【発明の詳細な説明】
早期診断検査 関連出願の相互参照
本出願は1995年7月7日に出願された米国出願第08/487,188号
の一部継続出願である。特に、OspAのようなボレリア・ブルグドルフェリ(
Borrelia burgdorferi)のアミノ酸配列および核酸配列に関する参照は、199
3年6月23に出願された第08/079,601号、 に出願された第0
8/320,416号、 に出願された第08/375,993号、
に出願された第08/137,175号、 に出願された第08/262,
220号、1989年10月18日に出願された第07/422,881号、お
よびWO90/04411(Symbicom AB)の各出願に対してなされている。
技術分野
本発明は、診断検査、特に人間または動物内の病原体あるいは他の異物の存在
を迅速かつ確実に検出する方法に関するものである。本発明が関係し、また本発
明のある面である従来技術をより十分に記載している参考資料の一覧表は、本明
細書の終わりの、請求項の範囲の直前にある。これら参考資料の内容およびここ
に引用した文献は、ここに全文を引用したようにして含ませる。
背景技術
ライム・ボレリア症は、米国における最も罹患率の高いダニ媒介性の病気であ
り、また世界における最も重要なダニ媒介性の伝染病の一つである。ライム・ボ
レリア症は、米国北西部、すなわちミネソタ州、ウイスコンシン州における風土
病である。細菌性スピロヘータボレリア・ブルグドルフェリがライム病の病原で
ある。ボレリア・ブルグドルフェリに感染すると局部的あるいは全身的な症状を
発現する。感染初期に発現する局部的徴候は、ダニにくわれた場所における慢性
遊走性紅斑(ECM)と呼ばれる皮膚損傷、発熱および流感のような病気を含む
。
感染後数週間から数ヶ月で、リウマチ性、心臓性、神経性症候を含む全身的な症
状を発現する。ボレリア・ブルグドルフェリ感染の初期的局部段階では、抗生物
質で容易に治療可能である。しかしながら、後の全身的段階になってしまうと、
抗生物質に対してより抗療性であることが知られている。
発明の要約
感染した動物と感染していない動物とのヘパリン化全血の間で、培養ボレリア
・ブルグドルフェリの自然発生PMN(例えば好中球)への表面結合および食菌
作用において、測定可能な抗体反応の前に病気の初期に存在する劇的な質的およ
び量的な違いがあることが、めざましい勢いでわかってきている。この結合反応
は、種々の結像手法を用いて、迅速かつ正確に弁別され、量子化される。この発
見は、初期のライム・ボレリア症の判別検査の迅速かつ廉価な方法を開発するの
に使用されてきた。さらに、この発見によるこの違いをもとに、ボレリア・ブル
グドルフェリとは別の異物に関して明確にかつ特有に発生することが発見され、
それにより、実質的にいかなる病原体(例えば、バクテリア、ウイルス、イース
ト、あるいはある種の薬物)の判別検査であれ迅速かつ廉価に行う方法を提供す
る。
図面の簡単な説明
以下の詳細説明においては、以下の図を伴って参照する。
図1はボレリア・ブルグドルフェリを接種されたBalb/Cハツカネズミの
血液、フロイントアジュバントを接種されたBalb/Cハツカネズミの血液、
BSKメディアのみを接種されたBalb/Cハツカネズミの対照群の血液にお
ける全白血球細胞の好中球の割合を示すグラフ、
図2はボレリア・ブルグドルフェリを接種されたBalb/Cハツカネズミの
血液、フロイントアジュバントを接種されたBalb/Cハツカネズミの血液、
BSKメディアのみを接種されたBalb/Cハツカネズミの対照群の血液にお
ける全白血球細胞のボレリア・ブルグドルフェリスピロヘータと結合している白
血球細胞の割合を示すグラフである。発明の詳細な説明
本発明は上記のように、人間または動物内の病原体あるいは他の異物の存在を
迅速かつ確実に検出する方法に関するものである。
好中球は、多形核白血球(PMN)の一種であり、その公知の機能は食菌作用
(微粒物質の摂取および破壊)および炎症に関する薬品の放出である。それらは
、通常の人間の血液中の全白血球(白血球細胞)のほぼ50−70%を占める。
血清が陽性(seropositive)な動物の全血が培養ボレリア・ブルグドルフェリと
交わると、好中球がスピロヘータの多数を固結させることが知られている。この
反応は、犬、馬、牛、山羊、ネズミの血液中で観察された。血液の塗抹(smear
)は、DAPI、ヘキスト(例えばヘキスト33258)、アクリジン(例えばアク
リジンオレンジ)および他の蛍光DNA染色体のような結合を視覚化する染色体
を用いて染色される。蛍光色素あるいは色遺伝因子(colorigenic agents)と結
合した、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、ローダミン、テキサ
スレッドのような抗体もまた適している。結合は白血球細胞、特に好中球を含む
ので、本発明の方法は、全血の使用に限らず、例えば、尿、呼吸性分泌物、CS
F、皮膚の外傷または膿瘍からの滲出物、涙嚢からの滲出物、滑液のような白血
球細胞が見いだされるいかなる体液あるいは組織の塗抹の検査をも含む。
事例 事例1
ハツカネズミの白血球細胞に対するボレリア・ブルグドルフェリの3種類の菌
種(strain)のスピロヘータの結合の特異性の決定。
本実験は、3種類のうちの1種を接種されたハツカネズミの白血球細胞に対す
るボレリア・ブルグドルフェリの3種類の菌種のスピロヘータの結合の特異性を
決定するために実施された。生後7週間のメスのBalb/Cハツカネズミが使
用された(Jackson Laboratories,Bar Harbor,ME)。4種類の接種グループ、
すなわち菌種2684、菌種N-40、菌種25550、BSKメディアコントロールが存在
した。3種類の菌種の培養は凍結培養から始まった。培養は接種日の朝、ペトロ
フ
・ハウザー室で行われた。菌種N-40は継代接種(passage)3、90%運動型(m
otile)、7.1×107スピロヘータ/mlの濃度であった。菌種2684は継代接
種3、90%運動型、6.0×107スピロヘータ/mlの濃度であった。菌種2
5550は継代接種4、70%運動型、3.0×107スピロヘータ/mlの濃度で
あった。ボレリア・ブルグドルフェリの培養は、BSKメディア中で、33−3
4℃で増殖された。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION CROSS-REFERENCE This application of early diagnostic tests related application is a continuation-in-part application of US application Ser. No. 08 / 487,188, filed on July 7, 1995. In particular, references relating to the amino acid and nucleic acid sequences of Borrelia burgdorferi, such as OspA, can be found in 08 / 087,601, filed June 23, 1993, No. 08 / 320,416 filed in No. 08 / 375,993 filed in No. 08 / 137,175 filed in No. 08 / 262,220 filed on Oct. 18, 1989, and WO 90/04411 (Symbicom AB). TECHNICAL FIELD The present invention relates to diagnostic tests, and in particular to a method for quickly and reliably detecting the presence of pathogens or other foreign substances in humans or animals. A list of references that more fully describes the prior art, to which this invention pertains, and which is one aspect of the invention, is at the end of the specification and immediately preceding the claims. The contents of these references and the references cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety. BACKGROUND ART Lyme borreliosis is the most prevalent tick-borne disease in the United States and one of the most important tick-borne communicable diseases in the world. Lyme borreliosis is an endemic disease in the northwestern United States, Minnesota and Wisconsin. Bacterial spirocheta Borrelia burgdorferi is the causative agent of Lyme disease. Infection with Borrelia burgdorferi causes local or systemic symptoms. Local signs that appear early in the infection include illnesses such as skin damage, fever and flu, called chronic erythema migrans (ECM) in places where mites have been killed. Within weeks to months after infection, they develop systemic symptoms, including rheumatic, cardiac and neurological symptoms. In the early localized stages of Borrelia burgdorferi infection, it is easily treatable with antibiotics. However, at a later systemic stage, it is known to be more refractory to antibiotics. SUMMARY OF THE INVENTION Measurable between heparinized whole blood of infected and uninfected animals on surface binding and phagocytosis of cultured Borrelia burgdorferi to naturally occurring PMNs (eg, neutrophils) The dramatic qualitative and quantitative differences that exist in the early stages of the disease, prior to a severe antibody response, have become remarkable. This coupling reaction is quickly and accurately discriminated and quantized using various imaging techniques. This finding has been used to develop a rapid and inexpensive method of discriminating tests for early Lyme borreliosis. In addition, based on this difference from this finding, it has been discovered that a distinct and unique outbreak occurs with respect to another foreign body from Borrelia burgdorferi, thereby allowing virtually any pathogen (eg, bacteria, virus, It provides a quick and inexpensive method for the discrimination test of yeast (or some drugs). BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following detailed description, reference is made to the following figures. FIG. 1 shows the total blood in Balb / C mouse vaccinated with Borrelia burgdorferi, Balb / C mouse vaccinated with Freund's adjuvant, and control group blood of Balb / C mouse vaccinated only with BSK media. FIG. 2 is a graph showing the percentage of neutrophils in white blood cells. FIG. 4 is a graph showing the percentage of white blood cells bound to Borrelia burgdorferispirochetes in the total white blood cells in the blood of a control group of Balb / C mice. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As described above, the present invention relates to a method for quickly and reliably detecting the presence of a pathogen or other foreign substance in a human or animal. Neutrophils are a type of polymorphonuclear leukocyte (PMN) whose known function is the release of drugs for phagocytosis (uptake and destruction of particulate matter) and inflammation. They make up almost 50-70% of the total white blood cells (white blood cells) in normal human blood. It is known that neutrophils solidify large numbers of spirochetes when whole blood of seropositive animals crosses cultured Borrelia burgdorferi. This reaction was observed in dog, horse, cow, goat and rat blood. Blood smears are stained with chromosomes that visualize binding such as DAPI, Hoechst (eg Hoechst 33258), acridine (eg acridine orange) and other fluorescent DNA chromosomes. Antibodies, such as fluorescein isothiocyanate (FITC), rhodamine, Texas Red, combined with fluorescent dyes or colorigenic agents are also suitable. Since the binding involves white blood cells, especially neutrophils, the method of the invention is not limited to the use of whole blood, for example urine, respiratory secretions, CSF, exudates from skin trauma or abscesses, tears Includes examination of smears of any bodily fluids or tissues where white blood cells, such as exudate from the sac, synovial fluid, are found. Examples Case 1 Determination of the specificity of binding of spirochetes of three strains of Borrelia burgdorferi to white blood cells of the mouse. This experiment was performed to determine the specificity of the binding of spirochetes of three Borrelia burgdorferi sp. To white blood cells of a mouse, inoculated with one of the three species. Seven-week old female Balb / C mice were used (Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME). There were four inoculation groups: strain 2684, strain N-40, strain 25550, and BSK media control. The cultivation of the three strains started from freeze culture. Cultures were performed in the morning of the inoculation in the Petrov-Hauser room. Bacterial strain N-40 had a passage 3, a 90% motile, and a concentration of 7.1 × 10 7 spirochetes / ml. Bacterial strain 2684 was passage 3 inoculated, 90% motile, at a concentration of 6.0 × 10 7 spirochetes / ml. Bacterial species 25550 had a concentration of 3.0 × 10 7 spirochetes / ml at passage 4, 70% motile. Cultures of Borrelia burgdorferi were grown in BSK media at 33-34 ° C.
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】平成10年4月7日(1998.4.7)
【補正内容】
明細書 早期診断検査 関連出願の相互参照
本出願は1995年7月7日に出願された米国特許出願第08/487,188号の一部継続
出願である。
特に、OspAのようなボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のア
ミノ酸配列および核酸配列に関しては、1993年6月23日に出願された第08/079,6
01号、 に出願された第08/320,416号、 に出願された第08/375,993号
、 に出願された第08/137,175号、 に出願された第08/262,220号、19
89年10月18日に出願された第07/422,881号、およびWO 90/04411(シンビコム(S
ymbicom)AB)の各出願を参照している。
特に、組換えボレリア(Borrelia)タンパク質、ベクターによるそれらの発現
、およびそれらの核酸配列に関しては、1992年10月29日に出願された第07/973,3
38号、1995年1月17日に出願された第08/373,455号(規則62条による第07/973,3
38号の継続出願)、1992年10月16日に出願された第08/211,891号(PCT/US92/086
97の国内処理段階)、1992年5月27日に出願された第07/888,765号、および1991
年10月18日に出願された第07/779,048号の各出願を参照している。
上記の各出願を本開示において参考として引用しておく。
発明の分野
本発明は、診断検査、特にヒトまたは動物内の病原体あるいは他の異物(外来
物質)の存在を迅速かつ確実に検出する方法に関する。本発明が関係し、また本
発明の特定の面についてより十分に記載している参考資料の一覧表は、本明細書
の終わり、請求項の範囲の直前に挙げている。これら参考資料の内容および本明
細書中に引用した文献は、参考として本明細書に取り入れておく。
発明の背景
ライム・ボレリア症は、米国における最も罹患率の高いダニ媒介性の病気であ
り、また世界における最も重要なダニ媒介性の伝染病の一つである。ライム・ボ
レリア症は、米国北東部、すなわちミネソタ州、ウイスコンシン州、および太平
洋岸の北東部の一部地域における風土病である。細菌性スピロヘータであるボレ
リア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)がライム病の病原である。ボレ
リア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)に感染すると局部的あるいは全
身的な症状を発現する。感染初期に発現する局部的徴候は、ダニに咬まれた場所
における慢性遊走性紅斑(ECM)と呼ばれる皮膚病変、ならびに発熱および流
感のような病気を含む。感染後数週間から数ヶ月で、リウマチ性、心臓性、神経
性症候を含む全身的な症状を発現する。ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia b
urgdorferi)感染の初期の局部段階では、抗生物質で容易に治療可能である。し
かしながら、後の全身的段階になってしまうと、抗生物質に対してより抗療性で
あることが知られている。
動物およびヒトのモデル系におけるボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia bur
gdorferi)感染に対する免疫応答、および、初期の食細胞の応答ならびに続いて
生じる体液性および細胞性応答が疾患の成立ちにどのように影響しているかに関
する研究に対して多くの努力が払われてきた。侵入してきたスピロヘータに対し
て、まず、首尾よく食細胞が作用することがその後の疾患の進行に影響している
であろうことは確かであり、さらに研究を要するところである。
感染に対する細胞性応答を示唆する報告は数多くある。いくつかの研究におい
ては、好中球および単球は、オプソニン作用を受けたおよび受けていないボレリ
ア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のあらゆる継代菌株に結合し、食
菌することが示されている。例えば、ペーターソン(Peterson)ら、Infect.Im
mun.(1984)46:608-611などを参照。特異的免疫血清を用いたスピロヘータのオ
プソニン化は、食作用を著しく増幅する。この効果は、多形核Fcレセプターの能
力に依存し、熱依存性の血清因子には無関係のようである。スピロヘータの処理
において、正常血清を用いた場合(ベナッハ(Benach)ら、J.Infect.Dis.(1
984)150:497-507)または正常全血を用いた場合(非特異的オプソニン化)(バ
ンフィ(Banfi)ら、J.Applired Bact.(1989)67:37-45)、食作用率は、オプ
ソニン処理をしていない場合と免疫血清によるオプソニン処理をした場合との中
間である。ベナッハ(Benach)ら(Yale J.Biol.Med.(1984)57:599-605)に
より報告されているように、動物モデルおよびヒトにおいて実験的に誘導した皮
膚病変の浸潤物内に食細胞が観察される。即時の応答に関与する細胞は、感染サ
イクルの後期になって循環する細胞とは異なるのではないかと推測される。さら
に、感染の直後に、数の上ではナチュラルキラー(NK)細胞は増加するが、感染
した個体内におけるNK細胞の活性は低下していることが示されている。このこと
は、サプレッサー細胞活性の早期発現に関連しているようである。細胞性応答は
、初期に、体液性応答に先立って開始する。
ライム・ボレリア症の治療において最良の効果をあげるためには、スピロヘー
タ血症および多形核白血球(PMN)の食作用応答が優性である場合、疾患の初期
の段階で抗生物質を投与する。早期の適切な治療によって、多くの場合にみられ
るより重篤な心神経症および関節炎の発現への進行を妨げることができる。治癒
率を最大限にし、患者の苦痛を最小限にすることに加えて、長期にわたる静脈内
への抗生物質治療を含むライム病の後期の関節炎および神経症の発現に対する治
療が効果を期待できないのに比べて、早期治療は費用的にも安価である。故に、
ライム病の早期診断は必須である。
現在のところ、ライム病を確定的に診断することは困難である。初期の症状は
非特異的であることが多い。さらに、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia bur
gdorferi)に感染したマダニが主要な感染源ではあるが、ダニに咬まれたことの
ない患者もおり、また、25〜30%の患者ではECMを発現しない。疾患の初期段階
においてボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を確実に検出する
スクリーニング試験によって早期診断および治療が可能になり、医師が患者の臨
床所見のみに基づいて治療を行う必要性を排除する。
しかしながら、現在入手可能な診断試験は不適当なものである。感染した動物
およびヒトの血液、尿、脳脊髄液(CFS)および滑液内にボレリア・ブルグドフ
ェリ(Borrelia burgdorferi)が存在していても、それらの数が非常に少なく、
また形態が変化に富んでいるため、従来の暗視野試験によっては確実な診断がで
きない。体液由来のこれらのスピロヘータの培養は、サンプル中のスピロヘータ
数が少ないこと、およびボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の
野生株の培養時の増殖率が非常に低い(培養には5週間を要する)ことから、困
難
である。サンプルへのバクテリアの混入もまたよくある問題である。ボレリア・
ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の増殖に必要な栄養分に富むバーバー
ーステナー−ケリー(BSK)培地は、混入細胞の増殖も促進し、混入細胞を抑制
するために使用するごくわずかの抗生物質は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borr
elia burgdorferi)の増殖をも鈍化する。
ライム病の診断試験として最も一般的に使用されているのは、固相酵素免疫検
定法(ELISA)および免疫蛍光抗体(IFA)法であり、ボレリア・ブルグドフェリ
(Borrelia burgdorferi)に対する抗体を測定するものである。いくつかの理由
から、これらの試験はしばしば不正確である。ライム病の臨床症状は、測定可能
な抗体応答の発現に先立って現れることが多い。測定可能な量のIgMを産生する
には、感染後3〜6週間を要し、IgGが検出可能なレベルに達するには数カ月を
要するが、一方、臨床徴候は、感染後2〜20日以内に発現する。さらに、検出で
きるような抗体応答を示さない患者もおり、抗体力価の上昇が早期の抗生物質の
使用によって減弱化され、また、抗体検査の感度、特にIFAに関しては検査機関
によって大きくばらつきがある。抗原としてボレリア・ブルグドフェリ(Borrel
ia burgdorferi)の異なる菌株を使用することから、ELISAの試験結果はばらつ
きがある。最後に、その他のスピロヘータ性疾患(例えば、レプトスピラまたは
トレポネーマなど)またはその他のボレリア性疾患(例えば、ボレリア・ヘルム
セイ(Borrelia hermseii)など)を有する患者の血清学的試験における特異性
が欠如している。その結果、現在の診断試験を用いると、梅毒の患者はライム病
に対して偽陽性を示し、ライム病の患者は梅毒に対して偽陽性を示すことがある
。これらの疾患のそれぞれに対する治療法が異なることと同時に、性接触感染性
疾患として梅毒に着せられた社会的汚名についても問題である。
故に、疾患の初期段階で全ての患者においてボレリア・ブルグドフェリ(Borr
elia burgdorferi)感染を確実に検出する診断試験の必要性は今だに存在してい
る。
その他の多くの疾患についても、疾患の初期段階で使用する診断試験が所望ま
たは必要とされているが、これは、検出された病原菌の判定の直接的証拠が得ら
れる前、または患者の血清転換の前においては、疾患の治療が困難または致命的
であるためである。
例えば、急性バクテリア性髄膜炎、特に髄膜炎菌性髄膜炎(原因菌はナィセリ
ア・メニンギティディス(髄膜炎菌)(Neisseria meningitidis))では、患者
は1時間以内に致命的な状態となり、喉の痛み、発熱、頭痛、斜頚および吐き気
などの症状から急速に進行して、嗜眠状態、知覚脱失、昏睡および死に至る。早
期に疾患の確認ができた場合には、抗生物質の使用によって急性バクテリア性髄
膜炎の致死率は10%未満に抑えられるが、診断が遅れた場合には致命的であるこ
とが多い。現在の診断法では、腰椎穿刺に続いて脳脊髄液(CFS)を培養し、バ
クテリアの存在を調べることが含まれる。しかしながら、そのような試験は時間
がかかり、脳膿瘍または病変部が存在する場合には、腰椎穿刺は神経を損傷する
場合がある。さらに、培養物中にバクテリアが見つからない場合には、ウイルス
性髄膜炎であるかバクテリア性髄膜炎であるかを判断することは困難であり、従
って、患者をどのように治療するかを判断することも困難である。疾患の進行が
早いため、バクテリア性髄膜炎の疑いが強い場合には、そのような診断試験の結
果が出る前に抗生物質の投与を開始すべきである。
同様に、敗血症(循環への病原性バクテリアおよびその他の毒素の侵入)は、
急性循環不全、ならびに腎臓、肺および心臓を含む多臓器不全によって特徴づけ
られる敗血症性ショックを起こす。致死率は25〜90%であり、治療を早期に開始
しなかった場合には、もっと高い。従って、血液培養の結果がわかる前に抗生物
質の投与をはじめなければならない。このことは、医師の経験をふまえた推測に
基づいて治療が選択され、不要な物質が投与される可能性があるということを意
味している。さらに、特に事前に抗生物質治療を受けた患者においては、培養の
結果が陰性となる可能性があるが、培養が陰性であることが敗血症でないことを
示すわけではない。
バクテリアである淋菌(Neisseria gonorrhoerae)によって生じる性接触感染
である淋病は、未治療のまま放置しておくと、バクテリア血症および淋病性関節
炎などの複合症状を呈する。しかしながら、この疾患に対しては、培養を伴わな
い迅速な診断試験はない。尿道のグラム染色では、男性の約90%において原因菌
を同定できるが、女性においては、子宮頚部のグラム染色に対して約60%しか反
応しない。現在のところ、淋病に対する確実な血清学的診断試験も存在しない。
梅毒は、スピロヘータである梅毒トレポネーマ(Treponema pallidum)によっ
て起こる。この性接触感染性疾患の診断に用いられる血清学的試験には、現在、
二種類ある:梅毒性反応体と呼ばれる物質を検出する非特異的スクリーニング、
および抗トレポネーマ抗体を検出する特異的試験である。スクリーニング試験は
実施が容易かつ安価であるが、偽陽性の率が高く、初期感染後3〜6週間経過し
なければ陽性にならない。トレポネーマ試験はより正確であるが、感染後3〜4
週間経過しなければ陽性にならない。梅毒の迅速診断は、暗視野顕微鏡下におい
て、病変の液体中の梅毒トレポネーマ(Treponema pallidum)を確認することに
よって行えるが、病原菌を採集し、正確に同定するための技術を要する。
発明の概要
このたび、驚くべきことに、培養ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgd
orferi)の自然発生PMN(例えば好中球)への表面結合および食菌作用は、感染
した動物のヘパリン化全血と感染していない動物のそれとの間で、劇的な質的お
よび量的な違いがあり、この現象は、感染の初期段階に、抗体反応が測定できる
以前に存在するという事実を見出した。この結合反応は、種々の画像(像形成)
手法を用いて、迅速かつ正確に判別、定量できる。この発見を、初期のライム・
ボレリア症のスクリーニングのための迅速かつ廉価な方法の開発に利用した。さ
らに、この発見により、この違いは、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia bur
gdorferi)とは別の外来物質によって、明確にかつ特異的に発生することが見つ
かり、それによって、実質的にいかなる病原体(例えば、バクテリア、ウイルス
、酵母、あるいはある種の薬物)に曝されていることのスクリーニングをも迅速
かつ廉価に行う方法を提供する。
従って、本発明は、多形核白血球を含有する動物またはヒトの組織または体液
サンプルを採取する工程を含む、ヒトまたは動物内で外来物質二曝されたことを
検出する方法を提供する。サンプルは、関心のある外来物質と接触させる。サン
プルを外来物質と接触させる前、接触中または接触後のいずれかの時点で、白血
球および外来物質(例えば、DNA蛍光色素など)が検出できるようにひとつもし
くはそれ以上のラベルを用いて、体液または組織をラベルする。適切な方法(例
え
ば、蛍光顕微鏡法など)を用いて、外来物質の白血球への結合の度合を観察する
。この結合の度合により、特に対照と比較した場合、外来性物質に曝されたこと
、または外来物質が存在していることを知ることができる。
好ましい実施態様においては、白血球は好中球である。好中球は、動物または
ヒトのいかなる体液または組織からも得ることができる。外来物質としては、い
かなる病原体(例えば、バクテリア、ウイルス、酵母、真菌類、原虫類、寄生動
物など)、またはタンパク質、リポタンパク質(例えば、好ましい実施態様にお
いては、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のOspAまたはOspC
)、リポ多糖類もしくは糖タンパク質を含む生物学的分子が挙げられる。
別の好ましい実施態様においては、外来物質は、ボレリア(Borrelia)属、大
腸菌(E.coli)、ボルデテーラ・パートウシス(百日咳菌)(Bordetella pert
ussis)、ナィセリア(Neisseria)属、スタフィロコッカス(Staphylococcus)
属、レプトスピラ(Leptospira)属、トレポネーマ(Treponema)属、リステリ
ア(Listeria)属、およびマイコプラズマ(Mycoplasma)属からなる群から選択
されるバクテリアである。
さらに好ましい実施態様においては、外来物質は、パルボウイルス、ヘルペス
ウイルス、イヌジステンパーウイルス、パポバウイルス、およびパラインフルエ
ンザウイルスからなる群から選択されるウイルスである。
さらに別の好ましい実施態様においては、動物またはヒト由来の体液または組
織とは、血液、気道分泌液、尿、脳脊髄液、皮膚の病変または膿瘍からの滲出液
、涙嚢からの滲出液および滑液からなる群から選択される。
故に、本方法は、動物またはヒトが外来物質に曝されているか否か、例えば、
動物またはヒトが抗原、免疫原または病原体に感染しているか、接種されたか、
さもなければさらされているかを確認するための正確な方法を提供する。
これらおよびその他の利点および実施態様については、以下の記載に開示して
いるかまたはそれらから自明であろう。
図面の簡単な説明
以下の詳細な説明においては、以下の図を参照する。
図1は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を接種したBalb
/Cマウスの血液、フロイント(Freund's)アジュバントを接種したBalb/Cマウス
の血液、対照群としてBSK培地のみを接種したBalb/Cマウスの血液における全白
血球細胞中の好中球の割合(%)を示すグラフである。
図2は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を接種したBalb
/Cマウスの血液、フロイント(Freund's)アジュバントを接種したBalb/Cマウス
の血液、対照群としてBSK培地のみを接種したBalb/Cマウスの血液における全白
血球細胞の内、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)スピロヘー
タが結合している白血球細胞の割合(%)を示すグラフである。
図3は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のN-40株、2684
株または25550株の内ひとつを接種したマウスの白血球のうち、ボレリア・ブル
グドフェリ(Borrelia burgdorferi)のN-40株が結合している割合(%)を示す
グラフである。
図4は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のN-40株、2684
株または25550株の内ひとつを接種したマウスの白血球のうち、ボレリア・ブル
グドフェリ(Borrelia burgdorferi)の2684株が結合している割合(%)を示す
グラフである。
図5は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のN-40株を接種
したマウスの白血球のうち、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi
)の25550株が結合している割合(%);ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia
burgdorferi)の2684株を接種したマウスの白血球が、ボレリア・ブルグドフェ
リ(Borrelia burgdorferi)の25550株と結合している割合(%);ボレリア・
ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の25550株を接種したマウスの白血球
のうち、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の25550株が結合
している割合(%)を示すグラフである。
図6は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を接種したマウ
スの血液における全白血球細胞中の好中球の割合対BSK培地を接種したマウスの
血液における全白血球細胞中の好中球の割合(%)を示すグラフである。
図7は、BSK培地を接種したマウスの白血球のうち、ボレリア・ブルグドフェ
リ(Borrelia burgdorferi)スピロヘータのN-40株が結合している割合(%);
ス
タフィロコッカス(Staphylococcus)属を接種したマウスの白血球のうち、ボレ
リア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)スピロヘータのN-40株が結合し
ている割合(%);OspAワクチンを接種したマウスの白血球のうち、ボレリア・
ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)スピロヘータのN-40株が結合している
割合(%)を示すグラフである。
図8aおよび8bは、ジステンパー、ヘルペス、パルボおよびインフルエンザ
病原体を接種したマウスの白血球のうち、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia
burgdorferi)スピロヘータのN-40株が結合している割合(%)を示すグラフで
ある。
図9は、レプトスピラ(Leptospira)属を接種したマウスの白血球への結合に
関して、レプトスピラ(Leptospira)とボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia b
urgdorferi)との比較を示したグラフである。
図10は、N-40株を接種したオスのマウス内において、ボレリア・ブルグドフェ
リ(Borrelia burgdorferi)スピロヘータのN-40株が結合している細胞の割合(
%)を示すグラフである。
図11aは、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を皮内に接種
したマウス内において、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)ス
ピロヘータのN-40株が結合している好中球の割合(%)を示すグラフである。
図11bは、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を皮内に接種
したマウスのイムノブロット分析を示す。
図12aおよび12bは、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)ス
ピロヘータのN-40株を接種したマウスの好中球のうち、眼底採血によって順次採
血したマウス内(図12a)または断首採血によって順次殺したマウス内(図12b
)において結合している割合(%)を示すグラフである。
図13は、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)に自然にさらさ
れた、または曝されていない(対照)ヒトボランティア被験者において、結合し
ている細胞の割合(%)を示すグラフである。
発明の詳細な説明
上記のように、本発明は、ヒトまたは動物内の病原体あるいは他の外来物質の
存在を迅速かつ確実に検出する方法に関するものである。
好中球は、多形核白血球(PMN)の一種であり、その公知の主な機能は食菌作
用(微粒物質の摂取および破壊)および炎症に関する化学物質の放出である。通
常のヒトの血液中の全白血球(白血球細胞)のほぼ50〜70%を占める。血清陽性
(seropositive)の動物の全血を培養ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia bur
gdorferi)と混合すると、好中球が多数のスピロヘータを固結させることが見出
された。この反応は、イヌ、ウマ、ウシ、ヤギおよびマウスの血液においても観
察された。血液の塗抹標本(smear)は、DAPI、ヘキスト(Hoechst)(例えばヘ
キスト(Hoechst)33258)、アクリジン類(例えばアクリジンオレンジ(Acridi
ne Orange))および他の蛍光DNA染色のような結合を視覚化する染色法を用いて
染色することができる。蛍光色素あるいは遺伝子染色剤(colorigenic agents)
、例えば、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、ローダミン類、テキサ
スレッド(Texas Red)などに結合した抗体もまた適している。結合には白血球
細胞、特に好中球を含むことから、本発明の方法は、全血の使用に限らず、例え
ば、尿、気道分泌物、CSF、皮膚の外傷または膿瘍からの滲出物、涙嚢からの滲
出物、滑液などの白血球細胞が見いだされる如何なる体液あるいは組織の塗抹標
本の検査をも含む。
結合応答の特異性の起源および結合する細胞の起源は未だわかっていない。ス
ピロヘータに結合する好中球の数の増加は、好中球の総数または画分のわずかな
増加に対応しているのみである。つまり、初期のライム病に対する宿主の反応に
関連する症候群においては、好中球は必須成分ではない。従って、細胞は、他の
何らかの起源から、認識および/または結合因子を補充することができるようで
ある。また、反応性のある細胞の数の増加は、感染に対する応答によって産生さ
れた新しい細胞によるものではないようである。
材料をスライドガラス上に塗布し、風乾、固定、染色して、顕微鏡を使って調
べる。次に、結合細胞の存在および度合いを間接法によって観察する。好ましい
実施態様においては、単純ヘマトクリット試験のプロトコールにおいて、血液の
遠心分離に先立って反応試薬の混合を行うように変更する。細胞結合が存在する
場合には、酵素標識または蛍光標識が現れ、定量的評価が可能である。別の好ま
しい実施態様においては、血清中でも読みとることができる比色反応、または細
胞の層に現れる沈澱物生成を行うために酵素を結合する。この方式の高性能読み
取り装置としては、ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)社から市販
されているQBC装置がある。フローサイトメトリー、例えば、蛍光活性化細胞ソ
ーター(FACS)を用いた蛍光細胞選別などは本発明の方法に有用である。フィル
ムリーダーおよびその他の方式も本発明の方法に用いることができる。試験にお
いて定性および定量マーカーとなる蛍光または酵素結合標識の使用は、試験に正
の内部対照および標準を組み込むことができるという利点がある。すなわち、他
の細胞性成分に結合する抗体を添加することにより、反応試薬がまだ活性であり
、血液が正しく保存されており、混合が完全に行われていることなどを確認する
。
予備実験においては、Balb/Cマウスにボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia b
urgdorferi)、フロインド(Freund's)アジュバントまたは対照としてのBSK培
地を接種した。マウスは、接種後2週間にわたって、週に3回採血した。全血を
培養ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)スピロヘータと混合し
た。薄い血液塗抹標本を用意し、DNA蛍光色素を用いて染色し、白血球細胞核お
よびボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)スピロヘータを可視化
した。
図2に示す結果から、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を
接種したマウスの血液中の好中球へのボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia bur
gdorferi)の結合は、フロインド(Freund's)アジュバントを接種したマウスお
よび対照マウスに比べて増加していることを示している。結合応答は、接種後2
〜4日の早期に観察される(約1週間を要するマウスにおける測定可能な抗体応
答の発現に先行している)。これらの結果は、結合応答が特異的であり、非常に
早期に起こることを示唆している。
これらの実験の対照において観察されるバックグラウンド結合を特徴づけてい
る差異には、量的なものおよび質的なものの両方がある。大部分のバックグラウ
ンド結合は、5%以下であり、スピロヘータが血小板に結合し、続いてマクロフ
ァージが残りを取り込んだ結果である。位相差顕微鏡を用いることにより、血小
板がはっきりと見え、被験培地に少量のスピロヘータを加えることによってバッ
クグラウンドを減少することができることが示されている。バックグラウンド結
合は、血小板および関連する残査を全細胞から物理的に分離するような任意の方
法(例えば、QBC装置を使用するなど)によって大幅に減少することができる。
異なるボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の菌株を用いた感
染によって同等の結合応答が生じるか否か、また、感染した宿主の白血球細胞が
異なるボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の菌株に結合するか
否かを確認するために、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の
3種の単離株(N-40、2684または25550)の内のひとつを用いてマウスを感染さ
せた。対照群にはBSK培地を接種した。マウスは1ヶ月にわたって週に2回採血
した。各全血サンプルのアリコートをボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia bur
gdorferi)の3種の菌株の内のひとつとインキュベートした。血液の塗抹標本を
用意し、培養ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)スピロヘータ
に対する白血球細胞の結合特性を定量した。ウェスタンブロット分析を用いて結
合応答の比較も行った。感染マウスおよび対照マウスの白血球細胞中の好中球の
割合(%)を図6に示す。ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)
の3つの菌株をそれぞれ接種したマウスの白血球細胞に培養ボレリア・ブルグド
フェリ(Borrelia burgdorferi)の各菌株が結合している割合(%)を図3、4
および5に示す。これらの図に示されているように、3つの菌株のいずれを用い
て感染を行ったマウスも応答している。さらに、インキュベーションに用いた異
なるボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の菌株は、結合に差異
を示す。結合は感染後3日目から生じ、7〜10日目がピークであり、14日目には
感染前のレベルまで低下した。
二重盲験(観察者の先入観を排除するため)を行ったが、これは、、他の菌類
はボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)と交差反応を生じないこ
とを示すためのものである。投与したどの物質も、バックグラウンド以上のライ
ム病スピロヘータとの結合を生じなかった。従って、他の病原体による二次感染
または付随感染によって特異性が弱められることはないと結論づけることができ
る。
本発明の方法は、ボレリア(Borrelia)感染症の検出に限定されるわけではな
い。応答細胞は、ボレリア(Borrelia)以外の菌類を認識することが示されてい
る。例えば、大腸菌(E.coli)を接種したマウス由来の細胞による、大腸菌(E
.coli)への活性な結合が観察された。
さらに、単離タンパク質によっても細胞認識反応は誘導された。ある実験にお
いては、大腸菌(E.coli)によってクローニングされ、発現されたリポタンパ
ク質であるOspAをマウスに投与した。OspAは、ボレリア・ブルグドフェリ(Borr
elia burgdorferi)の最も主要な表面タンパク質であり、ライム病ワクチンに使
用される防御抗原として多くの研究の対照となっており、例えば、公開されてい
る国際特許出願WO 92/14488などに記載されている。マウスから採血した血液を
生きたボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)と混合し、試験を行
い、結合白血球細胞の割合(%)を計算した。結果は図7に示す。スピロヘータ
に結合することができる好中球は、反応速度論的に、菌全体を用いたときと非常
に類似していることが示された。このことは、応答の誘導には、菌全体は必要で
はないことを示すものである。従って、生きた菌を、例えば、エタノール死滅し
た培養材料、または糖タンパク質、リポ多糖類もしくはリポタンパク質(ボレリ
ア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi由来のOspAまたはOspCなど)、また
はそれらの混合物、インビトロ(in vitro)分析において関心のある菌から単離
したものなどに置き換えることができる。さらに重要なことは、この応答が、ほ
とんどいかなる形態の物質に対しても生じることである。故に、この試験は、バ
クテリア性、ウイルス性、真菌性、原生動物性およびある種の薬剤などの分子性
物質の存在の検出に有用である。
例えば、本発明の方法は、初期段階のヒトおよび動物の疾患の迅速、正確な診
断に用いることができる。そのような疾患としては、バクテリア性感染(例えば
、敗血症など)、バクテリア性髄膜炎、淋病、梅毒およびその他の性接触感染疾
患、ストレプトコッカス感染症(肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)、化膿連鎖球
菌(S.pyogenes)およびミュータンス菌(S.mutans)によるものを含む)、ス
タフィロコッカス感染症(黄色ブドウ球菌(S.aureus)および表皮ブドウ球菌
(S.epidermidis)によるものを含む)、ヒトにおけるリステリア症および家畜
における回旋病(どちらもリステリア(Listeria)属によって生じ、主要病原菌
は単球症リステリア(L.monocytogenes))、ヘモフィルス(Hemophilus)属に
よる感染
症(インフルエンザ菌(H.influenzae)、パラインフルエンザ菌(H.parainfl
uenzae)、ヘモフィルス・アフロフィルス(H.aphrophilis)、ヘモフィルス・
エジプティウス(H.a,egyptius)、軟下拾菌(H.ducreyi)およびヘモフィル
ス・ソムヌス(H.somnus)によるものを含む)、回帰熱、トレポネーマ症(ベ
ジェル、苺腫および熱帯性白斑性皮膚病を含む)、レプトスピラ症、マイコプラ
ズマ性感染(肺炎マイコプラズマ(Mycoplasma pneumoniae)によるものを含む
)、クラミジア感染症(オウム病病原体(Chlamydia psittaci)およびトラコー
マ病原体(Chlamydia trachomatis)によるものを含む)が挙げられる。
そのような疾患としては、酵母または真菌類感染症、例えば、カンジダ症、分
芽菌症およびヒストプラズマ症など、また、ウイルス性感染症、例えば、乳頭腫
などのヘルペスウイルスまたはパポバウイルスによって起こるものなども含まれ
る。
本発明の方法はまた、原生動物感染症(例えば、トリコモナド類およびオパリ
ナ類によるものなど)および寄生嬬虫類による感染症(回虫、条虫、糸状虫類、
アンブリストマ(amblystomes)および線形動物など)の存在および暴露の検出
に有用である。
本発明の方法は、外来物質の好中球への結合を観察するための任意のラベルお
よび任意の適した画像法を用いることを含む。好ましくは、細胞は、ヘキスト(
Hoechst)33258またはDAPIなどの蛍光DNA染色を用いて染色し、紫外または近紫
外の光源を用いて顕微鏡下で観察する。しかしながら、その他の方法も利用可能
であり、例えば、位相差顕微鏡、ノマルスキー(Nomarski)位相差顕微鏡、ホフ
マン(Hoffman)位相差顕微鏡、暗視野顕微鏡、顕微干渉計、または低スキャン
もしくは透過電子顕微鏡などがある。
本発明の方法は自動化できることがわかっている。例えば、本発明の方法にお
いて、自動デジタル画像装置を用いることができる。サンプルはスライドガラス
上に用意し、これを顕微鏡のモーターで動く対物台上にのせる。自動で焦点をあ
わせた後、ビデオカメラで顕微鏡視野内の画像を取り込む。スキャン工程は次の
ように行う:カメラの画像は、アナログ−デジタル変換機によってデジタル化し
、コンピュータのメモリーに保存する。特徴的な画像部分を走査することにより
、
コンピュータプログラムが画像を分析する。何らかの陽性の要素が見つかった場
合には、顕微鏡の対物台の位置および焦点距離を記録する。コンピュータは次の
対物台の位置および/または焦点を調整する。上記の工程を繰り返すことにより
、装着している全てのサンプルの完全なスキャンが行われる。
以下の実施例は本発明を例示するものであり、本発明はこの記載に限定される
わけではない。
実施例 実施例1
マウスの白血球細胞に対するボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorfe
ri)の3つの菌株のスピロヘータの結合特異性の決定
本実験は、3種類のうちの1種の菌株を接種したマウスの白血球細胞に対する
ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の3つの菌株のスピロヘー
タの結合の特異性を決定するために行った。5〜7週令のメスのBalb/Cマウスを
用いた(ジャクソン・ラボラトリース(Jackson Laboratories)社、メイン州バ
ーハーバー)。4種類の接種グループを設け、菌株として2684、N-40および2555
0、ならびにBSK培地を用いた対照群とした。3種類の菌株の培養は凍結培養から
起こした。接種日の朝、培養物をペトロフ・ハウザー・チャンバー(Petroff-Ha
user Chamber)内で計数した。N-40株は継代接種3代、90%運動型(motile)、
濃度は7.1×107スピロヘータ/mlであった。2684株は継代接種3代、90%運動型
、濃度は6.0×107スピロヘータ/mlであった。25550株は継代接種4代、70%運
動型、濃度は3.0×107スピロヘータ/mlであった。ボレリア・ブルグドルフェリ
(Borrelia burgdorferi)の培養は、BSK培地中、33〜34℃で増殖させた。
接種前に、マウスをメトキシフルラン(ピットマン−ムーア(Pitman-Moore)
社)で麻酔し、左下腹部の毛を剃り、ベタディン(Betadine)で滅菌し、続いて
95%エタノールで滅菌した。次に、27ゲージのツベルクリンシリンジを用い、滅
菌条件下、0.1〜0.3mlをマウスの腹腔内に接種した。接種後数時間は、麻酔およ
び接種の影響を見るためにマウスを注意深く観察した。
各々の群は28匹のマウスで構成した。0、3、7、10、14、21、24および28日
目にそれぞれ3匹のマウスを殺した。残ったマウスは36日目に殺した。マウスの
サンプリングは、接種当日および接種後3日ないしは4日毎に行った。それぞれ
のサンプリング日には、各接種群から3匹のマウスを殺した。3匹の内の2匹の
全血を試験に用い、残りの1匹の血清はウェスタンブロット用(実施例2)に保
存した。マウスはメトキシフルランで深く麻酔をかけ、手術用はさみを用いて断
首し、ヘパリン化生理食塩水を1滴加えた小さいビーカーにロートを用いて血液
を集めた。血液の一部を取り、1.0mlの円底ヌンク・クリオチューブル(Nunk Cr
yotubles)(USAサイエンティフィック(USAscientific)社、フロリダ州、オカ
ラ)に入れた。
インキュベーション前にすばやく培養物を計数した。3つの菌株それぞれにい
てインキュベーションを行った。N-40株のスピロヘータ濃度は約2〜6×107ス
ピロヘータ/ml、3代継代を行った。2684株のスピロヘータ濃度は約2.5〜4.5×
107スピロヘータ/mlであった。4代継代を行った。25550株のスピロヘータ濃度
は約1.0〜6.1×107スピロヘータ/mlであり、4ないし5代継代を行った。イン
キュベーションにあたっては、血液100μlを培養物200μlと混合した。試験管
にボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の培養物を加え、蓋をし
、コールター(Coulter)血液混合機に入れ、揺らしながら30分間放置した。適
切に混合されていることを定期的にチェックした。30分後、試験管を取り出し、
各々からコーニング・シングル−フロステッド(Corninng Single-Frosted)マ
イクロスライド(コーニング(Corning)社、ニューヨーク)上に4〜6の血液
塗抹標本を作成したが、このマイクロスライドは、蒸留水中に一晩浸し、50%エ
タノールで少なくとも1時間すすぎ、チーズクロスで数回拭いたものである。塗
抹標本は、3日以内に95%エタノール中で15分間固定した。各群の4〜6枚のス
ライドの内の1枚を選んで染色した。
染色は読み取りの直前に行った。スライドはリン酸緩衝生理食塩水(PBS)中
に5〜15分間浸した。時間がきたらPBSを除去し、最終濃度が5μg/mlとなる
ように濃縮ヘキスト染色液(Hoechst's stain)を加えた。スライドを暗所に30
分間放置した。時間がきたらスライドを染色液から取り出し、すぐにカバーガラ
スをかけ、透明ネイルエナメル、ゴムセメントまたはマウント剤のいずれかで密
封した。
スライドは、ツァイス(Ziess)社のアクシオプロットエピ蛍光顕微鏡(Axiop
lot epifluorescence microscope)、オリンパス(Olympas)社のAH-2エピ蛍光
顕微鏡(epifluorescence microscope)またはオリンパス(Olympas)社のBX-60
エピ蛍光顕微鏡(epifluorescence microscope)を用い、40倍、60倍、または10
0倍で観察した。塗抹標本の全体について観察した。白血球および好中球の総数
を計数し、また、各細胞に結合しているスピロヘータの数(1〜3個または3個
以上)を計数した。
データをスプレッドシートプログラムに入れ、全好中球および全細胞中の内、
3個以上のスピロヘータが結合している好中球の割合(%)、全好中球および全
細胞中の内、1個またはそれ以上のスピロヘータが結合している好中球の割合(
%)、および1個またはそれ以上のスピロヘータが結合している白血球の割合(
%)を計算した。各サンプリング日および各処置群の2匹のマウスから得られた
値を平均し、標準偏差を計算した。標準偏差が大きい場合には、2匹のマウスの
それぞれにおける第二スライドについて読み取り、その群からは計4枚のスライ
ドを用いた。もし1枚のスライドの値が他のスライドと大きくかけ離れている場
合には、そのスライドのデータは破棄し、残りの3枚のスライドのデータを平均
した。
BSKを接種したマウスによって非特異的結合のベースラインが示されるため、
一連の各実験に関してこれらのマウスの値を平均し、ひとつの標準偏差を計算し
た。最初の実験において、標準偏差は、3つの処置群(すなわち、2684株、N-40
株および25550株を投与したマウス)のそれぞれのデータが、このデータの組み
合わせをあてはめることができる程度に十分類似していることを示しており、各
サンプリング日においてひとつの標準偏差を計算した。これは、N-40株(図3)
および2684株(図4)のインキュベーションについて行ったが、25550株(図5
)のインキュベーションについては行わなかった。
実施例2
抗体産生のウェスタンブロット分析
ウェスタンブロット分析を用いて、マウスにおける特異的ボレリア・ブルグド
フェリ(Borrelia burgdorferi)タンパク質に対する抗体の産生を確認した。
ラムリ(Laemmli)らによって記載された方法(ラムリ(Laemmli)SE 600垂直
スラブゲル電気泳動ユニット、ホーファー・サイエンティフィック(Hoefer Sci
entific)社、カリフォルニア州、サンフランシスコ)の変法を用い、ボレリア
・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)ダニの単離物について、ドデシル硫
酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)を行った。ボレリア
・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の対数増殖相にある全細胞の内の15
0mlを、メチオレートの0.1%溶液および1×PBS中において、10,000×g、15
分間遠心分離することによって3回洗浄してスピロヘータを調製した。細胞を再
懸濁し、ブラッドフォード(Bradford)らの方法(ブラッドフォード(Bradford
)、1976年)を用いてタンパク質濃度を調べた。
約300μgのボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)、淡水レプ
トスピラ(L.biflexa)、トレポネーマ・ブリアンティ(T.bryantii)および
大腸菌(E.coli)タンパク質をSDSサンプル緩衝液(187μl)(0.25モル/L
のTris−塩酸、40%のグリセロール、2%のドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、2
0%の2−メルカプトエタノール、0.25%のブロモフェノールブルー)と混合し
、5分間煮沸して変性した。タンパク質および分子量標準(メーカーであるバイ
オ−ラド(Bio-Rad)社(カリフォルニア州リッチモンド)に従って調製した)
の電気泳動は、11%の分解ゲルおよび4%のスタッキングゲルを用いて行った。
電気泳動は、染色先端がゲルの低部から1cmの位置に達するまで、100mAの定電
流で行った。タンパク質は、転写緩衝液(25mMのTris塩基、38mMのグリシン、20
%のメタノール、pH8.3)中で30分間、事前に平衡化し、次に、トウビン(Towbi
n)らによって記載されているように(トウビン(Towbin)ら、1979年)、0.45
μmのニトロセルロース膜上に移した。
転写に続いて、ニトロセルロース膜をポンシューの染色液(Ponceau's stain
)(シグマ(Sigma)社、ミズーリ州セントルイス)中で約10分間染色し、タン
パク質が適切に転写されているか否かを確認した。この膜を細長く切り、小さい
トレーに入れ、2%の仔牛血清アルブミン分画IV(BSA)および1%のウマ血清
を含むTris緩衝生理食塩液を用い、揺らしながら室温で1時間かけてブロックし
た。細片は緩衝液(150mMの塩化ナトリウム、10mMのTris、0.05%のトゥイーン
(Tween)20)中で洗浄し(10分間×3回洗浄)、実験仔牛血清(1:100希釈)
を加えて前
回と同様に2時間インキュベートした。血清を除去し、細片を上述したように洗
浄し、ヤギ抗マウス長鎖および短鎖IgGのフォスファターゼラベルしたコンジュ
ゲート(キルケガード&ペリー(Kirkegaard & Perry)社、メリーランド州ゲイ
ザースバーグ)(1:5010希釈)を加え、1時間インキュベートした。細片を前
回と同様に洗浄し、タンパク質のバンドが最も濃く現れるまで(1〜10分間)、
BCIP/NBT(フォスファターゼ基質)(キルケガード&ペリー(Kirkegaard & Per
ry)社、メリーランド州ゲイザースバーグ)と反応させた。基質を除去すること
によって反応を停止し、蒸留水で数回、細片を洗浄した。
仔牛血清と反応したタンパク質サブユニットの分子量を決定するため、タンパ
ク質標準の相対移動(Rf)値の計算曲線をその分子量に対してプロットした。Rf
値は、タンパク質の移動距離を追跡色素の移動距離で除して求めた。いったん未
知のタンパク質のRf値が求められると、その分子量は、標準曲線から求めること
ができた。
実施例3
その他の物質を投与したマウスの白血球細胞へのボレリア・ブルグドフェリ(
Borrelia burgdorferi)の結合の特異性の判定
本実験は、試験の特異性を確認するために行った。処置群が多数あるため、実
験はいくつかに分けて行った。特に記載している以外は、すべてBalb/Cマウス(
ジャクソン・ラボラトリーズ(Jackson Laboratories)社、メイン州バーハーバ
ー)を用いた。
処置および投与量は次のようである:
1.イヌパルボウイルス MLV(ソルベイ(Solvay)社、ロットNo.83000、犬
における投与量の1/10=0.1ml)
2.ウマヘルペスウイルス(リノニューモニティス(Rhinopneumonitis)−ML
V)(0.1ml;ウマにおける投与量の1/20=0.05ml)
3.イヌジステンパー MLV(ソルベイ(Solvay)社、ロットNo.81000A、0.1m
l、犬における投与量の1/10)
4.凝固促進酵素を有しないスタフィロコッカス(Staphyrococcus)属(ウシ
の皮膚からの単離物)(1.5×108CFU/mlのものを0.3ml)
5.C57BL/6Jマウス(ジャクソン・ラボラトリーズ(Jackson Laboratories)
社、メイン州バーハーバー)へのボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdor
feri)のN-40株の接種(2.07×106スピロヘータ/マウス)
6.BSK対照(0.3ml)
7.ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のN-40株対照(1.6
×107スピロヘータ/マウス)
8.大腸菌(E.coli)(1.0×104CFU/マウス)
9.ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のOspAワクチン(コ
ノート(Connaught)社)(5μg/マウス、PBS中)
10.淡水レプトスピラ(L.biflexa)血清型PATOC(1.4×106スピロヘータ/
マウス;培養90%死滅)
11.トレポネーマ・ブリアンティ(T.bryantii)(8×107スピロヘータ/マ
ウス;培養95%死滅)
12.BSK対照
13.ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)のN-40株対照
14.マウス順応性インフルエンザA/シャンハイ(Shanghai)/16/89(コノ
ート(Connaught)社)
15.淡水レプトスピラ(L.biflexa)血清型PATOC
16.トレポネーマ・ブリアンティ(T.bryantii)
接種日の朝、培養物の計数を行った。処置1〜9のシリンジは、接種の30〜12
0分前に充填した。処置10および11のシリンジは、接種の直前に充填した。マウ
スは、実施例1に記載しているように、麻酔して接種した。
各処置群には15匹のマウスを用いた。実施例1に記載しているように、0、3
、7、10、および14日目に3匹のマウスを断首して殺し、血液を採取した。
ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の3つの菌株(N-40、26
84および25550)の各々とのインキュベーションを行った。培養物は、インキュ
ベーションの直前に計数した。N-40株のスピロヘータ濃度は、1.5〜3.5×107ス
ピロヘータ/mlであり、継代数は4〜7であった。2684株は、1〜3×107スピ
ロヘータ/mlであり、継代数は3〜9であった。25550株は、0.75〜2.5×107ス
ピロヘー
タ/mlであり、継代数は4〜6であった。インキュベーションにおいては、150
μlの血液を150μlの培養物と混合した。実施例1に記載しているように、塗
抹標本を作成し、スライドを固定した。
ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)とのインキュベーション
に加えて、選択したマウスについて、大腸菌(E.coli)およびスタフィロコッ
カス(Staphyrococcus)とのインキュベーションも行った。これらのインキュベ
ーションは全て、10日目のマウスの血液について行った。大腸菌(E.coli)K-1
2株は、BSK、N-40および大腸菌(E.coli)を接種したマウスの血液とインキュ
ベートした。スタフィロコッカス(Staphyrococcus)は、スタフィロコッカス(
Staphyrococcus)を接種したマウスの血液とインキュベートした。培養物の15μ
l(濃度は1×108CFU/ml)を150μlの血液とィンキュベートした。
実施例4
OspAタンパク質を接種したマウスの白血球細胞へのボレリア・ブルグドフェリ
(Borrelia burgdorferi)スピロヘータの結合
実施例1に記載した方法に従い、3群のBalb/Cマウスに接種を行った。第1群
にはOspA(コノート(Connaught)社)を接種し、第2群にはスタフィロコッカ
ス(Staphyrococcus)属を接種し、第三群(対照)にはBSK培地を接種した。
実施例1に記載しているように、0、3、7、10、および14日目にマウスを殺
し、血液を採取した。
インキュベーションは、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)
のN-40株を用いて行った。実施例1に記載しているように、塗抹標本を作成し、
スライドを固定した。スライドをエピ蛍光顕微鏡下で観察し、各接種群内の結合
白血球の割合を計算した。結果を図7に示す。OspAのグラフの点線部分は、サン
プル間にばらつきがあったことを示しており、これらのポイントにおける値は確
立されていない。
実施例5
動物の血液に対するOspA-LおよびOspA-NL修飾ダイナビーズ(Dynabeads)の結
合の特異性の判定
1.5mlの試験管内でPBSを用いて数回洗浄したもののうちの250μlのアリコー
ト
(例えば、108個)から得た3セットのビーズを洗浄することにより、ダイナル
・ダイナビーズ(Dynal Dynabeads)を調製した。大きな磁石を用いて微粉を除
去し、溶液およびビーズを750μlのPBSに懸濁した。これらのビーズは、以下の
条件を備えていた:(1)約5μgのタンパク質/107個で被覆可能;(2)濃
度は約108個/ml;および(3)反応に対するおよその予定使用濃度は4個/細
胞以上。このようにして、3グループのビーズを調製した。
ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)(キルケガード&ペリー
(Kirkegaard & Perry)社、メリーランド州ゲイザースバーグ、セスナコート2
番、カタログNo.01-97-91)の全細胞を用いて免疫したヤギの血清から抗ボレリ
ア(Borrelia)抗体を調製し、50%グリセロール溶液中に1mg/mlとなるように
懸濁した。50μlのアリコートをダイナビーズ(Dynabeads)に加え、試験管を2
0分間、室温で緩やかに振とうした。最終濃度が0.1%となるようにBSAを加え、
試験管を37℃、一晩、緩やかに振とうした。BSAは、抗体コンプレックスがダイ
ナビーズ上の正しい”位置に来る”ようにするために用いられる。0.1%のBSAを
含むPBSでビーズを洗浄し、磁石を用いて抗体溶液を除去し、ビーズをTris−塩
酸緩衝液に懸濁し、37℃、24時間インキュベートした。最後の工程は、ビーズ上
に残っている残基をブロックし、ビーズに共有結合していないタンパク質を洗い
落とすためのものである。ビーズを効率的にブロックできない場合には、遊離の
アミンなどの結合形成をすることができる細胞上のその他の残基との非特異的結
合が生じ、ビーズの特異性はゼロに近くなってしまう。
第二および第三グループのビーズは、OspA-L(脂質化)またはOspA-NL(非脂
質化)のいずれかを用いて被覆した。OspA-NLは、初期濃度として700μg/mlを
用い、総量70μlをビーズに添加し、OspA-Lは、初期濃度として1210μg/mlを
用い、総量50μlをビーズに添加した。両方の溶液とも、BSAを加えずに、37℃
、24時間緩やかに振とうした。
ほとんどの場合において、あたかも標準的なライム試験を行うかのように、70
μlまたは140μlの血液を採取し、処理した。生細胞を加えない場合には、BSK
を代わりに加えた。ビーズは、混合中または混合後のいずれかの時点で加えた。
最大量で25μlのビーズ懸濁液を血液に加えた。ピペットで血液サンプル中に加
える前に、ビーズはボルテックスミキサーで撹拌した。全ての操作は4℃で順次
行った。0.1%のBSAを含むPBS中、緩やかに振とうしながら数分間サンプルを洗
浄した。ミクロフュージ管をキャリヤー上にのせ、棒磁石を用いてビーズと結合
細胞とを分離し、試験管の片方に寄せた。液体をパスツールピペットで除去した
。サンプルが、結合していない細胞性材料を含まないようにする(または結合し
たもののみにする)ために数回洗浄した。
サンプルを細胞バケット内においた。3つのウェルを備えた構造になっており
、ミクロフュージ管内の全ての内容物を遠心分離して22mm2の表面上にのせるよ
うにすることができる。実験サンプルおよび対照サンプルは同じスライド上で調
製したため、スライド間に生じる染色のばらつきは制御することができる。バケ
ットは非常に低速で回転させ、得られた表面には細胞が均一に広がっており、こ
こでは、結合細胞は可視化されており、核は相コントラストの状態で見ることが
できる。スライドは風乾し、保存のため、メタノールで固定した。この方法は、
水性ライト染色(Wright's stain)に相当するものであり、細胞バケット装置内
で使用する石油シーラントを除外している。
血液は、感染後10日目(実施例3参照;ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia
burgdorferi)のN-40株、106個)の2匹の動物(上述の実施例と同様にマウス
)から眼底採血により採取し、上述のように調製し、滴下サンプル調製後にDIC
を用いて写真撮影した。対照(培地を用いた対照)においては細胞性材料は検出
されなかったが、一方、OspA-LおよびOspA-NLで被覆したビーズは、強い結合性
を示し、血小板は非常に活発にビーズ面に交差結合していた。細菌および抗ボレ
リア(Borrelia)結合ビーズの両方を含むサンプルには、スピロヘータとビーズ
とを同時に加えた。故に、結合配列は、最初にビーズに付着し、次に細胞へ付着
し、またその逆も起こる。抗体が結合しているビーズは、好中球以外の感染動物
内の細胞を検出することができ、全血液変換サイクルのモニターに利用できる。
本実験は、接種後7日目に断首法によって殺した動物(これまでの実施例と同
様にマウス)から採取した血液を用いて繰り返した。緩やかに振とうしながら細
胞にスピロヘータを加え、続いて抗ボレリア(Borrelia)被覆ビーズを加えた場
合には、対照には実質的に全く含まれていない細胞型である好中球が分離された
。
蛍光を用いてスライドを評価した場合には、その他の細胞型が調製物中に見出さ
れた。ビーズとバクテリアとを同時に血液に加えると、バックグラウンドはより
大きくなった。これらの実験および付随する全ての反応において、BSA含有BSKを
使用すると、複雑化する因子となるようである。明らかに、免疫応答が上昇する
と、ブロッキング反応に使用しているBSAを認識する細胞が活性化される。
実施例6
動物の好中球に対するさまざまな病原体の結合特性の判定
10匹の動物(これまでの実施例と同様にマウス)を2匹ずつの5群に分け、そ
れぞれの群に対して次の内のいずれかを5μl/マウスずつ腹腔内投与した:脂
質化肺炎球菌表面タンパク質A(PspA)、非脂質化PspA、インフルエンザB/パ
ナマ(Panama)赤血球凝集素(界面活性剤抽出HA)、破傷風毒素(それぞれ、コ
ノート・ラボラトリーズ(Connaught Laboratories)社から供与)、および対照
としてPBS。動物は接種後7日目に殺した。実施例1に記載した方法によって白
血球細胞を分析した。上掲の各抗原のそれぞれを用いてダイナビーズを被覆し、
被験血液と混合した。実験動物の血液中には大きな細胞が多数存在していたが、
対照サンプル中には全くまたは実質的にほとんど存在していなかった。すなわち
、抗原被覆ビーズは、それと同じ抗原を接種した動物由来の白血球細胞と結合し
た。対照動物由来の血液には結合はほとんど見られなかった。ライム病試験にお
いてみられた好中球と同じ型のものが存在することは、正の対照実験(ライム感
染マウス由来の血液をボレリア(Borrelia)と共にインキュベートし、同様のプ
ロトコールに従って、抗ボレリア(Borrelia)被覆ビーズを用いて細胞を判定す
る)から明らかである。全血および血小板を除去した全血の両方を用いた。いく
つかの場合には、これらの材料間における特異性は同等であるという結果が得ら
れた。抗原接種したマウス由来の血小板除去血液サンプルにOspA-L被覆ビーズ(
実施例5参照)を加えた場合には、いずれの実験材料または対照材料とも交差反
応しなかった。正の対照に対しても反応しなかった。血小板を除去しない場合に
は、ライム、HAおよびPspA材料由来の血液との大量の血小板結合がみられた。破
傷風毒素は正の応答を示したが、対照サンプルとの区別が容易ではなかった。こ
のことは、細胞結合応答を引き起こすことにおいてはタンパク質は有効性に欠け
、タン
パク質はビーズによく結合されておらず、または、タンパク質がほとんど分解さ
れていることを示唆していると考えられる。ラベルしていないPspAは、対照動物
および被験動物の両方に由来する血液に結合したが、その特異性はわずかであっ
た。
実施例7
ライム試験(ELT)における感染物質およびボレリア・ブルグドフェリ(Borre
lia burgdorferi)(Bb)の間の潜在的交差反応の判定
各群のマウス(以前の実施例と同様)に次のいずれかひとつを腹腔内に接種し
た:黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)(0.45×108pfu/マウス)、大
腸菌(E.coli)(1×104pfu/マウス)、トレポネーマ(Treponema)(9.0×1
06pfu/マウス)、レプトスピラ(Leptospira)(5×106pfu/マウス)、イン
フルエンザウイルス(106個/マウス)、パルボウイルス(106個/マウス)、ヘ
ルペスウイルス(106個/マウス)、パラミクソウイルス(イヌジステンパー;1
06個/マウス)、およびBSK(対照)。マウス(各群2匹)は、接種後0、3、
7、10および14日目に断首して採血し、血液は、実施例1に記載しているライム
試験(ELT)に供した。結果を図8aおよび8bに示す。これらの病原体を接種
したマウス由来の血液に対してELTを行った場合には、ボレリア・ブルグドフェ
リ(Borrelia burgdorferi)の顕著な結合性は観察されなかった。
実施例8
他の感染物質に対するELTの応用性の判定
レプトスピラ(Leptospira)接種マウス(実施例7において接種)を接種後10
日目に断首して採血し、外来性のレプトスピラ(Leptospira)およびボレリア・
ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)との反応性について血液をモニターし
た。結果を図9に示すが、ここで、データは、結合白血球数/総白血球数の総割
合(%Cb)および3個以上のボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi
)が結合している好中球/総白血球数の割合(%Nb>3)を棒グラフで表してい
る。結合は、白血球と外来性のレプトスピラ(Leptospira)との間には生じるが
、白血球と外来性のボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)との間
には生じないことがわかった。これらの結果は、ELTが他のスピロヘータに対し
ても有
効であることを示している。
実施例9
細胞結合用の別の形態の試験試薬の評価
ホルマリンまたはメチオレートで固定することによって死滅させ、生理食塩水
緩衝液中で洗浄した全ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を実
施例1に記載しているようにELTに用いた。ELTにおいては、生きたボレリア・ブ
ルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)と比較した場合、この状態のボレリア・
ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)は、同等程度に反応することがわかっ
た。しかしながら、凍結融解を繰り返して死滅させたボレリア・ブルグドフェリ
(Borrelia burgdorferi)は、分離を起こし、ELTでよく反応しなかった。故に
、ELT結合応答においては、生きた外来性のボレリア・ブルグドフェリ(Borreli
a burgdorferi)を必要としない。
実施例10
細胞結合の発生における雌雄二形の存在の判定
ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)またはBSK(対照)を腹
腔内に投与し(各6匹ずつ)、接種後0、3、7、14、21および28日目にそれぞ
れ2匹(1匹は接種したもの、1匹は対照)のマウスを断首して採血し、計12匹
の7ヶ月令の雄のマウスについてELTを行った。結果を図10に示す。ボレリア・
ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を接種した雄のマウスのELTは、雌に
おいてみられる応答と類似していることかわかった。
実施例11
ELT応答に対する皮内接種対腹腔内接種の効果の判定
マウス(以前の実施例と同様)にボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgd
orferi)(103個)を皮内接種し、接種後0、3、7、14および21日目に各2匹
ずつ(接種したもの)を採血し、ELTおよびイムノブロットにおける応答を調べ
た。結果を図11aおよび11bに示す。ELT結合応答は強く、血清学的応答(ウエ
スタンブロットにより測定)は遅れて生じ、非常に弱かった。これらの結果は、
ELT結合応答が測定可能な抗体応答とは別のものであることを示している。
実施例12
ELTの結果におけるボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の血
小板結合への影響の評価
ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を接種したマウスを長期
間にわたって連続的に眼底採血した場合、血小板の凝集の増加およびバックグラ
ウンド結合の上昇が起こるため、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdor
feri)を接種したマウス(接種後、連続的に眼底採血または同じ日に断首採血す
る)間で直接ELTを比較する実験を計画し、ならびに白血球細胞および血小板の
計数も行った。結果を図12aおよび図12bに示す。断首採血したマウスにおいて
は典型的なELT結合応答がみられ、眼底採血したマウスにおいては抑制された応
答がみられた。ELT塗抹標本に関する厳密な実験から、ボレリア・ブルグドフェ
リ(Borrelia burgdorferi)を接種し、眼底採血した群においては、ボレリア・
ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)が結合した大量の血小板の塊、および
わずかな好中球が観察された。ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorfe
ri)を接種し、断首採血したマウスにおいては、血小板の凝集レベルは低いこと
がわかった。対照マウス(培地接種)においては、眼底採血または断首採血のい
ずれにおいても、基本的に血小板の凝集はみられなかった。変異白血球数および
網状赤血球数は、被験群および対照群において同程度であった。ボレリア・ブル
グドフェリ(Borrelia burgdorferi)を接種し、眼底採血したマウスにおいては
、血小板凝集のわずかな増加が観察された。ボレリア・ブルグドフェリ(Borrel
ia burgdorferi)の接種に加え、繰り返し受ける血管の損傷によって血小板が活
性化され、これが、ELT時に全血に加えた外来性のボレリア・ブルグドフェリ(B
orrelia burgdorferi)に結合する。血小板に結合したボレリア・ブルグドフェ
リ(Borrelia burgdorferi)は、好中球への結合が妨げられ、白血球細胞への結
合応答が阻害されることになる。
実施例13
ヒト被験者におけるELTの評価
ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)に対してさまざまな接触
をしているヒトボランティアについて、ELTおよびウェスタンブロットを行った
(実施例1に従う)。結果を図13に示す。患者の既往歴および結果は以下のよう
である:
LH:4年間の慢性ライム病、ベル麻痺(Bell's palsy)、関節炎、ウェスタ
ンブロットにおいては強い陽性、サンプリング時は抗生物質治療中、ELTは3種
の全てにおいて強い結合応答;
PM:以前にライム病の治療経験あり、ウェスタンブロットははっきりせず、
サンプリング時は症状の再燃中、ELTは%CbおよびNb<3において中程度の結合
応答;
DH:約1ヶ月間ライム病の症状が続き、アモキシリンで10日間治療、抗生物
質を中止すると症状再燃、ウェスタンブロットは41kDaの応答のみ、ELTはNb<3
のみが中程度の結合応答あり;
TM:ライム病の既往歴なし、研究室においてボレリア・ブルグドフェリ(Bo
rrelia burgdorferi)に関する仕事に従事、ELTは最小限の結合応答のみ;
KC:ライム病の既往歴なし、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdor
feri)との接触なし、ELTは結合示さず:
AL:ライム病の既往歴なし、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdor
feri)との接触なし、ELTは結合示さず:
MB:ライム病の既往歴なし、ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdor
feri)との接触なし、ELTは結合示さず:
データは、結合白血球細胞/全白血球細胞の総割合(%Cb)、3個以上のボレ
リア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)と結合している好中球/全白血
球の割合(%Nb>3)および1〜3個のボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia b
urgdorferi)と結合している好中球/全白血球の割合(%Nb<3)を棒グラフで
示している。
本発明の特定の好ましい実施態様についてのみ詳細に記載してきたが、本発明
は上述の特定の説明によって限定されるものではなく、請求の範囲によって定め
られ、それらの自明の変形は本発明の範ちゅうに含まれる。 請求の範囲
1.ヒトあるいは動物中の外来物質を検出する方法であって、
該ヒトあるいは動物から、白血球細胞を含む体液あるいは組織を採取し、
該体液あるいは組織を該外来物質とインキュベートし、
該白血球細胞および該外来物質を検出できるように該液体あるいは組織をひと
つまたはそれ以上のラベルを用いてラベルし、
適切な方法を用いて白血球細胞への外来物質の結合を検出する
工程からなることを特徴とする方法。
2.該外来物質が、バクテリア、ウイルス、酵母、真菌類、原生動物、寄生生物
、タンパク質、リポタンパク質、リポ多糖類および糖タンパク質からなる群よ
り選択されることを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。
3.該外来物質がバクテリア類であることを特徴とする請求の範囲第2項記載の
方法。
4.該バクテリア類が、ボレリア(Borrelia)属、大腸菌(E.coli)、ボルデテ
ーラ・パートゥシス(Bordetella pertussis)、ナィセリア(Neisseria)属
、スタフィロコッカス(Staphylococcus)属、レプトスピラ(Leptospira)属
、トレポネーマ(Treponema)属、リステリア(Listeria)属およびマイコプ
ラズマ(Mycoplasma)属からなる群より選択されることを特徴とする請求の範
囲第3項記載の方法。
5.該バクテリア類がボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)であ
ることを特徴とする請求の範囲第4項記載の方法。
6.該外来物質がウイルスであることを特徴とする請求の範囲第2項記載の方法
。
7.該ウイルスが、パルボウイルス、ヘルペスウイルス、イヌジステンパーウイ
ルス、パポバウイルス、およびパラインフルエンザウイルスからなる群より選
択されることを特徴とする請求の範囲第6項記載の方法。
8.該外来物質がリポタンパク質であることを特徴とする請求の範囲第2項記載
の方法。
9.該リポタンパク質がボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の
OspAまたはOspCであることを特徴とする請求の範囲第8項記載の方法。
10.該体液または組織が、血液、気道分泌物、尿、脳脊髄液、皮膚病変部または
膿瘍からの滲出液、涙嚢からの滲出液、および滑液からなる群より選択される
ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。
11.該体液または組織が血液であることを特徴とする請求の範囲第10項記載の方
法。
12.該ラベルが蛍光色素であり、該画像法が蛍光顕微鏡法であることを特徴とす
る請求の範囲第1項記載の方法。
13.ヒトまたは動物の疾患を診断する方法であって、
該ヒトまたは動物由来の白血球を含有する体液または組織を採取し、
該体液または組織を病原体とインキュベートし、
該白血球細胞および該外来物質を検出できるように該体液あるいは組織をひ
とつまたはそれ以上のラベルを用いてラベルし、
適切な方法を用いて白血球細胞への病原体の結合を検出する
工程からなることを特徴とする方法。
14.該病原体が、バクテリア、ウイルス、酵母、真菌類、原生動物、寄生生物、
タンパク質、リポタンパク質、リポ多糖類および糖タンパク質からなる群より
選択されることを特徴とする請求の範囲第13項記載の方法。
15.該病原体がバクテリアであることを特徴とする請求の範囲第14項記載の方法
。
16.該バクテリアが、ボレリア(Borrelia)属、大腸菌(E.coli)、ボルデテー
ラ・パートゥシス(Bordetella pertussis)、ナィセリア(Neisseria)属、
スタフィロコッカス(Staphylococcus)属、レプトスピラ(Leptospira)属、
トレポネーマ(Treponema)属、リステリア(Listeria)属およびマイコプラ
ズマ(Mycoplasma)属からなる群より選択されることを特徴とする請求の範囲
第15項記載の方法。
17.該バクテリア類がボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)であ
ることを特徴とする請求の範囲第16項記載の方法。
18.該病原体がウイルスであることを特徴とする請求の範囲第14項記載の方法。
19.該ウイルスが、パルボウイルス、ヘルペスウイルス、イヌジステンパーウイ
ルス、パポバウイルス、およびパラインフルエンザウイルスからなる群より選
択されることを特徴とする請求の範囲第18項記載の方法。
20.該病原体がリポタンパク質であることを特徴とする請求の範囲第14項記載の
方法。
21.該リポタンパク質がボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)の
OspAまたはOspCであることを特徴とする請求の範囲第20項記載の方法。
22.該体液または組織が、血液、気道分泌物、尿、脳脊髄液、皮膚病変部または
膿瘍からの滲出液、涙嚢からの滲出液および滑液からなる群より選択されるこ
とを特徴とする請求の範囲第13項記載の方法。
23.該体液または組織が血液であることを特徴とする請求の範囲第22項記載の方
法。
24.該ラベルが蛍光色素であり、該画像法が蛍光顕微鏡法であることを特徴とす
る請求の範囲第13項記載の方法。
25.ヒトまたは動物におけるボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi
)による感染を検出する方法であって、
該ヒトまたは動物由来の白血球を含有する体液または組織を採取し、
該体液または組織を培養ボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi
)とインキュベートし、
該白血球細胞およびボレリア・ブルグドフェリ(Borrelia burgdorferi)を
検出できるように該体液あるいは組織をラベルを用いてラベルし、
適切な画像方法を用いて白血球細胞へのボレリア・ブルグドフェリ(Borrel
ia burgdorferi)の結合を検出する
工程からなることを特徴とする方法。
【図1】【図2】【図3】【図4】【図5】【図6】【図7】【図8】【図8】【図9】【図10】【図11】【図11】【図12】【図12】【図13】 [Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act
[Submission date] April 7, 1998 (1998.4.7)
[Correction contents]
Specification Early diagnostic tests Cross-reference of related applications
This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 08 / 487,188 filed Jul. 7, 1995.
Application.
In particular, Borrelia burgdorferi such as OspA
Regarding the amino acid sequence and the nucleic acid sequence, see 08 / 079,6, filed June 23, 1993.
No. 01, No. 08 / 320,416 filed in No. 08 / 375,993 filed in
, No. 08 / 137,175, filed in 08 / 262,220, filed 19
No. 07 / 422,881, filed Oct. 18, 1989, and WO 90/04411 (Symbicom (S
ymbicom) AB).
In particular, recombinant Borrelia proteins, their expression by vectors
, And their nucleic acid sequences, see 07 / 973,3, filed October 29, 1992.
No. 38, No. 08 / 373,455, filed Jan. 17, 1995 (No. 07 / 973,3
No. 38), No. 08 / 211,891, filed October 16, 1992 (PCT / US92 / 086
97 national processing stages), 07 / 888,765, filed May 27, 1992, and 1991.
No. 07 / 779,048 filed on Oct. 18, 1998.
Each of the above applications is incorporated by reference in this disclosure.
Field of the invention
The present invention relates to diagnostic tests, particularly to pathogens or other foreign substances (exogenous
Substance) is detected quickly and reliably. The present invention relates to and
For a listing of references that more fully describe certain aspects of the invention, see
At the end, immediately before the claims. The contents of these references and the present
The references cited in the specification are incorporated herein by reference.
Background of the Invention
Lyme borreliosis is the most prevalent tick-borne disease in the United States.
And is one of the most important tick-borne communicable diseases in the world. Lime Bo
Leliosis is found in the northeastern United States, namely, Minnesota, Wisconsin, and Taihei
Endemic in some parts of the northeastern coast. Bole, a bacterial spirochete
Borrelia burgdorferi is the causative agent of Lyme disease. Bole
Local or complete infection with Borrelia burgdorferi
Develop physical symptoms. The local signs that appear early in the infection are the places where the mites bite
Skin lesions called chronic erythema migrans (ECM) in children and fever and flow
Including illness like feeling. Weeks to months after infection, rheumatic, cardiac, nervous
It manifests systemic symptoms, including sexual symptoms. Borrelia b
urgdorferi) In the early localized stages of infection, it is easily treatable with antibiotics. I
However, at a later systemic stage, it becomes more refractory to antibiotics.
It is known that there is.
Borrelia burderi in animal and human model systems
gdorferi) Immune response to infection and early phagocyte response and subsequently
How the resulting humoral and cellular responses affect disease development
Much effort has been put into research that does. Against the invading spirochetes
First, the successful action of phagocytic cells influences the progress of subsequent diseases
It is certain that further research is needed.
There are many reports suggesting a cellular response to infection. Some research smells
Neutrophils and monocytes may have opsonized and non-opsonized
Binds to all passage strains of Borrelia burgdorferi and feeds
It has been shown to germ. See, for example, Peterson et al., Infect. Im
mun. (1984) 46: 608-611. Spirochetes using specific immune serum
Psoninization significantly amplifies phagocytosis. This effect depends on the ability of the polymorphonuclear Fc receptor.
It depends on force and appears to be independent of heat-dependent serum factors. Spirochetes treatment
In the case of using normal serum (Benach et al., J. Infect. Dis.
984) 150: 497-507) or when using normal whole blood (non-specific opsonization) (ba
J. Banfi et al. Applired Bact. (1989) 67: 37-45).
In the case of no sonin treatment and the case of opsonin treatment with immune serum
Between. Benach et al. (Yale J. Biol. Med. (1984) 57: 599-605).
As reported more, experimentally derived skin in animal models and humans
Phagocytes are observed in the infiltrate of the skin lesion. Cells involved in the immediate response are
It is speculated that this may be different from cells circulating late in the cycle. Further
Immediately after infection, natural killer (NK) cells increase in number, but
It has been shown that the activity of NK cells in reduced individuals is reduced. this thing
Appears to be associated with early expression of suppressor cell activity. The cellular response is
Begin early, prior to the humoral response.
For best results in the treatment of Lyme borreliosis,
Early in the disease if the phagocytic response of thalassemia and polymorphonuclear leukocytes (PMN) is dominant
Administer antibiotics at the stage. Often seen with early, appropriate treatment
Can prevent progression to more severe cardiovascular disease and arthritis. healing
In addition to maximizing rates and minimizing patient distress, long-term intravenous
Treatment of Late-Onset Arthritis and Neurosis in Lyme Disease Including Antibiotic Therapy
Early treatment is less costly than treatment cannot be expected. Therefore,
Early diagnosis of Lyme disease is essential.
At present, definitive diagnosis of Lyme disease is difficult. Early symptoms
Often non-specific. Furthermore, Borrelia burdoferi (Borrelia bur)
gdorferi) is a major source of ticks,
Some patients do not, and 25-30% do not express ECM. Early stages of the disease
Detection of Borrelia burgdorferi in Japan
Screening tests allow for early diagnosis and treatment, allowing physicians to
Eliminates the need for treatment based on floor findings only.
However, currently available diagnostic tests are inadequate. Infected animals
And Borrelia Burgdorf in human blood, urine, cerebrospinal fluid (CFS) and synovial fluid
Even though there are Berry (Borrelia burgdorferi), their numbers are very small,
In addition, because the morphology is varied, a reliable diagnosis can be obtained by the conventional dark field test.
I can't. Culture of these spirochetes from body fluids is
Low numbers, and of Borrelia burgdorferi
The very low growth rate of wild strains during culture (cultivation takes 5 weeks)
Difficulty
It is. Bacterial contamination of the sample is also a common problem. Borrelia
Barber rich in nutrients necessary for growing Borrelia burgdorferi
-Stainer-Kelly (BSK) medium also promotes the growth of contaminated cells and suppresses contaminated cells
Only a few antibiotics are used to produce Borrelia burgdorferi (Borr
elia burgdorferi) also slows down the growth.
The most commonly used diagnostic test for Lyme disease is enzyme-linked immunosorbent assay.
The standard method (ELISA) and the immunofluorescent antibody (IFA) method are used for Borrelia burgdorferi.
(Borrelia burgdorferi). Some reasons
Therefore, these tests are often inaccurate. Clinical symptoms of Lyme disease can be measured
Often appear prior to the development of a unique antibody response. Produces measurable amounts of IgM
Requires 3-6 weeks post-infection and several months to reach detectable levels of IgG.
In short, however, clinical signs develop within 2 to 20 days after infection. In addition, detection
Some patients do not show a definitive antibody response, and antibody titers increase early in the antibiotic response.
Attenuated by use and the sensitivity of antibody testing, especially for IFA
There is a large variation due to Borrel as a antigen
ELISA test results vary due to the use of different strains of ia burgdorferi)
There is Finally, other spirochetotic diseases (eg, Leptospira or
Treponema etc.) or other borreliosis (eg Borrelia helm)
Specificity in patients with serologic tests (eg, Borrelia hermseii)
Is missing. As a result, using current diagnostic tests, patients with syphilis
May be false positive for syphilis in patients with Lyme disease
. Different treatments for each of these diseases, as well as sexually transmitted
Social stigmatization of syphilis as a disease is also problematic.
Therefore, in all patients in the early stages of the disease, Borrelia burgdorferi (Borr
elia burgdorferi) The need for diagnostic tests to reliably detect infections still exists
You.
For many other diseases, diagnostic tests for use in the early stages of the disease are desirable.
Or required, but this provides direct evidence of the determination of the pathogen detected.
Treatment is difficult or fatal before
This is because
For example, acute bacterial meningitis, especially meningococcal meningitis (causative bacteria
A meningitidis (Neisseria meningitidis)
Is fatal within 1 hour, sore throat, fever, headache, torticollis and nausea
Symptoms progress rapidly from symptoms such as, leading to drowsiness, loss of sensation, coma, and death. Early
If the disease is confirmed in the early stage, antibiotics can be used to
Although the mortality rate of meningitis can be reduced to less than 10%, it can be fatal if the diagnosis is delayed.
And many. Current diagnostic methods include lumbar puncture followed by cerebrospinal fluid (CFS) culture and
Includes checking for the presence of Cteria. However, such tests take time
Lumbar puncture damages nerves if cerebral abscess or lesion is present
There are cases. In addition, if no bacteria are found in the culture, the virus
It is difficult to determine whether a patient has meningitis or bacterial meningitis.
Thus, it is also difficult to determine how to treat a patient. Disease progression
Early, if there is a strong suspicion of bacterial meningitis, the conclusion of such a diagnostic test
Antibiotics should be started before the fruit is produced.
Similarly, sepsis (invasion of pathogenic bacteria and other toxins into the circulation)
Characterized by acute circulatory failure and multiple organ failure including kidney, lung and heart
Cause septic shock. Mortality is 25-90% and treatment is started early
If not, higher. Therefore, antibiotics may be used before blood culture results are known.
Quality administration must begin. This is a guess based on the doctor's experience.
Means that treatment may be selected based on the
I taste. In addition, especially in patients who have previously received antibiotic treatment,
The result may be negative, but a negative culture is not a sepsis.
I do not show it.
Sexual contact infection caused by the bacterium Neisseria gonorrhoerae
Gonorrhea, if left untreated, can cause bacteremia and gonorrhea
Presents complex symptoms such as flame. However, this disease does not involve culture.
There is no quick diagnostic test. Gram stain of the urethra indicates that causative bacteria are present in about 90% of men.
Can be identified, but only about 60% of the cervical Gram stain
I do not respond. There is currently no definitive serological diagnostic test for gonorrhea.
Syphilis is caused by the spirochete Treponema pallidum.
Happen. Serologic tests used to diagnose this sexually transmitted disease include,
There are two types: non-specific screening to detect substances called syphilis reactants,
And a specific test to detect anti-treponema antibodies. Screening test
Easy and inexpensive to perform, but with a high rate of false positives, 3-6 weeks after initial infection
If not, it will not be positive. Treponemal test is more accurate, but 3-4 post-infection
It does not become positive until weeks have passed. For a quick diagnosis of syphilis,
To check for Treponema pallidum in the fluid of the lesion
Therefore, a technique for collecting and accurately identifying the pathogenic bacteria is required.
Summary of the Invention
This time, surprisingly, Borrelia burgd
orferi) surface-associated and phagocytosed by naturally occurring PMNs (eg, neutrophils)
Dramatic qualitative changes between heparinized whole blood of infected animals and that of uninfected animals
This phenomenon can be measured at an early stage of infection by measuring the antibody response.
I found the fact that it existed before. This binding reaction can be used for various images (image formation).
Using the technique, it is possible to quickly and accurately determine and quantify. This discovery was linked to early lime
It was used to develop a rapid and inexpensive method for screening for borreliosis. Sa
Furthermore, this finding shows that this difference is due to the Borrelia burd
gdorferi) is clearly and specifically caused by foreign substances other than
And thereby substantially any pathogen (eg, bacteria, virus)
, Yeast, or certain drugs)
Also, a method for performing the operation at low cost is provided.
Accordingly, the present invention relates to animal or human tissues or fluids containing polymorphonuclear leukocytes.
Including exposing a foreign substance to a human or animal, including the step of taking a sample.
Provide a way to detect. The sample is contacted with a foreign substance of interest. Sun
Before, during or after contacting the pull with foreign material, leukemia
So that spheres and foreign substances (such as DNA fluorescent dyes) can be detected
Label the bodily fluids or tissues using a suitable label or higher. Use the right method (example
e
(Eg, fluorescence microscopy) to observe the degree of foreign substance binding to leukocytes
. Due to the degree of this binding, exposure to foreign substances, especially when compared to controls
Or the presence of foreign substances.
In a preferred embodiment, the leukocytes are neutrophils. Neutrophils can be animal or
It can be obtained from any human body fluid or tissue. As a foreign substance,
Such pathogens (eg, bacteria, viruses, yeast, fungi, protozoa, parasites)
Lipoprotein (eg, in a preferred embodiment)
OspA or OspC of Borrelia burgdorferi
), Biological molecules including lipopolysaccharides or glycoproteins.
In another preferred embodiment, the foreign substance is Borrelia sp.
Enterobacteriaceae (E. coli), Bordetella pertussis (B. pertussis)
ussis), Neisseria, Staphylococcus
Genus, Leptospira, Treponema, Listeri
Select from the group consisting of the genus Listeria and the genus Mycoplasma
Bacteria.
In a further preferred embodiment, the foreign substance is parvovirus, herpes
Virus, canine distemper virus, papovavirus, and parainflue
A virus selected from the group consisting of anzaviruses.
In yet another preferred embodiment, a body fluid or set from an animal or human
Textiles are blood, airway secretions, urine, cerebrospinal fluid, exudates from skin lesions or abscesses
, Exudate from the lacrimal sac and synovial fluid.
Thus, the method can be used to determine whether an animal or human has been exposed to a foreign substance, for example,
Whether the animal or human is infected or inoculated with the antigen, immunogen or pathogen,
Provide an accurate way to determine otherwise exposed.
These and other advantages and embodiments are disclosed in the following description.
Or will be obvious from them.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
In the following detailed description, reference is made to the following figures.
Figure 1 shows Balb inoculated with Borrelia burgdorferi
Balb / C mice inoculated with the blood of Freund's adjuvant
White blood in the blood of Balb / C mice inoculated with BSK medium alone as control
It is a graph which shows the ratio (%) of a neutrophil in a blood cell.
Figure 2 shows Balb inoculated with Borrelia burgdorferi.
Balb / C mice inoculated with the blood of Freund's adjuvant
White blood in the blood of Balb / C mice inoculated with BSK medium alone as control
Among blood cells, Borrelia burgdorferi spiroche
4 is a graph showing the percentage (%) of leukocyte cells to which the erythrocyte is bound.
Figure 3 shows Borrelia burgdorferi N-40 strain, 2684.
Out of the leukocytes of mice inoculated with the strain or one of the 25550 strains.
Indicates the ratio (%) of binding of N-40 strain of Gudoferi (Borrelia burgdorferi)
It is a graph.
Figure 4 shows the Borrelia burgdorferi N-40 strain, 2684.
Out of the leukocytes of mice inoculated with the strain or one of the 25550 strains.
Indicates the ratio (%) of binding of 2684 strains of Gudoferi (Borrelia burgdorferi)
It is a graph.
Figure 5 shows the inoculation of N-40 strain of Borrelia burgdorferi
Borrelia burgdorferi
) Of 25550 strains bound (%); Borrelia burgundifer
burgdorferi) was inoculated with leukocytes from mice inoculated with Borrelia burgdorferi.
Rate of binding to 25550 strains of Borrelia burgdorferi (%);
Leukocytes from mice inoculated with 25550 strains of Borrelia burgdorferi
Of which 25550 strains of Borrelia burgdorferi bind
It is a graph which shows the rate (%) which performs.
FIG. 6 shows a mouse inoculated with Borrelia burgdorferi.
Of neutrophils in total leukocyte cells in the blood of human vs. mice inoculated with BSK medium
It is a graph which shows the ratio (%) of the neutrophil in the total leukocyte cell in blood.
Figure 7 shows Borrelia burgdorferi among leukocytes from mice inoculated with BSK medium.
Percentage (%) of N-40 strain of li (Borrelia burgdorferi) spirochetes bound;
S
Among leukocytes from mice inoculated with the genus Staphylococcus,
The N-40 strain of Borrelia burgdorferi spirochetes binds
% Of the white blood cells of mice vaccinated with OspA vaccine
B-40 spirochete strain of Borgelia ferri (Borrelia burgdorferi) is bound
It is a graph which shows a ratio (%).
Figures 8a and 8b show distemper, herpes, parvo and influenza.
Of the leukocytes of mice inoculated with the pathogen, Borrelia burgdorferi
burgdorferi) A graph showing the percentage (%) of spirochetes to which the N-40 strain is bound.
is there.
FIG. 9 shows binding to leukocytes of mice inoculated with the genus Leptospira.
In relation to Leptospira and Borrelia b.
urgdorferi).
Figure 10 shows that Borrelia burgdorferi in male mice inoculated with strain N-40.
Percentage of cells to which the N-40 strain of Borrelia burgdorferi spirochetes is bound (
%).
Fig. 11a shows inoculation of Borrelia burgdorferi intradermally
Borrelia burgdorferi sp. In isolated mice
It is a graph which shows the ratio (%) of the neutrophil with which the N-40 strain of pyrochete is bound.
Fig. 11b shows inoculation of Borrelia burgdorferi intradermally
2 shows an immunoblot analysis of the isolated mice.
FIGS. 12a and 12b show Borrelia burgdorferis
From the neutrophils of mice inoculated with N-40 strain of pyrochetes, blood was collected sequentially by fundus bleeding.
In blooded mice (FIG. 12a) or mice killed sequentially by decapitation (FIG. 12b).
7) is a graph showing the ratio (%) of binding in ()).
Figure 13 shows natural exposure to Borrelia burgdorferi
Binding in exposed or unexposed (control) human volunteer subjects
It is a graph which shows the ratio (%) of the cell which has.
Detailed description of the invention
As mentioned above, the present invention provides for the identification of pathogens or other foreign substances in humans or animals.
It relates to a method for quickly and reliably detecting presence.
Neutrophils are a type of polymorphonuclear leukocyte (PMN) whose main known function is phagocytosis
Use (ingestion and destruction of particulate matter) and release of chemicals related to inflammation. Through
It accounts for almost 50-70% of all white blood cells (white blood cells) in normal human blood. Seropositive
(Seropositive) Animal whole blood cultured in Borrelia burgdorferi (Borrelia bur)
gdorferi) when mixed with neutrophils are found to solidify large numbers of spirochetes.
Was done. This response has also been observed in dog, horse, cow, goat and mouse blood.
I was guessed. Blood smears are available from DAPI, Hoechst (eg
Hoechst 33258), acridines (eg, acridin orange (Acridi)
ne Orange)) and other fluorescent DNA stains
Can be dyed. Fluorescent dyes or colorigenic agents
For example, fluorescein isothiocyanate (FITC), rhodamines, texa
Antibodies conjugated to threads (Texas Red) are also suitable. Leukocytes for binding
Because they contain cells, especially neutrophils, the method of the invention is not limited to the use of whole blood,
Urine, airway secretions, CSF, exudate from skin trauma or abscess, oozing from lacrimal sac
Smear of any body fluid or tissue in which leukocyte cells, such as exudates, synovial fluid, etc. are found
Including book inspection.
The origin of the specificity of the binding response and the origin of the binding cells are not yet known. S
The increase in the number of neutrophils binding to pyrochetes is only a fraction of the total neutrophil count or fraction.
It only responds to the increase. In other words, the host's response to early Lyme disease
In related syndromes, neutrophils are not an essential component. Therefore, cells
It seems that from some source it can recruit recognition and / or binding factors
is there. Also, an increase in the number of reactive cells is produced by the response to infection.
It doesn't seem to be due to the new cells that were born.
Apply the material on a glass slide, air dry, fix, stain, and prepare using a microscope.
Bell. Next, the presence and degree of bound cells are observed by an indirect method. preferable
In one embodiment, the protocol for the simple hematocrit test is
Change to mix reaction reagents prior to centrifugation. Cell binding exists
In some cases, enzyme labels or fluorescent labels appear and quantitative evaluation is possible. Another favored
In a preferred embodiment, the colorimetric reaction, which can be read in serum, or
Enzymes are combined to produce a precipitate that appears in the layer of vesicles. High performance reading of this method
The picking device is commercially available from Becton Dickinson.
There are QBC devices that are being used. Flow cytometry, for example, fluorescence activated cell
Fluorescent cell sorting using FACS (FACS) is useful for the method of the present invention. fill
Readers and other schemes can also be used in the method of the present invention. For the exam
The use of fluorescent or enzyme-linked labels as qualitative and quantitative markers
The advantage is that the internal controls and standards can be incorporated. That is, other
By adding an antibody that binds to the cellular components of the
Make sure blood is stored correctly, mixing is complete, etc.
.
In a preliminary experiment, Balb / C mice were given Borrelia b.
urgdorferi), Freund's adjuvant or BSK culture as control
The land was inoculated. Mice were bled three times a week for two weeks after inoculation. Whole blood
Mix with cultured Borrelia burgdorferi spirochetes
Was. Prepare a thin blood smear, stain it with DNA fluorescent dye, and
And Borrelia burgdorferi spirochetes visualized
did.
From the results shown in Figure 2, Borrelia burgdorferi
Borrelia burgundifer (Borrelia bur) on neutrophils in the blood of inoculated mice
gdorferi) is bound to mice inoculated with Freund's adjuvant.
And increased compared to control mice. The binding response was 2
~ 4 days early (measurable antibody response in mice taking about 1 week)
Answer). These results indicate that the binding response is specific and very
It suggests that it happens early.
Characterize the background binding observed in controls in these experiments
There are both quantitative and qualitative differences. Most backgrounds
Binding is less than 5%, and spirochetes bind to platelets, followed by macrophages.
This is the result of the image taking the rest. By using a phase contrast microscope,
The plate is clearly visible and the buffer is added by adding a small amount of spirochet to the test medium.
It has been shown that background can be reduced. Background tie
If any, such as physically separating platelets and associated residues from whole cells.
Can be significantly reduced by the method (eg, using a QBC device).
Sensitivity using different Borrelia burgdorferi strains
Whether staining results in an equivalent binding response and whether the infected host white blood cells
Does it bind to different Borrelia burgdorferi strains?
To check if it ’s Borrelia burgdorferi
Mice were infected with one of three isolates (N-40, 2684 or 25550).
I let you. The control group was inoculated with BSK medium. Mice draw blood twice a week for one month
did. Aliquots of each whole blood sample were taken from Borrelia burdoferi
gdorferi) was incubated with one of the three strains. A smear of blood
Prepare and culture Borrelia burgdorferi spirochetes
The binding characteristics of white blood cells to liposome were quantified. Using Western blot analysis
The comparison of the response was also performed. Neutrophils in white blood cells of infected and control mice.
The ratio (%) is shown in FIG. Borrelia burgdorferi
Culture of Borrelia burgundum on white blood cells of mice inoculated with each of the three strains
The percentage (%) of each strain of ferri (Borrelia burgdorferi) bound is shown in FIGS.
And 5. As shown in these figures, using any of the three strains
Infected mice also responded. In addition, the different
Borrelia burgdorferi strains differ in binding
Is shown. Binding occurs from day 3 post-infection, peaking at days 7-10, and at day 14
Decreased to preinfection levels.
A double-blind study (to rule out observers' biases) was carried out,
Does not cross react with Borrelia burgdorferi
It is for showing that. All administered substances should be above background.
Did not cause binding to spirochetes. Therefore, secondary infection by other pathogens
Or conclude that specificity is not compromised by concomitant infection
You.
The method of the present invention is not limited to the detection of Borrelia infection.
No. Responder cells have been shown to recognize fungi other than Borrelia
You. For example, Escherichia coli (E. coli)
. active binding to E. coli) was observed.
Furthermore, the cell recognition reaction was also induced by the isolated protein. In an experiment
Lipoproteins cloned and expressed by E. coli
The mouse OspA was administered to the mice. OspA is Borrelia Bourg-de-Ferry (Borr
elia burgdorferi), the major surface protein used in Lyme disease vaccines.
It has been the control of many studies as a protective antigen used, for example,
International Patent Application No. WO 92/14488. Blood collected from mice
Mixed with live Borrelia burgdorferi and tested
The percentage (%) of bound leukocytes was calculated. The results are shown in FIG. Spirochetes
Neutrophils that are able to bind to
Was shown to be similar to This means that the whole bacterium is needed to elicit a response.
Does not exist. Therefore, live bacteria are killed, for example, by ethanol.
Culture material or glycoprotein, lipopolysaccharide or lipoprotein (Borelli
A burgdorferi (such as OspA or OspC from Borrelia burgdorferi), or
Is a mixture of them, isolated from bacteria of interest for in vitro analysis
It can be replaced by something like that. More importantly, this response
It happens to almost any form of substance. Therefore, this test
Molecular properties such as ceria, viral, fungal, protozoan and certain drugs
Useful for detecting the presence of a substance.
For example, the method of the present invention provides a rapid and accurate diagnosis of early stage human and animal diseases.
It can be used for cutting. Such diseases include bacterial infections (eg,
, Sepsis), bacterial meningitis, gonorrhea, syphilis and other sexually transmitted diseases
Disease, Streptococcal infection (S. pneumoniae, S. pyogenes)
Fungi (including those caused by S. pyogenes and S. mutans),
Taphylococcus infections (S. aureus and S. epidermidis)
(Including those caused by S. epidermidis), listeriosis and livestock in humans
Rotation disease in both (both are caused by the genus Listeria and are the main pathogens)
Is in the genus Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) and Hemophilus
Infection
Disease (H. influenzae), H. parainfl
uenzae), H. aphrophilis, H. aphrophilis
H. a, egyptius, H. ducreyi and hemophil
S. somnus (including those caused by H. somnus), relapsing fever,
Gel, strawberry tumor and tropical vitiligo skin disease), leptospirosis, mycopla
Zuma infections, including those caused by Mycoplasma pneumoniae
), Chlamydia infections (Chlamydia psittaci) and Trachoc
Pathogens (including those caused by Chlamydia trachomatis).
Such diseases include yeast or fungal infections such as candidiasis,
Also viral infections such as blastosis and histoplasmosis, for example papilloma
Includes things such as those caused by herpes virus or papova virus
You.
The methods of the present invention also include protozoan infections (eg, tricomonads and opari
Infections (roundworm, tapeworm, filamentous worm,
Detection of the presence and exposure of amblystomes and nematodes
Useful for
The method of the present invention may be used to monitor any label or neutrophil binding of a foreign substance.
And using any suitable imaging method. Preferably, the cells are Hoechst (
Hoechst) stain using a fluorescent DNA stain such as 33258 or DAPI,
Observe under a microscope using an external light source. However, other methods are available
For example, phase contrast microscope, Nomarski phase contrast microscope, Hoff
Hoffman phase contrast microscope, dark field microscope, micro interferometer, or low scan
Alternatively, there is a transmission electron microscope.
It has been found that the method of the invention can be automated. For example, the method of the present invention
And an automatic digital imaging device can be used. Sample is a slide glass
Prepare above and place it on a microscope-operated objective. Focus automatically
After that, the image in the field of view of the microscope is captured by a video camera. The scanning process is as follows
Do: the camera image is digitized by an analog-to-digital converter
, And save it to computer memory. By scanning characteristic image parts
,
A computer program analyzes the image. If any positive elements are found
If so, record the position of the microscope objective and the focal length. The computer is next
Adjust the position and / or focus of the objective. By repeating the above steps
A complete scan of all mounted samples is performed.
The following examples illustrate the invention, which are limited to this description.
Do not mean.
Example Example 1
Borrelia burgdorfe against white blood cells of mice
ri) Determination of the binding specificity of the spirochetes of the three strains
This experiment was performed on white blood cells of mice inoculated with one of three strains.
Spirogee of three strains of Borrelia burgdorferi
Performed to determine the specificity of binding of the protein. 5-7 week old female Balb / C mice
Used (Jackson Laboratories, Inc., Bas., Maine)
-Harbor). Four inoculation groups were established, with 2684, N-40 and 2555 strains
0 and a control group using BSK medium. Cultivation of three strains starts from frozen culture
Awake. In the morning of the inoculation day, the culture is transferred to a Petroff-Hauser chamber.
user Chamber). N-40 strain is 3 passages, 90% motile,
The concentration is 7.1 × 107Spirochetes / ml. 2684 strains are 3 passages, 90% exercise type
, Concentration is 6.0 × 107Spirochetes / ml. 25550 strains, 4 generations, 70% luck
Dynamic type, concentration is 3.0 × 107Spirochetes / ml. Borrelia Burgdorferi
(Borrelia burgdorferi) cultures were grown in BSK medium at 33-34 ° C.
Before inoculation, mice are methoxyflurane (Pitman-Moore)
), Shaving the left lower abdomen and sterilizing with Betadine, followed by
Sterilized with 95% ethanol. Next, use a 27 gauge tuberculin syringe to
Under bacterial conditions, 0.1-0.3 ml was inoculated intraperitoneally into mice. Several hours after inoculation, anesthesia and
The mice were carefully observed to see the effects of injection and inoculation.
Each group consisted of 28 mice. 0, 3, 7, 10, 14, 21, 24 and 28 days
Three mice were killed in each eye. The remaining mice were killed on day 36. of mouse
Sampling was performed on the day of inoculation and every 3 to 4 days after inoculation. Respectively
On the day of sampling, three mice from each inoculation group were killed. Two of the three
Whole blood was used for the test, and the remaining one serum was kept for Western blotting (Example 2).
Existed. Mice are deeply anesthetized with methoxyflurane and cut using surgical scissors.
Using a funnel, add blood to a small beaker with a drop of heparinized saline.
Collected. Take a part of the blood and add 1.0ml Nunk Cryotube
yotubles) (USA Scientific, Oka, Florida)
La).
Cultures were counted quickly before incubation. For each of the three strains
Incubation. Spirochete concentration of strain N-40 is about 2-6 × 107S
Pyrochetes / ml were performed for 3 passages. Spirochete concentration of 2684 strains is about 2.5-4.5 ×
Ten7Spirochetes / ml. Four passages were performed. Spirochete concentration of 25550 strains
Is about 1.0-6.1 × 107Spirochetes / ml and were passed for 4-5 passages. Inn
For the incubation, 100 μl of blood was mixed with 200 μl of culture. Test tube
Add the culture of Borrelia burgdorferi to the pan
, Placed in a Coulter blood mixer and left for 30 minutes with shaking. Suitable
It was checked regularly that it was mixed well. After 30 minutes, remove the test tube,
Corning Single-Frosted machines from each
4-6 blood on microslide (Corning, NY)
Smears were prepared, but the microslides were soaked overnight in distilled water and
Rinse for at least 1 hour with tanol and wipe several times with cheesecloth. Paint
M specimens were fixed in 95% ethanol for 15 minutes within 3 days. 4-6 sheets in each group
One of the rides was selected and stained.
Staining was performed immediately before reading. Slides in phosphate buffered saline (PBS)
For 5 to 15 minutes. When the time is up, remove the PBS to a final concentration of 5 μg / ml
Hoechst's stain was added as described above. Slide 30 in the dark
Let stand for minutes. When the time is up, remove the slide from the staining solution and immediately cover the slide.
With clear nail enamel, rubber cement or mounting agent.
Sealed.
The slides were mounted on a Zeiss Axioplot epifluorescence microscope (Axiop
lot epifluorescence microscope), AH-2 epifluorescence from Olympus
Microscope (epifluorescence microscope) or Olympus BX-60
Use an epifluorescence microscope, 40x, 60x, or 10x
Observed at 0x. The entire smear was observed. Total number of leukocytes and neutrophils
And the number of spirochetes bound to each cell (1-3 or 3
Above) were counted.
Put the data into a spreadsheet program and, of all neutrophils and all cells,
Percentage of neutrophils with 3 or more spirochetes bound, total neutrophils and total
Percentage of neutrophils to which one or more spirochetes are bound in cells (
%) And the percentage of leukocytes to which one or more spirochetes are bound (
%) Was calculated. Obtained from two mice in each sampling day and each treatment group
The values were averaged and the standard deviation was calculated. If the standard deviation is large, two mice
Read the second slide in each, and from that group a total of 4 slides
Was used. If the value of one slide is far apart from other slides
In that case, discard the data for that slide and average the data for the remaining three slides.
did.
Since mice inoculated with BSK show a baseline of non-specific binding,
The values for these mice were averaged for each series of experiments and one standard deviation was calculated.
Was. In the first experiment, the standard deviation was 3 treatment groups (ie 2684 strains, N-40
And mice that received 25550 strains)
Indicates that they are similar enough to make a match,
One standard deviation was calculated at the sampling date. This is the N-40 strain (Figure 3)
And 2684 strains (Fig. 4) were incubated.
) Was not performed.
Example 2
Western blot analysis of antibody production
Using Western blot analysis, specific Borrelia burgundy in mice
Production of antibodies against ferri (Borrelia burgdorferi) protein was confirmed.
The method described by Laemmli et al. (Laemmli SE 600 Vertical
Slab gel electrophoresis unit, Hoefer Sci
entific) Inc., San Francisco, California)
・ Dodecyl sulphate was isolated from an isolated mite of the burgdorferi mite (Borrelia burgdorferi).
Sodium acid polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was performed. Borrelia
15 out of all cells in the logarithmic growth phase of Burgrell burgdorferi
0 ml of 10,000 × g, 15% in a 0.1% solution of methiolate and 1 × PBS.
Spirochetes were prepared by washing three times by centrifugation for minutes. Re-cell
Suspension and the method of Bradford et al. (Bradford
), 1976).
About 300 μg Borrelia burgdorferi, freshwater rep
Tospira (L. biflexa), Treponema branti (T. bryantii) and
E. coli protein was converted to SDS sample buffer (187 μl) (0.25 mol / L)
Tris-HCl, 40% glycerol, 2% sodium dodecyl sulfate (SDS), 2%
0% 2-mercaptoethanol, 0.25% bromophenol blue)
Denatured by boiling for 5 minutes. Protein and molecular weight standards (by manufacturer
(Prepared according to Bio-Rad (Richmond, CA))
Was performed using an 11% degradation gel and a 4% stacking gel.
Electrophoresis was performed at a constant current of 100 mA until the staining tip reached 1 cm from the bottom of the gel.
I went in the flow. The protein was prepared using a transcription buffer (25 mM Tris base, 38 mM glycine, 20 mM
% Methanol, pH 8.3) for 30 minutes prior to equilibration and then towbin (Towbi
n) 0.45 as described by et al. (Towbin et al., 1979).
Transferred onto a μm nitrocellulose membrane.
Following transfer, the nitrocellulose membrane was stained with Ponceau's stain.
) (Sigma, St. Louis, MO) for about 10 minutes.
It was confirmed whether the protein was properly transcribed. Slice this membrane into small pieces
Put in tray, 2% calf serum albumin fraction IV (BSA) and 1% horse serum
Block for 1 hour at room temperature with shaking using Tris-buffered saline containing
Was. Strips are buffered (150 mM sodium chloride, 10 mM Tris, 0.05% Tween)
(Tween) 20) and washed in (10 minutes x 3 times), and experimental calf serum (1: 100 dilution)
Before
Incubation was performed for 2 hours in the same manner as in the above. Remove serum and wash strips as described above.
Phosphatase-labeled conjugate of goat anti-mouse long and short chain IgG
Gate (Kirkegaard & Perry), Gay, MD
(Saasberg) (1: 5010 dilution) was added and incubated for 1 hour. Before the strip
Wash as before until protein band appears most intense (1-10 minutes)
BCIP / NBT (phosphatase substrate) (Kirkegaard & Per
ry), Gaithersburg, MD). Removing substrate
The reaction was stopped by washing with distilled water several times.
To determine the molecular weight of the protein subunit that reacted with calf serum,
The calculated curve of the relative transfer (Rf) value of the quality standard was plotted against its molecular weight. Rf
Values were determined by dividing the distance traveled by the protein by the distance traveled by the tracking dye. Once not
Once the Rf value of a known protein has been determined, its molecular weight can be determined from a standard curve.
Was completed.
Example 3
Borrelia burgdorferi on white blood cells of mice treated with other substances
Determination of binding specificity of Borrelia burgdorferi)
This experiment was performed to confirm the specificity of the test. Because there are many treatment groups,
The experiment was divided into several parts. Except where noted, all Balb / C mice (
Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine
-) Was used.
Treatment and dosage are as follows:
1. Canine Parvovirus MLV (Solvay, Lot No. 83000, Dog
1/10 of the dose in 0.1 = 0.1 ml)
2. Equine herpes virus (Rhinopneumonitis-ML)
V) (0.1 ml; 1/20 of the dose in horses = 0.05 ml)
3. Canine Distemper MLV (Solvay, Lot No. 81000A, 0.1m
l, 1/10 of the dose in dogs)
4. Staphyrococcus genus (cow) without coagulation-promoting enzymes
(1.5 x 10)80.3 ml of CFU / ml)
5. C57BL / 6J mouse (Jackson Laboratories)
Borrelia burgdor to Bar Harbor, Maine
feri) N-40 strain inoculation (2.07 × 106Spirochetes / mouse)
6. BSK control (0.3ml)
7. Borrelia burgdorferi N-40 strain control (1.6
× 107Spirochetes / mouse)
8. E. coli (1.0 × 10FourCFU / mouse)
9. Borrelia burgdorferi OspA vaccine
Note (Connaught) (5 μg / mouse in PBS)
Ten. Freshwater Leptospira (L. biflexa) serotype PATOC (1.4 × 106Spirochetes /
Mouse; 90% cultured)
11. T. bryantii (8 × 107Spirochetes / Ma
Mouse; 95% of culture killed)
12. BSK control
13. Borrelia burgdorferi N-40 strain control
14. Mouse Adaptable Influenza A / Shanghai / 16/89 (Kono
(Connaught)
15. Freshwater Leptospira (L. biflexa) serotype PATOC
16. T. bryantii
Cultures were counted on the morning of the inoculation day. Syringes from treatments 1-9 receive 30-12 inoculations.
Filled 0 minutes before. The syringes of treatments 10 and 11 were filled just before inoculation. Mau
Were anesthetized and inoculated as described in Example 1.
Each treatment group used 15 mice. As described in Example 1, 0, 3
On days 7, 7, 10, and 14, three mice were decapitated and killed, and blood was collected.
Three strains of Borrelia burgdorferi (N-40, 26
84 and 25550). Cultures are incubated in
Counted immediately prior to ovulation. Spirochete concentration of strain N-40 is 1.5-3.5 × 107S
Pyrochetes / ml and passage number was 4-7. 2684 strains are 1-3 × 107Spy
Lochate / ml and passage number was 3-9. 25550 strains are 0.75-2.5 × 107S
Pillow
Per ml and the number of passages was 4-6. For incubation, 150
μl of blood was mixed with 150 μl of culture. As described in Example 1,
A sample was prepared and the slide was fixed.
Incubation with Borrelia burgdorferi
In addition to the selected mice, E. coli and staphylococcal
Incubation with Staphyrococcus was also performed. These incubes
All experiments were performed on the mouse blood on day 10. E. coli K-1
Two strains were obtained from the blood and incubate of mice inoculated with BSK, N-40 and E. coli.
I was vate. Staphyrococcus (Staphyrococcus)
Staphyrococcus) and incubated with the blood of mice inoculated. 15μ of culture
l (concentration is 1 × 108CFU / ml) was incubated with 150 μl of blood.
Example 4
Borrelia burgdorferi on white blood cells of mice inoculated with OspA protein
(Borrelia burgdorferi) Spirochetes binding
According to the method described in Example 1, three groups of Balb / C mice were inoculated. First group
Were inoculated with OspA (Connaught), and the second group was Staphylococca.
And a third group (control) was inoculated with a BSK medium.
Mice were killed on days 0, 3, 7, 10, and 14 as described in Example 1.
And blood was collected.
Incubation, Borrelia burgdorferi
Using the N-40 strain. Prepare a smear as described in Example 1,
The slide was fixed. Observe the slides under an epifluorescence microscope and determine the binding within each inoculation group.
The percentage of leukocytes was calculated. FIG. 7 shows the results. The dotted line in the OspA graph
This indicates that there was variation between the pulls, and the values at these points are
Not standing.
Example 5
Binding of OspA-L and OspA-NL modified Dynabeads to animal blood
The specificity of the combination
250 μl aliquots from several washes with PBS in 1.5 ml tubes
G
(For example, 108By washing three sets of beads obtained from
-Dynal beads (Dynal Dynabeads) were prepared. Use a large magnet to remove fines
The solution and beads were suspended in 750 μl of PBS. These beads are:
Conditions were provided: (1) about 5 μg protein / 107(2) dark
Degree is about 108Cells / ml; and (3) the approximate expected working concentration for the reaction is 4 cells / cell
More than a vesicle. Thus, three groups of beads were prepared.
Borrelia burgdorferi (Kirkegaard & Perry)
(Kirkegaard & Perry), Cessnacourt 2, Gaithersburg, MD
No. 01-97-91) from goat serum immunized with whole cells
A (Borrelia) antibody is prepared and adjusted to 1 mg / ml in a 50% glycerol solution.
Suspended. Add 50 μl aliquots to Dynabeads and add 2 tubes
Shake gently at room temperature for 0 minutes. Add BSA to a final concentration of 0.1%,
The tubes were gently shaken at 37 ° C. overnight. BSA is an antibody complex
Used to get "in place" on navy's. 0.1% BSA
The beads were washed with PBS containing PBS, the antibody solution was removed using a magnet, and the beads were washed with Tris-salt.
The cells were suspended in an acid buffer and incubated at 37 ° C. for 24 hours. The last step is on the beads
Block remaining residues and wash away proteins that are not covalently attached to the beads.
It is for dropping. If beads cannot be blocked efficiently, free
Nonspecific binding to other residues on the cell that can form bonds, such as amines
Coupling occurs and the specificity of the beads approaches zero.
The second and third groups of beads are either OspA-L (lipidated) or OspA-NL (non-lipidated).
Denaturation). OspA-NL has an initial concentration of 700 μg / ml.
A total of 70 μl was added to the beads, and OspA-L was used at an initial concentration of 1210 μg / ml.
Used, a total volume of 50 μl was added to the beads. 37 ° C for both solutions, without the addition of BSA
Shake gently for 24 hours.
In most cases, 70
μl or 140 μl of blood was collected and processed. If no live cells are added, BSK
Was added instead. Beads were added either during or after mixing.
A maximum volume of 25 μl of the bead suspension was added to the blood. Pipette into the blood sample.
Before the addition, the beads were vortexed. All operations are performed sequentially at 4 ° C
went. Wash the sample in PBS containing 0.1% BSA for several minutes with gentle shaking.
Was cleaned. Place microfuge tube on carrier and bind to beads using bar magnet
The cells were separated and placed in one side of the test tube. Liquid removed with Pasteur pipette
. Ensure that the sample does not contain unbound cellular material (or
Washes several times.
The sample was placed in the cell bucket. It has a structure with three wells
Centrifuge all contents in the microfuge tube to 22 mmTwoOn the surface of
Can be done. Experimental and control samples were prepared on the same slide.
As a result, the variation in staining between slides can be controlled. Bake
The rotator was rotated at a very low speed and the resulting surface was uniformly spread with cells.
Here, the connected cells are visualized and the nuclei can be seen in phase contrast.
it can. Slides were air dried and fixed with methanol for storage. This method
It is equivalent to aqueous light stain (Wright's stain), inside the cell bucket device.
Excludes petroleum sealants used in
Blood was obtained 10 days after infection (see Example 3; Borrelia burgdorferi).
burgdorferi) N-40 strain, 106) Of two animals (mice as in the above example)
) From the eye by blood sampling, prepared as described above,
Photographs were taken using. Cellular material detected in control (control using medium)
However, beads coated with OspA-L and OspA-NL showed strong binding
And platelets were very actively cross-linked to the bead surface. Bacteria and anti-bore
For samples containing both Borrelia-bound beads, spirochetes and beads
And were added at the same time. Therefore, the binding sequence first attaches to the beads and then to the cells.
And vice versa. Beads to which antibodies are bound are infected animals other than neutrophils
The cells in the cells can be detected and used to monitor the whole blood conversion cycle.
In this experiment, animals killed by decapitation 7 days after inoculation (the same as the previous examples)
Was repeated using blood collected from mice. Fine while shaking gently
Spirochetes were added to the cells, followed by anti-borrelia-coated beads.
Neutrophils, a cell type substantially free of any control, were isolated
.
Other cell types were found in the preparation when the slides were evaluated using fluorescence.
Was. When beads and bacteria are added to the blood at the same time, the background is better
It has grown. In these experiments and in all the accompanying reactions, BSA-containing BSKs were
It appears to be a complicating factor when used. Obviously, the immune response is raised
Then, the cells recognizing BSA used in the blocking reaction are activated.
Example 6
Determining the binding properties of various pathogens to animal neutrophils
Ten animals (mice as in previous examples) were divided into five groups of two animals each.
For each group, any of the following was administered intraperitoneally at 5 μl / mouse:
Modified pneumococcal surface protein A (PspA), non-lipidated PspA, influenza B / P
Nama (Panama) hemagglutinin (detergent extracted HA), tetanus toxin (respectively,
Note Laboratories (provided by Connaught Laboratories) and control
As PBS. Animals were killed 7 days after inoculation. White by the method described in Example 1
Blood cells were analyzed. Coating Dynabeads with each of the above antigens,
It was mixed with the test blood. There were many large cells in the blood of the experimental animals,
There was no or substantially little presence in the control sample. Ie
Antigen-coated beads bind to white blood cells from animals that have been inoculated with the same antigen.
Was. Little binding was seen in blood from control animals. Lyme disease test
The presence of the same type of neutrophils was positive in control experiments (lime
Blood from stained mice is incubated with Borrelia and a similar procedure is performed.
Determine cells using anti-Borrelia coated beads according to protocol
). Both whole blood and whole blood with platelets removed were used. Go
In some cases, specificity between these materials has been found to be comparable.
Was. OspA-L coated beads (platelet-depleted blood samples from challenged mice)
(See Example 5) cross-reacted with any experimental or control material.
Did not respond. There was no response to the positive control. When not removing platelets
Showed extensive platelet binding to blood from lime, HA and PspA material. Breaking
Although tetanus toxin showed a positive response, it was not easily distinguishable from control samples. This
That means proteins lack efficiency in eliciting cell binding responses
, Tongue
The protein is not well bound to the beads or the protein is almost degraded
It is considered to indicate that Unlabeled PspA is a control animal
But bound to blood from both animals but with little specificity.
Was.
Example 7
Infectious agents and Borrelia burgdorferi in the lime test (ELT)
determination of potential cross-reactivity between lia burgdorferi) (Bb)
Each group of mice (as in the previous example) was intraperitoneally inoculated with one of the following:
Ta: Staphylococcus aureus (0.45 × 108pfu / mouse), large
Enterobacteriaceae (E. coli) (1 × 10Fourpfu / mouse), Treponema (Treponema) (9.0 × 1
06pfu / mouse), Leptospira (5 × 106pfu / mouse), in
Fluenza virus (106Individual / mouse), parvovirus (106Pcs / mouse), f
Lupes virus (106Cells / mouse), paramyxovirus (canine distemper; 1
06Cells / mouse), and BSK (control). Mice (two per group)
Blood was collected by decapitation on days 7, 10 and 14, and the blood was lime as described in Example 1.
The test (ELT) was used. The results are shown in FIGS. 8a and 8b. Inoculate these pathogens
If ELT was performed on blood from the isolated mouse, Borrelia burgdorferi
No remarkable binding of li (Borrelia burgdorferi) was observed.
Example 8
Determining the applicability of ELT to other infectious agents
10 days after inoculation of Leptospira inoculated mice (inoculated in Example 7)
Blood was collected by decapitation on the day and exogenous Leptospira and Borrelia
Monitor blood for reactivity with Borrelia burgdorferi
Was. The results are shown in FIG. 9 where the data is the combined leukocyte count / total leukocyte count
(% Cb) and three or more Borrelia burgdorferi
) Is a bar graph showing the ratio of neutrophils / total leukocyte count (% Nb> 3)
You. Binding occurs between leukocytes and exogenous Leptospira
Between white blood cells and exogenous Borrelia burgdorferi
Did not occur. These results indicate that ELT has
Even
It is effective.
Example 9
Evaluation of alternative forms of test reagents for cell binding
Kill by fixation in formalin or methiolate, saline
Run all Borrelia burgdorferi washed in buffer
Used for ELT as described in Example 1. In the ELT, living Borrelia
Borrelia burgdorferi in this state when compared to Lugudoferri (Borrelia burgdorferi)
Borrelia burgdorferi is found to respond equally well
Was. However, Borrelia burgdorferi killed by repeated freezing and thawing
(Borrelia burgdorferi) caused separation and did not react well with ELT. Therefore
In the ELT binding response, live exogenous Borreli burgdorferi
a burgdorferi).
Example 10
Determining the presence of dimorphism in the development of cell binding
Borrelia burgdorferi or BSK (control)
Administered intracavitally (6 each), on days 0, 3, 7, 14, 21, and 28 post inoculation
Two mice (one inoculated and one control) were decapitated and bled for a total of 12 mice.
ELT was performed on 7 month old male mice. The results are shown in FIG. Borrelia
ELT in male mice inoculated with burgdorferi (Borrelia burgdorferi)
Was found to be similar to the response seen in
Example 11
Determining the effect of intradermal versus intraperitoneal inoculation on ELT response
Mice (as in the previous example) were given Borrelia burgd
orferi) (10Three), And 2 animals each on days 0, 3, 7, 14, and 21 after inoculation
Blood samples (inoculated) are collected and examined for response in ELT and immunoblot
Was. The results are shown in FIGS. 11a and 11b. The ELT binding response is strong and the serological response
(Measured by stun blot) occurred late and was very weak. These results
This shows that the ELT binding response is distinct from the measurable antibody response.
Example 12
Borrelia burgdorferi blood in ELT results
Evaluation of the effect on platelet bonding
Mice inoculated with Borrelia burgdorferi can be
Increased blood platelet aggregation and background
Borrelia burgdor (Borrelia burgdor)
feri) -inoculated mice (after inoculation, blood is continuously collected from the fundus or decapitated on the same day
Experiments to compare ELT directly between
Counting was also performed. The results are shown in FIGS. 12a and 12b. In decapitated mice
Shows a typical ELT binding response and was suppressed in mice with fundus bleeds.
The answer was seen. From rigorous experiments on ELT smears, Borrelia
In the group inoculated with Borrelia burgdorferi and collecting blood from the fundus, Borrelia burgdorferi
A large number of platelet clumps bound by Borrelia burgdorferi, and
Slight neutrophils were observed. Borrelia burgdorfe
ri) Inoculated and decapitated mice have low levels of platelet aggregation
I understood. In control mice (medium inoculated), no fundus or decapitation
Even in the deviation, platelet aggregation was basically not observed. Mutated leukocyte count and
The reticulocyte count was similar in the test and control groups. Borrelia Bull
In mice inoculated with Gudoferi (Borrelia burgdorferi) and blood collected from the fundus,
A slight increase in platelet aggregation was observed. Borrel
ia burgdorferi) and platelets are activated by repeated vascular damage
Which were exogenously added to exogenous Borrelia burgdorferi (B
orrelia burgdorferi). Borrelia burgudofe bound to platelets
Li (Borrelia burgdorferi) interferes with neutrophil binding and binds to white blood cells.
The combined response will be inhibited.
Example 13
Evaluation of ELT in human subjects
Various contacts against Borrelia burgdorferi
ELT and Western blot were performed on human volunteers
(According to Example 1). FIG. 13 shows the results. Patient history and results are as follows
Is:
LH: 4 years of chronic Lyme disease, Bell's palsy, arthritis, Westa
Strong positive in blots, antibiotic treatment at the time of sampling, 3 types of ELT
Strong binding response in all of
PM: Previously treated Lyme disease, Western blot not clear,
ELT is moderately bound in% Cb and Nb <3 during relapse of symptoms at sampling
response;
DH: Lyme disease symptom lasts for about 1 month, treated with amoxicillin for 10 days, antibiotics
Symptom relapse when quality was discontinued, Western blot response only 41 kDa, ELT Nb <3
Only has a moderate binding response;
TM: No history of Lyme disease, Borrelia burgdorferi (Bo
rrelia burgdorferi), ELT has only minimal binding response;
KC: No history of Lyme disease, Borrelia burgdor
No contact with feri), ELT shows no binding:
AL: No history of Lyme disease, Borrelia burgdor
No contact with feri), ELT shows no binding:
MB: No history of Lyme disease, Borrelia burgdor
No contact with feri), ELT shows no binding:
Data are for the combined ratio of combined leukocytes / total leukocytes (% Cb),
Neutrophils / whole leukocytes associated with Borrelia burgdorferi
Percentage of spheres (% Nb> 3) and 1 to 3 Borrelia burgundiferi
urgdorferi) and the percentage of neutrophils / total leukocytes (% Nb <3) bound in a bar graph
Is shown.
Although only certain preferred embodiments of the invention have been described in detail, the invention
Is not limited by the above specific description, but is defined by the appended claims.
And these obvious variations are included in the scope of the present invention. The scope of the claims
1. A method for detecting a foreign substance in a human or animal,
Collecting a body fluid or tissue containing white blood cells from the human or animal,
Incubating the body fluid or tissue with the foreign substance,
The liquid or tissue is removed so that the white blood cells and the foreign substance can be detected.
Label with one or more labels,
Detect foreign substance binding to leukocyte cells using appropriate methods
A method comprising the steps of:
2. The foreign substance is a bacterium, virus, yeast, fungus, protozoan, parasite
Group consisting of, proteins, lipoproteins, lipopolysaccharides and glycoproteins
2. The method according to claim 1, wherein said method is selected.
3. 3. The method according to claim 2, wherein the foreign substance is a bacterium.
Method.
4. The bacteria are of the genus Borrelia, E. coli, Bordete.
Bordetella pertussis, Neisseria
, Staphylococcus genus, Leptospira genus
, Treponema, Listeria and Mycop
Claims selected from the group consisting of the genus Razuma (Mycoplasma)
4. The method according to paragraph 3.
5. The bacterium is Borrelia burgdorferi.
5. The method according to claim 4, wherein the method comprises:
6. 3. The method according to claim 2, wherein said foreign substance is a virus.
.
7. The virus is parvovirus, herpes virus, canine distemperui
Selected from the group consisting of Rus, Papova virus, and Parainfluenza virus
7. The method according to claim 6, wherein the method is selected.
8. 3. The method according to claim 2, wherein the foreign substance is a lipoprotein.
the method of.
9. The lipoprotein is of Borrelia burgdorferi
9. The method according to claim 8, wherein the method is OspA or OspC.
Ten. The fluid or tissue is blood, airway secretions, urine, cerebrospinal fluid, skin lesions or
Selected from the group consisting of exudate from abscess, exudate from lacrimal sac, and synovial fluid
The method of claim 1 wherein:
11. 11. The method according to claim 10, wherein the body fluid or tissue is blood.
Law.
12. The label is a fluorescent dye, and the imaging method is fluorescence microscopy.
The method of claim 1 wherein
13. A method for diagnosing a human or animal disease,
Collecting a body fluid or tissue containing leukocytes from the human or animal,
Incubating the body fluid or tissue with the pathogen;
The body fluid or tissue is collected so that the white blood cells and the foreign substance can be detected.
Label with one or more labels,
Detect pathogen binding to leukocyte cells using appropriate methods
A method comprising the steps of:
14. The pathogen is a bacterium, virus, yeast, fungus, protozoan, parasite,
From the group consisting of proteins, lipoproteins, lipopolysaccharides and glycoproteins
14. The method according to claim 13, wherein the method is selected.
15. The method according to claim 14, wherein the pathogen is a bacterium.
.
16. The bacterium is of the genus Borrelia, Escherichia coli,
La Pertusis (Bordetella pertussis), Neisseria (Neisseria) genus,
Staphylococcus genus, Leptospira genus,
Treponema, Listeria and Mycopra
Claims selected from the group consisting of the genus Mycoplasma
16. The method according to claim 15.
17. The bacterium is Borrelia burgdorferi.
17. The method according to claim 16, wherein:
18. 15. The method according to claim 14, wherein said pathogen is a virus.
19. The virus is parvovirus, herpes virus, canine distemperui
Selected from the group consisting of Rus, Papova virus, and Parainfluenza virus
19. The method of claim 18, wherein said method is selected.
20. The method according to claim 14, wherein the pathogen is a lipoprotein.
Method.
twenty one. The lipoprotein is of Borrelia burgdorferi
21. The method according to claim 20, wherein the method is OspA or OspC.
twenty two. The fluid or tissue is blood, airway secretions, urine, cerebrospinal fluid, skin lesions or
It may be selected from the group consisting of exudate from abscess, exudate from lacrimal sac and synovial fluid.
14. The method according to claim 13, wherein:
twenty three. 23. The method according to claim 22, wherein the body fluid or tissue is blood.
Law.
twenty four. The label is a fluorescent dye, and the imaging method is fluorescence microscopy.
14. The method according to claim 13, wherein
twenty five. Borrelia burgdorferi in humans or animals
) To detect infections,
Collecting a body fluid or tissue containing leukocytes from the human or animal,
The bodily fluid or tissue is cultured in Borrelia burgdorferi
) And incubate
The white blood cells and Borrelia burgdorferi
Labeling the body fluid or tissue with a label for detection,
Borrelia burgdorferi on white blood cells using appropriate imaging methods
ia burgdorferi) binding
A method comprising the steps of:
FIG.FIG. 2FIG. 3FIG. 4FIG. 5FIG. 6FIG. 7FIG. 8FIG. 8FIG. 9FIG. 10FIG. 11FIG. 11FIG.FIG.FIG. 13
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),AU,CA,FI,J
P,NO
(72)発明者 ブッシュミッチ,サンドラ リー
アメリカ合衆国 コネティカット州
06248 ヘブロン スローカム ロード
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(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), AU, CA, FI, J
P, NO
(72) Inventor Bush Mitch, Sandra Lee
United States Connecticut
06248 Hebron Slowcam Road
96