JP2001508544A - インフルエンザに対する血清α−N−アセチルガラクトサミニダーゼの診断用および予後判定用ELISAアッセイ - Google Patents

インフルエンザに対する血清α−N−アセチルガラクトサミニダーゼの診断用および予後判定用ELISAアッセイ

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Abstract

(57)【要約】 インフルエンザウイルス感染細胞はα−N−アセチルガラクトサミニダーゼを血流中へ分泌し、その結果Gcタンパク質が脱グルコシル化される。これによりGcタンパク質のMAF前駆体活性が不活性化され、このため免疫抑制が生じる。したがって患者の血流中のα−N−アセチルガラクトサミニダーゼ活性を診断および予後判定の指標として利用できる。インフルエンザ患者の血清または血漿α−N−アセチルガラクトサミニダーゼを検出し、診断/予後判定指標として用いるために、抗原としてのインフルエンザウイルス特異性α−N−アセチルガラクトサミニダーゼに対する抗体サンドイッチ型ELISA法およびキットを開発した。

Description

【発明の詳細な説明】 インフルエンザに対する血清α−N−アセチルガラクトサミニダーゼの 診断用および予後判定用ELISAアッセイ 発明の分野 本発明は、インフルエンザ患者の血流中に見出された、免疫抑制を生じる特定 の酵素、α−N−アセチルガラクトサミニダーゼを利用した診断法および予後判 定法、ならびにα−N−アセチルガラクトサミニダーゼを検出するための酵素結 合イムノソルベントアッセイ(ELISA)に関する。 用語一覧 Gcタンパク質 ビタミンD3−結合タンパク質 MAF マクロファージ活性化因子 GcMAF Gcタンパク質由来マクロファージ活性化因子 HA ヘマグルチニン Nag α−N−アセチルガラクトサミニダーゼ NagAg 抗原としてのα−N−アセチルガラクトサミニダーゼ ELISA 酵素結合イムノソルベントアッセイ 発明の概要 ビタミンD3−結合タンパク質(Gcタンパク質)はマクロファージ活性化因 子(MAF)の前駆体である。インフルエンザウイルス感染細胞はα−N−アセ チルガラクトサミニダーゼを血流中へ分泌し、その結果Gcタンパク質が脱グル コシル化される。これによりGcタンパク質のMAF前駆体活性が不活性化され 、このため免疫抑制が生じる。したがって患者の血流中のα−N−アセチルガラ クトサミニダーゼ活性を診断および予後判定の指標として利用できる。インフル エンザ患者の血清または血漿α−N−アセチルガラクトサミニダーゼを検出し、 診断/予後判定指標として用いるために、抗原としてのインフルエンザウイルス 特異性α−N−アセチルガラクトサミニダーゼに対する抗体サンドイッチ型EL I SA法およびELISAキットを開発した。図面の説明 本発明の他の目的および付随する多数の特色は容易に理解されるであろう。こ れらは以下の詳細な記述を添付の図面と合わせて考慮すると、より良く理解され る。 図1aは、Gcタンパク質からマクロファージ活性化因子(MAF)への変換 を図式で説明したものである。 図1bは、インフルエンザ患者の血流中でのGcタンパク質の脱グルコシル化 を図式で説明したものである。 図2は、インフルエンザ抗原としてのα−N−アセチルガラクトサミニダーゼ とELISAのアルカリホスファターゼ活性に関する吸光度(色濃度)との標準 的相関を示す。 発明の背景 A.MAF前駆体活性喪失により生じる免疫抑制 感染により炎症が起き、これによりマクロファージが引き寄せられ、活性化さ れる。炎症病変部からリゾリン脂質が放出される。マウスに少量(5〜20μg /マウス)のリゾホスファチジルコリン(lyso−Pc)その他のリゾリン脂 質を投与すると、マクロファージの食作用能およびスーパーオキシド発生能が著 しく高まった(NgwenyaおよびYamamoto,Proc.Soc.E xp.Biol.Med. ,193:118,1990;Yamamotoら,Inf.Imm. ,61:5388,1993;Yamamotoら,Infl ammation ,18:311,1994)。この炎症感作(inflamm ation−primed)マクロファージ活性化プロセスは、主要なマクロフ ァージ活性化カスケードであり(Yamamoto,Mol.Immunol. ,33:1157,1996)、これにはBおよびTリンパ球ならびに血清ビタ ミンD結合タンパク質(DBP;ヒトDBPはグループ特異性成分またはGcタ ンパク質として知られている)。炎症感作(またはlyso−Pc処理)B細胞 の 誘導性β−ガラクトシダーゼ(Bgli )およびT細胞のNeu−1シアリダー ゼは、Gcタンパク質をマクロファージ活性化因子(MAF)、すなわちN−ア セチルガラクトサミンを残留糖部分として含むタンパク質に変換する(図1a) (YamamotoおよびHomma,Proc.Natl.Acad.Sci .USA ,88:8539,1991;YamamotoおよびKumashi ro,J.Immunol.,151:2794,1993;Narapara juおよびYamamoto,Immunol.Lett.,43:143,1 994;Yamamoto,Mol.Immunol.,33:1157,19 96)。このようにGcタンパク質はMAFの前駆体である。Gcタンパク質を 固定化β−ガラクトシダーゼおよびシアリダーゼと共にインキュベートすると、 明らかに高い力価のMAF(GcMAFという)が生成する(Yamamoto ,Mol.Immunol.,33:1157,1996;Yamamotoお よびKumashiro,J.Immunol.,151:2794,1993 ;NaraparajuおよびYamamoto,Immunol.Lett. ,43:143,1994;米国特許第5,177,002および5,326, 749号)。ごく少量(10pg/マウス;100ng/ヒト)のGcMAFを 投与すると、マクロファージの食作用能およびスーパーオキシド発生能が著しく 高まった。 インフルエンザ患者48人の末梢血単球/マクロファージ(食細胞)を少量(1 00pg/ml)のGcMAFで処理すると、すべての患者の食細胞が活性化さ れ、健康人に関する4.0nmol/分/食細胞106個より多量のスーパーオ キシドを生成した。末梢血単核細胞(リンパ球と食細胞の混合体)をlyso− Pc 1μg/mlで30分間処理し、Gcタンパク質(1ng/ml)または 健康人の血清もしくは血漿(0.1%)を補充した培地中で3時間培養すると、 すべての患者の食細胞が活性化され、4.0nmol/分/食細胞106個より 多量のスーパーオキシドを生成した。この結果は、これらの患者のリンパ球がG cタンパク質をMAFに変換しうることを示す。しかし、lyso−Pc処理し たリンパ球および食細胞の混合体を、Gcタンパク質源として患者自身の血清も しくは血漿(0.1%)を補充した培地中で3時間培養した場合は、インフルエ ンザ患者集団の約35%の患者血清につき食細胞活性が低下し、生成したスーパ ーオキシドは2.5nmol/分/食細胞106個未満であった(表1)。しか し電気泳動分析では血清Gcタンパク質の量または分子量のいずれにも検出でき る変化はみられなかった。したがって、患者Gcタンパク質前駆体活性の喪失ま たは低下はGcタンパク質の脱グルコシル化によるものである(Yamamot oら,Cancer Res.,56:2827,1996;Yamamoto ら,Cancer Res.,57:295,1997;Yamamotoら,AIDS Res.Human Retro. ,11:1373,1995)。 脱グルコシル化されたGcタンパク質はMAFに変換できない(図1b)。した がって、特定のインフルエンザ患者ではマクロファージ活性化が大幅に低下する 可能性がある。食作用および抗原提示のためのマクロファージ活性化が免疫発現 カスケードの第1段階であるので、マクロファージ活性化不能な患者は著しく免 疫抑制され、これが二次感染(すなわち肺炎)の原因となる。 本発明者の先の3つの米国特許第5,177,002、5,326,749お よび5,620,846号(それらの開示内容全体が、前記に引用した本発明者 の報文と同様に、参考として本明細書に含まれるものとする)に、マクロファー ジ活性化因子、それらの調製方法、ならびにマクロファージ活性化を必要とする 者においてマクロファージ活性化を誘導する方法、ならびに癌およびエイズ患者 における血清α−N−アセチルガラクトサミニダーゼの診断用または予後判定用 アッセイが開示されている。 B.α−N−アセチルガラクトサミニダーゼの由来 インフルエンザ感染患者の血清はすべてα−N−アセチルガラクトサミニダー ゼを含有していた。インフルエンザウイルスエンベロープタンパク質であるヘマ グルチニン(HA)がα−N−アセチルガラクトサミニダーゼ活性を含むことが 見出された。インフルエンザウイルス感染細胞はこの酵素を組立てられていない HAタンパク質およびそのフラグメントとして血流中へ分泌することができ、そ の結果Gcタンパク質を脱グルコシル化する。脱グルコシル化されたGcタンパ ク質はMAFに変換できない。こうしてインフルエンザ患者ではマクロファージ 活性化が起きないことにより免疫抑制が生じ、これが二次感染(すなわち肺炎) の原因となる場合が多い。インフルエンザ患者の血清α−N−アセチルガラクト サミニダーゼはウイルスによりコードされる生成物であり、HAタンパク質上に あることが見出されたので、患者血流中のα−N−アセチルガラクトサミニダー ゼ活性はウイルス負荷を示すものであって、これらのインフルエンザ患者の診断 および予後判定のための指標として利用できると思われる。 発明の記述 A.診断および予後判定におけるインフルエンザ患者血流中のα−N−アセチル ガラクトサミニダーゼ活性の有用性 1.インフルエンザ患者血流中のα−N−アセチルガラクトサミニダーゼを検出 するためのアッセイプロトコール i)概要の説明 インフルエンザ患者血流中の血清Gcタンパク質脱グルコシル化酵素、α−N −アセチルガラクトサミニダーゼの検出法 段階I.血漿または血清の段階的30%および70%硫酸アンモニウム沈殿: 血漿/血清(1ml)+30%飽和硫酸アンモニウム、次いで70%飽和硫酸 アンモニウム 同緩衝液に対し4℃で一夜透析 透析物を1mlの容量に調整した。 段階II.α−N−アセチルガラクトサミニダーゼの酵素アッセイ 反応混合物:透析試料250μl + 基質としてp−ニトロフェニルN−ア セチル−α−D−ガラクトサミニド5μmolを含有する50mMクエン酸リン 酸緩衝液(pH6.0)250ml インキュベーション時間:60分、10%TCA 200μlの添加により停 止。反応混合物の遠心分離後、0.5M Na2CO3 300μlを上清に添加 した。 活性測定:解離したp−ニトロフェノールの量を表す吸光度を、420nmで ベックマンDU600分光光度計を用いる分光測光法により測定し、比活性単位 nmol/分/mgとして表した。タンパク質濃度をブラッドフォード法により 測定した(Bradford,Anal.Biochem.,72:248,1 976)。 ii)α−N−アセチルガラクトサミニダーゼの酵素アッセイ法の説明 患者の血漿/血清(0.3ml)を70%飽和硫酸アンモニウムで沈殿させた 。硫酸アンモニウム沈殿を50mMクエン酸リン酸緩衝液(pH6.0)に溶解 し、同緩衝液に対し4℃で透析した。透析物の容量を1mlに調整した。硫酸ア ンモニウム沈殿により、酵素が生成物阻害物質からも分離される。基質溶液(2 50μl)は、50mMクエン酸リン酸緩衝液(pH6.0)中にp−ニトロフ ェニルN−アセチル−α−D−ガラクトサミニド5μmolを含有していた。透 析試料250μlの添加により反応を開始し、37℃に60分間保持し、10% TCA 200μlの添加により停止した。反応混合物の遠心分離後、0.5M Na2CO3溶液300μlを上清に添加した。解離したp−ニトロフェノール の量を、420nmでベックマンDU600分光光度計を用いる分光測光法によ り測定し、比活性単位nmol/分/mgとして表した。タンパク質濃度をブラ ッドフォード法により推定した(Bradford,Anal.Biochem ,72:248,1976)。 2.診断および予後判定におけるインフルエンザ患者血清α−N−アセチルガラ クトサミニダーゼの利用 血清α−N−アセチルガラクトサミニダーゼ活性により、感染ウイルス負荷が 評価される。この血清酵素量は組立てられていないウイルスエンベロープ成分と それらの分解生成物(すなわちHA)の全量であり、これはウイルス負荷に比例 するからである。 表1に示すように、患者12人の血清α−N−アセチルガラクトサミニダーゼ 活性は、彼らの血清Gcタンパク質のMAF前駆体活性と反比例関係を示す診断 指標となる。食作用と抗原提示のためのマクロファージ活性化は免疫発現プロセ スの第1段階であるので、マクロファージ活性化が起きないと免疫抑制が生じる 。したがって、患者血流中のα−N−アセチルガラクトサミニダーゼ活性をイン フルエンザの診断および予後判定の指標として利用できる。 B.インフルエンザ患者血流中の抗原としてのα−N−アセチルガラクトサミニ ダーゼ活性に関する酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)法の説明 血清または血漿α−N−アセチルガラクトサミニダーゼ(Nag)を抗原(N agAg)として検出するためのイムノアッセイ法において、抗体サンドイッチ 型ELISAキットを調製した。 1.抗体の調製。 ウイルスNag酵素を、孵化鶏卵増殖させたインフルエン ザウイルス溶解物からショ糖濃度勾配遠心により精製し(完全ビリオンを排除)、 動物(ウサギ、ヤギおよびマウス)の免疫化に用いた。α−N−アセチルガラク トサミニダーゼ(NagAg)に対するポリクローナル抗体(ヤギおよびウサギ )およびモノクローナル抗体を調製した。免疫グロブリン画分を、抗血清または モノクローナル腹水から、硫酸アンモニウム(50%飽和)分画、および10mM PBS(0.15M NaClおよび10mMリン酸緩衝液)を用いるDE5 2イオン交換カラム、またはプロテインAカラムにより精製した。 2.抗体へのアルカリホスファターゼのコンジュゲーション。 pH6.8の 0.1Mリン酸緩衝液(PBS)中におけるモノクローナル抗体5mg/mlの 溶液を、4℃で一夜透析する。透析抗体0.5mgを10mM PBS 10m l中のアルカリホスファターゼ(イムノアッセイ用;ベーリンガー・マンハイム 、インディアナ州インディアナポリス)1.5mgに添加する。25%グルタル アルデヒド80μlを添加し、おだやかに混合する。室温に2時間放置する。等 容量(10ml)のPBSLE(リシン100mMおよびエタノールアミン10 0mMを含有する10mM PBS)を添加して反応を停止する。セファデック スG25カラムを用い、PBSN(0.05M NaN3を含有する10mM PBS)中で脱塩する。アルカリホスファターゼー抗体コンジュゲート20ml を、40mlのブロッキング用緩衝液(2.5mM MgCl2、0.05%ト ゥイーン(Tween)20、1mM EDTA、0.25%BSAおよび0. 05%NaN3を含有する0.17Mホウ酸緩衝液)と混合する。滅菌のため、 コンジュゲート60mlをタンパク質結合性の低いフィルター、ミレックス(M illex)GV 0.45μm(ミリポア社、マサチュセッツ州ベッドフォー ド)でろ過し、4℃に保存する。 3.抗体被覆マイクロタイタープレートの調製。 マルチチャンネルピペット とティップを用いて、PBSN中2μg/mlのポリクローナル抗体またはモノ クローナル抗体溶液50μlをマイクロタイタープレートの各ウェル(ミクロウ ェル)に分注する。プレートをプラスチックラップで覆ってシールし、37℃で 2時間、または室温で一夜インキュベートする。蒸留水を注ぐことにより、抗体 被覆プレートを3回以上すすぐ。各ウェルにブロッキング用緩衝液をボトルから の液流として分配充填し、室温で30分間インキュベートする。プレートを蒸留 水で3回すすぎ、表側をペーパータオル上にかるくたたきつけることにより残り の液体を除去する。 4.ELISA用抗原(NagAg)の調製 a)標準曲線用標準抗原の調製。 ELISA用標準抗原曲線を作成するた めに、1.30〜4.50nmol/分/mgの既知α−N−アセチルガラクト サミニダーゼ(NagAg)活性を含む数例の患者血清を選んだ。三重アッセイ のため、標準NagAg(既知の酵素活性)のPBSN中10倍希釈液50μl ずつ3つを抗体被覆ウェル3つに装入した。室温で2時間のインキュベーション 後、ウェルプレートを蒸留水で3回すすぎ、ブロッキング用緩衝液を充填し、室 温で10分間インキュベートした。水ですすいだ後、インフルエンザ−NagA g特異性モノクローナル抗体−アルカリホスファターゼコンジュゲート(300 ng/ml)50μlずつを添加し、室温で2時間インキュベートした。プレー トを水で洗浄した後、リン酸p−ニトロフェニル(NPP)基質溶液(4μmo l/ml)75μlを各ウェルに添加し、室温で1時間インキュベートした。ア ルカリホスファターゼ活性は溶液の色を変化させる。色濃度(吸光度)はNag Agの量に関連する。プレートを405nmのフィルター付きマイクロタイター プレート読取器で読み取る。 b)被験試料。 インフルエンザ患者の血清または血漿を検査する。三重ア ッセイのため、被験NagAg(酵素活性が未知の患者血漿)のPBSN中10 倍希釈液50μlずつ3つを抗体被覆ウェル3つに装入した。インフルエンザ酵 素特異性モノクローナル抗体−アルカリホスファターゼコンジュゲート(300 ng/ml)を用いて、前記方法に従って吸光度を測定した。 5.ELISA 既知の酵素活性をもつ数例のインフルエンザ患者血清により、ELISAのた めの標準曲線を作成した。図2に示すように、NagAg濃度を酵素活性として 表してx軸上にプロットし、アルカリホスファターゼ活性の吸光度(色濃度)を y軸上にプロットした。被験患者血漿試料の吸光度を補間して、α−N−アセチ ルガラクトサミニダーゼ活性を判定した。表2にインフルエンザ患者14人の血 清酵素活性を例示する。 表1.急性インフルエンザ患者の血流中に検出されたGcタンパク質前駆体活性 およびα−N−アセチルガラクトサミニダーゼ活性 健康人におけるこの酵素活性はα−ガラクトシダーゼであることが認められた 。 表2.ELISAにより測定したインフルエンザウイルス感染患者の血清α−N −アセチルガラクトサミニダーゼ活性 引用した参考文献 以下の参考文献を引用する。これらは、本明細書中で前記に述べたすべての参 考文献と同様に、それらの全体が本明細書に含まれるものとする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,Y U,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.インフルエンザをスクリーニングするために、血漿または血清中のα−N −アセチルガラクトサミニダーゼを検出する方法であって: a)インフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサミニダーゼに対する ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体を用意し; b)これらの抗体で被覆したマイクロタイタープレートを用意し; c)血清または血漿をマイクロタイタープレートに添加し; d)インフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサミニダーゼと反応性 である、アルカリホスファターゼー抗体コンジュゲートをマイクロタイタープレ ートに供給し; e)リン酸p−ニトロフェニルをマイクロタイタープレートに供給し;そして f)工程(a)〜(e)の結果として起きる反応を標準曲線と比較して、正常 な個体と比較したインフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサミニダー ゼ量を判定する 工程を含む方法。 2.血漿または血清中のインフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサ ミニダーゼを検出することによりインフルエンザ感染をスクリーニングするため の抗体サンドイッチ型ELISAキットであって: a)インフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサミニダーゼに特異的 なポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体で被覆した、マイクロタイター プレート; b)インフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサミニダーゼと反応性 である、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体−アルカリホスファター ゼコンジュゲート; c)リン酸p−ニトロフェニル;および d)抗原標準としてのインフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサミ ニダーゼ を含むキット。 3.インフルエンザウイルス感染患者およびインフルエンザウイルスに感染し ていると疑われる者の血清または血漿中のα−N−アセチルガラクトサミニダー ゼ活性を測定する方法であって、α−N−アセチルガラクトサミニダーゼ活性を 含む血清または血漿を硫酸アンモニウム沈殿させて沈殿を生じさせ、次いでこの 沈殿をクエン酸リン酸緩衝液で透析し、次いで沈殿をp−ニトロフェニル−N− アセチル−α−D−ガラクトサミニドと共にインキュベートする工程を含む方法 。 4.インフルエンザウイルス感染患者およびインフルエンザウイルスに感染し ていると疑われる者の血清または血漿中の抗原としてのα−N−アセチルガラク トサミニダーゼ活性を測定するための酵素結合イムノソルベントアッセイ(EL ISA)法であって、インフルエンザα−N−アセチルガラクトサミニダーゼに 対するポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体、α−N−アセチルガラク トサミニダーゼ(抗原として)を含む血清または血漿、抗体捕獲したマイクロタ イタープレート、およびアルカリホスファターゼー抗体コンジュゲートを用意し 、そしてマイクロタイタープレートを、血清または血漿、アルカリホスファター ゼー抗体コンジュゲート、および基質としてのリン酸p−ニトロフェニルと共に 段階的にインキュベートすることにより抗体サンドイッチ型ELISAアッセイ を行う工程を含む方法。 5.インフルエンザに対する抗体サンドイッチ型ELISAキットであって、 下記の構成要素: a)インフルエンザウイルスα−N−アセチルガラクトサミニダーゼに特異的 なポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体で被覆した、マイクロタイター プレート; b)標準曲線用の1.30〜4.50nmol/分/mgの既知α−N−アセ チルガラクトサミニダーゼ活性を含む血清; c)被験抗原としてのインフルエンザウイルス感染患者血清/血漿(10μl );および d)モノクローナル抗体−アルカリホスファターゼコンジュゲート を含むキット。
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