JP2003093096A - Method for evaluating demethylation activity against dna of test specimen - Google Patents

Method for evaluating demethylation activity against dna of test specimen

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JP2003093096A
JP2003093096A JP2001287409A JP2001287409A JP2003093096A JP 2003093096 A JP2003093096 A JP 2003093096A JP 2001287409 A JP2001287409 A JP 2001287409A JP 2001287409 A JP2001287409 A JP 2001287409A JP 2003093096 A JP2003093096 A JP 2003093096A
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Japan
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dna
evaluating
micronucleus
demethylation
test substance
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Japanese (ja)
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Takatomo Sato
卓朋 佐藤
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Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for screening the demethylation activity against a DNA of a test specimen. SOLUTION: This method for evaluating the demethylation activity against the DNA of the test specimen comprises (1) culturing a cell in which a methylation DNA region on a chromosome has only one visualizable site, in the presence of the test specimen, (2) preparing a specimen by using the cell cultured at the step (1), (3) measuring a micronucleus frequency by using the specimen obtained at the step (2), and (4) discriminating the presence or absence of the demethylation activity based on the micronucleus frequency measured at the step (3).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被検物質、例え
ば、種々の生体関連物質、のDNAに対する脱メチル化
作用の有無を判定する技術に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for determining the presence or absence of a demethylation action on DNA of a test substance, for example, various biologically relevant substances.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日のゲノム研究では、従来のように塩
基配列情報から遺伝子を特定し、その遺伝子の機能およ
び構造を追求する研究、即ち、ジェネティックスの他
に、遺伝子発現の制御機構をクロマチンの動的変動から
解明しようとする研究、即ち、エピジェネティクスが注
目されている。
2. Description of the Related Art In today's genomic research, a gene is identified from nucleotide sequence information and the function and structure of the gene are pursued as in the past, that is, in addition to genetics, a mechanism for controlling gene expression is chromatin. Epigenetics, which is the research to be elucidated from the dynamic fluctuations of, has attracted attention.

【0003】近年のエピジェネティクスにより、遺伝子
の発現制御機構におけるメチル化の役割、即ち、「DN
Aのメチル化を切っ掛けとして、クロマチンが凝縮する
結果、その近傍の遺伝子の発現スイッチがオフとなる」
または、逆に捉えれば、「メチル化DNAの存在によっ
てもともと発現が停止していた遺伝子が、脱メチル化さ
れることによりスイッチがオンとなり、前記遺伝子の発
現を開始する」という機構が明らかになってきた。
With recent epigenetics, the role of methylation in the gene expression control mechanism, that is, "DN
Chromatin condenses after the methylation of A triggers, turning off the expression switch of genes in the vicinity. "
Or, conversely, the mechanism that “a gene whose expression was originally stopped due to the presence of methylated DNA is turned on by demethylation to start the expression of the gene” becomes clear. Came.

【0004】例えば、p16などの、所謂、癌抑制遺伝
子が次のように機能することも解明されてきた。正常細
胞では、通常、p16が発現することによってその細胞
が癌化へと向かうのを抑制している(即ち、p16遺伝
子の上流の配列の非メチル化)。一方、癌細胞では、該
p16遺伝子の上流の配列がメチル化されることによっ
て、p16の発現が停止(即ち、ストップ)している。
癌治療などの医療分野では、発癌に伴ってその発現が停
止したp16などの癌抑制遺伝子を、脱メチル化作用に
よって正常に発現させ、それにより、細胞を正常な方向
へと導こうとする研究が行われている。従って、今後、
効果的に脱メチル化作用を発揮するような新薬の開発も
期待される。しかしながら、そのためには、新規の脱メ
チル化作用を有する化学物質および生体関連物質の検索
することが必要である。しかしながら、そのような脱メ
チル化作用をスクリーニングするための細胞遺伝子学的
方法は、未だ確立されていない。
It has been elucidated that, for example, so-called tumor suppressor genes such as p16 function as follows. In normal cells, the expression of p16 usually suppresses the cells from becoming cancerous (ie, unmethylation of a sequence upstream of the p16 gene). On the other hand, in cancer cells, the expression of p16 is stopped (that is, stopped) by methylating the upstream sequence of the p16 gene.
In the medical field such as cancer treatment, a study to normalize the expression of tumor suppressor genes such as p16, whose expression was stopped due to carcinogenesis, by demethylation, and thereby to guide cells to normal directions Is being done. Therefore, in the future,
Development of new drugs that effectively exert demethylation is also expected. However, for that purpose, it is necessary to search for chemical substances and bio-related substances having a new demethylation action. However, cytogenetic methods for screening such demethylation effects have not yet been established.

【0005】例えば、Fauthら(Mutageness 13:23
5-241,1998)は、5−アザシチジンの脱メチル化作用の
解析のために、ヒトリンパ球を用いた小核試験と全染色
体のペインティング・プローブによるFISHを併用し
た解析を試みている。しかしながら、この方法では非常
に多くの手間が掛かかるため、迅速および簡便性が要求
されるスクリーニング手法としては使用に適さないので
ある。従って、脱メチル化作用をスクリーニングするた
めの細胞遺伝子学的方法の早期の確立が望まれている。
For example, Fauth et al. (Mutageness 13:23
5-241, 1998), for the analysis of the demethylation action of 5-azacytidine, an analysis using a micronucleus test using human lymphocytes and FISH using a painting probe for all chromosomes is attempted. However, since this method requires a great deal of labor, it is not suitable for use as a screening method that requires quickness and convenience. Therefore, early establishment of a cytogenetic method for screening the demethylation effect is desired.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、脱メ
チル化作用をスクリーニングするための方法を提供する
ことである。
The object of the present invention is to provide a method for screening for demethylation activity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述のような課題は、以
下のような本発明によって解決される。即ち;被検物質
のDNAに対する脱メチル化作用を評価する方法であっ
て、 (1)染色体上のメチル化DNA領域が可視化可能な部
位を1箇所だけ持つことを特徴とする細胞を、被検物質
の存在下で培養すること; (2)(1)の培養を行った細胞を用いて標本を作製す
ること; (3)(2)で得られた標本について小核頻度を測定す
ること;および (4)(3)で測定された小核頻度を基に脱メチル化作
用の有無を評価すること; を具備する方法である。
The above-mentioned problems can be solved by the present invention as described below. That is; a method for evaluating the demethylation action of a test substance on DNA, comprising: (1) testing a cell characterized in that it has only one visible site in a methylated DNA region on a chromosome. Culturing in the presence of a substance; (2) preparing a specimen using the cells cultured in (1); (3) measuring the micronucleus frequency of the specimen obtained in (2); And (4) evaluating the presence or absence of a demethylation action based on the micronucleus frequency measured in (3).

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】1.緒言 本発明は、このような小核を指標とするエピジェネティ
ック作用のスクリーニング方法を提供するものである。
特に、染色体上の特定のメチル化DNA領域におけるク
ロマチンの脱凝集とDNA鎖切断を指標として被検物質
のDNAに対する脱メチル化作用を判定する細胞遺伝学
的スクリーニング方法を提供する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION 1. Introduction The present invention provides a screening method for epigenetic action using such micronucleus as an index.
In particular, the present invention provides a cytogenetic screening method for determining the demethylation action of a test substance on DNA using chromatin disaggregation and DNA strand breaks in specific methylated DNA regions on the chromosome as indicators.

【0009】種々の環境変異原によって、染色体に切
断、交換および不分離などの形態的な異常が生じた場合
には、その後の間期において、細胞核の一部が分離して
微小な核が形成されることが知られている。このような
微小な核は小核と呼ばれる。このような小核の出現とそ
の頻度を解析することによって、DNA損傷または分裂
阻害による染色体異常を検出することが可能である。今
日、小核を指標とした変異原性のスクリーニング法は、
手法の簡便さおよび観察の容易さといった利点から広く
用いられている。
[0009] When various environmental mutagens cause morphological abnormalities such as cleavage, exchange and non-segregation in the chromosome, a part of the cell nucleus is separated and a minute nucleus is formed in the subsequent interphase. It is known to be done. Such minute nuclei are called micronuclei. By analyzing the appearance and frequency of such micronuclei, it is possible to detect chromosomal abnormalities due to DNA damage or mitotic inhibition. Today, the screening method for mutagenicity using micronucleus as an index is
It is widely used because of its advantages such as simple method and easy observation.

【0010】また最近では、fluorescence in situ hyb
ridization(FISH)法を併用して小核中の染色体情報を解
析することで、小核出現に関与する染色体の特異性を解
析しようという試みも行われている。その際、染色体構
造異常由来の小核の判定には、染色体特異的着色用DN
Aプローブ(ペインティング・プローブとも称される)
が用いられている。また、数的異常由来の小核の判定に
は、染色体の動原体特異的DNAプローブが用いられて
いる。しかしながら、このような従来から使用されてい
る小核試験は、本質的には化学物質の染色体構造異常誘
発性や小核異常誘発性を判定するための方法である。
Recently, fluorescence in situ hyb
Attempts have also been made to analyze the specificity of chromosomes involved in the appearance of micronuclei by analyzing chromosomal information in micronuclei using ridization (FISH) method together. At that time, for the determination of the micronucleus derived from the chromosome structural abnormality, the DN for coloring the chromosome is used.
A probe (also called painting probe)
Is used. In addition, a kinetochore-specific DNA probe of a chromosome is used to determine a micronucleus derived from a numerical abnormality. However, such conventionally used micronucleus test is essentially a method for determining the chromosomal structural abnormality inducing property or the micronucleus abnormally inducing property of a chemical substance.

【0011】従って、本発明者は、被検物質の脱メチル
化作用をスクリーニングする方法において小核試験を利
用するためには、単純に従来の小核試験を適用するだけ
では達成することはできないと考え、様々な角度からの
検討し、以下のことが特に重要であることを見出した。
第1点目は、光学顕微鏡レベルで可視化可能なメチル化
DNA領域をゲノム中に1箇所だけ持つ特徴的な細胞株
を材料として選定することであり、第2点目は、メチル
化領域に相補的なDNAプローブを使用し、出現した小
核の由来が問題のメチル化領域であるか否かを判定する
ことである。
Therefore, the present inventor cannot utilize the micronucleus test in the method for screening the demethylation action of a test substance by simply applying the conventional micronucleus test. Therefore, we examined from various angles and found that the following are particularly important.
The first point is to select, as a material, a characteristic cell line that has only one methylated DNA region in the genome that can be visualized at the optical microscope level. The second point is to complement the methylated region. To determine whether the origin of the emerging micronucleus is the methylated region of interest using a conventional DNA probe.

【0012】それらの知見を基に、更に、発明者は、種
々の観点から鋭意検討を重ねることによって、小核の頻
度を指標として、被検物質(例えば、生体関連物質な
ど)のエピジェネティック作用、特に、脱メチル化作用
をスクリーニングする方法を提供することに成功した。
Based on these findings, the inventor has further made earnest studies from various viewpoints, whereby the epigenetic action of a test substance (for example, a biologically relevant substance) using micronucleus frequency as an index. In particular, we have succeeded in providing a method for screening the demethylation effect.

【0013】2.発明の態様 以下に図面を参照しながら本発明の態様を説明する。2. Aspects of the invention Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1は、従来の小核を用いた変異原性(即
ち、染色体異常誘発性)の解析方法を示すフローチャー
トである。図2は、本発明の態様例である解析方法の流
れを示す模式図である。
FIG. 1 is a flowchart showing a conventional method for analyzing mutagenicity (that is, chromosomal aberration-inducing property) using micronuclei. FIG. 2 is a schematic diagram showing the flow of the analysis method according to the embodiment of the present invention.

【0015】図1は、従来の方法による染色体構造異常
を検出する小核試験と数的異常を検出する小核試験の流
れを示した。染色体構造異常由来の小核の判定には、染
色体特異的着色用DNAプローブ(ペインティングプロ
ーブとも称される)が用いられ、数的異常由来の小核の
判定には、染色体の動原体特異的DNAプローブが用い
られる。このような従来の小核試験では、一定条件下で
増殖可能な細胞株であれば、使用する細胞種はそれほど
限定されなかった。
FIG. 1 shows the flow of a micronucleus test for detecting chromosomal structural abnormalities and a micronucleus test for detecting numerical abnormalities by the conventional method. A chromosome-specific coloring DNA probe (also called a painting probe) is used to determine a micronucleus derived from a chromosome structural abnormality, and a chromosome centromere specific to a micronucleus derived from a numerical abnormality. DNA probes are used. In such a conventional micronucleus test, the cell type used was not so limited as long as it was a cell line capable of growing under certain conditions.

【0016】これに対して、本発明の態様では、顕微鏡
下で可視化可能なメチル化DNA領域をゲノム中に1箇
所だけ有する細胞を使用する。本発明の態様である被検
物質のDNAに対する脱メチル化作用を評価する方法は
以下の通りである(図2)。
On the other hand, in the embodiment of the present invention, a cell having only one methylated DNA region in the genome which can be visualized under a microscope is used. The method for evaluating the demethylation action of a test substance on DNA, which is an aspect of the present invention, is as follows (FIG. 2).

【0017】第1に、顕微鏡下で可視化可能なメチル化
DNA領域をゲノム中に1箇所だけ有する細胞を、一定
時間、被検物質を含む培地で培養する。本発明で使用す
ることが可能な細胞は、顕微鏡下で可視化可能なメチル
化DNA領域をゲノム中に1箇所だけ有する細胞であ
る。高度に反復するメチル化CpG配列が、染色体の1
箇所に集中して存在する細胞が好ましい。或いは、高度
に反復するメチル化CpG配列は染色体の複数の箇所に
存在しているが、染色やその他の識別手段によって目的
とする箇所について選択的に可視化可能なメチル化DN
A領域を得られるような細胞であってもよい。
First, cells having only one methylated DNA region in the genome which can be visualized under a microscope are cultured in a medium containing a test substance for a certain period of time. Cells that can be used in the present invention are cells that have only one methylated DNA region in the genome that can be visualized under a microscope. A highly repetitive methylated CpG sequence is located on chromosome 1
Cells that are concentrated in one location are preferred. Alternatively, a highly repetitive methylated CpG sequence is present at multiple sites on a chromosome, but methylated DN that can be selectively visualized at a desired site by staining or other identification means.
It may be a cell capable of obtaining the A region.

【0018】例えば、男性胎児肺繊維芽細胞株TIG−
7を使用することが可能である。男性胎児肺繊維芽細胞
株TIG−7は、15番染色体の短腕に特異的なメチル
化DNA領域(15p+と称す)を有する。
For example, male fetal lung fibroblast cell line TIG-
It is possible to use 7. The male fetal lung fibroblast cell line TIG-7 has a methylated DNA region (referred to as 15p +) specific to the short arm of chromosome 15.

【0019】第2に、培養した細胞を用いて標本を作製
する。本発明で都合良く使用される標本作成方法は、一
般的に、それ自身公知の小核試験の為の標本を作成する
方法を用いることが可能である。例えば、スライドグラ
スなどの支持体に細胞を固定してもよく、または細胞質
を溶解して裸核化した後に細胞浮遊液としてもよい。即
ち、そのような標本は、支持体固定標本であっても、浮
遊細胞試料であってもよい。
Second, a sample is prepared using the cultured cells. As a method for preparing a specimen conveniently used in the present invention, generally, a method for preparing a specimen for a micronucleus test known per se can be used. For example, the cells may be fixed on a support such as a slide glass, or the cell suspension may be prepared by lysing the cytoplasm to form a naked nuclei. That is, such a sample may be a support-fixed sample or a floating cell sample.

【0020】第3に、上記のメチル化DNA領域に相補
的な配列を有するDNAプローブを、該メチル化DNA
領域に対して結合する。好ましくは、そのようなDNA
プローブには蛍光物質が付与され、そのようなDNAプ
ローブ(A’)を用いて、前記標本に対して蛍光インサイ
チューハイブリダイゼーション(fluorescence in situ
hybridization、以下、FISH と称す)を行ってもよい。
あるいは蛍光物質に代わり、発光物質、放射性同位元素
および色素などを使用することが可能であるが、検出の
容易さおよび安全性などから蛍光物質が好ましい。
Thirdly, a DNA probe having a sequence complementary to the above-mentioned methylated DNA region is added to the methylated DNA region.
Join to a region. Preferably such DNA
A fluorescent substance is added to the probe, and such a DNA probe (A ′) is used to perform fluorescence in situ hybridization on the sample.
hybridization, hereinafter referred to as FISH).
Alternatively, a luminescent substance, a radioisotope, a dye or the like can be used in place of the fluorescent substance, but the fluorescent substance is preferable from the viewpoint of easiness of detection and safety.

【0021】第4に、被検物質のDNAに対する脱メチ
ル化作用を小核を指標として評価する。小核の検出は顕
微鏡を用いて目視で観察することによって実施する。ま
た同時または逐次的に、当該DNAプローブに付与した
蛍光物質からの蛍光シグナルを検出することが好まし
い。それにより、誘発された小核に当該蛍光物質が含ま
れいることが検出されれば、該DNAプローブをハイブ
リダイズしたメチル化DNA領域が脱メチル化されたこ
とにより誘発された小核であることと判定される。従っ
て、最終的な判定は、1つの被検物質について、複数例
の標本で試験し、それぞれの標本において誘発された標
本のそれぞれについて、FISHシグナルの有無を確認
し、該シグナルありと判定される小核の割合が顕著に多
い場合に、「その被検物質は脱メチル化作用あり」と総
合的に判断することが好ましい。
Fourthly, the demethylation action of the test substance on DNA is evaluated using the micronucleus as an index. The detection of micronuclei is carried out by visual observation using a microscope. Further, it is preferable to detect the fluorescent signal from the fluorescent substance applied to the DNA probe simultaneously or sequentially. Thereby, if it is detected that the fluorescent substance is contained in the induced micronucleus, it is a micronucleus induced by demethylation of the methylated DNA region hybridized with the DNA probe. Is determined. Therefore, the final judgment is that one test substance is tested in a plurality of specimens, the presence or absence of a FISH signal is confirmed in each specimen induced in each specimen, and it is judged that the signal is present. When the proportion of micronuclei is remarkably high, it is preferable to comprehensively judge that “the test substance has a demethylating action”.

【0022】また、本発明は、被検物質のDNAに対す
る脱メチル化作用を評価する方法に使用するための男性
胎児肺繊維芽細胞株TIG−7も提供する。また、被検
物質のDNAに対する脱メチル化作用を評価する方法に
使用するための該細胞株の15番染色体も本発明の範囲
に含まれる。例えば、男性胎児肺繊維芽細胞株TIG−
7の15番染色体、または15染色体のメチル化CpG
(即ち、mCpG)を豊富に含むCpGアイランドを含
むDNA断片を単離して、メチル化CpGを殆ど含まな
い細胞などに導入してもよい。 [例] 1.細胞検索 最初に、本発明に使用することが可能な細胞株、即ち、
光学顕微鏡下で可視化可能なメチル化DNA領域をゲノ
ム中に1箇所だけ持つヒト正常細胞株の検索を行った。
その結果、男性胎児肺繊維芽細胞株TIG−7の15番
染色体短腕上に、特異的なメチル化DNA領域(即ち、
15p+)を見出した。更に、種々の細胞遺伝学的解析
を実施した結果、この領域はribosomalDNA
(rDNA)の増幅により形成されていることが明かとなっ
た。
The present invention also provides a male fetal lung fibroblast cell line TIG-7 for use in a method for evaluating the demethylating action of a test substance on DNA. Further, chromosome 15 of the cell line for use in the method for evaluating the demethylation action of a test substance on DNA is also included in the scope of the present invention. For example, the male fetal lung fibroblast cell line TIG-
Methylated CpG of chromosome 15 of 7 or 15
Alternatively, a DNA fragment containing a CpG island rich in (ie, mCpG) may be isolated and introduced into a cell containing almost no methylated CpG. [Example] 1. Cell Search First, cell lines that can be used in the present invention, namely
A human normal cell line having only one methylated DNA region in the genome that can be visualized under an optical microscope was searched.
As a result, on the short arm of chromosome 15 of the male fetal lung fibroblast cell line TIG-7, a specific methylated DNA region (ie,
15p +) was found. Furthermore, as a result of various cytogenetic analysis, this region was found to be ribosomal DNA.
It was revealed that it was formed by amplification of (rDNA).

【0023】2.脱メチル化による影響 細胞株TIG−7に対して、代表的な脱メチル化物質で
ある5−アザシチジン(以下、5azaCと称す)を処理し
た。その結果、無処理群に対して、当該領域のみに明ら
かにクロマチンの脱凝縮反応(即ち、脱メチル化反応)
が認められた(図3)。図3に示した各画像模式図中の
黒く塗りつぶした部分は、緑色の蛍光シグナルが観察さ
れた部分を示し、緑色の蛍光シグナルは15番染色体の
動原体プローブを示す。また、斜線部分は、赤色の蛍光
シグナルが観察された部分を示し、赤色の蛍光シグナル
はrDNAプローブを示す。a、a’は無処理群であ
り、b、b’は5azaC処理群である(ここでは15
p+のクロマチン脱凝縮がある)。また、C,C’は5
azaC処理群における15p+の拡大図である。更
に、a,b,およびcはDAPI染色の白黒反転像を示
し、a’、b’およびc’はFISH像の模式図である
(図3)。
2. Effect of Demethylation The cell line TIG-7 was treated with 5-azacytidine (hereinafter referred to as 5azaC), which is a typical demethylating substance. As a result, the chromatin decondensation reaction (that is, demethylation reaction) was clearly observed only in the relevant region in the untreated group.
Was observed (Fig. 3). In each image schematic diagram shown in FIG. 3, a black-painted portion indicates a portion where a green fluorescence signal was observed, and the green fluorescence signal indicates a centromeric probe of chromosome 15. The shaded area indicates the area where the red fluorescence signal was observed, and the red fluorescence signal indicates the rDNA probe. a and a ′ are untreated groups, and b and b ′ are 5azaC treated groups (here, 15
There is p + chromatin decondensation). Also, C and C'are 5
It is an enlarged view of 15p + in an azaC processing group. Further, a, b, and c show black and white inverted images of DAPI staining, and a ′, b ′, and c ′ are schematic views of FISH images (FIG. 3).

【0024】5azaCを最終濃度0〜1.0μMの範
囲で24時間処理した場合、最高濃度1.0μMでは、
細胞増殖抑制率が約20%程度と極めて低いにも係わら
ず、ほぼ100%の分裂中期細胞において効率よく15
p+のクロマチン脱凝集を認めた(図4)。
When 5azaC was treated at a final concentration of 0 to 1.0 μM for 24 hours, the maximum concentration of 1.0 μM was
Despite the extremely low cell growth inhibition rate of about 20%, it is efficient in almost 100% of metaphase cells.
Chromatin disaggregation of p + was observed (Fig. 4).

【0025】3.小核誘発実験 男性胎児肺繊維芽細胞株TIG−7を用いて、更に、r
DNAでのFISHを併用した小核誘発実験を行った。
即ち、代表的な染色体構造異常誘発物質であるマイトマ
イシンC(MMC)と、代表的な脱メチル化物質である5−
アザシチジン(5azaC)を処理した。以下、それらを処理
した場合に誘発される小核の頻度を比較解析した結果を
示す。
3. Micronucleus induction experiment Using male fetal lung fibroblast cell line TIG-7,
Micronucleus induction experiments with FISH on DNA were performed.
That is, mitomycin C (MMC), which is a typical chromosomal structural abnormality inducing substance, and 5-, which is a typical demethylating substance.
Treated with azacitidine (5azaC). The results of comparative analysis of the frequency of micronuclei induced by treating them are shown below.

【0026】図5には、顕微鏡により観察した小核のF
IDSH画像の模式図を示す。ここで、a〜kはrDN
A(+)小核であり、lはrDNA(−)小核である。
各FISHシグナルは、図3と同様である。即ち、図5
の各画像の模式図中の黒く塗りつぶした部分は、緑色の
蛍光シグナルが観察された部分を示し、緑色の蛍光シグ
ナルは15番染色体の動原体プローブを示す。また、斜
線部分は、赤色の蛍光シグナルが観察された部分を示
し、赤色の蛍光シグナルはrDNAプローブを示す。
FIG. 5 shows F of micronucleus observed by a microscope.
The schematic diagram of an IDSH image is shown. Where a to k are rDN
A (+) micronucleus and l is rDNA (−) micronucleus.
Each FISH signal is the same as in FIG. That is, FIG.
In the schematic diagram of each of the images, a black-painted portion indicates a portion where a green fluorescence signal is observed, and the green fluorescence signal indicates a centromeric probe of chromosome 15. The shaded area indicates the area where the red fluorescence signal was observed, and the red fluorescence signal indicates the rDNA probe.

【0027】図6は小核の出現頻度を示すグラフを示
す。また、図7では、rDNA(+)およびrDNA
(−)の小核出現率を示した。各処理濃度および処理時
間において、5azaC処理群で誘発された小核は、そ
の殆どがrDNA(+)であるのに対し(図5a〜
k)、MMC処理群ではrDNA(−)の小核が圧倒的
に多かった(図5l)。ここで、5azaCを0.5μ
Mの濃度で24時間処理することにより、小核出現率は
約20%にまで至ることが明かとなった。
FIG. 6 is a graph showing the appearance frequency of micronuclei. Further, in FIG. 7, rDNA (+) and rDNA
The micronucleus appearance rate of (-) was shown. At each treatment concentration and treatment time, most of the micronuclei induced in the 5azaC treatment group were rDNA (+) (Fig. 5a-).
k), the rMC (-) micronuclei were predominant in the MMC-treated group (Fig. 5l). Here, 5azaC is 0.5μ
It was revealed that the micronucleus appearance rate reaches about 20% by the treatment with the concentration of M for 24 hours.

【0028】本実験条件下において、rDNA(+)小
核の出現頻度は、5azaC処理群では70%以上であ
った(図7、5azaC処理群)。即ち、男性胎児肺繊
維芽細胞株TIG−7に対する5azaC処理によっ
て、脱メチル化作用による小核が誘発されることが証明
された。一方、MMC処理群では、小核の出現頻度は2
0%以下であり、これは明らかに低い値である(図7、
MMC処理群)。従って、MMC処理群では、DNA損
傷によるDNA鎖切断が生じた可能性が示唆された。こ
れらの結果から、本発明の方法の有効性は明確になっ
た。
Under the conditions of the present experiment, the appearance frequency of rDNA (+) micronuclei was 70% or more in the 5azaC-treated group (Fig. 7, 5azaC-treated group). That is, it was proved that treatment with 5azaC on the male fetal lung fibroblast cell line TIG-7 induces micronuclei by demethylation. On the other hand, in the MMC-treated group, the appearance frequency of micronuclei is 2
0% or less, which is a clearly low value (Fig. 7,
MMC treatment group). Therefore, it was suggested that in the MMC-treated group, DNA strand breakage due to DNA damage may have occurred. From these results, the effectiveness of the method of the present invention became clear.

【0029】癌および加齢による傷害など、種々の疾
患、並びに細胞の分化、老化、不死化および癌化といっ
たあらゆる生命現象において、脱メチル化が関与してい
ることは次第に明らかになってきた。従って、本発明
は、種々の疾患および生命現象の更なる研究に、また、
生体関連物質の脱メチル化作用の判定に極めて有効な手
段となると考えられる。また、癌および加齢による傷害
など、種々の疾患の予防薬および治療薬をスクリーニン
グするためにも極めて有効であると考えられる。これ以
外にも、本発明の応用範囲は極めて広範である。
It has become gradually clear that demethylation is involved in various diseases such as cancer and injury due to aging, and all life phenomena such as cell differentiation, senescence, immortalization and carcinogenesis. Therefore, the present invention is intended for further study of various diseases and life phenomena, and
It is considered to be an extremely effective means for determining the demethylation action of biological substances. It is also considered to be extremely effective for screening preventive and therapeutic agents for various diseases such as cancer and injury due to aging. Besides this, the application range of the present invention is extremely wide.

【0030】なお、本発明は、脱メチル化作用を評価し
て癌の研究や臨床に役立てる新規な方法であるので、上
述した説明に限定されず、種々の変更、付加、転用が可
能であることはいうまでもない。また、上述した例で
は、染色体上のDNAに対する方法を提供しているが、
人工的に調製された核酸分子を適宜組換え等により導入
または活性化した遺伝学的物質を用いて同様に実行する
ことによって、使用者が要求する条件(例えば、経済
面、処理能力、所要スペース、工数面など)に有利な細
胞を用いた評価方法を提供することができる。また、本
発明における測定も、種々の公知の顕微鏡と同様の適正
な拡大および画像化可能な構成を有していれば、本発明
でいう顕微鏡に含まれるものであり、微小な測定データ
を光学的に取得できる構成以外の部分(例えば、接眼レ
ンズなど)を有している必要はない。また、測定工程を
行う手段と測定結果を解析または利用する手段とは同一
の装置または場所に設けられている必要ななく、例え
ば、遠隔な場所に設置された評価用機器(例えば、スク
リーンやプリンターなどの表示装置、データ解析用装置
など)と送受信可能な構成で接続することによって、ベ
ッドサイド、手術室、僻地施設、小規模施設などの現場
への迅速な支援も可能になり、評価情報に基づく二次利
用の効率化にも寄与し得る。
Since the present invention is a novel method for evaluating demethylation activity and useful for cancer research and clinical studies, it is not limited to the above description, and various modifications, additions and diversions are possible. Needless to say. Further, although the above-mentioned example provides a method for DNA on a chromosome,
The conditions required by the user (for example, economics, processing capacity, required space, etc.) are similarly obtained by carrying out the artificially prepared nucleic acid molecule similarly using a genetic material introduced or activated by recombination. It is possible to provide an evaluation method using cells that are advantageous in terms of man-hours, etc.). Further, the measurement in the present invention is also included in the microscope in the present invention as long as it has a configuration capable of appropriately magnifying and imaging similar to various known microscopes, and minute measurement data can be optically measured. It is not necessary to have a portion (for example, an eyepiece lens) other than the configuration that can be acquired in a physical manner. Further, the means for performing the measurement process and the means for analyzing or utilizing the measurement result do not have to be provided in the same device or place, and for example, an evaluation device installed at a remote place (for example, a screen or a printer). By connecting with a display device such as a display device, a data analysis device, etc.) that can be sent and received, it is possible to quickly support the site such as bedside, operating room, remote facility, small-scale facility, etc. It can also contribute to the efficiency of secondary use based on the above.

【0031】また、細胞と被検物質との培養工程および
DNAプローブとのハイブリダイゼーション工程、並び
に小核の測定については、上述した処理条件(特に、処
理用容器)に限定されず、種々の目的に応じたものに変
更してもよい。例えば、反応用核酸としてのDNAプロ
ーブとの反応をスライドガラス上ではなく、ウェル、多
孔質アレイおよびフローセルなどの他の反応容器で実行
してもよい。
The process of culturing cells and the test substance, the process of hybridization with a DNA probe, and the measurement of micronuclei are not limited to the above-mentioned processing conditions (particularly, the processing container), and can be used for various purposes. It may be changed according to. For example, the reaction with the DNA probe as the reaction nucleic acid may be carried out not on the slide glass but in other reaction vessels such as wells, porous arrays and flow cells.

【0032】本発明は、上述した説明に基づいて、上記
評価方法(特にスクリーニング方法)によって製造され
る医薬品(例えば、診断薬、治療薬、予防薬など)、上
記評価方法を実行する装置、上記評価方法を実行用装置
に実行させるためのプログラム(ないしソフトウェ
ア)、上記評価方法により出力された報告文書(例え
ば、検査表、カルテ、処方箋、製造依頼書、医薬品質表
など)も包含するものである。
Based on the above description, the present invention provides a pharmaceutical product (for example, a diagnostic drug, a therapeutic drug, a prophylactic drug, etc.) produced by the above evaluation method (particularly a screening method), an apparatus for executing the above evaluation method, and the above. It also includes a program (or software) for causing the execution device to execute the evaluation method, and a report document (for example, inspection table, chart, prescription, manufacturing request form, pharmaceutical quality table, etc.) output by the evaluation method. is there.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明により、脱メチル化作用をスクリ
ーニングするための方法が提供された。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a method for screening the demethylation effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の小核を用いた変異原性スクリーニング方
法のフローチャート。
FIG. 1 is a flowchart of a conventional mutagenicity screening method using micronuclei.

【図2】本発明の1態様である小核を指標とした被検物
質のDNAに対する脱メチル化作用を評価する方法を示
すフローチャート。
FIG. 2 is a flow chart showing a method for evaluating the demethylation action on DNA of a test substance using micronuclei as an index, which is one embodiment of the present invention.

【図3】本発明におけるメチル化染色体領域と脱メチル
化によるクロマチン脱凝縮を示す染色体の図。
FIG. 3 is a diagram of a chromosome showing a methylated chromosomal region and chromatin decondensation due to demethylation in the present invention.

【図4】5azaC処理によるクロマチン脱凝縮と細胞
生存率を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing chromatin decondensation and cell viability by treatment with 5azaC.

【図5】5azaCおよびMMC処理によって誘発され
た小核を含む、間期核を示す図。
FIG. 5 shows interphase nuclei containing micronuclei induced by 5azaC and MMC treatment.

【図6】5azaC、及びMMCの処理による小核出現
率を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the appearance rate of micronuclei by treatment with 5azaC and MMC.

【図7】rDNA陽性小核の出現率の比較を示すグラ
フ。
FIG. 7 is a graph showing a comparison of appearance rates of rDNA positive micronuclei.

───────────────────────────────────────────────────── 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) G01N 33/50 G01N 33/50 P Z 33/58 33/58 A // A61K 45/00 A61K 45/00 A61P 35/00 A61P 35/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 33/50 G01N 33/50 P Z 33/58 33/58 A // A61K 45/00 A61K 45/00 A61P 35/00 A61P 35/00

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検物質のDNAに対する脱メチル化作
用を評価する方法であって、 (1)染色体上のメチル化DNA領域が可視化可能な部
位を1箇所だけ持つことを特徴とする細胞を、被検物質
の存在下で培養すること; (2)(1)の培養を行った細胞を用いて標本を作製す
ること; (3)(2)で得られた標本について小核頻度を測定す
ること;および (4)(3)で測定された小核頻度を基に脱メチル化作
用の有無を評価すること;を具備する方法。
1. A method for evaluating the demethylation action of a test substance on DNA, comprising: (1) a cell characterized in that it has only one visible site in a methylated DNA region on a chromosome. , Culturing in the presence of a test substance; (2) preparing a specimen using the cells cultured in (1); (3) measuring micronucleus frequency in the specimen obtained in (2) And (4) evaluating the presence or absence of a demethylation action on the basis of the micronucleus frequency measured in (3).
【請求項2】 請求項1に記載の被検物質のDNAに対
する脱メチル化作用を評価する方法であって、更に、 (a)前記(3)の測定に先駆けて、前記(2)で作成
された標本に含まれる細胞の染色体における特定のメチ
ル化領域に対して相補的なDNAプローブをハイブリダ
イズすること; (b)前記(4)の小核頻度の測定と同時または逐次的
に、検出された小核に前記DNAプローブが含まれてい
るか否かを判定すること;を具備する評価方法。
2. A method for evaluating the demethylation action of a test substance according to claim 1 on DNA, which further comprises (a) the preparation in (2) above prior to the measurement in (3) above. Hybridizing with a DNA probe complementary to a specific methylated region in the chromosome of cells contained in the prepared sample; (b) simultaneous or sequential detection with the measurement of micronucleus frequency in (4) above. Determining whether the DNA probe is contained in the formed micronucleus.
【請求項3】 請求項1または2の何れか1項に記載の
被検物質のDNAに対する脱メチル化作用を評価する方
法であって、前記(2)の標本の作製が、前記細胞を支
持体表面に固定することを具備する評価方法。
3. A method for evaluating the demethylation action of the test substance according to any one of claims 1 and 2 on DNA, wherein the preparation of the specimen of (2) supports the cells. An evaluation method comprising fixing to a body surface.
【請求項4】 請求項1または2の何れか1項に記載の
被検物質のDNAに対する脱メチル化作用を評価する方
法であって、前記(2)の標本の作製が、前記細胞を裸
核化して溶液中に浮遊させることを具備する評価方法。
4. A method for evaluating the demethylation action of the test substance according to claim 1 on DNA, wherein the preparation of the specimen in (2) above leaves the cells naked. An evaluation method comprising nucleating and floating in a solution.
【請求項5】 請求項2から4の何れか1項に記載の被
検物質のDNAに対する脱メチル化作用を評価する方法
であって、 (i)前記(a)に記載のDNAプローブが蛍光物質を
含有すること; (ii)前記(a)に記載のハイブリダイズが蛍光インサ
イチューハイブリダイゼーションによって行われるこ
と; (iii)前記(4)に記載の小核頻度の測定が、顕微鏡
を使用して小核を検出することにより行われ、且つ前記
(b)に記載のDNAプローブの有無の判定が前記蛍光
物質のシグナルを光学的に検出することによって行われ
ること;を特徴とする評価方法。
5. A method for evaluating the demethylation action of a test substance according to any one of claims 2 to 4 on DNA, comprising: (i) the DNA probe according to (a) being fluorescent. (Ii) the hybridization described in (a) above is performed by fluorescence in situ hybridization; (iii) the micronucleus frequency described in (4) above is measured using a microscope. The evaluation method is performed by detecting micronuclei, and the presence or absence of the DNA probe described in (b) above is determined by optically detecting the signal of the fluorescent substance.
【請求項6】 被検物質の核酸分子に対する脱メチル化
作用を評価する方法であって、 (1)被検物質の存在下で所定の細胞を培養する工程
と、 (2)(1)で培養した細胞のメチル化可能な特定部位
に対して特異的に結合する反応性核酸分子を、培養した
細胞の核酸分子とハイブリダイズ可能な条件において反
応させる工程と、 (3)特定の測定条件によって、培養した細胞における
上記の特定部位のメチル化だけを検出する工程とを具備
することを特徴とする方法。
6. A method for evaluating the demethylation action of a test substance on a nucleic acid molecule, comprising the steps of (1) culturing predetermined cells in the presence of the test substance, and (2) (1) Reacting a reactive nucleic acid molecule that specifically binds to a methylatable specific site of the cultured cell under conditions capable of hybridizing with the nucleic acid molecule of the cultured cell, and (3) depending on specific measurement conditions. And a step of detecting only methylation of the specific site in the cultured cells.
【請求項7】 前記反応性核酸分子が測定可能な標識物
質で標識されており、特定の測定条件が細胞の特定部位
における標識物質の結合の有無を測定することを特徴と
する請求項6に記載の方法。
7. The method according to claim 6, wherein the reactive nucleic acid molecule is labeled with a measurable labeling substance, and the specific measurement condition measures the presence or absence of binding of the labeling substance at a specific site of the cell. The method described.
【請求項8】 前記検出工程が、小核中の標識物質の存
在を測定する工程を含むことを特徴とする請求項7に記
載の方法。
8. The method according to claim 7, wherein the detecting step includes a step of measuring the presence of the labeling substance in the micronucleus.
【請求項9】 前記細胞内の核酸分子が、特定の測定条
件において測定可能なメチル化部位を1箇所だけ有する
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
9. The method according to claim 6, wherein the intracellular nucleic acid molecule has only one measurable methylation site under specific measurement conditions.
【請求項10】 検出する工程が、複数の同一条件の細
胞を測定して、メチル化に関する情報を統計処理するこ
とを特徴とする請求項6から9の何れかに記載の方法。
10. The method according to claim 6, wherein the detecting step comprises measuring a plurality of cells under the same conditions and statistically processing information on methylation.
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