JP2001321168A - Hpv感染型の同定方法 - Google Patents

Hpv感染型の同定方法

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JP2001321168A
JP2001321168A JP2000140602A JP2000140602A JP2001321168A JP 2001321168 A JP2001321168 A JP 2001321168A JP 2000140602 A JP2000140602 A JP 2000140602A JP 2000140602 A JP2000140602 A JP 2000140602A JP 2001321168 A JP2001321168 A JP 2001321168A
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Toshiyuki Sasagawa
寿之 笹川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来検出感度が低いか、検出されなかった、P
CR法を改良し、グループ特異的プローブを用いて、グ
ループ別の粘膜型HPVの型が検出できる同定方法、こ
れに用いる同定試薬およびこれを用いたキットの提供。 【解決手段】下記(1)〜(8)のDNA配列を用いて
HPV感染型を同定する方法。 (1)LCRF−1:WWARGGWGTRACCGA
AAACGG (2)LCRF−2:WWWGGGTCSAACCGA
AAACGG (3)LCRF−3:WRGGKTTAGGACCGA
AAACGG (4)LCRF−4:GTARGGYRAGACCGA
AARCGG (5)E7R−1:TCMKCCTCTKCYTCTG
AGYTGT (6)E7R−2:TCWTCMTCHTCRTCTG
AGCTGT (7)E7R−3:CACWAWATTKTGTGAC
GCTGTGGおよび (8)E7R−4:ATGAYTTCCAGCAATG
TARRC ここで、C,A,T,Gはそれぞれシントン、アデニ
ン、チミン、グアニンを表わしR,W,Y,Kは以下の
デジェネレシイ(degeneracy)を表わす。 R:A/G W:A/T Y:C/T K:G/

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はヒトパピローマウイ
ルス(以下、HPVという)の診断法に関し、デジエネ
レイトさせたプライマーを用いてHPV感染型の同定を
行う方法およびこの方法に用いるプライマー混合物であ
るHPV感染型同定試薬およびこれを用いたキットに関
する。
【0002】
【従来の技術】ヒトパピローマウイルス(human papill
omavirus;HPV)は、カプソメア構造をとるDNA型
ウイルスであり、皮膚における疣の起因ウイルスとして
知られていた。近年の分子生物学的研究や分子生物学的
手法を応用した診断法の確立によって、子宮頸部、陰茎
などの生殖器や咽頭、食道、肛門など消化器粘膜におけ
る癌発生や疣贅状表皮発育異常症(epidermodys・plasia
verruciformis:EV)患者における皮膚癌など扁平上
皮系悪性腫瘍の発生に関与していることが明らかとなっ
てきた。特に、子宮頸癌とHPV感染との間には強い相
関関係が疫学的に証明されており、頸癌予防のためのH
PVワクチンの開発も現在進行しつつある。
【0003】現在、80のタイプ以上のHPVが分離さ
れており、生殖器粘膜に感染する粘膜型HPVだけでも
35タイプ以上知られている。これらのうち、HPV1
6,18型は子宮頸癌組織から分離され、HPV6,1
1型は良性の尖形コンジローマから分離されることか
ら、前者は高リスク型 (high-risk,type) 、後者は低リ
スク型(low- risk type)という分類がなされている (Lo
rincz AT,Reid R,Jenson AB,et al : Obstet Gyne
col 79:328−337,1992)
【0004】しかしながら、国や地域によってそれぞれ
HPVタイプの頻度に差がみられるため、上記以外の多
くのHPVタイプについての臨床悪性度の評価は完全に
は定まっていない。特に、欧米と日本では頻度が高いH
PVタイプは異なっていると言われているため、わが国
独自のデータの集積が重要な課題となってきた。また、
欧米では子宮頸癌細胞診の偽陽性率を減らす目的でHP
V遺伝子診断を取り入れることが勧められており、わが
国でもHPV遺伝子診断の臨床導入の機運も高まってき
ている。
【0005】最近、多くのHPV−DNAを一度のPC
Rで増幅できるコンセンサスプライマーを用いたPCR
法が開発されている。そのうち、E6,E7遺伝子領域
のコンセンサスプライマーを用いたPCR法として、藤
永らの方法(コンセンサスプライマー:pU1M−pU
2R)がある。この方法で検出できるHPVのタイプは
少ないが、簡便であり頻度の高い高リスク型、低リスク
型、HPVの検出に優れている。
【0006】また、本発明者等は、LCRとE7領域を
はさむ3つのコンセンサスプライマーを同時に用いた M
ultiplex LCR−E7 PCR法を開示した。(笹川
等、臨床検査 vol.43 no.:3:329−3
41,1999)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法でも、
HPV40,54,57型は全く検出できず、HPV3
0,32,33,51,56,66,70,72型など
の検出感度が低いという問題があった。
【0008】これらのすべてのタイプをほぼ完全に検出
できれば、より詳細にHPV感染の型を分析することが
できる。詳細な型の分析が可能となればHPV型の経過
を追うことによって前癌状態の検出や、悪性病変に移行
するかどうかについての詳細な分析が可能となり、より
正確な質的診断が可能となると共に学術的研究ツールと
しても有用である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、特定のD
NA配列よりなるプライマーを組み合わせることによ
り、多数の異なるHPVの型が検出でき、これにより、
例えば低リスク型か高リスク型のどちらに感染している
かが正確に診断可能となり、より正確な病態を把握でき
ると共に、前癌状態から癌へと移行するメカニズムの解
明に有用であることを知見し、本発明に至った。すなわ
ち本発明は、下記(1)〜(8)のDNA配列を混合し
て用いてすべての粘膜型HPV感染型を同定する方法を
提供する。 (1)LCRF−1:WWARGGWGTRACCGA
AAACGG (2)LCRF−2:WWWGGGTCSAACCGA
AAACGG (3)LCRF−3:WRGGKTTAGGACCGA
AAACGG (4)LCRF−4:GTARGGYRAGACCGA
AARCGG (5)E7R−1:TCMKCCTCTKCYTCTG
AGYTGT (6)E7R−2:TCWTCMTCHTCRTCTG
AGCTGT (7)E7R−3:CACWAWATTKTGTGAC
GCTGTGGおよび (8)E7R−4:ATGAYTTCCAGCAATG
TARRC ここで、C,A,T,Gはそれぞれシントン、アデニ
ン、チミン、グアニンを表わしR,W,Y,Kは以下の
デジェネレシイ(degeneracy)を表わす。 R:A/G W:A/T Y:C/T K:G/
T 表1に、(1)〜(8)のプライマーとそれらに相補性
を有するHPV 型の領域を示した。PCR 増幅に必要なプラ
イマーペアーのうち、5'- プライマーをLCRF、3'- プラ
イマーをE7R と命名し、 LCR1, 2, 3, 4とE7R1, 2, 3,4
のそれぞれ4組のプライマーペアーを(1)〜(8)で
示すように設定した。例えば、LCRF1 は、1〜20まで
記したHPV 型に相補性があり、もしHPV16 型を増幅した
い場合は、表1に示すように、このLCRF1 とE7R2プライ
マーとの組み合わせでPCR を行うと増幅できる。本発明
者は、(1)〜(8)のプライマーを混ぜて用いてPCR
を行うことで、多くの型のHPV を1つの反応液で検出で
きることを証明した。図2および図3はその1例であ
る。
【0010】ここで、R, W, Y, Kは、それぞれAかG、
AかT、CかT、GかTの組み合わせを示しており、例
えば WWARの配列は、A/T-A/T-A-A/G を示しており、DN
A 合成の時には、AAAA, ATAA, ATAG, AAAG, TAAA, TAA
G, TTAA, TTAGの8組のDNA が合成される。このように
塩基配列に微妙な違いをとりいれたプライマーは、Dege
nerated primerと呼ばれる。特定のプライマーの組合せ
を用いることによって、より多くのHPVのDNA 配列に
結合することが可能となる。35タイプ以上ある粘膜型HP
V のE6遺伝子領域は、低リスク型、中間型、高リスク型
それぞれで機能が著しく異なるため、共通配列が少ない
ので、従来法の検出法では、すべての型を検出すること
が出来なかった。本発明では、特定の4組のプライマー
とそのそれぞれをDegenerateさせたプライマーを用いる
事によって、すべての粘膜型HPV感染型を同定できる
事を始めて知見した。理論上LCR1、2、3、4プラ
イマーは、 それぞれ32、16、8、16組のプライマ
ーが出来る。一方、E7R1、2、3、4プライマーは
それぞれ、32、24、8、8組のプライマーが出来
る。本発明の同定試薬はこれらのプライマーの任意の組
合せを含む。検体中に含まれるHPVの型が予め予想で
きる場合があり、 そのような場合は、 これらのプライマ
ーの特定の組合せを用いる事によってより精度が高く、
またより短時間でHPVの型を決定する事が出来る。プ
ライマーの組合せ方法は、 当業者の試行実験や経験によ
っても行う事ができるが、コンピュータを使って最も効
率のよい組合せを計算することも出来る。
【0011】E6遺伝子は、癌抑制遺伝子のp53 と結合
し、これを不活性化することによって癌遺伝子としての
機能を発揮し、癌を発生させると考えられているため、
各HPV型のE6遺伝子の配列の違いは、臨床上、非常に重
要な意味を持っている。すなわち、本方法で検出された
HPV がまだ報告されていない新しい型であった場合に
は、増幅されたE6遺伝子の塩基配列から臨床的悪性度の
推定が可能となるからである。
【0012】また, 本発明は, 上記の(1)〜(8)の
混合物であるHPV感染型同定試薬を提供する。また、
上記の同定試薬を備えるHPV感染型同定キットを提供
する。キットには同定試薬が、好ましくは、凍結乾燥さ
れて備えられていればよい。さらに、必要な場合には、
PCR装置、Dot blotやSouthern blot 、ELISA (EIA)
法等の測定装置、標識試薬やメンブラン用の資材等の少
なくとも1つを備えていてもよく、標識としては、アイ
ソトープ標識や酵素標識等を備えていてもよい。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】
【表5】
【0018】
【表6】
【0019】
【表7】
【0020】
【表8】
【0021】ここで、表中の記号は、 R:A/G W:A/T Y:C/T K:G/T S:G/C V:G/A/C H:A/T/C B:G/T/C N:A/G/C/T 黒四角で囲った文字:mismatch sequence を表す。
【0022】HPVの型はウイルスゲノム(E6,E
7,L1−DNA)の相同性から分類され、発見された
順にアラビア数字で型決定されている。相同性が90%
以上を同じタイプとし、2〜10%の違いは subtypeと
して小文字のアルファベットで併記される(例えば、H
PV6b,6c)。また2%未満の違いは variantとし
て扱われる。Bernard らは、HPVの後期遺伝子(L
1)領域のDNAのうち約200塩基の相同性から系統
図を作成し、HPVタイプを大きくGroup A−Eに分類
した(Bernard HU,et al :J Infec Dis170:1
077−1085,1994)これを図1に示す。Grou
p Aは、さらに11タイプに細分化され、このうち、Gr
oup A9に属するHPV16型グループ、Group A7の
HPV18型グループ、Group A6のHPV56型グル
ープなどが子宮頸癌の発生に関与する高リスク型と一般
に考えられている。一方、Group A10に属するHPV
6,11,42,44,55型などは良性の尖型コンジ
ローマや子宮頸部低悪性度病変(low-grade squamous i
ntraepithelial lesion :LSIL)にのみ検出される
ため低リスク型と考えられている。また、CINに検出
されるが頸癌では検出されないタイプを中間型としてさ
らに細分化する分類法もある。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の方法は, 少なくとも上記
の(1)〜(8)のDNA配列を4組のプライマーとし
て用いる方法であればよく、その方法はいずれでもよ
い。代表的には、以下の方法が例示できる。 1)サンプルDNAを採取する。 対象例に対してサイトブラシで擦過細胞(scraped cel
l)を採取したり、組織、 尿沈渣等ヒト細胞を採取し,
PBS(リン酸緩衝液)に入れて、 低温例えば−20℃
で保存する。次に、サンプルからフェノール・クロロホ
ルム法でDNAを抽出する。 2)PCR法 採取したサンプルDNAを本発明の4組のプライマーを
用いてPCR法を使って増幅する。本発明の4組のプラ
イマーを用いるとサンプルDNA中の従来検出できなか
った多種類のDNA配列を増幅することができる。
【0024】PCR法の条件は、特に限定されないが、
好ましいPCR法の条件を、以下に例示する。抽出した
DNA と必要なPCR 反応溶液、dNTP, 8種類のプライマー
を混ぜた反応液後を、PCRを開始する前に、一旦温度
を上げて、その温度で保持した後、急冷する。例えば、
95-100℃、約3分加熱したのち、氷で急冷する。その後
に、耐熱性ポリメラーゼを加えて、PCR を開始する。こ
の操作法は、本発明のこのMultiplex PCR 法にとって非
常に有効である。この操作をしないと、時々、いくつか
のHPV 型のDNA を増幅できない場合がある。この理由
は、不明であるが、多くのプライマーを混ぜていると、
プライマー同士が結合しやすく、プライマーダイマーを
形成してPCR 反応が阻害されることによる可能性がある
と本発明者は考えている。上記の操作をすると、ほぼ10
0% PCR 反応がうまくいくことが実験で確認された。PC
R 反応は、TOYOBOのKOD Dashという耐熱性ポリメラーゼ
を用いた場合には、95℃、1 分間の denaturing step
の後に55〜60℃、1 分, および74℃、1分の反応
を 25- 35 サイクル行う。
【0025】3)DNA検出 i)増幅したDNAは、電気泳動で流して目的とするサ
イズのDNAバンドを確認する。 ii)特定のHPVの型のDNA配列のプローブを用い
て、Dot blot法やSouthernblot 法でDNAの型を検出
する。
【0026】4)HPVの型の決定 i)RFLP(restriction fragment length polymorphis
m):適当な制限酵素で切断しその泳動パターンの違い
を見て、HPVの型を決定する。制限酵素は、AvaI
I、RsaI、DdeI、ACCI、BamHI等が挙
げられる。図3は、 表2に示す制限酵素を用いてRFLP法
によりHPVの型を決定した1例の泳動パターンを示し
ている。 ii)ハイブリダイゼーション法 それぞれのHPVの型に特異的なDNAプローブで増幅
したDNAとハイブリダイズさせ型決定を行う。Dot bl
otやSouthern blot 、ELISA(EIA)法を用いる。標識とし
ては、アイソトープ標識、酵素標識等を用いる事が
出来る。
【0027】本発明者は、HPV のコピー数の少ない臨床
検体からもHPV DNA を検出する為に、スクリーニングに
FITC標識した合成DNA プローブを用いた、PCR/ Souther
n blot法で検出を行った。好ましい合成プローブと配列
を以下に例示する。これらのプローブは、少なくとも1
つ用いればよいが、組合せて用いる事もできる。 1.HPV16-アンチセンスプローブ (H16ASPB):5'-AATTG
CTCATARCAGTAKAGRTCAGTTG-3' 2.HPV18-アンチセンスプローブ(H18ASPB) :5'-TCWYT
AAAWGCAAATTCAWATACCTC-3' 3.HPV-51/56-アンチセンスプローブ (H51/56ASPB) :
5'-AATTGYTCRTWGCATTGYAGGTCA-3' 4.HPV-6/11- アンチセンスプローブ (H6/11ASPB):5'
-CAATGDAARCAGCGACCCTTCCA-3'
【0028】
【実施例】以下に実施例により本発明を説明するが、 本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 1)材料:患者の細胞診を行った後、サイトブラシで擦
過細胞(scraped cell)を採取し、PBSに入れ−20
℃で保存した。 2)DNA抽出:保存したサンプルから細胞成分を遠沈
した後、フェノール・クロロホルム法でDNAを抽出し
た。 3)PCR:をテンプレートとして加えて、 以下の条件
でPCRを行った。抽出したDNA と必要なPCR 反応溶
液、dNTP, 8 種類のプライマー{コンセンサスプライマ
ー(本発明の(1)〜(8)のDNA)}を混ぜた反応
液を、PCRを開始する前に、95-100℃、約3分加熱し
たのち、氷で急冷した。その後に、耐熱性ポリメラーゼ
を加えて、PCR を開始する。PCR 反応は、TOYOBOのKOD
Dashという耐熱性ポリメラーゼを用いて、95°C 、1分
間の denaturing stepの後に55〜60℃、1 分, およ
び74℃、1分の反応を 25- 35 サイクル行った。
【0029】4)型決定 制限酵素、AvaII、RsaI、DdeI、ACCI、
BamHIを用いて、上記で増幅されたPCR産物であ
るDNAを切断し、寒天ゲルで電気泳動し、それをナイ
ロンメンブレンにトランスファーしたものに、FITC標識
した合成DNA プローブを用いた、PCR/ Southern blot法
で検出を行った。この方法は、HPV のコピー数の少ない
臨床検体からもHPV DNA を検出するのに有用である。ス
クリーニングに用いたプローブと配列は、以下のもので
あった。 1.HPV16-アンチセンスプローブ (H16ASPB):5'-AATTG
CTCATARCAGTAKAGRTCAGTTG-3' 2.HPV18-アンチセンスプローブ(H18ASPB) :5'-TCWYT
AAAWGCAAATTCAWATACCTC-3' 3.HPV-51/56-アンチセンスプローブ (H51/56ASPB) :
5'-AATTGYTCRTWGCATTGYAGGTCA-3' 4.HPV-6/11- アンチセンスプローブ (H6/11ASPB):5'
-CAATGDAARCAGCGACCCTTCCA-3'
【0030】PCR 産物を、寒天ゲルで電気泳動し、それ
をナイロンメンブレンにトランスファーさせたものに、
上記プローブを (Tm= −10℃)の条件でハイブリダイ
ズさせ、結合したプローブを、ビオチン標識抗FITC抗
体、ステレプトアビジンペルオキシダーゼ法にて化学発
色させる方法(アマシャムECL-DNA 検出キット)を用い
てPCR/ Southern blot hybridizationを行った。それぞ
れのアンチセンスプローブをもちいて、ハイブリダイゼ
ーションを行うと、HPV16 型グループ(A9)、HPV18 型
グループ(A7)、HPV51/56型グループ(A5/ A6)、HPV6
/11 型グループ(A10 )、それぞれのグループ別型決定
が可能である。最初のスクリーニングには、すべてのブ
ローブを混合して行い、陽性症例を確定した。そののち
のHPV 型決定は、原則としてRFLP法にて行ったが、コピ
ー数の少ない症例や混合型感染症例に対しては、上記の
それぞれのプローブを用いて個別にSouthern blot を行
い、グループ特異的な型判定を行った。図1に示したよ
うに、グループA7/ A9は高リスク型、A5/ A6は高リスク
型か中間型、A10 は低リスク型といわれており、これら
のプローブでHPV グループを判別することによって、臨
床に役立てる可能性が期待される。RFLP法に用いた
切断パターンを表2に示し、得られた結果を図2で示し
た。
【0031】
【表9】
【0032】
【表10】
【0033】図3は、HPV29 タイプについて、PCR 後に
Southern blot hybridization 法を行った結果を示す。
上記の4つのアンチセンスプローブにて27タイプが検出
された。HPV71, 73 はいずれのプローブでも検出できな
かった。HPV44, 55 はすべてに反応し、HPV40, 70 は、
HPV16/18混合プローブとHPV6/11 プローブ、HPV52 はHP
V16/18混合プローブとHPV51/56プローブの両方に反応し
たが、高リスク型は、HPV16/18混合プローブ、中間型は
HPV51/56プローブ、低リスク型はHPV6/11 プローブにそ
れぞれ強く反応する傾向がみられた。図2、図3の結果
から、従来検出感度が低いか、検出されなかった、HP
Vの型である40、 54、 30、 32、 33、 56、6
6、70、 72型が検出できた事がわかる。
【0034】5)ハイブリッドキャプチャーアッセイHy
brid Capture assay法により, 同様の測定を行い比較例
として表3に示した。三菱化学ジーシーエルの装置を用
いた。この方法は、サンプルDNAを変性したのち各種
HPVに特異的なRNAプローブとハイブリダイズさせ
たDNA/RNAハイブリッドをプレート上に固相化
し、 抗DNA/RNA抗体で反応させ化学発光による吸
光度を測定して、HPVの型を決定する方法である。こ
の方法をコントロールとして用いて、感度の比較を行っ
た。結果を表3に示した。
【0035】
【表11】
【0036】
【発明の効果】従来検出感度が低いか、検出されなかっ
た、PCR法が改良され、本発明方法によれば、グルー
プ特異的プローブを用いて、グループ別の粘膜型HPV
の型がすべて判別できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 HPVの型を示す模式図である。
【図2】 RFLP法によるHPVの型を決定した結果の泳
動パターンの写真のコピーを示す模式図である。
【図3】 HPV29 タイプについて、PCR 後にSouthern b
lot hybridization 法を行った結果の泳動パターンの写
真 (検出可能なHPV型と、このアッセイ系の検出感度
を示した)のコピーを示す模式図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記(1)〜(8)のDNA配列を用い
    てHPV感染型を同定する方法。 (1)LCRF−1:WWARGGWGTRACCGA
    AAACGG (2)LCRF−2:WWWGGGTCSAACCGA
    AAACGG (3)LCRF−3:WRGGKTTAGGACCGA
    AAACGG (4)LCRF−4:GTARGGYRAGACCGA
    AARCGG (5)E7R−1:TCMKCCTCTKCYTCTG
    AGYTGT (6)E7R−2:TCWTCMTCHTCRTCTG
    AGCTGT (7)E7R−3:CACWAWATTKTGTGAC
    GCTGTGGおよび (8)E7R−4:ATGAYTTCCAGCAATG
    TARRC ここで、C,A,T,Gはそれぞれシントン、アデニ
    ン、チミン、グアニンを表わしR,W,Y,Kは以下の
    デジェネレシイ(degeneracy)を表わす。 R:A/G W:A/T Y:C/T K:G/
  2. 【請求項2】(1)LCRF−1:WWARGGWGT
    RACCGAAAACGG (2)LCRF−2:WWWGGGTCSAACCGA
    AAACGG (3)LCRF−3:WRGGKTTAGGACCGA
    AAACGG (4)LCRF−4:GTARGGYRAGACCGA
    AARCGG (5)E7R−1:TCMKCCTCTKCYTCTG
    AGYTGT (6)E7R−2:TCWTCMTCHTCRTCTG
    AGCTGT (7)E7R−3:CACWAWATTKTGTGAC
    GCTGTGGおよび (8)E7R−4:ATGAYTTCCAGCAATG
    TARRCを含有するHPV感染型同定試薬。 ここで、C,A,T,Gはそれぞれシントン、アデニ
    ン、チミン、グアニンを表わしR,W,Y,Kは以下の
    デジェネレシイ(degeneracy)を表わす。 R:A/G W:A/T Y:C/T K:G/
  3. 【請求項3】請求項2の同定試薬を備えることを特徴と
    するHPV感染型同定キット。
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