.25 M NaOH, washed for 2 min with H 2 O, and then washed with buffer for 2 min. The separation conditions were 30 KV for 3 min at 20 ° C. The current is about 20 μΑ. The sample was injected for 15 s followed by 5 s injection of the leaked buffer. The sample volume is about 0.95 nl. The washes are carried out at high pressure and the injection of the sample is carried out at low pressure.

Имунокомплекс и проби на свързване на приона μΐ белязан с флуоресцеин пептид, съдържащ около 2 pmole от флуоресцентно белязания пептид, се смесват с афинитетно-пречистен заешки IgG за демонстриране свързването на антитялото към белязания с флуоресцеин пептид. Към пробата се добавят фракции от по един μΐ от HILIC хроматография. След смесване на компонентите пробите се инкубират при 25°С за 10 min.Immunocomplex and prion binding assays μΐ fluorescein-labeled peptide containing about 2 pmoles of fluorescently labeled peptide were mixed with affinity-purified rabbit IgG to demonstrate antibody binding to fluorescein-labeled peptide. Fractions of one μΐ of HILIC chromatography were added to the sample. After mixing the components, the samples were incubated at 25 ° C for 10 min.

РезултатиResults

На фиг. 1 е показана хроматограмата на PrPsc след пречистване и йодиране. Радиоактивност (срш) от белязания с |251 прион протеин съвпада с абсорбция при 280 nm, с изключение на последния пик, установен с абсорбция. Добивът на анормален протеин, основан на възстановяване на Ш1 срт, натоварен върху колоната, е около 76%. Пиковете на срт и А280 абсорбция съвпадат с пиковете, показващи антитяло активност в изпитването за свързване (фиг. 2). Главният пик в това изпитване при около 25 min съвпада с пикове за 1-РгР и А280 абсорбция при 25 min на фиг. 1. Сходни резултати са получени за хроматограма (не са показани) от екстракция (непречистена) на инфектирани със скрапия овчи мозъци.In FIG. 1 shows the chromatogram of PrP sc after purification and iodination. The radioactivity (cpm) of the | 25 l prion-labeled protein coincides with absorption at 280 nm except for the last peak detected by absorption. The yield of an abnormal protein based on the recovery of 1 L cpm loaded on the column is about 76%. The cpm and A280 absorption peaks coincide with the peaks showing antibody activity in the binding assay (Fig. 2). The peak in this test at about 25 min coincides with the peaks for 1M 1-PrP and A280 absorption at 25 min in FIG. 1. Similar results were obtained for the chromatogram (not shown) of extraction (unpurified) of scrapie infected sheep brains.

В литературата са докладвани широк интервал от pl стойности (Schmerr and Jenny, supra; Safar et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6373, 1990; Somerville et al., J. Gen. Virol. 70: 25, 1989) за анормален прион протеин, pl на този протеин би повлиял свързването на този протеин към пълнителите на колоната. Няма голяма разлика между времето за ретенция върху позитивно заредена PolyWAX LP колона и неутралната PloyHYDROXYETHYL А колона. Това предполага, че протеинът може да е кисел. Проби от анормален прион протеин, съдържащи SDS, се елуират от негативно заредена PolySULFOETHYL А колона в широк обхват. Съответно, анормалният прион протеин, пречистен на колона PolyWAX LP, се пропуска отново на колона PolySULFOETHYL А. Елуирането му в или в близост до празния обем показва, че е наистина кисел. Това е потвърдено както чрез изоелектрично фокусиране, така и с капилярно електрично фокусиране (Schmerr etal., Chromatogr. A. 802: 135, 1998). pl стойностите граничат от 3 до 6, при повечето видове при 3.00. Тези резултати предполагат, че при хроматография на хидрофилно взаимодействие е необходимо използването на неутрален или анионообменен материал.A wide range of pl values have been reported in the literature (Schmerr and Jenny, supra; Safar et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6373, 1990; Somerville et al., J. Gen. Virol. 70: 25 , 1989) for an abnormal prion protein, pl of this protein would affect the binding of this protein to the column fillers. There is no big difference between the retention time on a positively loaded PolyWAX LP column and the neutral PloyHYDROXYETHYL A column. This suggests that the protein may be acidic. Samples of abnormal prion protein containing SDS were eluted from a negatively charged PolySULFOETHYL A column over a wide range. Accordingly, the abnormal prion protein purified on a PolyWAX LP column is again skipped on PolySULFOETHYL A. Column Eluting it in or near the empty volume indicates that it is indeed acidic. This has been confirmed by both isoelectric focusing and capillary electric focusing (Schmerr et al., Chromatogr. A. 802: 135, 1998). pl values range from 3 to 6, in most species at 3.00. These results suggest that neutral or anion-exchange material is required for hydrophilic interaction chromatography.

При капилярна имуноелектрофореза с използването на пречистени с HILIC проби, получените в резултат електрофореграми (не са показани) означават, че проби от инфектирани овце реагират, докато проби от нормални (неинфектирани) овце не реагират. Тъй като SDS инхибират типичните имунопроби, включително капилярни електрофоретични проби, необходимо е отстраняването на SDS с оглед провеждането на такива изпитвания. Конкурентна проба с използването на капилярна електрофореза би могла да бъде проведена след хроматография HILIC, тъй като SDS елуира в или в близост до празния обем (Jeno et al., Anal. Biochem., 215: 292,1993).In capillary immunoelectrophoresis using HILIC-purified samples, the resultant electrophoregrams (not shown) mean that samples from infected sheep respond, whereas samples from normal (uninfected) sheep do not respond. Because SDS inhibits typical immunoassays, including capillary electrophoretic samples, the removal of SDS is required in order to conduct such tests. A competitive sample using capillary electrophoresis could be performed after HILIC chromatography, as SDS eluted at or near the empty volume (Jeno et al., Anal. Biochem., 215: 292,1993).

Пример 4. Анализ на анормален прион протеин, екстрахиран от инфектирана кръв на овцеExample 4. Analysis of abnormal prion protein extracted from infected sheep blood

Центрофужни фракции от инфектирани с TSE кръвни проби от овце се разреждат с буфериран с Tris физиологичен разтвор (10% тъкан; 90% буфер). Пробите след това се обработват с протеиназа К за разгражда не на нормалния гостоприемников прион протеин, но не и променената анормална форма на прион протеин. След разграждане обработената проба се смесва с еднакъв обем хексафлуоро-2-пропанол (HFIP) и се инкубира при 56 С за 5 min. Добавя се равен обем от 0.5 М натриев сулфат и фазите се оставят да се разделят. Слоят, съдържащ HFIP, се отстранява и пробата се изсушава във вакуумна центрофуга.Centrifuge fractions of TSE infected sheep blood samples were diluted with Tris buffered saline (10% tissue; 90% buffer). Samples were then treated with proteinase K to degrade not the normal host prion protein but not the altered abnormal prion protein form. After digestion, the treated sample was mixed with an equal volume of hexafluoro-2-propanol (HFIP) and incubated at 56 C for 5 min. An equal volume of 0.5 M sodium sulfate was added and the phases were allowed to separate. The HFIP containing layer was removed and the sample was dried in a vacuum centrifuge.

Утайката се ресуспендира във вода и суспенсията се поставя в една органична хроматографски мобилна фаза, съдържаща 95% ацетонитрил, 5% вода, 0.1% трифлуороцетна киселина и 50 mM HFIP. Мобилната фаза се прилага на твърдофазова екстракционна касета от PolyHYDROXYETHYL Aspartamide™ (PolyLC, Inc.). Анормален прион протеин се елуира от тази повърхност със 100% вода, 0.1 % трифлуороцетна киселина и 50 тМ HFIP, и след това се изсушава и ресуспендира във вода.The precipitate was resuspended in water and the suspension was placed in an organic chromatographic mobile phase containing 95% acetonitrile, 5% water, 0.1% trifluoroacetic acid and 50 mM HFIP. The mobile phase was applied to a solid phase extraction cassette of PolyHYDROXYETHYL Aspartamide ™ (PolyLC, Inc.). Abnormal prion protein was eluted from this surface with 100% water, 0.1% trifluoroacetic acid and 50 mM HFIP, and then dried and resuspended in water.

Наличието на анормален прион протеин се установява чрез капилярна имуноелектрофореза. Анормалният прион протеин не се установява в електроферограми за контрол на проби на кръв, които не са инфектирани с TSE.The presence of abnormal prion protein is detected by capillary immunoelectrophoresis. Abnormal prion protein is not detected in TFE-free electrophoregrams for control of blood samples.

Пример 5. Анализ на анормален прион протеин, екстрахиран от инфектирана кръв на черноопашат еленExample 5. Analysis of abnormal prion protein extracted from infected black-tailed deer blood

Процедурата от пример 4 се повтаря с кръвни проби от инфектиран с TSE черноопашат елен. Наличието на анормален прион протеин е установено чрез капилярна имуноелектрофореза. Анормален прион протеин не е установен в електрофореграми за контролни проби на кръв, които не са инфектирани с TSE.The procedure of Example 4 was repeated with blood samples from TSE infected black-tailed deer. The presence of abnormal prion protein was detected by capillary immunoelectrophoresis. Abnormal prion protein has not been detected in electrophoregrams for blood samples not infected with TSE.

Пример 6. Анализ на анормален прион протеин, екстрахиран от инфектирана кръв на лосExample 6 Analysis of Abnormal Prion Protein Extracted from Infected Moose Blood

Процедурата от пример 4 се повтаря с кръвни проби от инфектиран с TSE лос. Наличието на анормален прион протеин е установено с капилярна имуноелектрофореза. Анормален прион протеин не е установен в електроферограми за контролни проби на кръв, които не са инфектирани с TSE.The procedure of Example 4 was repeated with blood samples from a TSE infected moose. The presence of abnormal prion protein has been established by capillary immunoelectrophoresis. Abnormal prion protein has not been detected in electroferograms for TSE non-infected blood samples.

Всички патенти, патентни описания, тест протоколи и публикации, цитирани тук, са включени в справката в тяхната цялост.All patents, patent descriptions, test protocols and publications cited herein are incorporated by reference in their entirety.

Настоящото изобретение не следва да бъде ограничавано по обхват до специфичните варианти на изпълнение, описани тук. Наистина, различни модификации на изобретението в допълнение към описаните тук, стават очевидни за специалиста в областта от предшестващото описание и съпътстващите фигури. Такива модификации се предполага, че влизат в обхвата на приложените претенции.The present invention should not be limited in scope to the specific embodiments described herein. Indeed, various modifications of the invention in addition to those described herein become apparent to one skilled in the art from the foregoing description and the accompanying figures. Such modifications are contemplated to be within the scope of the appended claims.

Claims (5)

1. Метод за екстрахиране на анормален прион протеин от биологичен материал, за който се предполагаме съдържа анормален прион протеин, характеризиращ се с това, че включва:1. A method for extracting an abnormal prion protein from a biological material that is presumed to contain an abnormal prion protein, characterized in that it includes: a) инкубиране на смес от екстракционен разтворител и изотоничен или хипотоничен препарат на биологичен материал в условия, ефективни за екстрахиране на анормален прион протеин от посочения биологичен материал в посочения екстракционен разтворител, където посоченият екстракционен разтворител е:a) incubating a mixture of extraction solvent and an isotonic or hypotonic preparation of biological material under conditions effective to extract an abnormal prion protein from said biological material into said extraction solvent, wherein said extraction solvent is: i) полярен органичен разтворител, в който посоченият анормален прион протеин е разтворим, иi) a polar organic solvent in which said abnormal prion protein is soluble, and й) смесваем с нелиотропен воден разтвор, но несмесваем с лиотропен воден разтвор; иj) miscible with non-lyotropic aqueous solution but not miscible with lyotropic aqueous solution; and b) повишаване лиотропната активност на сместа за разделяне на посочения екстракционен разтворител от посочения воден препарат на посочения биологичен материал за добиване на екстракционен разтворител, съдържащ който и да е анормален прион протеин от посочения биологичен материал.b) increasing the lyotropic activity of the mixture for separating said extraction solvent from said aqueous preparation of said biological material to produce an extraction solvent containing any abnormal prion protein from said biological material. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че посоченият екстракционен разтворител е хексафлуоро-2-пропанол.2. The process of claim 1, wherein said extraction solvent is hexafluoro-2-propanol. 3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че посоченият биологичен материал е тъкан или биологична течност от гръбначно.3. The method of claim 1, wherein said biological material is a vertebral tissue or biological fluid. 4. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че посочената тъкан е мозъчна тъкан.The method of claim 3, wherein said tissue is brain tissue. 5. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че посочената биоло-5. The method of claim 3, wherein said bio-
BG105791A 1999-01-08 2001-08-07 Method and kit for extracting prion protein BG64291B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11528299A 1999-01-08 1999-01-08
US09/420,850 US6150172A (en) 1999-01-08 1999-10-19 Method and kit for extracting prion protein
PCT/US2000/000457 WO2000040966A1 (en) 1999-01-08 2000-01-07 Method and kit for extracting prion protein

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG105791A BG105791A (en) 2002-12-29
BG64291B1 true BG64291B1 (en) 2004-08-31

Family

ID=26813039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG105791A BG64291B1 (en) 1999-01-08 2001-08-07 Method and kit for extracting prion protein

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG64291B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG105791A (en) 2002-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6150172A (en) Method and kit for extracting prion protein
EP3031823B1 (en) Method of diagnosing neurodegenerative disease
Lee et al. Monitoring plasma processing steps with a sensitive Western blot assay for the detection of the prion protein
BG65933B1 (en) Method for diagnosing a transmissible spongiform subacute encephalopathy caused by an unconventional transmissible agent strain in a biological sample
EP0891553B1 (en) A method of detecting transmissible spongiform encephalopathies
ES2270582T3 (en) PRPRES PURIFICATION PROCEDURE FROM A BIOLOGICAL SAMPLE AND ITS APPLICATIONS.
Grathwohl et al. Improvement of PrP Sc-detection in mouse spleen early at the preclinical stage of scrapie with collagenase-completed tissue homogenization and Sarkosyl-NaCl extraction of PrP Sc
Schmerr et al. Capillary electrophoresis of the scrapie prion protein from sheep brain
BG64291B1 (en) Method and kit for extracting prion protein
Schmerr et al. Method and kit for extracting prion protein
HUT77340A (en) Spongiform encephalopathy detection methods
MXPA01006875A (en) Method and kit for extracting prion protein
ZA200105304B (en) Method and kit for extracting prion protein.
US20030044868A1 (en) Method for detecting prion proteins in tissue samples
Sørensen et al. Multiple isoforms of the human pentraxin serum amyloid P component
US20040175775A1 (en) Method of detecting PrPsc in eye fluid
HUT77339A (en) Spongiform encephalopathy detection methods
Kidd et al. Senile plaque amyloid
US20030104480A1 (en) Prion capture
KR20230148118A (en) Method for purification and enrichment of lipid-associated proteins for mass spectrometry analysis of lipid-associated proteins in biological samples
Schmerr Agricultural Research Service, US Department of Agriculture, Ames, Iowa, USA Andrew Alpert PolyLC, Inc., Columbia, Maryland, USA
MXPA01003626A (en) Assay for disease related conformation of a protein