JP2002531056A - 遺伝子分析におけるゲルマイクロドロップ - Google Patents

遺伝子分析におけるゲルマイクロドロップ

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パトリシア マクグラス，
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、核酸分析の方法を提供する。このような方法は、各々の実態が核酸を含む、生物学的実体の集団をカプセル化するゲルマイクロドロップの集団を形成し、それによりこの集団における少なくともいくつかのマイクロドロップが、各々単一の実体をカプセル化することを必要とする。次いで、ゲルマイクロドロップの集団を、プローブが、少なくとも１つのゲルマイクロドロップにおけるこの核酸の少なくとも１つの相補配列に特異的にハイブリダイズする条件下でプローブと接触させる。次いで、少なくとも１つのゲルマイクロドロップは、分析または検出される。生物学的実体は、細胞、ウイルス、核および染色体であり得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願の引用） 本出願は、１９９８年８月７日に出願したＵＳＳＮ６０／０９５，７２１から
の優先権を主張する。ＵＳＳＮ６０／０９５，７２１は、その全体が全ての目的
のために参考として援用される。
【０００２】 （技術分野） 本発明は、遺伝分析の分野に属する。
【０００３】 （背景） 細胞遺伝学的試験は、以前として初期にある。近年の細胞遺伝学的方法は、細
胞、核または染色体において容易に検出可能な遺伝子異常の分析に一部制限され
ている。なぜなら、スライドに基づく方法が、非常に労力を要するからである。
低頻度で存在する異常の分析は、臨床的状態では慣用的には行われていない。な
ぜなら、細胞、核または染色体の多くのスライドが、統計的頻度を確立するため
に評価されなければならないからである。
【０００４】 バンド形成は、中期スプレッドの状態にある染色体を分析するために使用され
る古典的アプローチである。この方法は、染色体領域にある暗色のバンドを生じ
る染色に基づき、暗色のバンドの部分では、クロマチンがより高い密度で存在す
る。バンド形成パターンは、各染色体に特異的であり、そして核型分析を可能に
する。核型分析は、各染色体のコピー数の決定である。しかし、バンド形成の分
離能は、染色体量の小さな欠失または付加を検出するためには充分ではない。染
色体量の小さな欠失または付加は、種々の疾患状態、特に癌において生じる。
【０００５】 蛍光インサイチュハイブリダイゼーションは、ゲノムＤＮＡフラグメントを位
置決定するために、または全染色体をペイントし、そして遺伝的異常（転座、（
３１、４０）、体細胞異数性（ａｎｅｕｓｏｍｙ（４１、４２））および遺伝子
増幅（４３）を含む）を検出および特徴付けするために用いられる別のアプロー
チである。これらの遺伝的異常は、個々の細胞、染色体または核において検出さ
れて、腫瘍の遺伝子型を評価し得、遺伝的不均質性を分析し得、そして悪性細胞
を検出し得る。ＦＩＳＨ適用における統合性を保つために、染色体は、代表的に
は分析のためにスライドガラス上に吸着される。それゆえ、分析は、個々のスラ
イドの顕微鏡評価を必要とし、このことが自動化および迅速なサンプル加工を制
限する。スライドガラス上に調製した蛍光インサイチュハイブリダイゼーション
は、アッセイおよび試薬に依存しないが、装置ならびにそれを使用する科学者の
専門技術および精巧さに依存し、このことにより、再現性が乏しくなる。この技
術に対する固有の制限は、検出のためには、単一細胞において少なくとも１００
ｋｂのＤＮＡ配列が存在しなければならないことである（６８〜７０）。さらに
、組織またはインタクトな細胞のいずれかをスライドガラスに固定するための厳
しい条件は、決して最適ではない：アッセイサンプルの９０％までがガラス支持
体から失われ得る。
【０００６】 いくつかの染色体はまた、蛍光染色とその後のフローサイトメトリーによって
分離され得る（１４、１５）。しかし、好結果の染色体選別は、蛍光色素の結合
特性および目的の染色体が類似の大きさの染色体、染色体の塊およびＤＮＡを含
む破片から区別され得る程度に依存する（１３）。このアプローチは、類似の大
きさの染色体を有する種（例えば、マウス、アラビドプシスおよび２０％のヒト
染色体）におけるマッピング研究のための酵母人口染色体（ＹＡＣ）ライブラリ
ーの構築をもたらした（１６）が、明白な解像力は可能ではない。色素の取り込
みに基づくフロー選別は、充分に分離された染色体について可能である。しかし
、この方法は、大きさおよび塩基組成が類似である染色体（主にヒト第９染色体
〜第１２染色体および大多数のマウス染色体）については不十分に動く。さらに
、フローサイトメトリーは、現在は、従来の方法で調製された、ハイブリダイズ
した染色体を分析するために使用できない。なぜなら、固定されていない染色体
は、高温および／またはホルムアミドを使用すると剥落するからである。
【０００７】 （発明の要旨） 本発明は、核酸分析法を提供する。このような方法は、各実体が核酸を含む、
生物学的実体の集団をカプセル化しているゲルマイクロドロップの集団を形成し
、それにより該集団における少なくともいくつかのマイクロドロップが、各々単
一の実体をカプセル化する工程を必要とする。核酸はＤＮＡまたはＲＮＡであり
得る。次いで、マイクロドロップの集団を、プローブが、少なくとも１つのゲル
マイクロドロップにおける核酸の少なくとも１つの相補配列に特異的にハイブリ
ダイズする条件下でプローブと接触させる。次いで、少なくとも１つのゲルマイ
クロドロップが単離または検出される。生物学的実体は、細胞、ウイルス、核お
よび染色体であり得る。
【０００８】 いくつかの方法では、少なくとも１０，０００の生物学的実体がカプセル化さ
れる。いくつかの方法では、この生物学的実体は、接触工程の前には化学的に固
定されていない。いくつかの方法では、核酸は、接触工程の前に増幅される。小
ドロップを形成するために適切な材料としては、アガロース、アルギネート、カ
ラゲーナン、またはポリアクリルアミドが挙げられる。
【０００９】 いくつかの方法では、核酸は、アガラーゼでの消化によってマイクロドロップ
から回収される。必要に応じて、取り出されたＤＮＡは、アガラーゼでの予備消
化を伴ってまたは伴わずに制限酵素で消化され得る。いくつかの方法では、ゲル
マトリックスは、代表的には変性工程と接触工程との間に、それ自体が架橋され
るかそして／または分析される核酸と架橋される。いくつかの方法では、このハ
イブリダイゼーションは、６８℃を超える温度でまたは２０％を超えるホルムア
ミド濃度の存在下で行われる。いくつかの方法では、マイクロドロップはさらに
、標識プローブからのシグナルを増幅する試薬を含む。例えば、プローブは、酵
素で標識され得、そしてこの試薬はこの酵素についての基質であり得る。
【００１０】 いくつかの方法において、マイクロドロップは、ＦＡＣＳtmによって単離され
る。いくつかの方法において、生物学的実体は、患者における種々の細胞の集団
から得られる染色体の集団である。いくつかの方法において、プローブにハイブ
リダイズされない染色体を含むマイクロドロップの亜集団に対する、プローブに
ハイブリダイズされる染色体を含むマイクロドロップの亜集団の比が決定される
。いくつかの方法において、プローブは、変異を保有する核酸セグメントにハイ
ブリダイズし、そしてその比は、変異を保有する集団における細胞の割合を示す
。そのような方法は、特に、体細胞変異を分析するために有用である。
【００１１】 いくつかの方法において、単一の染色体を含む単離されたマイクロドロップが
、単一の染色体フラグメントライブラリーを調製するために使用される。そのよ
うなライブラリーは、次に、単一の染色体についてのプローブ（例えば、ペイン
ティング（ｐａｉｎｔｉｎｇ）プローブまたは逆ペインティングプローブ）を調
製するために使用され得る。
【００１２】 ゲルマイクロドロップカプセル化生物学的実体は、少なくとも６ヶ月間、ハイ
ブリダイゼーション工程の前またはその後に保存され得る。
【００１３】 本発明はさらに、遺伝子変異に起因する疾患を診断する方法を提供する。その
ような方法は、患者から細胞のサンプルを得ることを含む。次いで、そのサンプ
ル由来の染色体の集団は、マイクロドロップの集団にカプセル化される。次いで
、そのマイクロドロップと、体細胞変異を含む核酸セグメントに相補的である第
１のプローブ、および体細胞変異が体細胞変異から遠位で生じる染色体に相補的
な第２のプローブとが接触される。この第１のプローブは、体細胞変異を有する
染色体を保有するマイクロドロップにハイブリダイズし、そして第２のプローブ
は、体細胞変異が存在するか否かにかかわらず染色体を保有するマイクロドロッ
プにハイブリダイズする。次いで、第１のプローブにハイブリダイズするマイク
ロドロップ、および第２のプローブにハイブリダイズするマイクロドロップの比
が決定される。次いで、この比は、この比から疾患の存在または予後を診断する
ために使用され得る。そのような方法は、特に、癌の存在または予後を診断する
ために有用である。
【００１４】 本発明はさらに、染色体分析の方法を提供する。そのような方法は、核の集団
をカプセル化するゲルマイクロドロップの集団を形成させることを含み、それに
よって、その集団における少なくともいくつかのマイクロドロップの各々は、単
一の核をカプセル化する。次いで、そのゲルマイクロドロップの集団とプローブ
とが、そのプローブが、少なくとも１つのゲルマイクロドロップの核中の少なく
とも１つの染色体における少なくとも１つの相補的配列に特異的にハイブリダイ
ズする条件下で接触される。次いで、その少なくとも１つのゲルマイクロドロッ
プが単離または検出される。
【００１５】 本発明はさらに、染色体を単離する方法を提供する。いくつかのそのような方
法は、ゲニステインおよびコルセミド中で細胞集団を培養し、染色体を中期に合
わせること、およびその細胞から染色体を単離することを含む。他の方法（以前
に記載された方法と組み合わせて、またはそれと独立して使用され得る）は、細
胞集団を溶解し、溶解物を形成することを含む。次いで、この溶解物を、磁気粒
子に結合された抗体で処理する。ここで、この抗体は、この細胞中の１つ以上の
染色体に特異的に結合する。次いで、磁気粒子は、その溶解物から単離される。
【００１６】 本発明はさらに、染色体分析の方法を提供する。そのような方法は、細胞また
は核の集団をカプセル化するゲルマイクロドロップの集団を形成させることを含
み、これによって、その集団中の少なくともいくつかのマイクロドロップの各々
は、単一の核をカプセル化する。次いで、そのゲルマイクロドロップの集団とプ
ローブとが、そのプローブが、少なくとも１つのゲルマイクロドロップ中の少な
くとも１つの核中の少なくとも１つの相補的配列に特異的にハイブリダイズする
条件下で接触される。次いで、その少なくとも１つのゲルマイクロドロップが単
離または検出される。
【００１７】 本発明はさらに、高融解温度アガロース、エマルジョン化装置、およびプロー
ブハイブリダイゼーション分析のためのキットを使用する方法を示す標識を含む
キットを提供する。必要に応じて、そのキットはまた、核酸にハイブリダイズす
る少なくとも１つのプローブを含む。
【００１８】 （定義） 単離された種とは、存在する優性種である（すなわち、モル濃度に基づいて、
それは、任意の他の個々の種よりもその組成物においてより豊富である）目的の
種の発明を意味する。好ましくは、単離された種は、存在するすべての高分子種
の少なくとも約５０％、８０％または９０％（モル濃度に基づく）を含む。最も
好ましくは、目的の種は、本質的に均質なまでに精製される（夾雑種は、従来の
検出方法によって、その組成物中で検出され得ない）。
【００１９】 多型とは、集団における２つ以上の遺伝的に決定された別の配列または対立遺
伝子の出現をいう。多型マーカーまたは部位は、相違が生じる遺伝子座である。
【００２０】 （詳細な説明） （Ｉ．総論） 本発明は、プローブハイブリダイゼーションによって、核酸含有生物学的実体
の集団を分析する方法を提供する。例えば、この方法は、細胞、ウイルス、単離
された核または単離された染色体を分析するために使用され得る。この方法は、
集団中の少なくともいくつかのマイクロドロップが単一の部分を含むように、ゲ
ルマイクロドロップ中に生物学的実体をカプセル化することによって作用する。
このゲルドロップは、ハイブリダイゼーションのための安定化マトリクスを提供
し、そしてその後の分析のために、ハイブリダイズされた核酸をともに保持する
。カプセル化された実体は、１つ以上のプローブとともにハイブリダイズされる
。ＧＭＤは、低速遠心分離を用いて容易に回収される。例えば、プローブは、特
定の染色体、または遺伝的異常の部位である特定の染色体遺伝子座にハイブリダ
イズするように設計され得る。ハイブリダイゼーション後に、このカプセル化さ
れた実体は、ハイブリダイゼーションシグナルに基づいて検出および／または単
離される。
【００２１】 この方法は、非常に多数の生物学的実体が同時に検出され得るのを可能にし、
そしてそのような集団内から、まれな遺伝子型を有する部分を検出し得る。例え
ば、この方法は、癌の発生の早期段階で、正常な細胞の集団におけるまれな癌細
胞を同定するために使用され得る。他の適用は、遺伝子同定、特定の遺伝子を発
現する細胞を単離すること、特定のハイブリダイゼーションプローブの調製、お
よびＤＮＡ配列決定のための純粋な出発物質の単離を含んだ。さらなる利点は、
透過性マトリクス中のカプセル化が、フリーな溶液におけるハイブリダイゼーシ
ョンを可能にし、反応速度を改善することである。さらなる利点は、そのカプセ
ル化マトリクスが、プローブに結合された酵素によって触媒される反応の基質の
容器として作用し得ることである。この様式での化学発光物質の使用は、高感度
の検出を生じる。
【００２２】 （ＩＩ．ドロップレット（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形成） ゲルマイクロドロップ（ＧＭＤ）カプセル化は、個々の細胞を研究することへ
の関心から発展した（１〜１１）。ＧＭＤは、生物学的実体の周りに、規定され
た微小環境を提供する。ゲルは、拡散を妨害せず、そしてフローサイトメトリー
を使用する多数の個々のＧＭＤの分析、ならびにＦＡＣＳを使用する目的のＧＭ
Ｄの回収を可能にする。各ＧＭＤ内にカプセル化された生物学的実体の数は、限
界希釈クローニングまたはペトリ皿接種に類似の、ポアソン統計学によって近似
される。各ＧＭＤが０または１の最初の染色体を含むという高い確率を有する調
製物を得るために、約１０％のＧＭＤが占められるべきである。ＧＭＤは、液状
化ゲル（例えば、アガロース）中の実体を、過剰の疎水性液体に分散させ、エマ
ルジョンを形成させることによって調製され得る。このエマルジョンは、一時的
に冷却され、ゲル化を生じる。一旦形成されると、ＧＭＤは、物理学的に異なり
、そして強固であり、そして低速遠心分離によって油から水性媒体中に取り出さ
れ得る。あるいは、ＧＭＤは、液状化ゲルおよび実体の混合物を、脈動ノズル（
例えば、インクジェットプリンターのプリントヘッド）を通すことによって形成
され得る。
【００２３】 マイクロドロップ形成の機器であるＣｅｌｌＳｙｓ １００TM Ｍｉｃｒｏｄ
ｒｏｐ Ｍａｋｅｒは、ＯｎｅＣｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可
能な高精度のモーターに結合された、特別に設計された乳化器である。回転速度
、界面活性剤の型および量、ならびにエマルジョン粘性を変化させることによっ
て、例えば２〜２００μｍの範囲に及ぶマイクロドロップが調製され得る。Ｏｎ
ｅ Ｃｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍｓから現在入手可能なＭｉｃｒｏｄｒｏｐ Ｍａｋ
ｅｒは、多数のマイクロドロップ（例えば、１０7）を作製するためにもっとも
効率的であり、これは次いで１００万の生物学的実体が、マイクロカプセル化手
順の単一の占有要件を満たすことを要求するが、これは、より小さな染色体調製
物のカプセル化のために小型化され得る。これは、臨床的な適用、例えば、小数
の細胞のみが存在する骨髄サンプルの評価に有用である。
【００２４】 いくつかの型のゲル（アガロース、アルギネート、カラゲーナンまたはポリア
クリルアミドを含む）が、ドロップレットを作製するために使用され得る。高融
解温度のアガロースは、より大きなヒト染色体および植物染色体をカプセル化す
るために好ましい。
【００２５】 （ＩＩＩ．生物学的実体） この方法は、一般に、核酸および核酸を含む任意の生物学的実体をスクリーニ
ングするために適用可能である。生物学的実体の例としては、細胞、オルガネラ
（例えば、核、ミトコンドリアおよび葉緑体）；染色体およびそのフラグメント
、ならびにウイルスが挙げられる。そのような実体は、任意の種（哺乳動物、魚
類、両生類、鳥類、昆虫、細菌、真正細菌および植物を含む）由来であり得る。
好ましい哺乳動物には、ヒト、霊長類、ウシおよび齧歯類（例えば、マウス、ラ
ットおよびウサギ）が挙げられる。
【００２６】 いくつかの方法において、生物学的実体が、ヒト患者由来の組織から得られる
。この組織サンプルは、しばしば細胞のクローンではない集団を含む。サンプル
は、血液サンプル以外の任意の組織から得られ得、そして患者が罹患することが
疑われる疾患の部位からの組織由来のサンプルが好ましい。いくつかの方法にお
いて、原発性組織サンプル由来の細胞が、分析前に増殖される。いくつかの方法
において、生物学的実体が、分析前に１つより多い個体からプールされる。いく
つか方法において、生物学的実体（例えば、染色体）が、均一の細胞株から得ら
れる。細胞は、カプセル化され、直接分析され得るか、または核または染色体が
、分析のために細胞から単離され得る。
【００２７】 （ＩＶ．ハイブリダイゼーション前のＧＭＤの前処理） 好ましくは、ゲルを形成するポリマーは、お互いに、および／または生物学的
実体と架橋される。好ましくは、そのような架橋は、生物学的実体を傷つけるこ
となく可逆的であり、そのため、ハイブリダイゼーション後に生物学的実体を回
収して、さらなるＤＮＡ操作に供することが可能である。そのような架橋は、そ
の後の、変性工程およびハイブリダイゼーション工程において、ＧＭＤの構造的
完全性を保持することを補助する。従来のＦＩＳＨにおいて使用される厳しい化
学的固定化処理（例えば、ホルムアミド処理）は、必要ではない。そのような固
定化処理は、生物学的実体中の内在性の１級アミノ基を架橋することにより、内
部マトリクスを形成する。
【００２８】 架橋ゲルマイクロドロップは、高熱（少なくとも、６８℃）に耐え得るか、ま
たはホルムアミド（例えば、１０、２０、３０、４０または５０％までの濃度の
ホルムアミド）のような変性溶媒の濃度に耐え得る。必要に応じて、ＤＮＡまた
はＲＮＡのセグメントを、ドロップレット中で、ＰＣＲを使用して増幅し得る。
プライマーを含むＰＣＲ緩衝液が、そのドロップレット中に拡散し、そしてその
ドロップレットが従来のＰＣＲ法のような温度サイクリングに供される。増幅が
行われるか否かに関わらず、ＧＭＤ内の核酸は、ハイブリダイゼーション工程前
に、代表的には変性される（例えば、アルカリ、熱、ホルムアミドまたは他の化
学変性剤での処理によって）。
【００２９】 （Ｖ．プローブ） プローブは、スクリーニングされる生物学的実体の核酸中の選択されたセグメ
ントとハイブリダイズするように設計される。代表的なプローブは、従来の遺伝
的解析および細胞遺伝学的解析において使用されるプローブである。多くの方法
において、異なる結合特異性を有する２つ以上のプローブが使用される。いくつ
かの方法において、大量の異なるプローブを使用する。代表的には、プローブは
、検出可能な標識を有する。１つより多いタイプのプローブが使用される場合、
異なるタイプのは、時として、異なる標識を保有する。
【００３０】 この方法において使用されるいくつかのプローブは、遺伝子座特異的プローブ
であり、対立遺伝子特異的プローブおよび種特異的プローブを含む。対立遺伝子
特異的プローブは、ある種の遺伝子の１つの対立遺伝子にハイブリダイズするが
、ある種の遺伝子の別の遺伝子座にハイブリダイズしない。同様に、種特異的プ
ローブは、１つの種のある遺伝子とハイブリダイズするが、別の種におけるコグ
ネイト（ｃｏｇｎａｔｅ）遺伝子とハイブリダイズしない。この方法において使
用されるいくつかのプローブは、疾患に関連する染色体の改変体形態とハイブリ
ダイズするが、正常の個体に見出される染色体由来の野生型形態とは、ハイブリ
ダイズしない。いくつかのプローブは、ある個体または種由来の１つの染色体と
ハイブリダイズするが、他の染色体とハイブリダイズしないように設計されるプ
ローブの混合物である。例えば、プローブの集団は、ヒトＸ染色体とハイブリダ
イズするが、他のヒト染色体とハイブリダイズしないように設計され得る。いく
つかのプローブは、いくつかの異なる染色体とハイブリダイズするように設計さ
れる混合物である。例えば、プローブの混合物は、ヒト染色体の各々とハイブリ
ダイズするように設計され得る。いくつかのプローブは、染色体内のサテライト
領域または反復領域とハイブリダイズする。いくつかのプローブは、染色体のセ
ントロメア領域とハイブリダイズする。
【００３１】 いくつかのプローブは、染色体ペインティングプローブまたは逆染色体ペイン
ティングプローブである。染色体ペインティングプローブは、染色体のセグメン
トにハイブリダイズするように設計されたプローブのコレクションである。この
ようなプローブがハイブリダイズした染色体の顕微鏡分析は、染色体のそのセグ
メント全体が存在する場合に、標識の連続したセグメントが示す。セグメントが
置換、欠失または挿入によって分断される場合には、ギャップが標識のパターン
中に現われ、これは、遺伝的異常の存在を意味する。逆染色体ペインティングプ
ローブは、既知の変異を保持する染色体の連続したセグメントにハイブリダイズ
するように設計される。逆ペインティングプローブがハイブリダイズした、この
ような変異を保持する染色体の顕微鏡分析は、標識の連続したセグメントを示す
。
【００３２】 逆染色体ペインティングは、デノボの不均衡な染色体複製の起点、および欠失
または均衡のとれた転位の程度を決定するために有用である（２０）。しかし、
異常な染色体は、しばしば、従来のＦＩＳＨ法において区別が困難である。なぜ
なら、誘導体型の染色体は、正常な染色体と重複し得るからである。フローサイ
トメトリーによる染色体の分離後の逆染色体ペインティングの使用は、この問題
を排除する。
【００３３】 いくつかのプローブは、細胞内のｍＲＮＡに結合するように設計される。この
ようなプローブは、ｃＤＮＡ配列のアンチセンス鎖由来のセグメントを組み込ん
で、設計される。
【００３４】 プローブは、代表的に核酸であり、そしてＲＮＡ、ＤＮＡまたはＰＮＡであり
得る。プローブはまた、抗体であり得るか、または配列特異的様式でＤＮＡに結
合する能力を有する他のタンパク質であり得る。
【００３５】 （ＶＩ．標識） プローブは、代表的に標識される。使用される標識は、フローサイトメトリー
および／または標識の顕微鏡可視化に基づく分離を可能にする。いくつかの方法
において、プローブは、フルオレセインのような蛍光標識で標識される。複数の
プローブを同時に使用する場合、これらのプローブは、差示的検出を可能にする
ために異なる波長で放射する、異なる蛍光分子で標識され得る。
【００３６】 いくつかの方法において、プローブに結合した標識からのシグナルは、この標
識に二次標識を保有する分子を結合させることによって増幅される。例えば、フ
ルオレセインで標識されたハイブリダイズしたプローブは、ビオチンと結合体化
したウサギ抗フルオレセインＩｇＧ（Ａｃｃｕａｒａｔｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
＆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）と共に１５〜３０分間インキュベートされ得る。Ｐ
ＢＳ緩衝液での洗浄後、ＧＭＤは、アビジン−ＦＩＴＣまたはアビジン−フィコ
エリトリン（Ｓｉｇｍａ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）で１５〜３０分間インキュ
ベートされる。平均して、各々の抗フルオレセインは５個のビオチン分子で標識
され、そして各々のビオチン分子は２〜４個のアビジン分子を結合し得るので、
１０〜２０倍のシグナルの増幅が得られる。
【００３７】 いくつかの方法において、プローブは、ある基質のＧＭＤの分離および／また
は可視化を可能にする二次標識への変換を触媒する酵素で、標識される。
【００３８】 いくつかの方法において、配列特異的プローブにハイブリダイズし得るのと同
様に、ＧＭＤは、任意のＤＮＡ配列に結合する化合物で標識される。このような
標識は、生物学的実体を含むＧＭＤと空のＧＭＤとを区別するのに役立つ。
【００３９】 （ＶＩＩ．ハイブリダイズされたＧＭＤの分離および分析） 標識プローブでのハイブリダイゼーション後、ＧＭＤは、フローサイトメトリ
ーで分析され得る。単一のプローブ型が使用される、最も単純な場合、フローサ
イトメーターは、標識を保持するＧＭＤの数および標識を欠くＧＭＤの数を計数
する。異なる標識を保持する２つの異なるプローブを使用する場合、フローサイ
トメーターは、第１の標識のみを保持するＧＭＤ、第２の標識のみを保持するＧ
ＭＤ、両方の標識を保持するＧＭＤ、およびいずれの標識も保持しないＧＭＤを
計数し得る。より多くのプローブを使用する方法において、なおさらなるカテゴ
リーのＧＭＤが、区別され得る。
【００４０】 プローブが特定の配列に指向される場合（例えば、特定の染色体欠損）、その
プローブにハイブリダイズするＧＭＤの検出は、欠損が少なくとも分析された生
物学的実体のいくつかにおいて存在するという信号を発する。生物学的実体を有
するすべてのＧＭＤが第２の標識で標識された場合、生物学的実体をカプセル化
するすべてのＧＭＤを有する特異的なプローブにハイブリダイズするＧＭＤの比
を決定し得る。この比は、欠損を有するサンプル調製物の生物学的実体の割合で
ある。これらの方法は、より大きな集団中でまれな細胞（例えば、１０、１００
、１，０００、１０，０００、１００，０００、または１，０００，０００中の
１細胞）を検出するに十分に感受性が高い。この比は、疾患の存在または予後を
決定する際に有意であり得る。例えば、細胞のサンプルが、癌に感受性であるこ
とが疑われている組織由来である場合、サンプル中で細胞の総数に対する、癌に
関連する欠損を有する細胞の比は、どこまで癌が進行したかの尺度である。
【００４１】 いくつかの方法において、ＧＭＤをカプセル化した染色体は、異なる染色体上
で通常見出されるセグメントに相補的であるが、癌性細胞における同じ染色体中
に転座される、２つの異なるプローブを用いてハイブリダイズされる。この状況
において、一方のプローブまたは他方のプローブ（しかし両方ではない）へのＧ
ＭＤの結合に対する、両方のプローブへのＧＭＤの結合の比は、１つの集団中の
正常細胞に対する癌性細胞の比を与える。
【００４２】 必要に応じて、フローサイトメトリーがＦＡＣＳ選別を伴って行われ、さらな
る分析（例えば、顕微鏡研究または染色体調製）のために利用可能な異なるクラ
スのＧＭＤを作製し得る。あるいは、ゲルマイクロドロップが磁気粒子で標識さ
れ得、そして磁気分離（ＭＡＣＳ）に供される。磁気粒子は、ハイブリダイゼー
ションプローブに直接付着され得るか、またはそれらがハイブリダイゼーション
プローブに特異的に結合する形態で供給され得る。
【００４３】 （ＶＩＩＩ．ハイブリダイズした染色体の可視化） カプセル化された生物学的実体は、事前のフローサイロメトリーおよびＦＡＣ
Ｓ分離ありまたはなしで可視化され、プローブが結合した位置を決定し得る。フ
ローサイロメトリーおよびＦＡＣＳ分離後の分析は、有利であり得る。なぜなら
、この段階において、所定のプローブにハイブリダイズした、比較的純粋な生物
学的実体の集団を有するからである。生物学的実体は、顕微鏡、デジタル画像分
析、走査型サイトメトリー、光子計測、またはｃｃｄによって可視化され得る。
可視化は、染色体ペインティングプローブまたは逆染色体ペインティングプロー
ブのハイブリダイゼーションを分析するために有用である。可視化はまた、細胞
内の染色体コピー数、それゆえ、染色体欠損または複製の存在を決定するために
有用である。複数の染色体（例えば、細胞および核）を含む生物学的実体につい
て、可視化はまた、別個の染色体にまたは同じ染色体に結合する、２つの異なる
プローブの間を区別するために使用され得る。注目されるように、このような分
析は、癌のいくつかの形態を同定する上で有用である。
【００４４】 生物学的実体は、好ましくは、可視化のために顕微鏡スライドなどの上に固定
される。例えば、カバースリップを有するガラススライド上の基材に分散された
少量（１０μｌ）のＧＭＤを配置することにより、放射光の信頼できる検出を可
能にするＧＭＤを十分に固定化する。
【００４５】 デジタル画像化は、ヒトの眼と比較した場合のいくつかの利点に起因して、生
物学的研究に不可欠なツールとなっている。より高感度の画像検出器は、ヒトの
肉眼によって検出可能ではない、非常に小さな光学的な対象を可視化し得る。ヒ
トの眼の感度のスペクトルは、４００〜７００ｎｍに制限されている。対照的に
、画像検出器の感度のスペクトル範囲はより広く、ｘ線から赤外線までの範囲の
シグナルが検出され得る。
【００４６】 数秒間〜数分間の範囲の露出を提供する電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラは、低
光のレベルを検出するための利点を有する。これらのカメラは、顕微鏡に連結さ
れ；次いで、適切な装置の使用の手助けによって、デジタル画像を収集する。低
光の適用について、利用可能な２つの型のＣＣＤカメラが存在する。第１は、高
感度（Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ）ＣＣＤ（ＩＣＣＤ）カメラであり、これは画像
増感剤およびＣＣＤカメラを使用する。画像増感剤は低光の画像を増強し、そし
て増強された画像を、ＣＣＤ単独の使用では検出不可能な低光の画像を目視可能
にし得るリレー光学（例えば、リレーレンズ）を通して、ＣＣＤカメラ上に投射
する。第２は、冷却（Ｃｏｏｌｅｄ）ＣＣＤ（ＣＣＣＤ）カメラであり、これは
、強光画像化と類似のＣＣＤチップを使用する。ＣＣＣＤは、冷却し、そしてシ
グナルをゆっくりと読み出すことによって、カメラのノイズを低減する。ノイズ
の低減は、通常のＣＣＤカメラのノイズで普通ならば隠される低光の画像を目視
可能にし得る。
【００４７】 （ＩＸ．ＤＮＡ単離） ゲル環境は、染色体ＤＮＡ分子をインタクトな形態で保存する。ＧＭＤを含む
カプセル化された染色体中のＤＮＡを、インサイチュで制限酵素を用いてフラグ
メントへと切断し得る。大きなフラグメントについては、部分的消化が好ましい
。次いで、ＤＮＡフラグメントを、ゲルマトリクスを消化することによってドロ
ップから放出し得る。例えば、マトリクスがアガロースである場合、ゲルマトリ
クスを酵素アガロースで消化し得る。次いで、大きなフラグメントを、ＹＡＣ、
ＢＡＣ、またはＰＡＣのようなベクター中にクローン化する。上記の方法によっ
て調製し得る精製されたヒト染色体由来のライブラリーは、ヒトゲノムを配列決
定またはマッピングするために、およびポジショナルクローニングのために有用
である。純粋に選別された染色体はまた、染色体ペインティングおよび逆染色体
ペインティングのプローブの供給源として有用である。このようなプローブは、
縮重プライマーを用いる染色体ＤＮＡの増幅によって調製され得る。
【００４８】 （Ｘ．カプセル化された生物学的実体の保存） カプセル化された生物学的実体（例えば、染色体）は、１時間、１日間、１週
間、１ヶ月間、６ヶ月間、１年間、２年間、もしくは５年間またはそれ以上の間
、可視的な核酸の分解を伴わずに保存され得る。保存された染色体は、最終的に
、特定の遺伝子を単離するために、ＰＣＲプローブを調製するために、およびＤ
ＮＡ配列決定のための高品質の開始物質を生成するために、または臨床的分析の
ために使用され得る。
【００４９】 （ＸＩ．適用） 上記の方法は、遺伝的欠陥に付随する疾患の存在、感受性、または予後の診断
に適用され得る。この方法は特に、細胞の亜集団においてのみ存在する遺伝的欠
陥（例えば、体細胞変異から生じる欠陥）に起因する疾患を診断およびモニタリ
ングする際に有用である。遺伝的欠陥に付随するこのような疾患の例としては、
自己免疫疾患、炎症、癌、神経系の疾患、および高血圧が挙げられる。自己免疫
疾患のいくつかの例としては、慢性関節リウマチ、多発性硬化症、糖尿病（イン
スリン依存性および非依存性）、全身性エリテマトーデス、およびグレーヴズ病
が挙げられる。癌のいくつかの例としては、膀胱、脳、乳房、結腸、食道、腎臓
、白血病、肝臓、肺、口腔、卵巣、膵臓、前立腺、皮膚、胃および子宮の癌が挙
げられる。
【００５０】 多くの癌は、稀な細胞の亜集団における変異に起因して生じる。癌は、重要な
遺伝子座での遺伝子異常の集積を通して発症および進行する（３４、３５）。こ
れらの異常は、１塩基または数塩基のＤＮＡの改変、極微小から染色体全体に範
囲する欠失、染色体領域の複製もしくはより高いレベルの増幅、またはＤＮＡ配
列の異常並置を産生する再配列を含み得る（３６）。いくつかの場合では、本来
のＰｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ染色体におけるａｂ１−ｂｃｒ融合のような特定の
転座が、ヒトのプロトオンコジーンの活性化または修飾と関連する（３７、３８
）。同様に、ユーイング肉腫は、第２２染色体上のＥＷＳ遺伝子に関する転座と
関連する。腫瘍における癌性細胞の割合の決定は、改善された診断、予後、およ
び処置の立案のための腫瘍の段階分けを可能にする。この割合はまた、外科的余
地の妥当性、および骨髄または他の部位における微小転移の存在の両方を評価す
る際に価値があり得る。
【００５１】 この方法はまた、潜在性のウイルスの存在を診断するために有用である。例え
ば、いくつかのウイルス（例えば、ヘルペスウイルスおよびレトロウイルス）は
、身体内のいくつかの細胞のゲノムＤＮＡに組み込み、そして活性化されるまで
休止状態を維持する。このようなウイルスを有するか、またはこのようなウイル
ス に感染していると疑われる患者由来の組織サンプルの分析は、種々の細胞におけ
るこのウイルスに感染した細胞の比率、およびこのウイルスのコピー数を同定し
得る。このような情報は、ウイルスの存在、感染の重篤度、および推奨される処
置経過を診断する際に有用である。ウイルスの存在は、ウイルスゲノム核酸もし
くはウイルスｍＲＮＡ、またはその両方のいずれかに対してハイブリダイズする
ように設計されたプローブを用いて検出され得る。この方法は同様に、患者由来
の細胞におけるウイルスｍＲＮＡのコピー数を決定するために使用され得る。こ
のような情報は、例えば、薬物での処置に応答する疾患の進行をモニタリングす
る際に有用であり得る。
【００５２】 この方法はまた、集団における対立遺伝子頻度を決定するため、およびそのよ
うな頻度を表現型と相関付けるために有用である。例えば、個体の集団から採取
された細胞がプールされ得、そしてスクリーニングされて、１つの遺伝子の異な
る対立遺伝子形態の頻度を決定し得る。この集団が共通の表現型（例えば、疾患
）を有する場合、１つの対立遺伝子形態の存在がその表現型と統計的に関連する
か否かを決定するために、相関付けを実施し得る。
【００５３】 この方法はまた、目的の遺伝子を発現する細胞型を同定するために有用である
。例えば、未知の機能の新たな遺伝子が発見された場合、エキソンセグメント、
および必要に応じて連続的なエキソン内のセグメントに対して相補的なプローブ
を設計し得る。従って、このプローブは、この遺伝子から発現されたｍＲＮＡに
ハイブリダイズし得る。細胞の集団は個体の種々の組織から得られ、そして細胞
を、このプローブに対するハイブリダイゼーションについてスクリーニングする
。このプローブにハイブリダイズする細胞は、この遺伝子を発現する。この遺伝
子を発現する細胞の性質は、この遺伝子の機能に関する有益な情報を提供する。
【００５４】 同様の方法は、コード配列の部分のみが既知である場合に、ｃＤＮＡをクロー
ン化するために使用され得る。既知の配列の部分を、プローブを設計するために
使用する。次いで、種々の細胞の集団をカプセル化し、そしてこのプローブでハ
イブリダイズする。次いで、細胞を、発現の程度によって選別する。最も高いレ
ベルの発現を示す細胞は、このｃＤＮＡをクローン化するための適切な供給源物
質を提供する。
【００５５】 この方法はまた、種々の細胞型における所定の遺伝子（１つまたは複数）の発
現を比較またはモニタリングするために有用である。プローブを、目的の各遺伝
子のｍＲＮＡ転写物に対してハイブリダイズするように設計する。必要に応じて
、異なるプローブが、異なる標識を保有し得る。次いで、プローブを、マイクロ
ドロップ（ｍｉｃｒｏｄｒｏｐ）カプセル化細胞集団（これは代表的に、異なる
型の細胞を含む）中のｍＲＮＡとハイブリダイズさせる。次いで、各細胞の各プ
ローブとのハイブリダイゼーションの程度を決定する。必要に応じて、平均レベ
ルを有意に超えるかまたはこれを有意に下回って特定のプローブとハイブリダイ
ズする細胞を単離し、そして細胞型を決定する。これは、細胞型と発現レベルと
の間の相関付けを可能にする。必要に応じて、１つの細胞集団中の異なる細胞型
を、それ自身、特定の細胞型に特異的に結合する試薬で標識し得る。例えば、特
定の細胞型を、その細胞型に特異的なレセプターに結合する抗体を用いて標識し
得る。次いで、細胞型標識およびプローブ標識の両方についてマイクロドロップ
を分析し、それによって、特異的に標識された細胞型間での特定ｍＲＮＡ種の発
現レベルの比較を容易にする。
【００５６】 この方法はまた、単離された染色体を調製するために有用である。言及したよ
うに、単離された染色体は、例えば、ポジショナルクローニング研究のため、お
よびプローブを調製するために有用である。
【００５７】 （ＸＩＩ．キット） 本発明はまた、本発明の方法を実施するためのキットを含む。このキットは、
ゲルマイクロドロップ、および必要に応じてカプセル化された核酸に対するハイ
ブリダイゼーションを実施するためのプローブを作製するための器具および／ま
たは試薬を備える。器具の例としては、ＣｅｌｌＳｙｓTM Ｍｉｃｒｏｄｒｏｐ
Ｍａｋｅｒおよびその構成要素、拍動して文章（ｐｕｌｓａｔｉｎｇ ｎｏｖ
ｅｌ）を提供する装置（例えば、インクジェットプリンター）、およびボルテッ
クス装置（ｖｏｒｔｅｘｅｒ）が挙げられる。試薬の例としては、ゲルを作製す
るための化学薬品（例えば、アガロースまたはアクリルアミド）、架橋剤、変性
剤、およびハイブリダイゼーション緩衝液が挙げられる。このキットはまた、標
識、および標識シグナルを増幅するための他の化学薬品を含み得る。このキット
は通常、ゲルドロップにおけるハイブリダイゼーションおよび／またはフローサ
イトメトリー分析を実施するためのこのキットの適応性を指示するラベルまたは
説明書を含む。用語「ラベル」は、一般に、キットに添付されているか、さもな
ければ、その製造、輸送、販売もしくは使用の間の任意の時点でキットに添えら
れる、任意の文書資料または記録資料を包含するために使用される。
【００５８】 （実施例） （１．染色体のカプセル化、ハイブリダイゼーションおよびスクリーニング、
ならびにカプセル化された染色体の安定性） （材料および方法） （細胞株および培養条件） ヒト慢性骨髄性白血病（Ｋ−５６２）、ヒト急性
リンパ性白血病（ＲＥＨ）（アメリカンタイプカルチャーコレクション、Ｒｏｃ
ｋｖｉｌｌｅ、ＭＤ）、およびマウス線維芽細胞（Ｍｕｓ Ｓｐｒｅｔｕｓ Ｃ
１−５Ａ）（Ｌｏｓ Ａｌａｍｏｓ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
、Ｌｏｓ Ａｌａｍｏｓ、ＮＭ）細胞を、１０％ウシ胎仔血清を補充したＲＰＭ
Ｉ １６４０培地中で、５％ＣＯ2の存在下で３７℃にて増殖させた。正常なヒ
トリンパ芽球細胞ＧＭ１３０（ＮＩＧＭＳ Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｍｕ
ｔａｎｔ Ｃｅｌｌ Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ、Ｃｏｒｉｅｌｌ Ｉｎｓｔｉｔｕ
ｔｅ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｃａｍｄｅｎ、ＮＪ）を、
ＲＰＭＩ １６４０培地を１５％の熱非働化ウシ胎仔血清で補充したことを除い
て、同一条件下で増殖した。
【００５９】 （植物染色体の供給源） 圃場マメのＶｉｃｉａ ｆａｂａ由来の植物染色体
（Ｊ．Ｄｏｌｅｚｅｌ氏、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ
ｌ Ｂｏｔａｎｙ、Ｏｌｏｍｏｕｃ、Ｃｚｅｃｈ Ｒｅｐｕｂｌｉｃより）を、
ヒドロキシ尿素で細胞周期を同期化（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）し、そ
してアミプロホスメチルで中期蓄積した後に、根の分裂組織から単離した（２１
）。
【００６０】 （有糸分裂細胞の調製） 対数増殖を受けているマウスＣ１−５Ａ（接着細胞
株）を、０．２μｇ／ｍｌコルセミド（Ｓｉｇｍａ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）
で１２〜１５時間処理した。あまり接着性ではなくなった有糸分裂細胞を振るい
落し、そして低張液（５５ｍＭ ＫＣｌ）中に再懸濁した。指数増殖を受けてい
るヒトＫ−５６２細胞を、６０μＭゲニステイン（Ｓｉｇｍａ）で２４時間処理
して、増殖を同期化した（２３）。次いで、細胞をペレット化し、そしてハンク
ス平衡塩類溶液（Ｓｉｇｍａ）で一度洗浄した。０．１μｇ／ｍｌのコルセミド
を含有する新鮮培地を添加し、そして細胞をさらに２４時間増殖させた。計数後
、遠心分離（１００ｇで１０分間、４℃にて）によって細胞をペレット化し、そ
して低張液（７５ｍＭ）中に再懸濁した。ヒトＲＥＨ細胞を、定常期まで増殖し
て増殖を同期化し、次いで２日間放置した。低速遠心分離によって細胞を回収し
、そして０．１μｇ／ｍｌコルセミドを含有する新鮮培地において２４時間増殖
させた。ペレット化した後、細胞を低張液（７５ｍＭ ＫＣｌ）中に再懸濁した
。
【００６１】 （染色体単離）ヒトおよびマウスの染色体を、ポリアミン法（３１、３２）を
少し改変して使用して単離した。約２×１０7の細胞を、１０ｍｌの低張性溶液
中で３０分間（ヒトＲＥＨ）または１時間（ヒトＫ−５６２およびマウスＣ１−
５Ａ細胞）のいずれかで、室温で膨張させた。膨張後、細胞を５分、４０ｇの遠
心分離によってペレット化し、そして０．１ｍｌの新鮮な低張性溶液に穏やかに
再懸濁した。０．１％（ｖ／ｖ）２−メルカプトエタノールおよび０．２％（ｖ
／ｖ）Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００を補充した、２ｍｌの染色体単離緩衝液（ＣＩ
Ｂ；１５ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、８０ｍＭ ＫＣｌ、２０ｍＭ ＮａＣｌ、２
ｍＭ ＥＤＴＡ、０．５ｍＭ ＥＧＴＡ、０．２ｍＭ スペルミン、０．５ｍＭ
スペルミジン、ｐＨ７．２）を添加し、溶液を、短い（１０秒）ボルテックス
によって混合した。チューブを、０℃で約１０分間維持した。Ｃ１−５Ａ細胞を
、蛍光顕微鏡によってモニターしながら、染色体が放出されるまで、２５ゲージ
の針を通過させた。核および細胞フラグメントを、３回連続の５分、４０ｇの遠
心分離によって除去した。最後の遠心分離後、上清の上２／３を、４℃で１６時
間維持した。次いで、この上清を、静置させた染色体ペレットを乱さないよう注
意深くデカントした。染色体を、０．２ｍｌのＣＩＢに再懸濁し、そして凝集物
を５分間、４０ｇの遠心分離によってペレット化した。染色体を、ＣＩＢ中で保
存するか、またはアガロースゲルマイクロドロップ（ＧＭＤ）中に直ちにカプセ
ル化するかのいずれかを行った。
【００６２】 （染色体カプセル化）染色体／アガロース混合物（１０6染色体／０．５５ｍ
ｌを含む、２．３％ＸＩＩ Ｔｙｐｅ ＩＩＩアガロース；（Ｓｉｇｍａ）０．
１％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００（Ｓｉｇｍａ））を、１００℃のＣＩＢ中にアガ
ロースを融解し、このアガロースを５８℃に冷却し、そして０．４ｍｌの融解ア
ガロースに対して、１００μｌの染色体懸濁液および５０μｌの１１％（ｖ／ｖ
）Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００（５８℃に予め加熱した）を添加することによって
調製した。この混合物を、５８℃で５分間維持し、そして１５ｍｌのＣｅｌＭｉ
ｘTM２００エマルジョンマトリクス（Ｏｎｅ Ｃｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｃａ
ｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）（これもまた、５８℃に予め加熱した）に滴下した。Ｇ
ＭＤを、１．６ｃｍブレードを備えたＣｅｌｌＳｙｓ１００TMＭｉｃｒｏｄｒｏ
ｐ Ｍａｋｅｒ（Ｏｎｅ Ｃｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍ
Ａ）を、２０〜２５℃で、１，５００ｒｐｍ、１分間、０℃で、１，５００ｒｐ
ｍ、１分間、および０℃で、１，５００ｒｐｍ、５分間の連続回転速度を使用し
て生成した。ＧＭＤを３５０ｇ、１０分間の遠心分離によって、このエマルジョ
ンマトリクスから分離した。このカプセル化された染色体含有ペレットを、１３
ｍｌのＣＩＢで２回洗浄し、２５０ｇで５分間の遠心分離によって再ペレット化
し、そして１０ｍｌの同緩衝液中、４℃で保存した。
【００６３】 （染色体染色）カプセル化した染色体を、顕微鏡試験のためにヨウ化プロピジ
ウム（０．４μｇ／ｍｌ）で染色し、そしてフローサイトメトリーのために同濃
度の７−アクチノマイシン（７ＡＡＤ）（両方とも、Ｓｉｇｍａ製）で染色した
。
【００６４】 （ハイブリダイゼーションプローブ）第２２染色体上のｂｃｒ遺伝子の３００
ｋｂ領域にハイブリダイズする、ＬＳＩTM２２ｑ（ｂｃｒ遺伝子座特異的、Ｖｙ
ｓｉｓ，Ｄｏｗｎｅｒｓ Ｇｒｏｖｅ，ＩＬ）を使用した。このプローブを、Ｓ
ｅｃｔｒｕｍ ＧｒｅｅｎTM（フルオレセイン）で直接的に標識した。標識後、
このプローブのサイズ分布は、５０〜５００ｎｔの範囲であった。このＤＮＡプ
ローブを、ハイブリダイゼーション前に９５℃で５分間変性させた。
【００６５】 （ヒト染色体のマイクロドロップインサイチュハイブリダイゼーション（ＭＩ
ＳＨ））カプセル化した染色体ＤＮＡを、０．１Ｎ ＮａＯＨ，５０％（ｖ／ｖ
）エタノール中で、１．５分間変性させた。ＧＭＤを、０．５Ｍ 炭酸ナトリウ
ム、ｐＨ１０．２中で１回洗浄した。変性後、アガロースマイクロドロップ中の
ヒドロキシル基を、５μＭジビニルスルホンで、室温で３０分インキュベートす
ることによって穏やかに架橋した。ジビニルスルホン由来の過度の反応基を、４
０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ ８．０中で３０分間、２％（ｖ／ｖ）２−メ
ルカプトエタノールでブロックした。次いで、ＧＭＤを２×ＳＳＣ（０．１５Ｍ
ＮａＣｌ、０．０１５Ｍクエン酸ナトリウム）で洗浄した。
【００６６】 １００μｌ（約２×１０5）の、ＧＭＤ中にカプセル化されたヒト染色体を、
ハイブリダイゼーション混合液（２×ＳＳＣ、１０％（ｖ／ｖ）硫酸デキストラ
ン、５０μｇ／ｍｌサケ精子ｓｓＤＮＡ）中、６８℃で１６時間、２．０μｌの
変性プローブ（プローブ濃度は、製造業者に独自のものである）でハイブリダイ
ズさせた。ハイブリダイゼーション後、非特異的に結合したプローブを、ＧＭＤ
を１．０ｍＭ ０．４×ＳＳＣと共に、７２℃、５分間インキュベートして（Ｌ
ＳＩ／２２）、そして０．４×ＳＳＣで２回、室温で洗浄するによって除去した
。Ｃｏｔ ＤＮＡを添加して、反復配列に対する非特異的ハイブリダイゼーショ
ンを妨げた。
【００６７】 （顕微鏡およびデジタル画像分析）蛍光染色またはＭＩＳＨ後の染色体の統合
性を、フルオレセインおよび７ＡＡＤに適切なフィルターを有する、上蛍光（ｅ
ｐｉｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）用に備えたＯｌｙｍｐｕｓ ＢＨ−２顕微鏡（４
０×ＳＰｌａｎ ０．４対物レンズまたは相対照Ａ４０ ＰＬ ０．６５対物レ
ンズ）を使用して、可視的に確認した。
【００６８】 （フローサイトメトリー分析）染色またはＭＩＳＨ後、カプセル化された染色
体を、標準の１００μｍノズルを備えたＦＡＣＳ Ｖａｎｔａｇｅフローサイト
メーター（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ｉｍｍｕｎｏｃｙｔｏｍｅｔｒ
ｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡ）を使用して分析した。ＬＹＳＹ
Ｓ ＩＩ Ｖｅｒ．２．０ソフトウェアを、データ分析に使用した。大きい粒子
を除去するために、ＧＭＤを５３μｍナイロンメッシュ（Ｓｍａｌｌ Ｐａｒｔ
ｓ Ｉｎｃ．，Ｍｉａｍｉ Ｌａｋｅｓ，ＦＬ）を通して篩にかけた。フローサ
イトメトリー分析のために、２×１０5／ｍｌを超えないマイクロドロップ濃度
を使用した。前方および側方の散乱シグナルを、ｌｏｇスケールで分析し、そし
て散乱プロット型式で試験して、ＧＭＤの同定およびゲーティングを可能にした
。７ＡＤＤの蛍光を使用して、カプセル化された染色体を含むＧＭＤを同定した
。７ＡＤＤを同定するために、３５６ｎｍのスペクトル線を有するアルゴンレー
ザーを使用した。Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ＧｒｅｅｎTM標識プローブにハイブリダイ
ズした染色体を同定するために、フルオレセイン（ＦＩＴＣ）強度を測定した。
ＦＩＴＣ蛍光を測定するために、４８８ｎｍのスペクトル線を有するアルゴンレ
ーザーを使用した。
【００６９】 （蛍光活性化されたＧＭＤ選別）カプセル化された染色体を、マクロ選別（ｍ
ａｃｒｏｓｏｒｔ）を選択して適応させた、ＦＡＣＳ Ｖａｎｔａｇｅ蛍光活性
化細胞選別機（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）を使用して選別した。鞘の
圧力を、２ｐｓｉに設定し、サンプル格差を１ｐｓｉにした。大きい直径のサン
プル線を使用して、目詰まりを回避した。ＧＭＤサンプルを、選別前に５３μｍ
メッシュに通して篩にかけた。選別速度は、５０ＦＩＴＣ標識染色体／秒の範囲
内であった。選別されたＧＭＤカプセル化された染色体を、低速の遠心分離によ
ってペレット化し、２０μｌのＡｎｔｉｆａｄｅ溶液（Ｏｎｃｏｒ，Ｇａｉｔｈ
ｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ）を用いて回収し、ＣＩＢで１：１に希釈し、そして蛍光
顕微鏡を使用して分析した。
【００７０】 （ＨｉｎｄＩＩＩによる変性カプセル化染色体ＤＮＡの消化）カプセル化され
た染色体を、先に記載のように変性し、４０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ ８
．０で洗浄し、そして引き続いて、ＣＩＢ中、ドデシル硫酸リチウムを補充した
Ｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ Ｋ（２ｍｇ／ｍｌ）で、５０℃で１２に時間消化した。
次いで、染色体を、２００倍超のＣＩＢで３回、そして２０倍超のＨｉｎｄＩＩ
消化緩衝液（５０ｍＭ ＮａＣｌ／１０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ ８．０
／１０ｍＭ ＭｇＣｌ2）で２回洗浄した。カプセル化された染色体の消化を、
５０μｌの反応容量中２０ユニットのＨｉｎｄＩＩ（Ｇｉｂｃｏ−ＢＲＬ）を使
用して、３７℃、９０分間で行った。以下に記載のように、ゲルロード緩衝液を
添加し、そしてサンプルを電気泳動した。
【００７１】 （染色体ＤＮＡのゲル電気泳動）遊離染色体およびカプセル化された染色体の
両方を、上記のように、プロテイナーゼＫおよびドデシル硫酸リチウムで３時間
、５０℃で処理した。ゲルロード緩衝液（６×、０．２５％ブロモフェノールブ
ルー、０．２５％キシレンシアノールＦＦ、３０％グリセロール）を添加し、そ
してサンプルを、ＴＡＥ緩衝液（０．０４Ｍ Ｔｒｉｓ−酢酸、１ｍＭ ＥＤＴ
Ａ）中、０．８％ＳｅａＫｅｍ Ｇｏｌｄ（ＦＭＣ ＢｉｏＰｒｏｄｕｃｔｓ，
Ｒｏｃｋｌａｎｄ，ＭＥ）アガロース上で、５６Ｖで２〜６時間電気泳動した。
電気泳動中、ヨウ化プロピジウムを、ゲル（０．５μｇ／ｍｌ）および電気泳動
緩衝液（０．０５μｇ／ｍｌ）に存在させた。ＨｉｎＦＩ（Ｇｉｂｃｏ−ＢＲＬ
）で切断した、０．２５μｇのλＤＮＡまたは１．０μｇのφＸ１７４ＤＮＡを
、スタンダードとして使用した。
【００７２】 （染色体の保存および回収）遊離染色体およびカプセル化された染色体を、Ｃ
ＩＢ中、最大６ヶ月間、４℃で維持した。アガロース（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
ａｔｌａｎｔｉｃａ，Ｓｉｇｍａ）を使用して、ＧＭＤを消化し、目的の染色
体を回収した。カプセル化された染色体をペレット化し、リン酸緩衝化生理食塩
水、ｐＨ ７．０（Ｓｉｇｍａ）中に最懸濁し、そしてアガロース（１０００Ｇ
ＭＤあたり３０ユニット）を添加した。この懸濁液を、４０℃で２時間インキュ
ベートし、上記のようにプロテイナーゼＫで処理し、そして染色体ＤＮＡをゲル
電気泳動によって分析した。
【００７３】 （結果） 図１は、カプセル化されたおよびカプセル化されていない、ヒト、マウスおよ
び植物の染色体を示す。カプセル化された染色体は、狭いセントロメア領域およ
び強固に結合した染色分体伸展を伴い、カプセル化されていない染色体よりも、
視覚的により緻密であるようである。カプセル化された染色体のセントロメア領
域は、物理的に分離されてないようであり、これは、染色分体損失を示す。興味
深いことに、インタクトな植物染色体（ヒト染色体より約３倍大きい）のカプセ
ル化もまた、この手順を使用して首尾良く行われた。
【００７４】 （カプセル化された染色体の安定性）カプセル化された染色体の長期の安定性
を評価するために、本発明者らは、ゲル電気泳動を使用してＤＮＡのフラグメン
ト化を試験した。図２に示されるように、ＤＮＡのフラグメント化は、たとえカ
プセル化後６ヶ月であっても、電気泳動分析によって全く見出されなかった。対
照的に、単離後１ヶ月で、カプセル化されていないヒトおよびマウスの染色体由
来のＤＮＡは、スメアなバンドパターンを有し、これは、ヌクレアーゼ切断に起
因するＤＮＡのフラグメント化を示す。この結果は、カプセル化された染色体Ｄ
ＮＡがインタクトなままであり、そして染色体特異的ライブラリーを調製するた
めに使用され得ることを示す。高い質の、より高い分子量のＤＮＡの、インタク
トな単離および長期の安定性は、研究者に非常に都合が良く、そして臨床的使用
のサンプル保存のための技術革新である。
【００７５】 （カプセル化された染色体のインサイチュハイブリダイゼーション）重要な改
良は、マトリクス架橋法の開発であり、これは、再生可能なハイブリダイゼーシ
ョンに必要な、５０％までのホルムアミドおよび９５℃程度の高温の使用を可能
にした。アガロースのヒドロキシル基を、ジビニルスルホンで穏やかに架橋した
。この手順もまた、染色体ＤＮＡをアガロースマトリクスに部分的に架橋するが
、このプロセスは、ｐＨ １０で可逆的であるので、ＤＮＡは、ＭＩＳＨ後にＧ
ＭＤから放出され得、これは、染色体特異的ライブラリーの最終的な構築に重要
である。
【００７６】 フローサイトメトリー分析および細胞選別の両方についてＦＡＣＳ Ｖａｎｔ
ａｇｅを使用して、二重パラメーターのドットプロットを、ＦＩＴＣ蛍光をプロ
ットすることによって作製した。このＦＩＴＣ蛍光は、一般的なＤＮＡ染色を使
用して全ての染色体を検出したように、７ＡＡＤ蛍光に対する、染色体にハイブ
リダイズされたプローブを検出した。図３Ａは、ｂｃｒ遺伝子座特異的プローブ
を使用するマイクロドロップインサイチュハイブリダイゼーション後の、ヒト第
２２染色体のフロー選別を示す。染色体は、７−アミノ−アクチノマイシン（Ｖ
ｙｓｉｓ，Ｄｏｗｎｅｒ’ｓ Ｇｒｏｖｅ，ＩＬ）でカウンター染色した。染色
体を、７ＡＡＤでカウンター染色した。Ｒ１は、第２２染色体を含むゲルマイク
ロドロップに特異的な、高いＦＩＴＣ、低い７ＡＡＤ蛍光を含む。散乱図もまた
、空のＧＭＤ、カプセル化された染色体、およびノイズを提示する。図３Ｂは、
蛍光顕微鏡を使用して可視化された、選別された染色体を示す。ハイブリダイゼ
ーションシグナルは、緑（ＦＩＴＣ）色で示される。ハイブリダイゼーションシ
グナルは、ＴＳＡ法を使用して増幅され、これは、シグナル強度において１０〜
１００倍の増加を提供する。
【００７７】 図４は、特異的なプライマーセットを使用するポリメラーゼ連鎖反応による、
第１０染色体、第２１染色体または第２２染色体からの選別測定後の第２２染色
体の純度を示す。各プライマーセットについての増幅結果を、選別していない染
色体集団および選別された染色体集団を使用して比較した。選別していない染色
体は、各プライマーについて特異的アンプリコンを生成し（レーン３〜５）、選
別された第２２染色体は、第１０染色体との夾雑を示さず（レーン８対６０）、
そして第２１染色体を１％未満夾雑した（レーン８対レーン７）。
【００７８】 （カプセル化染色体の回復） 本発明者らは、アガロースマイクロドロップ（ｍｉｃｒｏｄｒｏｐ）から染色
体を回収した後、カプセル化６か月後でさえ、ＤＮＡが断片化されなかったこと
を決定した。本発明者らはまた、アガロースを用いてマイクロドロップを消化し
た後のＤＮＡの完全性を試験し、そして電気泳動パターンが、コントロールとし
て使用された未処理のカプセル化染色体のパターンと同じであることを見出した
。これらの観察は、ゲルマイクロドロップからの放出後、カプセル化染色体が分
子遺伝的研究のための高品質ＤＮＡの簡便な供給源であることを示す。
【００７９】 （変性したカプセル化染色体の消化） 染色体特異的ライブラリーを構築するために選別された染色体の最後の使用の
ための主な関心は、制限酵素（これは、ＢＡＣライブラリーへ大きなＤＮＡフラ
グメント（＞１００ｋｂ）をクローニングするために必要である）を用いる染色
体ＤＮＡの消化が、変性によってＤＮＡの二次構造を破壊されるために、不可能
であることである。この関心を扱うために、本発明者らは、簡単なアルカリの使
用が特定のＤＮＡのみを変性し、そして続く低塩緩衝液中での一晩、５０℃での
プロテイナーゼＫを用いる消化が二本鎖形成を回復し、従って特異的酵素消化を
可能にするという仮定を試験した。ＧＭ１３０株細胞から単離されたヒト染色体
をプロテイナーゼＫを用いて消化し、そしてＨｉｎｄＩＩＩを用いて切断した。
図５に示される電気泳動の結果は、制限エンドヌクレアーゼであるＨｉｎｄＩＩ
Ｉが、回復したＤＮＡおよび生成した代表的なサイズのフラグメントを切断する
ことを示し、ＭＩＳＨ処理された染色体がライブラリー構築に使用され得ること
を実証する。
【００８０】 （実施例２：染色体特異的ＢＡＣライブラリーの構築） 蛍光インサイチュハイブリダイゼーションアッセイの主な実現されていない目
標は、ライブラリー構築のために特異的染色体を単離するためのフローサイトメ
トリーの使用である。ＭＩＳＨ方法の開発の前は、ハイブリダイゼーション後に
小さな画分の染色体のみが、インタクトなままであり、そして懸濁中で遊離して
いる。アガロースミクロスフェアを使用して得られる保護なしに、ほとんどの染
色体が凝集または断片化され、それらをフローサイトメトリー分析のために非常
に不適切にする（２７）。本発明者らは、本発明者らがカプセル化染色体をハイ
ブリダイズおよび流動選別し得るのみならず、アルカリ変性した染色体を制限エ
ンドヌクレアーゼを用いて消化し得ることもまた示した。この知見の結果として
、本発明者らは、染色体特異的ライブラリーの構築を提案する。ヒト第２１染色
体は、細胞片の存在下において小さくそして区別できないために（２９）、従来
の二重蛍光染色を使用して同定および選別することがしばしば困難であるので、
これを選択した。第２のＢＡＣライブラリーを、ヒト第９染色体（これは、いく
つかの他の染色体に対するサイズの類似性のために、従来の二重蛍光染色によっ
て解決できない染色体の群に属する（１３））を使用して構築する。
【００８１】 染色体ライブラリーを、以下の工程を使用して構築する。
【００８２】 ＭＩＳＨ標識化染色体を選別する ↓ ハイブリダイズしたプローブを除去する ↓ 低塩緩衝液中でプロテイナーゼＫを用いて選別した染色体を消化する ↓ 制限酵素を用いて染色体ＤＮＡを消化する ↓ ＤＮＡフラグメントをＢＡＣベクターへ連結する ↓ 連結した生成物をＥ．ｃｏｌｉ宿主へエレクトロポレートする ↓ 形質転換体を染色体特異的インサートについてスクリーニングする。
【００８３】 （実施例３：逆染色体ペインティング（ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍ
ｅ ｐａｉｎｔｉｎｇ）のためのＭＩＳＨ選別染色体の使用） 流動選別した染色体ライブラリーを用いるインサイチュハイブリダイゼーショ
ンの開発（２５、２６）は、非アイソトープシグナル検出（３０）と組み合わせ
て、ヒト染色体異常（例えば、異数性および転座）を迅速に分析するための強力
なアプローチとなってきた。これらの技術は、染色体ペインティングと呼ばれ、
臨床細胞遺伝学において広範に使用されてきている。しかし、小さな再配置、付
加、または欠失は、従来の染色体ペインティングを使用して検出可能ではないが
、これらの異常は、異常な染色体から調製されたプローブを使用して実施する逆
染色体ペインティングによって検出可能である。ＭＩＳＨ選別された染色体を使
用する方法を、以下に示す。
【００８４】 ＭＩＳＨ標識した異常な染色体を選別する ↓ 選別した染色体を脱タンパク質化（ｄｅｐｒｏｔｅｉｎｉｚｅ）する ↓ 第１ラウンドの染色体ＤＮＡ ＰＣＲ増幅 ↓ 第２ラウンドのＰＣＲ増幅によるビオチン標識プローブ生成 ↓ 正常な染色体中期スプレッドのＦＩＳＨペインティングにおけるプローブの使
用。
【００８５】 （実施例４：フィラデルフィア染色体の検出） フィラデルフィア染色体は、９ｑ３４および２２ｑ１１で転座切断点を有する
、第９染色体と第２２染色体との間の平衡転座から生じる短縮された第２２染色
体である。この転座の結果として、第９染色体上に位置するａｂｌオンコジーン
のほとんどは、第２２染色体上に位置するｂｃｒ遺伝子の一部に並列し、新たな
ｂｃｒ−ａｂｌ遺伝子融合物を作製する（４０、５１、５２、５３、５４）。こ
の遺伝子融合物は、正常なａｂｌタンパク質の弱いチロシンキナーゼ活性と比較
して、強力なチロシンキナーゼ活性を有する異常なタンパク質をコードする。ｂ
ｃｒ−ａｂｌから生成された異常なチロシンキナーゼは、細胞増殖を増加させ、
そして未知の細胞性経路による白血病誘発に対して寄与する。
【００８６】 ｂｃｒ／ａｂｌのような転座は、骨髄培養物から調製された中期染色体調製物
の細胞遺伝的試験によって、現在検出される。この方法は、ほとんどの慢性骨髄
性白血病症例（ＣＭＬ）（ここで、Ｐｈ1陽性染色体転座は中期スプレッドにお
いてサイズ差に起因する結合の後に可視化する）を検出するために適切であるが
、急性リンパ芽球性白血病（ＡＬＬ）において、細胞遺伝的試験は、この症例の
６５〜８０％のみで成功し、これは、各研究室の経験に依存する（５５）。ＡＬ
Ｌにおける低い結果は、以下の因子の結果である。第１に、多くのＡＬＬ患者は
吸引不可能な（ｉｎａｓｐｉｒａｂｌｅ）骨髄を有するので、利用可能な細胞が
ない。第２に、リンパ芽球は培養することが困難であり得るので、白血球細胞の
富化はほとんど存在しない。そして第３に、サンプル中のＰｈ1保有細胞の割合
は、Ｐｈ1を保有するサンプル中の癌性細胞の事実上１００％であるＣＭＬと対
照的に、３０％程度まで低くあり得る。ＣＭＬまたはＡＬＬ白血病の両方におい
てＰｈ1陽性染色体中に生じ得る、染色体再配置が古典的な中期スプレッドにお
いて可視化されない場合において、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション、
サザンブロット（ＤＮＡ）分析、またはポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析は
、再配置を検出するために使用されなければならない（５５）。
【００８７】 ＣＭＬにおいて、サザンブロット分析は、ＣＭＬの臨床的提示にもかかわらず
細胞遺伝学が陰性である患者おけるＰｈ1染色体の証拠を検出することに有用で
ある（５３）。このアプローチは、Ｐｈ1染色体陽性ＡＬＬ患者の２５〜５０％
のみがＭ−ｂｃｒ（主要な切断点再配置）を有するために、ＡＬＬにおける限定
された有用性のみである。ほとんど全てのＭ−ｂｃｒ陰性患者は、７０ｋｂのサ
イズの第１のイントロンのどこかにおいて、ｍ−ｂｃｒ（マイナーな切断点再配
置）において転座切断点を有するが、この全体の領域を適切に調査するためには
サザンブロットの実際的でない数の実施が必要である。
【００８８】 ＣＭＬおよび急性白血病における染色体切断点は、大きなＤＮＡ配列にわたっ
て生じ得る：これは、ＣＭＬにおけるｂｃｒ領域について５．８ｋｂおよび急性
白血病においてｂｃｒ １遺伝子の第１のイントロンについて９０ｋｂにわたる
。従って、融合ｂｃｒ／ａｂｌ遺伝子配列のＰＣＲ増幅は、患者標本由来のＤＮ
Ａ上で実施され得ない。全てのＰＣＲに基づく方法は、ｍＲＮＡの異常な融合を
増幅および検出するために設計される（ＲＴ ＰＣＲ）。これらの方法の設計は
、ｍＲＮＡ配列が非常に短く、イントロン配列を欠失するという事実の利点を得
る。プライマーが特定の転座に特異的なｍＲＮＡの短いストレッチを増幅するた
めに設計され得ると仮定して（現在、Ｐｈ1を融合したｍＲＮＡに利用可能であ
る）、増幅した標的を、特異的プローブを用いるハイブリダイゼーション後に検
出し得、続いてゲル電気泳動およびノーザンブロッティングを行う。異なる患者
についてのｂｃｒ／ａｂｌを融合したｍＲＮＡのサイズは、ＣＭＬおよび急性白
血病の切断点についての特定の範囲内で変化するが、同じサイズの融合ｍＲＮＡ
を、各悪性クローンについて特徴的であり、そして白血病の臨床的経過にわたっ
て各患者についてモニターし得る。
【００８９】 ＰＣＲ増幅のための標的としてｍＲＮＡを使用する利点は、有糸分裂細胞が必
要でないことである。検出の感度の実際的な限界は、１０，０００個の非悪性細
胞あたり約１の悪性である。ＰＣＲの鋭敏な感度は、分子診断試験において有利
であり得るが、一方、その使用は、臨床研究室において困難である。患者サンプ
ルまたは細胞株コントロール由来の微量の増幅したＤＮＡおよび／もしくはＲＮ
Ａとの夾雑は、１〜１０コピーの範囲においてさえ、偽陽性の結果を生じ得る。
エアロゾルおよび繰り越しは、夾雑の主な源である。ＲＴ ＰＣＲによる化学療
法または骨髄移植後のＰｈ1染色体の存在をモニタリングすることに伴う潜在的
な問題は、治療的評価を複雑にするインタクトなｍＲＮＡを有する、残留してい
る死んだ白血球細胞の存在である。
【００９０】 フローサイトメトリー分析と組み合わせるＭＩＳＨ技術は、転座の分析に対し
て有意に寄与する。中期染色体が必要とされるので、生きている白血球細胞のみ
が、検出のためにＰｈ1染色体に寄与する。白血球細胞が増殖し、そして有糸分
裂に到達する限り、フィラデルフィア陰性細胞由来の染色体を含む、５０，００
０の染色体の存在下で、約２０のＰｈ1陽性染色体を約５分で検出し得る。これ
は、Ｐｈ1染色体の単一コピーを有する２０の細胞、またはＰｈ1染色体陰性であ
る（２％の白血球細胞が存在する）約１，０００の細胞の環境において２つの欠
失コピーを有する１０の細胞の検出に相当する。統計的有意性を改善するために
、中期染色体が両方の細胞型から利用可能である場合に、１００，０００事象の
分析を約１０分で実施し得る。対照的に、１０％の有糸分裂指標を有する骨髄培
養物から得られる中期スプレッドを使用する現行のＦＩＳＨ手順においては、従
来の顕微鏡による、労働集約的な、かつ実施不可能なアプローチで、１，０００
のＰｈ陰性スプレッドの存在下で１つのＰｈ陽性スプレッドを見出さなくてはな
らない。
【００９１】 （材料および方法） 染色体カプセル化およびハイブリダイゼーション条件は上記のようであった。
ＬＳＩTMｂｃｒ／ａｂｌ ＤＮＡプローブをインサイチュハイブリダイゼーショ
ンに用いた。このプローブを、第９染色体と第２２染色体との間の転移を検出す
るために設計したＳｐｅｃｔｒｕｍTM／ＳｐｅｃｔｒｕｍＯｒａｎｇｅTM（Ｖｙ
ｓｉｓ，Ｄｏｗｎｅｒｓ Ｇｒｏｖｅ，ＩＬ）で直接標識した。このプローブは
、中期細胞および間期細胞の両方において、ｂｃｒ／ａｂｌ遺伝子融合物（フィ
ラデルフィア染色体（Ｐｈ1）の分子当量）を検出する。それを用いて、第２２
染色体上のｂｃｒ遺伝子における２つの限界点領域（Ｍ−ｂｃｒおよびｍ−ｂｃ
ｒ）のいずれかを含むｂｃｒ／ａｂｌ遺伝子融合物を確認し得る。ｂｃｒ／ａｂ
ｌ転移プローブは、培養したリンパ球および骨髄細胞の両方における使用のため
に確認する。ＬＳＩTMプローブは、反復配列を含まず、そしてＳｐｅｃｔｒｕｍ
Ｏｒａｎｇｅ ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅで直接標識したａｂｌプローブおよびＳ
ｐｅｃｔｒｕｍＧｒｅｅｎ ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅで直接標識したｂｃｒプロ
ーブから構成される。ａｂｌプローブは、ｃ−ａｂｌエキソン４と５との間で開
始し、そして第９染色体のテロメアへ約２００ｋｂ続く。このｂｃｒプローブは
、ｂｃｒエキソン１３と１４との間（ｍ−ｂｃｒ）、またはｂｃｒエキソン２と
３（Ｍ−ｂｃｒ）との間のいずれかで開始し、そしてセントロメアへ向かって約
３００ｋｂ、ｍ−ｂｃｒ領域を十分こえて伸びる。このプローブサイズ分布は、
５０〜５００ｎｔ（標識後）の範囲内である。
【００９２】 ハイブリダイゼーション後、慢性骨髄性白血病（ＣＭＬ）および急性骨髄性白
血病（ＡＬＬ）におけるＭ−ｂｃｒ／ａｂｌ遺伝子融合を含む染色体は、転移し
た第２２染色体中に融合したオレンジシグナルおよびグリーンシグナルを含むと
予期され得る。これは時に黄色と認識される。正常な第２２染色体は、グリーン
シグナルを示すはずであり、そして正常な第９染色体はオレンジシグナルを示す
はずである。ＡＬＬ中のｍ−ｂｃｒ／ａｂｌ遺伝子融合を有するハイブリダイズ
した染色体は、第２２染色体に、融合したグリーン／オレンジシグナル、および
第９染色体上に、オレンジシグナルと融合していないかすかなグリーンシグナル
を含むはずである（第９染色体に転移されるｍ−ｂｃｒＭ−ｂｃｒとの間の第２
２染色体領域から）。
【００９３】 （結果） （染色体単離）ヒト有糸分裂細胞の産生を増大するため、Ｋ−５６２細胞をゲ
ニステイン（Ｇ２／Ｍで細胞周期をブロックするイソフラボン）を用いる新規な
方法により同期化した。細胞周期同期化に対するゲニステインの重要な利点は、
それが細胞に貫入しないようであり、そして洗浄により容易に排除されることで
あった。同期化後、Ｋ−５６２細胞の増殖は、コルセミドの存在により、２４時
間まで有意に影響されず、従って高い割合（７５％）の細胞が有糸分裂に達した
。ゲニステインの使用により数百万の染色体の容易な供給が可能になり、カプセ
ル化および蛍光性インサイチュハイブリダイゼーション条件を用いる広範な実験
を容易にする。この方法はまた、他の目的のために染色体を単離するためにも用
いられ得る。
【００９４】 図６において、転移した第２２染色体（左）第９染色体（中）および転移のな
い第２２染色体（右）のＭＩＳＨによる検出を示す。転移した第２２染色体は、
青色の全染色体の背景上の緑色および赤色の両方の存在により同定可能である。
融合したレッドシグナルおよびグリーンシグナルは、黄色として知覚され得る（
図６の左下）。この黄色はまた、融合したｂｃｒ／ａｂｌ遺伝子（転移した染色
体２２）を示す。転移のない第２２染色体は、単一の緑色の存在により検出され
、そして第９染色体は、単一の赤色の存在により検出される。Ｅｘｈａｕｓｔｉ
ｖｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ（ＥＰＲ）を用いるＣＥＬＬｓ
ｃａｎデジタル画像システムにより作成したデジタル画像（共同研究を通じて利
用可能）が本明細書で示されるが、ＤＡＰＩ、フルオレセインおよびローダミン
のための３種のバンドパス（帯域通過）フィルターを装備した蛍光顕微鏡がフィ
ラデルフィア1染色体における転移を同定するために適切であった。
【００９５】 （実施例６：顕微鏡およびフローサイトメトリーを用いるカプセル化されたヒ
ト核の分析） 核におけるＭＩＳＨシグナルを分析することは、染色体におけるＭＩＳＨ検出
に関する対比の改善を提供する。さらに、核のＭＩＳＨ分析を、細胞増殖が困難
かまたは不可能である場合に実行し得る。適用は、非常に多く、そして異常の診
断的分析および予防的分析のための転移、欠失、一染色体または三染色体の検出
を含む。この方法はまた、遺伝子増幅および遺伝子マッピングを含む研究適用に
おいて使用され得る。本実施例では、本研究者らは、モデル系として第３染色体
を欠くヒト核を用いる。この遺伝子欠損は、精神遅滞および多発性の先天異常を
含む罹患した人々における多数の臨床兆候を示す。
【００９６】 （核の単離） ヒトリンパ芽球腫細胞株ＧＭ１１４２８（ＮＩＧＭＳ Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｅ
ｔｉｃ Ｍｕｔａｎｔ Ｃｅｌｌ Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ，ＮＩＨ，Ｂｅｔｈｅ
ｓｄａ，ＭＤ）から核を単離する。ＨＬ−６０細胞は、どの染色体にも欠失のな
い正常な核（コントロール）の供給源である。増殖の対数期の細胞を収集し、そ
して低張液（７４ｍＭ ＫＣｌ）中で１時間膨張させる。次いで、細胞を低速の
遠心分離によりペレットにし、そして２−メルカプトエタノールを含まないＣＩ
Ｂ緩衝液（百万細胞／ｍｌ）に再懸濁する。次いで、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００
を添加し、０．２％の最終濃度を得る。細胞から遊離した核をこの溶液中に４℃
で１時間保持し、次いで、１００×ｇでの遠心分離によりペレット化し、そして
同じ緩衝液のもとの細胞容積に再懸濁し、そして再ペレット化する。最後に、核
を２−メルカプトエタノールを含まないＣＩＢ緩衝液の１ｍｌあたり１千万の核
の濃度に再懸濁する。
【００９７】 （核のカプセル化） 核のカプセル化は、本質的に、染色体カプセル化について以前に記載されたよ
うに行う。しかし、ＧＭＤサイズは、乳化プロセスの間の歯の速度の変更により
大きいサイズの核を得るために２５〜３５μｍから４５〜５５μｍに調節され得
る。
【００９８】 （実施例７：染色体単離の改善方法） フラボノイドゲニステインとコルセミド（通常、細胞周期を中期でブロックす
るために用いる）を一緒に用いて、染色体が単離される細胞を培養することによ
り、染色体を中期に同期化し得る。この手順は約７５％の有糸分裂指標を生じる
：（すなわち、細胞の４分の３が中期染色体を生じた）。
【００９９】 低張処置により細胞から染色体を遊離する。染色体遊離の定量は、少なくとも
ある程度の物理的せん断力（例えば、ボルテックスまたはゲージ針の通過）を必
要とし、そしていくつかの細胞細片を生じる。染色体放出後、核を取り出すため
の低速遠心分離により核を取り出す。タンパク質を除くため、次に、染色体溶解
物をＳｌｉｄｅ−Ａ−ＬｙｚｅｒTM（Ｐｉｅｒｃｅ，Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，ＩＬ）
（これは、大孔の膜（１００，０００分子カットオフ）を有する）中で、１００
倍容積のＣＩＢに対して透析する（２回交換）。細胞細片からの染色体の分離の
ための２つの代替が使用され得る。
【０１００】 第１のアプローチにおいて、ヒト染色体の二本鎖ＤＮＡに特異的な抗体に結合
体化した磁気ビーズで染色体を捕獲する。これらの抗体は、強皮症に罹患する患
者の血清に存在する（Ｃｈｅｍｉｃｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｔｅｍ
ｅｃｕｌａ，ＣＡ）。血清の免疫グロブリン画分は、プロテインＡ−アガロース
（Ｐｉｅｒｃｅ、Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，ＩＬ）を用いて単離される。次いでＩｇＧ
画分を、製造業者らの手順を用いて、ビオチン−ＮＨＳエステル（Ｍｏｌｅｃｕ
ｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）でビオチニル化する。ストレプト
アビジン磁気マイクロビーズ（Ｍｉｌｔｅｎｙｉ Ｂｉｏｔｅｃ，Ａｕｂｕｒｎ
，ＣＡ）を用いて強皮症患者由来のヒト血清のビオチニル化ＩｇＧ画分に結合す
る。次いで、マイクロビーズを用いて染色体を捕獲する。磁気ビーズで被膜した
染色体を強力な磁場のＭＡＣＳ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ（Ｍｉｌｔｅｎｙｌ Ｂｉ
ｏｔｅｃ）の手段により非染色体材料から分離する。このアプローチはまた、最
も占有されていないＧＭＤのプールからの占有したＧＭＤの富化を可能にする。
【０１０１】 第２のアプローチにおいては、固体支持体に結合体化した細胞骨格タンパク質
に特異的な抗体を用いて、細胞細片を、染色体から分離する。染色体放出工程に
おいて、界面活性剤（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）を含有する緩衝液を用いて、
膜を可溶化する。しかし、細胞骨格タンパク質（例えば、フィブロネクチン細糸
、アクチン細糸、または中間の微細糸）は、可溶性形態で最も存在する。ほとん
どの微小管タンパク質はコルセミド処理により可溶化されるが、いくつかはその
まま残る。細胞骨格タンパク質（フィブロネクチン、アクチン、ビメンチン）に
対する抗体は、Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉ
ｃ（Ｗｅｓｔｂｕｒｙ、ＮＹ）、Ｂｉｏｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ（Ｃａｍａｒｉｌｌｏ，ＣＡ）およびＣｙｔｏｓｋｅｌｔｏｎ（Ｄｅｎｖｅ
ｒ，ＣＯ）から入手可能である。これらの抗体を、還元的アミノ化を通じてＡｍ
ｉｎｏＬｉｎｋ Ｐｌｕｓ Ｃｏｕｐｌｉｎｇアガロースゲル（Ｐｉｅｒｃｅ、
Ｒｏｃｋｆｏｒｄ、ＩＬ）に結合体化する。０．５ｍｌの抗体誘導化ゲル（Ｃｏ
ｍｐａｃｔ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｃｏｌｕｍｎ（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ
Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、ＯＨ）中）を用いて、通過透析
により細胞細片の可溶性フラグメントを捕獲し、そしてカラムを通して染色体溶
液を濃縮する。
【０１０２】 （実施例８：化学発光基質での検出） 発熱性化学反応は一般に、振動性または回転性の励起または熱の形態でエネル
ギーを放出する。しかし、化学発光反応において、電気的に励起した状態は、熱
が生じるよりもむしろ、化学反応および光により到達される。ほとんどの化学発
光反応におけるこのエネルギーに富む供給源は、ペルオキシド、ヒドロペルオキ
シド、１，２ジオキセタン、またはジオキセタン結合である。これらの励起した
中間体の電気的基準状態への遷移の間、光は、直接化学発光として知られるプロ
セスで放射される。Ｔｒｏｐｉｘ、ＢｉｏＴｅｃｘおよびＬｕｍｉｇｅｎの共同
研究者により開発された化学発光基質である新規なアクリダン（ａｃｒｉｄａｎ
ｅ）またはジオキセタン（ｄｉｏｘｅｔａｎｅ）は、１０-19モルの西洋ワサビ
ペルオキシダーゼまたは１０-21モルのアルカリホスファターゼ（７４〜７６）
の検出を可能にする。これは蛍光に基づく１リットルあたり１０-14モルの検出
よりも実質的な感度の改善である。
【０１０３】 アルカリホスファターゼの化学発光基質は、現在、全てのフェニルホスフェー
トジオキセタン（ＰＰＤ）である。ＰＰＤ（４−メトキシ−４−（３−フォスフ
ェートフェニル）スピロ［１，２ジオキセタン，−３，２’−アダマンタン］二
ナトリウム塩）またはＣＳＰＤ（登録商標）（ＰＰＤの塩素誘導体）は、いまや
、臨床的な免疫アッセイならびにタンパク質および核酸検出試験キットにおいて
広範に用いられている。ＰＰＤまたはＣＳＰＤ（登録商標）に基づく基質はまた
、伸長したグロー（ｇｌｏｗ）反応速度論を通じて化学発光光のより有効な生成
を促進する蛍光エンハンサーを含む。
【０１０４】 ＰＳ−１のような他の基質（このＨＲＰについての基質は、まさに市販されて
いる）は、Ｎ−アルキルアクリダンカルボン酸のエステルがヒドロゲンペルオキ
シドおよびフェノール類エンハンサーの存在下でペルオキシダーゼ酵素により効
率的に酸化されるというＬｕｍｉｇｅｎの発見を利用する。ペルオキシダーゼの
最小の触媒量のみを必要とする反応は、アクリダン化合物を対応するＮ−アルキ
ルアクリジニウムエステルに転換する。ＰＳ−１ ＨＲＰ基質反応は、激しい化
学発光を生じる。これは約１０分でピークに達し、数時間にわたって伸びた遅延
を有する。増強したルミノールに基づく化学発光試薬との直接比較において、以
前、ＨＲＰを検出するのに最も感受性のシステム、ＰＳ−１は、１００倍明るい
ことが示された（７４）。
【０１０５】 蛍光インサイチュハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）およびアイソトープ標
識ではない標識化プローブを使用する現在の検出限界は、およそ１００ｋｂ Ｄ
ＮＡ標的または１０〜３０コピーのｍＲＮＡ（７７〜７９）である。わずかによ
り強いシグナルは、放射性アイソトープで標識したプローブを使用して得られ得
るが、だいたい同じ長さのＤＮＡ標的を検出するためには、数日から数週間にわ
たる受け容れられないほど長時間の露出時間が必要とされる。さらに、健康およ
び廃棄に対する懸念のために、この技術は、ほとんどの研究室において不適切な
ものとなる。
【０１０６】 インサイチュハイブリダイゼーション技術は、近年、安全性および感度の両方
に関して、レポーター分子としてのアイソトープのかわりに酵素を使用すること
に主に起因して、劇的に改善されている。高反応回転のために、西洋ワサビペル
オキシダーゼ（ＨＲＰ）またはアルカリホスファターゼ（ＡＰ）が、最も頻繁に
使用されるレポーター酵素である。レポーター酵素を使用して、ハイブリダイゼ
ーションシグナルの局所化は、比色定量免疫組織化学法（これは、感度がより低
い）か、または蛍光法（これは、感度を１０〜１００倍増大させる）（非酵素的
方法（８０）との比較）のいずれかを使用して行い得る。
【０１０７】 しかし、両方のレポーター酵素についての最も高い検出限界は、酵素反応によ
って誘発される発光を促進する化学発光基質を使用して得られる。いくつかのア
プローチのおよその検出限界は、以下に示される。
【０１０８】
【表２】 （チラミド（ｔｙｒａｍｉｄｅ）シグナル増幅） 蛍光インサイチュハイブリダイゼーションのために設計された最近利用可能で
あるチラミドシグナル増幅（ＴＳＡ）システム（ＮＥＮ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）は、増幅された蛍光シグナル
を化学発光と比較するために使用された。ＴＳＡ技術（８０）は、酵素の近くの
、ハイブリダイズされたプローブの部位の近くへ、フルオロフォアまたはビオチ
ン標識化チラミドの沈着を触媒するために、西洋ワサビペルオキシダーゼ（ＨＲ
Ｐ）を使用する。ＨＲＰは、１０分内に１０2〜１０3のチラミド分子を沈着し得
、強力なシグナル増幅を生じる。さらに、チラミドがフルオロフォア（ＴＳＡ−
Ｄｉｒｅｃｔ）およびビオチン（ＴＳＡ−Ｉｎｄｉｒｅｃｔ）の両方で標識され
得るので、蛍光または化学発光シグナルの両方が検出され得る。
【０１０９】 ＭＩＳＨ後の蛍光測定のために、ＧＭＤを、ＴＮＢブロッキング緩衝液（０．
１ＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．５、０．１５ＭのＮａＣｌ、０．５％のブロ
ッキング試薬，ＮＥＮ）中で、ビオチン標識されたプローブについてストレプト
アビジン、またはフルオレセイン標識プローブについての抗フルオレセイン（い
ずれもＮＥＮより）とのＨＲＰの希釈された結合体とともに、３０分間インキュ
ベートした。ＴＮＴ（０．１ＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．５、０．１５Ｍの
ＮａＣｌ、０．０５％のＴＷＥＥＮ２０）での３回の連続する洗浄の後に、ＧＭ
Ｄを、３００μｌの希釈されたフルオレセインチラミドとともに、１０分間イン
キュベートした。未反応のチラミドを、ＧＭＤをＴＮＴで２回洗浄することによ
って除去した。次いで、ＭＩＳＨシグナルを、蛍光顕微鏡を使用して可視化した
。
【０１１０】 （ハイブリダイズしたプローブの化学発光検出） ビオチン標識したプローブとハイブリダイズしたＧＭＤを、１：１００の希釈
でのストレプトアビジン−ＨＲＰ（ＮＥＮ）の結合体またはＨＲＰ（Ｓｉｇｍａ
）のいずれかを含有するＴＮＢブロッキング緩衝液中で、３０分間インキュベー
トした。フルオレセイン標識プローブとハイブリダイズしたＧＭＤを、１：１０
０に希釈した抗フルオレセイン−ＨＲＰ（ＮＥＮ）の結合体とともにインキュベ
ートした。いくつかのシグナル増幅実験において、化学発光測定の前に、ビオチ
ンで標識したチラミドを、ＨＲＰまたはＡＰのいずれかのストレプトアビジン結
合体に引き続いて結合させた。未反応の結合体を、ＴＮＴでの３回の連続的な洗
浄によって除去した。次いで、ＧＭＤを、低速遠心分離によってペレット化し、
そして０．０５ｍｌの０．４×ＳＳＣ中に懸濁した。次いで、適切な化学発光基
質と１：５の比率で希釈したアリコートを、光子計数デバイスと装備した顕微鏡
またはルミノメータのいずれかを使用して検査した。
【０１１１】 西洋ワサビペルオキシダーゼ検出のために、３つのＬｕｍｉｎｏｌに基づく基
質および１つのアクリジニウムに基づく基質を使用した。２つのルミノールに基
づく基質、ＬｕｍｉＧＬＯTMおよびＢＭ化学発光ＥＬＩＳＡ基質を、Ｋｉｒｋｅ
ｇａａｒｄ ａｎｄ Ｐｅｒｒｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（ＫＰＬ Ｉｎｃ
．，Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ）およびＢｏｅｈｒｉｎｇｅｒ Ｍａｎｎ
ｈｅｉｍ Ｃｏｒｐ、（Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，ＩＮ）から、それぞれ入手
した。第三のルミノールに基づく基質、ＮＦ−１（これは、フェノール性エンハ
ンサーを必要としない）は、最近、ＢｉｏＴｅｃｘ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ
，ＴＸ）によって開発され、そして実験のために利用可能である。アクリジニウ
ムに基づく基質であるＰＳ−１は、Ｌｕｍｉｇｅｎ，Ｉｎｃ．（Ｓｏｕｔｈｆｉ
ｅｌｄ，ＭＩ）から入手した。
【０１１２】 アルカリホスファターゼ検出のために、２つのアダマンチル１，２−ジオキセ
タンアリールホスフェート（ＰＰＤ）に基づく基質を使用した。Ｌｕｍｉｇｅｎ
から得られたＬｕｍｉ−Ｐｈｏｓ ５３０は、フェニルホスフェートジオキセタ
ン、ＭｇＣｌ2、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、およびエンハンサー
を含有する予め混合された処方物である。ＣＳＰＤ（Ｅｍｅｒａｌｄ ＩＩエン
ハンサーと混合されたＰＰＤの誘導体である）を、Ｔｒｏｐｉｘ，Ｉｎｃ．（Ｂ
ｅｄｆｏｒｄ，ＭＡ）から入手した。
【０１１３】 ＧＭＤを、基質溶液中で、ＨＲＰについては、室温で５〜１０分間、またはＡ
Ｐについては、３７℃で１０〜１５分間、インキュベートした。化学発光基質中
に浸されたＧＭＤから放射された光を、ＯＰＴＯＣＯＭＰ（登録商標）Ｉルミノ
メータ（ＭＧＭ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｈａｍｄｅｎ，ＣＴ）を使用して測
定した。
【０１１４】 （ＨＲＰおよびＡＰとのＧＭＤの誘導体化） ＧＭＤを、ビオチン化アガロース（ＦＭＣ Ｂｉｏｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｒｏｃ
ｋｌａｎｄ，ＭＥ）から、標準的な乳化手順を使用して形成し、そして６２μｍ
および４５μｍのナイロンメッシュ（Ｓｍａｌｌ Ｐａｒｔｓ，Ｍｉａｍｉ Ｌ
ａｋｅｓ，ＦＬ）を通して引き続いてシーブし、均一なサイズのマイクロドロッ
プを得た。次いで、ＧＭＤをＴＮＢブロッキング緩衝液で、１５分間ブロッキン
グした。５×１０5ＧＭＤを含有するアリコートを、ストレプトアビジン−ＨＲ
Ｐまたはストレプトアビジン−ＡＰ（いずれも、Ｓｉｇｍａから）を適切に希釈
したものと、３０分間反応させた。結合後、ＧＭＤを３回、ＴＮＴ洗浄緩衝液で
洗浄した。
【０１１５】 （デジタル画像顕微鏡） 化学発光の画像化のために、ＧＭＤの可視化のために位相差対物レンズを装備
したＯｌｙｍｐｕｓ ＢＨ−２顕微鏡を、Ｃマウントを介して光子計数デバイス
に連結した。Ｈａｍａｍａｔｓｕ（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，ＮＪ）Ｃ２４００
−３２ ＩＣＣＤ（増感ＣＣＤ）カメラを、光子計数デバイスとして使用した。
そのカメラは、画像増感剤、およびリレーレンズおよびコントロールユニットと
連結したＣＣＤカメラ（Ｈａｍａｍａｔｓｕ ＩＩコントローラー、モデルＭ４
３１４）からなる。この構成において、ＣＣＤカメラは、７５６×４８５ピクセ
ル（ピクセルサイズ８．４×９．８μｍ）を効果的に可視化する。画像を作製し
、そしてＨａｍａｍａｔｓｕ ＡＲＧＵＳ ２０ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｒ（これは、実時間画像観察を可能にする）を使用して改変した。
【０１１６】 蛍光画像化のために、顕微鏡をＨａｍａｍａｔｓｕ Ｃ５９８５冷却ＣＣＤカ
メラに連結し、そして画像をＨａｍａｍａｔｓｕコントローラおよびＡｒｇｕｓ
２０ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒを使用して作製した。ＣＣＤカメラを
、内蔵型ペルチエ効果デバイスを使用して、周囲温度より低い２０℃まで冷却し
た。化学発光画像および蛍光画像の両方を分析し、そしてＷｉｎｄｏｗｓ（登録
商標）９５オペレーティングシステム上で操作されるＡｄｏｂｅ（登録商標）Ｐ
ｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）４．０ソフトウェア（Ａｄｏｂｅ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、ＣＡ）を使用して重ね合わせるか、または偽着色（ｐｓ
ｅｕｄｏｃｏｌｏｒｅｄ）した。
【０１１７】 （結果） この研究は、カプセル化した核にハイブリダイズしたプローブを使用して、単
一のコピーの遺伝子上に配置され、次いで顕微鏡およびＣＣＤカメラを使用して
画像化した、少なくとも２〜１０ｋｂのＤＮＡ配列を検出することの可能性を実
証した。ヒト染色体Ｙ上に配置された単一コピーの遺伝子の２．２ｋｂのＤＮＡ
配列を、ＨＲＰについての化学発光基質を使用して検出し得る。この配列は、蛍
光標識されたプローブを使用して検出できなかった。
【０１１８】 本発明者らは、ＨＲＰおよびＡＰレポーター酵素の両方について種々の基質を
評価した。ルミノメータにおいて測定されるＨＲＰについての最も低い検出限界
が、アクリジニウムに基づく基質を使用して得られたが、顕微鏡可視化に要求さ
れる低い光レベルが基質を破壊した。ＡＰに対する２つのＰＰＤ（フェニルホス
フェートジオキセタン）に基づく基質はまた、顕微鏡を標本に焦点を合わせるこ
とを要求される赤色光によって影響を受けなかった。
【０１１９】 低い化学発光の光レベルを検出するために、本発明者らは、Ｈａｍａｍａｔｓ
ｕペルチエ効果で冷却したＣＣＤおよび−４０℃に冷却したＰｈｏｔｏｍｅｔｒ
ｉｃｓ ＣＨ２５０を含むいくつかのＣＣＤカメラを使用した。単一コピー遺伝
子配列にハイブリダイズするプローブから生成された低い光レベル（レポーター
酵素のおよそ４×１０2〜１０3分子を有した）は、光子計数デバイスを使用して
最も良く検出された。比較により、アガロースＧＭＤに結合した酵素の約１０5
のレポーター分子は、冷却したＣＣＤカメラ（例えば、Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ
ｓ ＣＨ２５０）を使用しての検出のために必要とされた（以下の表１を参照の
こと）。
【０１２０】
【表１】 （実施例９：カプセル化細胞におけるＲＮＡ検出） 低頻度で存在する個々の細胞におけるウイルス特異的ＲＮＡまたは癌特異的Ｒ
ＮＡの存在を迅速に検出する能力は、疾患診断、モニタリングおよび処置、なら
びに血液スクリーニングにおけるアプリケーションを有する。マイクロドロップ
インサイチュハイブリダイゼーション（ＭＩＳＩＩ）は、これらのアプリケーシ
ョンに特に適している。なぜなら、これは、細胞を固定する必要を排除し、そし
て希少な細胞の検出を困難にする細胞集塊を防ぐからである。この実施例は、癌
細胞（テロメラーゼｍＲＮＡ発現について陽性である）およびＨＩＶに感染した
細胞の両方の、ＭＩＳＩＩおよびフローサイトメトリーの組み合わせを使用する
検出を記載する。
【０１２１】 （材料および方法） （１．細胞株および培養条件） ヒト前骨髄球性白血病ＨＬ−６０白血病細胞を、アメリカンタイプカルチャー
コレクション（ＡＴＣＣ，Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，ＭＤ）から購入した。Ａ３．０
１細胞およびＨＩＶに感染したＨ９／ＨＴＬＶ−ＩＩＩ ＮＩＨ １９８３細胞
を、ＮＩＨ ＡＩＤＳ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅ
ａｇｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ，Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，ＭＤから得た。全ての細胞
を、１０％ウシ血清アルブミン（ＦＢＳ）を補充したＲＰＭＩ １６４０培地中
で培養し、そして５％ＣＯ2の存在下で３７℃にて増殖させた。
【０１２２】 （２．プローブおよび蛍光標識） ５’末端にてフルオレセインで標識したＲＮＡを検出するためのオリゴヌクレ
オチドプローブを、Ｏｉｇｏｅｓ Ｅｔｃ．，Ｗｉｌｓｏｎｖｉｌｌｅ，ＯＲか
ら購入した。西洋ワサビペルオキシダーゼで標識したオリゴを、Ｂｉｏｓｏｒｃ
ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｃａｍａｒｉｌｌｏ，ＣＡから購入した。Ｈ
ＩＶ ＲＮＡの検出のためのオリゴヌクレオチドプローブは、ＨＩＶゲノムのｇ
ａｇ領域に由来する。オリゴヌクレオチドプローブの配列を以下に示す：
【０１２３】
【化１】 （３．細胞カプセル化） 様々な段階の増殖から採取したヒト細胞を、低速遠心分離によってペレット化
し、０．１％ジエチルピロカルボネート（ＤＥＰＣ）を含むハンクス平衡化塩溶
液（ＨＢＳＳ）で洗浄し、そして同じ緩衝液中に、１ｍｌあたり２０×１０6細
胞の濃度で再懸濁した。細胞のカプセル化のために、プルロニック酸（ｐｌｕｒ
ｏｎｉｃ ａｃｉｄ）を界面活性剤として使用した。なぜなら、これは、乳化の
間の細胞膜完全性に影響しないからである。
【０１２４】 細胞−アガロース混合物（０．５２ｍｌあたり２×１０6細胞を含むＩＩＢＳ
Ｓ中、２．３％ ＸＩＩ型アガロースおよび０．１％プルロニック酸）を、１０
０℃にてＨＢＳＳ中に０．４ｍｌアガロースを溶融させ、このアガロースを５７
℃まで冷却し、そして１００μｌの細胞懸濁液および２０μｌの１０％プルロニ
ック酸を添加することにより調製した。この混合物を、６５℃にて５分間保持し
、次いで、予め６℃に温めた１５ｍｌのＣｅｌＭｉｘTM２００エマルジョンマト
リックス（Ｏｎｅ Ｃｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）に
素早く滴下した。ゲルマイクロドロップを、１．６ｃｍのブレードを装着したＣ
ｅｌｌＳｙｓ１００TMＭｉｃｒｏｄｒｏｐ Ｍａｋｅｒ（Ｏｎｅ Ｃｅｌｌ Ｓ
ｙｓｔｅｍｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）を使用して、２０〜２５℃にて１分
間２，２００ｒｐｍ、０℃にて１分間２，２００ｒｐｍ、および０℃にて７分間
１，２００ｒｐｍの連続的な回転スピードを使用して作製した。次いで、ＧＭＤ
を、７分間４００×ｇにて遠心分離することにより、エマルジョンマトリックス
から分離させた。カプセル化細胞を含むペレットを、ＤＥＰＣ処理したＨＢＳＳ
で２回洗浄し、そして同じ緩衝液中で４℃にて保存し、そして１週間以内に使用
した。しかし、カプセル化細胞は、７０％エタノール中で−２０℃にて長期（少
なくとも１ヶ月）保存され得る。
【０１２５】 （４．カプセル化ヒト細胞のマイクロドロップインサイチュハイブリダイゼー
ション（ＭＩＳＨ）） 細胞性ＲＮＡ検出に使用した全ての溶液を、ＤＥＰＣ処理水で調製した。１μ
ｌのＤＥＰＣ（７０％エチルアルコール中１０％）を、５０μｌの容量中に１０
，０００の細胞占有ＧＭＤを含む約１００，０００ＧＭＤに添加した。室温にて
１５分のインキュベーションの後、等容量の２×ハイブリダイゼーション緩衝液
を添加し、そして混合物を、５０〜５８℃の範囲の温度で所定の時間インキュベ
ートした。オリゴプローブとのハイブリダイゼーションのために、２×ハイブリ
ダイゼーション溶液は、１．２Ｍ Ｔｒｉｓ−ＩＩＣ１（ｐＨ８．０）、０．１
ｍｇ／ｍｌサケ精子ＤＮＡ、０．１ｍｇ／ｍｌ Ｅ．ｃｏｌｉ ｔＲＮＡ、１ｍ
ｌあたり１００ユニットの胎盤ＲＮＡｓｃインヒビター、および１ｍｍｌあたり
２００μｌのＶａｎａｄｙｌ Ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｏｓｉｄｅ Ｃｏｍｐｌｅｘ
（ＢＲＬ，Ｂｅｔｈｅｓｄａ，ＭＤ）を含んでいた。カプセル化細胞との混合の
前に、１０〜２０ピコモル／０．１ｍｌのオリゴヌクレオチドプローブを、２×
ハイブリダイゼーション緩衝液に添加した。５５℃にてハイブリダーゼ−ション
を行った後、ＧＭＤを、緩衝液（ＷＢ、０．０５Ｍ Ｔｒｉｓ−ＩＩＣ１（ｐＨ
．０）、０．１５Ｍ ＮａＣｌ、０．２ｍＭ ＥＤＴＡ、０．１％ Ｔｗｅｅｎ
２０）を使用して、２０〜５５℃の範囲の温度にて洗浄した。ハイブリダイゼ
ーションシグナルを、Ｔｙｒａｍｉｄｅ Ｓｉｇｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔ
ｉｏｎ（ＴＳＡ，ＮＥＮTMＬｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｂｏ
ｓｔｏｎ，ＭＡ）によって、直接（ＨＲＰ標識したプローブを有する）または抗
フルオレセイン−ＨＲＰ（フルオレセイン標識プローブを有する）との結合後に
のいずれかで、増幅した。
【０１２６】 ＨＲＰで直接標識したオリゴプローブを用いてＨＩＢ ＲＮＡを検出するため
に、カプセル化細胞を、まず、ＨＲＰ安定化緩衝液（Ｂｉｏｔｅｘ，Ｃａｍｂｒ
ｉｄｇｅ，ＭＡ）を用いて３回洗浄した後、２×ハイブリダイゼーション緩衝液
を添加した。
【０１２７】 （５．Ｔｙｒａｍｉｄｅ Ｓｉｇｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ） Ｔｙｒａｍｉｄｅ Ｓｉｇｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＴＳＡ）シ
ステム（ＮＥＮ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｂｏｓｔｏｎ
，ＭＡ）は、非同位体インサイチュハイブリダイゼーションの用に設計されてい
るる。ＴＳＡ技術（３７）は、西洋ワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を、ハイ
ブリダイズしたプローブの部位の付近（酵素の近位）を発蛍光団でチラミド（ｔ
ｙｒａｍｉｄｅ）標識した堆積物を触媒するために、使用する。ＨＲＰは、１０
分で１０2〜１０3チラミド分子を堆積し得、強力なシグナル増幅を生じる。ＭＩ
ＳＨの後、ＧＭＤを、ＴＮＢブロッキング緩衝液（０．１Ｍ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ
（ｐＨ７．５）、０．１５Ｍ ＮａＣｌ、０．５％ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｒｅａ
ｇｅｎｔ（ＮＥＮ）中で、抗フルオレセイン ＨＲＰ（ＮＥＮ）の１：２００希
釈結合体とともに、３０分間インキュベートした。ＴＮＴ（０．１Ｍ Ｔｒｉｓ
−ＨＣｌ（ｐＨ７．５）、０．１５Ｍ ＮａＣｌ、０．０５％ Ｔｗｅｅｎ ２
０）を用いて３回連続して洗浄した後、ＧＭＤを、１：１００希釈したチラミド
−フルオレセインとともに１０分間インキュベートした。未反応のチラミドを、
ＴＮＴを用いて２回ＧＭＤを洗浄することにより除去した。
【０１２８】 （６．顕微鏡およびデジタル画像分析） カプセル化細胞性核酸（０．２μｇ／ｍｌのアクリジンオレンジで蛍光染色し
た後のＤＮＡおよびＲＮＡの両方）およびＭＩＳＨ蛍光シグナルの完全性を、Ｄ
ＡＰＩ、フルオレセインまたはフィコエリトリンに適したフィルターを備えたエ
ピフルオレッセンス（ｅｐｉｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）のためのＯｌｙｍｐｕ
ｓ ＢＨ−２顕微鏡（位相差４０倍のＳＰｌａｎ ０．４対物レンズ）を使用し
て視覚的に試験した。デジタル画像を、顕微鏡につないだ冷却ＣＣＤカメラ（コ
ントロールユニットを備えるＢ／Ｗ Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃ５９８５−０２）
で取り込んだ。デジタル画像を、コンピューターソフトウェア（Ａｄｏｂｅ Ｐ
ｈｏｔｏｓｈｏｐ ｖｅｒｓｉｏｎ ４．０，Ａｄｏｂｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓ
ａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡ）の援助により処理した。
【０１２９】 （７．ＭＩＳＨ後のカプセル化細胞のフローサイトメトリー分析） ＭＩＳＨ後のフローサイトメトリー分析を、ＥＰＩＣＳ ＥｌｉｔｅTM（Ｃｏ
ｕｌｔｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｍｉａｍｉ，ＦＬ）を使用して行った。
１５ｍＷの４８８ｎｍ線の空冷アルゴンレーザーを使用して、ハイブリダイズし
たプローブにおけるフルオレセインを励起させた。収集事象のための誘発パラメ
ーターは、前方散乱（カプセル化細胞を検出する）であった。１０，０００リス
トモード事象を、１秒あたり約６００占有ＧＭＤの速度で収集し、そしてｅｌｉ
ｔｅ４．０１ソフトウェアを使用して分析した。
【０１３０】 （結果） 図７は、２つのＨＲＰ標識したオリゴプローブを用いてハイブリダイゼーショ
ンした後の、カプセル化ＨＩＶ感染細胞におけるｇａｇ ＨＩＶ ＲＮＡのフロ
ーサイトメトリー検出を示す。Ｈ９細胞と同じ系統のＡ２．０１細胞を、コント
ロール細胞として使用した。コントロールおよびＨＩＶ感染細胞の両方を、４日
間、培養した。このピークを色分けし、そして以下を表す：赤色ピーク、Ａ３．
０１細胞、プローブ不在（平均蛍光０．２５８）；青色ピーク、Ｈ９ＨＴＬＶＩ
Ｉ細胞、プローブ不在（平均蛍光＝０．２８９）；黄色ピーク、Ａ３．０１細胞
、プローブ存在（平均蛍光＝３．４１）；緑色ピーク、Ｈ９ＨＴＩ．ＶＩＩＩ細
胞、プローブ存在（平均蛍光−１９．２）。オリゴプローブとハイブリダイズし
た、ＨＩＶ感染細胞および非感染細胞の平均蛍光を、Ｓ／Ｎ値の計算に使用し、
この値が５であることを見出した。Ｈ９／ＨＴＬＶ−ＩＩＩ細胞が約２５０〜５
００コピーのＨＩＶ特異的ＲＮＡを発現することが以前に推定されている。この
ような低コピー数のＲＮＡの検出は、ヒト血液中のＨＩＶ感染細胞の検出ののた
めのアッセイの感度を示す。
【０１３１】 図８は、フルオレセイン標識オリゴヌクレオチドプローブを使用する、ＨＬ−
６０（モデル癌細胞株）およびヒトＰＢＭＣにおけるテロメラーゼｍＲＮＡの検
出、続いてＴＳＡシグナル増幅を示す。ハイブリダイゼーション条件およびＴＳ
Ａ増幅を、「材料および方法」に記載する。ヒストグラムを、以下のように色分
けする：赤＝ＨＬ−６０細胞；黒＝ヒトＰＢＭＣ。左側ピークは、非占有ＧＭＤ
を示し、右側ピークは、シグナル細胞で占有されたＧＭＤを示す。ＨＬ−６０細
胞について２２０およびヒトＰＢＭＣについて７８における右側ピークの相対平
均蛍光（Ｓ／Ｎ−２．８）。これらの結果は、異なる細胞型、特に正常細胞と癌
細胞との間におけるｍＲＮＡの示差的発現を検出するためのこの方法論の力を示
す。
【０１３２】
【表３】 上記の発明を明快さおよび理解の目的のためにいくらか詳細に記載してきたが
、この開示を読むことにより、形態および詳細の種々の変更が、本発明の真の範
囲から逸脱することなく行われ得ることが当業者には明らかである。本出願にお
いて引用される全ての刊行物および特許文献は、各々の個々の刊行物または特許
文献がそのように個々に示された場合と同じ程度にその全体が全ての目的のため
に参考として援用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、カプセル化または非カプセル化された、ヒト染色体、マウス染色体お
よび植物染色体を示す。
【図２】 図２は、染色体ＤＮＡのゲル電気泳動を示す。新しく単離された非カプセル化
染色体：ｂ−マウス、ｅ−ヒトＫ−５６２、ｇ−ヒトＲＥＨ；単離の１ヶ月後の
非カプセル化染色体：ｃ−マウス、ｆ−ヒトＫ−５６２、ｈ−ヒトＲＥＨ；６ヶ
月間保存されたカプセル化染色体：ｄ−マウス、ｉ−ヒトＫ−５６２、ｊ−ヒト
ＲＥＨ；コントロールとして使用されたλＤＮＡ（０．１μｇ）：ａ、ｋ。
【図３Ａ】 図３Ａは、ｂｃｒ遺伝子座特異的プローブを用いるマイクロドロップインサイ
チュハイブリダイゼーション後のヒト第２２染色体のフロー選別を示す。
【図３Ｂ】 図３Ｂは、蛍光顕微鏡を用いて可視化された選別された染色体を示す。
【図４】 図４は、第１０、２１または２２染色体由来の特異的プライマーセットを用い
るポリメラーゼ連鎖反応による選別測定後の第２２染色体の純度を示す。
【図５】 図５は、カプセル化染色体の制限消化を示す。
【図６】 図６は、ＭＩＳＨによる、転座された第２２染色体（左）、第９染色体（中）
、および無転座第２２染色体（右）の検出を示す。
【図７】 図７は、２つのＨＲＰ標識したオリゴプローブとのハイブリダイゼーション後
の、カプセル化されたＨＩＶ感染細胞におけるｇａｇ ＨＩＶ ＲＮＡのフロー
サイトメトリー検出を示す。
【図８】 図８は、フルオレセイン標識したオリゴヌクレオチドプローブを用いる、ＨＬ
−６０（モデル癌細胞株）およびヒトＰＢＭＣにおけるテロメラーゼｍＲＮＡの
検出を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 15/09 ＺＮＡ Ｇ０１Ｎ 33/566 Ｇ０１Ｎ 33/544 33/58 Ａ 33/566 Ｃ１２Ｎ 15/00 ＺＮＡＡ 33/58 Ｆ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｄ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G045 AA25 AA26 AA40 BB02 BB10 BB20 BB24 CA17 CB01 CB02 CB17 CB19 CB20 CB21 DA12 DA13 DA14 DA78 DA80 FA08 FA16 FA36 FA37 FB01 FB02 FB05 FB07 FB12 FB15 JA01 JA20 4B024 AA01 AA12 AA13 AA14 CA01 CA11 HA12 4B029 AA07 AA21 CC05 FA12 FA13 4B063 QA01 QA08 QA19 QQ08 QQ10 QQ43 QQ53 QQ58 QQ60 QQ79 QR02 QR13 QR32 QR38 QR51 QR56 QR58 QR81 QS11 QS34 4B065 AA87Y BD01 BD15 BD32 CA23 CA44 CA46

Claims (68)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 核酸分析方法であって、 生物学的実体の集団をカプセル化しているゲルマイクロドロップの集団を形成
    し、それにより該集団における少なくともいくつかのマイクロドロップが、各々
    単一の実体をカプセル化する工程であって、各実体が核酸を含む、工程； 該ゲルマイクロドロップの集団を、プローブが、少なくとも１つのゲルマイク
    ロドロップにおける該核酸の少なくとも１つの相補配列に特異的にハイブリダイ
    ズする条件下で該プローブと接触させる工程； 該少なくとも１つのゲルマイクロドロップを単離または検出する工程、 を包含する、方法。
  2. 【請求項２】 前記生物学的実体が、細胞、ウイルス、核および染色体から
    なる群より選択される、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記生物学的実体が、前記接触工程の前には化学的に固定さ
    れていない、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記核酸を、前記接触工程の前に増幅する工程をさらに包含
    する、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記生物学的実体が、染色体である、請求項１に記載の方法
    。
  6. 【請求項６】 前記ゲルマイクロドロップの集団が、液体ゲル中での生物学
    的実体の調製物を形成する工程、および疎水性溶媒中へ該調製物を分散して該実
    体をカプセル化するドロップを形成する工程によって形成される、請求項１に記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ゲルマイクロドロップの集団が、液体ゲル中での生物学
    的実体の調製物を形成する工程、および該調製物を脈動オリフィスに通す工程に
    よって形成される、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記脈動オリフィスが、インクジェットプリンターの要素で
    ある、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 大部分のドロップが、染色体を含まず、そして１〜３０％の
    ドロップが、１本の染色体を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ドロップが、直径２〜２００μｍである、請求項１に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記ゲルが、アガロース、アルギネート、カラゲーナン、
    またはポリアクリルアミドから選択される、請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの単離されたマイクロドロップの前記ゲル
    をアガラーゼで消化して、該マイクロドロップ内の核酸を単離する工程をさらに
    包含する、請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記マイクロドロップ内の核酸を前記接触工程の前に変性
    させる工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記ゲルがアガロースであり、そして前記方法が、前記変
    性工程と前記接触工程との間に、該アガロース中のヒドロキシル基を、互いに、
    そして前記核酸中のヒドロキシル基を用いて架橋する工程をさらに包含する、請
    求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記ハイブリダイゼーションが、６８℃を超える温度で、
    または２０％を超えるホルムアミド濃度の存在下で行われる、請求項１４に記載
    の方法。
  16. 【請求項１６】 前記生物学的実体が、ヒト、非ヒト哺乳動物、植物、細菌
    、真菌、魚、または昆虫から得られる、請求項５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記プローブが標識されている、請求項１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記マイクロドロップが、標識されたプローブからシグナ
    ルを増幅する試薬をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記プローブが酵素で標識され、そして前記試薬が該酵素
    についての基質である、請求項１７に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記プローブが蛍光標識される、請求項１７に記載の方法
    。
  21. 【請求項２１】 前記プローブが、該プローブに対する相補配列を保有する
    核酸を各々含む前記マイクロドロップの部分集団に特異的にハイブリダイズする
    、請求項１に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記少なくとも１つのゲルマイクロドロップが、蛍光活性
    化細胞選別によって単離される、請求項１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記少なくとも１つのゲルマイクロドロップが、フローサ
    イトメトリー、顕微鏡法、デジタル画像分析、走査型サイトメトリー、光子計数
    またはｃｃｄによって検出される、請求項１に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記プローブが、核酸である、請求項１に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記プローブが、遺伝子座特異的プローブである、請求項
    ２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記プローブが、野生型個体における異なる染色体に対し
    て相補的な第１のプローブおよび第２のプローブをそれぞれ含み、それにより、
    同じ染色体への該第１のプローブおよび該第２のプローブの同時ハイブリダイゼ
    ーションが、個体における染色体転座を示す、請求項５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記プローブが、サテライトＤＮＡ配列、セントロメア領
    域、テロメア領域または反復配列にハイブリダイズする、請求項１に記載の方法
    。
  28. 【請求項２８】 前記プローブが、染色体特異的プローブである、請求項１
    に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記染色体の集団が、患者由来の単一細胞または均質細胞
    株から得られる、請求項５に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 第２の標識を有する空のマイクロドロップを標識せずに、
    該第２の標識を有する実体を含むマイクロドロップを標識する工程をさらに包含
    する、請求項１に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記染色体の集団が、患者における異なる細胞の集団から
    得られる、請求項５に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記プローブにハイブリダイズした染色体を含むマイクロ
    ドロップの部分集団の、該プローブにハイブリダイズしていない染色体を含むマ
    イクロドロップの部分集団に対する比を決定する工程をさらに包含する、請求項
    ３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記比が、１：１０未満である、請求項３２に記載の方法
    。
  34. 【請求項３４】 前記プローブが、変異を保有する核酸セグメントにハイブ
    リダイズし、そして前記比が、該変異を保有する前記集団における細胞の比率を
    示す、請求項３２に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記変異が、体細胞変異である、請求項３２に記載の方法
    。
  36. 【請求項３６】 前記変異が、生殖細胞系列変異である、請求項３２に記載
    の方法。
  37. 【請求項３７】 核酸を含む単離されたゲルドロップを、制限酵素と接触さ
    せ、それにより該制限酵素が該核酸を該ドロップ内で切断する工程をさらに包含
    する、請求項１に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 単離されたゲルマイクロドロップにおいて、染色体から単
    一染色体フラグメントライブラリーを調製する工程をさらに包含する、請求項５
    に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 単離されたゲルマイクロドロップにおいて単一染色体由来
    のプローブを調製する工程をさらに包含する、請求項５に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記プローブが、染色体ペインティングプローブである、
    請求項３９に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記プローブが、逆染色体ペインティングプローブである
    、請求項３９に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 生物学的実体をカプセル化するゲルマイクロドロップを少
    なくとも１時間にわたって保存する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方
    法。
  43. 【請求項４３】 前記生物学的実体が、前記接触工程の前に保存される、請
    求項４２に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記生物学的実体が、単離工程または検出工程の後で保存
    される、請求項４２に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記ゲルマイクロチップが、少なくとも６ヶ月間保存され
    る、請求項４２に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 単離されたゲルマイクロチップを顕微鏡下で検鏡して、前
    記染色体のどの領域が前記プローブにハイブリダイズしたかを決定する工程をさ
    らに包含する、請求項５に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記プローブにハイブリダイズした核酸を含む前記少なく
    とも１つのゲルドロップを、該プローブに結合する標識と接触させる工程をさら
    に包含する、請求項１に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記染色体の集団が、少なくとも１０，０００の染色体を
    含む、請求項１に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記生物学的実体が細胞であり、そして前記プローブが、
    該細胞をともなってＲＮＡ分子にハイブリダイズする、請求項１に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 変異に起因する疾患を診断する方法であって： 患者由来の細胞のサンプルを得る工程； マイクロドロップの集団に該サンプル由来の染色体の集団をカプセル化する工
    程； 該マイクロドロップを、体細胞変異を含む核酸セグメントに相補的である第１
    のプローブ、および該体細胞変異が該体細胞変異から遠位の部位に生じた該染色
    体に相補的な第２のプローブと接触させ、それにより該第１のプローブが、体細
    胞変異を有する該染色体を保有するマイクロドロップにハイブリダイズし、そし
    て該第２のプローブが、該体細胞変異が存在するか否かにかかわらず該染色体を
    保有するマイクロドロップにハイブリダイズする工程； 該第１のプローブにハイブリダイズしたマイクロドロップと、該第２のプロー
    ブにハイブリダイズしたマイクロドロップとの比を決定する工程； 該比によって、疾患の存在または予後を診断する工程、 を包含する、方法。
  51. 【請求項５１】 前記疾患が癌である、請求項５０に記載の方法。
  52. 【請求項５２】 前記変異が、ｐ５３、ＢＲＣＡ−１、ＢＲＣＡ−２、ｒａ
    ｓまたは網膜芽細胞腫の遺伝子である、請求項５１に記載の方法。
  53. 【請求項５３】 染色体分析方法であって、 核の集団をカプセル化するゲルマイクロドロップの集団を形成し、それにより
    該集団における少なくともいくつかのマイクロドロップが各々、単一の核をカプ
    セル化する、工程； 該ゲルマイクロドロップの集団を、プローブが、少なくとも１つのゲルマイク
    ロドロップレットの核における少なくとも１つの染色体における少なくとも１つ
    の相補配列に特異的にハイブリダイズする条件下で該プローブと接触させる工程
    ； 該少なくとも１つのゲルマイクロドロップレットを単離または検出する工程、
    を包含する、方法。
  54. 【請求項５４】 染色体を単離する方法であって、 細胞集団をゲニステインおよびコルセミドにおいて培養して中期に染色体を同
    調させる工程； 該細胞から染色体を単離する工程、 を包含する、方法。
  55. 【請求項５５】 染色体を単離する方法であって、 細胞の集団を溶解して、溶解産物を形成する工程； 該溶解産物を、磁性粒子に連結した抗体で処理する工程であって、ここで該抗
    体が、該細胞における１以上の染色体に特異的に結合する、工程； 該溶解産物から磁性粒子を単離する工程、 を包含する、方法。
  56. 【請求項５６】 染色体分析方法であって、 細胞または核の集団をカプセル化するゲルマイクロドロップの集団を形成し、
    それにより該集団における少なくともいくつかのマイクロドロップが単一の核を
    各々カプセル化する工程； 該ゲルマイクロドロップの集団を、プローブが、少なくとも１つのゲルマイク
    ロドロップにおける少なくとも１つの核における少なくとも１つの相補配列に特
    異的にハイブリダイズする条件下でプローブと接触させる工程； 該少なくとも１つのゲルマイクロドロップを単離または検出する工程、 を包含する、方法。
  57. 【請求項５７】 前記プローブが、酵素で標識され、そして前記ゲルマイク
    ロドロップが該酵素についての基質を含む、請求項５６に記載の方法。
  58. 【請求項５８】 前記ゲルマイクロドロップが、ビオチン化ゲルから形成さ
    れ、そして前記基質が、アビジンまたはストレプトアビジン部分を介してビオチ
    ンに連結している、請求項５６に記載の方法。
  59. 【請求項５９】 前記基質が化学発光である、請求項５８に記載の方法。
  60. 【請求項６０】 前記酵素が、西洋ワサビペルオキシダーゼまたはアルカリ
    ホスファターゼである、請求項５９に記載の方法。
  61. 【請求項６１】 前記検出する工程が、蛍光顕微鏡、デジタル画像分析器 走査型サイトメーター、光子計数デバイスまたはｃｃｄを用いて少なくとも１つ
    のゲルマイクロドロップを分析することを含む、請求項５６に記載の方法。
  62. 【請求項６２】 前記検出する工程が、前記少なくとも１つのマイクロドロ
    ップの核内での前記プローブの分布を示す、請求項６１に記載の方法。
  63. 【請求項６３】 前記検出する工程が、複数のゲルマイクロドロップを顕微
    鏡スリップ上に配置する工程および蛍光顕微鏡、デジタル画像分析器、走査型サ
    イトメーター、光子計数デバイスまたはｃｃｄを用いてハイブリダイゼーション
    シグナルを検出する工程を包含する、請求項５６に記載の方法。
  64. 【請求項６４】 前記プローブが、５０ｋｂよりも短い単一コピーのゲノム
    配列にハイブリダイズする、請求項５６に記載の方法。
  65. 【請求項６５】 前記プローブが、１０ｋｂよりも短い単一コピーのゲノム
    配列にハイブリダイズする、請求項５６に記載の方法。
  66. 【請求項６６】 前記単離または検出する工程が、フローサイトメトリー、
    必要に応じてＦＡＣＳまたはＭＡＣＳによって達成される、請求項５６に記載の
    方法。
  67. 【請求項６７】 キットであって、高融解温度アガロース、乳化装置、該キ
    ットをプローブハイブリダイゼーション分析にどのように使用するかを示すラベ
    ルを備える、キット。
  68. 【請求項６８】 核酸にハイブリダイズする少なくとも１つのプローブをさ
    らに備える、請求項６７に記載のキット。
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