JP2004505247A - 子宮頚部悪性腫瘍につながる異常の検出 - Google Patents
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Abstract
本発明は、患者からのサンプルにおける異常を検出する方法であって、患者の細胞のサンプルを入手するステップと;上記細胞を、少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連抗原に結合することができ、少なくとも1つの分子が細胞増殖マーカーに結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと、上記結合をモニタリングするステップとを含む方法に関する。
Description
【0001】
[発明の分野]
本発明は、子宮頚部悪性腫瘍(cervical malignancy)を示す、又は子宮頚部悪性腫瘍につながる可能性がある異常を同時にスクリーニングする方法に関する。従って、本発明は、HPV感染及び前兆病変、又は子宮頚部悪性腫瘍に先行するもしくは共に発生する他の状態を、同時にスクリーニングする方法、ならびに上記方法で有用な試薬に関する。
【0002】
[発明の背景]
集中的で高価な国家的スクリーニングプログラムにもかかわらず、子宮頚部の癌は、英国女性の8番目に多い悪性腫瘍であり、35才未満の女性では最も多い悪性腫瘍である(Cancer Research Campaign,Cancer of the Cervix uteri.1994,CRC:London)。開発途上世界では、子宮頚部の癌は最も多い悪性腫瘍であり、また、35〜45才の女性の死因につながり、毎年の新たな症例は437,000人と推定される(Cancer Research Campaign,Cancer−world perspectives.1995,CRC:London)。
【0003】
乳頭腫ウイルス(PV:papilloma virus)は、感染部位及び関与するHPV(ヒト乳頭腫ウイルス)型によって、重症度が様々な上皮腫瘍をヒトで引き起こす(Laimins,1993;Villiersde,1994)。HPV1又はHPV63等のローリスク型(Egawaら、1993a;Egawaら、1993b)は、稀に悪性腫瘍に進行するに過ぎない良性の皮膚のいぼを引き起こすが、HPV16及びHPV31等のハイリスクウイルスは、粘膜部位に扁平いぼを引き起こし、高度の子宮頚部上皮内腫瘍形成(CIN)及び癌を伴う(Schneider,1994)。HPV誘導性の腫瘍の形成は、上皮基底細胞の感染、及び細胞増殖(proliferation)を刺激するためにウイルスの初期タンパク質の発現を必要とすると考えられる。最終的に感染性ビリオンの産生を来たすウイルス生活環の後期は、感染した細胞が、上皮系の上方の分化した層を通過して移動するときに限って開始される。
【0004】
HPV感染と子宮頚癌発生との間に非常に強い相関関係があることは周知であり、子宮頚癌を有する女性の99%が子宮頚部のHPV感染の証拠を示す(Walboomers et al,J.Pathol 189:12−19)。従って、従来の子宮頚部スメア(smear)の組織病理学的検査に代わる1つの可能な方法は、HPV感染の証拠の有無についてサンプルを検査することである。たとえば、HPV配列に特異的な核酸プローブを使用して、サンプルにDNAハイブリダイゼーションアッセイを実施することにより、子宮頚癌をスクリーニングする多数の提案がなされてきた。つい最近、HPVポリペプチドの発現を分析することによりHPV感染の証拠をスクリーニングする方法が、たとえばWO 98/25145号に、記述された。
【0005】
関係のないアプローチでは、DNA複製の開始前複合体(preinitiation complex)の特定のタンパク質に向けられた分子を使用して、細胞の異常を検出することが可能であった。特に有用なのは、Cdc6に向けられた結合性分子、及びMCMタンパク質、たとえば、MCM5に向けられた結合性分子である。これらは、WO 99/21014号に記載されている。Cdc6に向けられた結合性分子およびMCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6又はMCM7に向けられた結合性分子は、PCNAに対する抗体及びKi67又はKi5134に対する抗体と同様に、細胞増殖異常を示すのに有効である(たとえばSouthern,S.A.& Herrington,C.S.(1998)Cancer Research 58,2941−2945又はFollen Mitchell,M.et al.,(1996)Journal of the National Cancer Institute Monographs 21,17−25参照)。全てのこうしたタンパク質全部を、「増殖マーカー」と考えることができる。スクリーニングとの関連で特に興味深いことは、異常細胞の高水準の染色を示す抗Cdc6結合性分子又は抗MCM結合性分子を使用した子宮頚部サンプルの評価である。細胞が既に患者で増殖していれば、このアプローチは、ずっと後のステージの異常を検出する。
【0006】
多くの国々には、早期の子宮頚癌の存在を検出するためのスクリーニングプログラムがある。概して、このようなプログラムは、潜在的に子宮頚部癌が発生する危険性がある女性から子宮頚部スメアを入手し、得られたスメアを、従来の組織病理学的技術で日常的に検査することによって機能する。こうした技術は、労力を要し、且つ多くの時間がかかり、結果を正確に解釈するためにはかなりの経験が必要であり、しばしば比較的大きい割合の擬陽性成績を生じさせ、不必要な不安を引き起こす。擬陰性は、経験が浅い職員によってスクリーニングが実行されるとき発生する可能性があり、前癌病変又は他の異常を正常と分類することになる可能性がある。
【0007】
ウイルスのポリペプチドに基づく方法も、細胞分裂のマーカーのスクリーニングに基づく方法も、擬陽性成績及び擬陰性成績という難点がある。従って、改良された子宮頚部癌スクリーニング方法が必要である。
【0008】
[発明の概要]
意外なことに、ウイルス感染及び細胞分裂のマーカーのスクリーニングに基づく2つの先行技術の技法を組合せることにより、子宮頚部スクリーニングにおける不正確な成績の発生率が減少することが確認されている。両原理に基づいた1つのテストは、2つの検出システム間の相乗効果を利用して、最小限の不正確な成績しか伴わない合理化された能率的なテストを提供する。加えて、本テストは、子宮頚部病変の重症度を評価して階層化することが可能な手段を提供する。
【0009】
HPV感染と、子宮頚部癌の発生との間に関連性があるにもかかわらず、細胞増殖に関与するウイルスの遺伝子産物、たとえばE6及びE7は、発現が低レベルであるため、一般に、子宮頚部腫瘍形成の有用なマーカーとみなされない。対照的に、E4及びL1遺伝子産物は非常に高いレベルで発現され、且つCINの表層で容易に検出できる(Doorbar,J.,Foo,C.,Coleman,N.,Medcalf,E.,Hartley,O.,Prospero,T.,Napthine,S.,Sterling,J.,Winter,G.& Griffin,H.(1997)Virology 238,40−52)。E4発現は、増殖型(vegetative)ウイルスゲノム増幅の開始を示し、E4陽性細胞の一部におけるL1の出現は、ウイルス合成の開始を示す。
【0010】
本発明によれば、E7により誘導される(Huang,P.S.,Patrick,D.R.,Edwards,G.,Goodhart,P.J.,Huber,H.E.,Miles,L.,Garsky,V.M.,Oliff,A.& Heimbrook,D.C.(1993)Mol Cell Biol 13,953−960;Zerfass,K.,Schulze,A.,Spitkovsky,D.,Friedman,V.,Henglein,B.& Jansen−Durr,P.(1995)J Virol 69,6389−6399)、たとえば、PCNA、サイクリンA(DeGregori,J.,Kowalik,T.& Nevins,J.R.(1995)Mol Cell Biol 15,4215−4224)及びMCM5(Ohtani,K.,Iwanaga,R.,Nakamura,M.,Ikeda,M.,Yabuta,N.,Tsuruga,H.& Nojima,H.(1999)Oncogene 18,2299−2309)等のE2F制御細胞タンパク質を染色することにより、E7遺伝子産物を発現する細胞を同定することが可能である。非感染子宮頚部では、このようなタンパク質の発現は、分裂中の基底細胞に限定されるが、子宮頚部新形成の場合、それらの発現は、E7発現の結果として、より高い層内に及ぶ。E7活性の代理マーカーの検出と、HPV E4及びL1タンパク質の検出とを組み合わせることにより、上級及び低級の子宮頚部腫瘍形成における、ウイルス生活環の3つの主要な期を迅速に区別することが可能になっている。コンジローム及び検査した全ての増殖性感染(productive infection)において、細胞増殖、ウイルスゲノム増幅及びウイルス合成は、極めて秩序正しいパターンに従い、E4及びE4/L1発現細胞のみが表層内に存続する。しかし、HSIL等の不稔性感染の場合、ウイルスの生活環は不完全であり、また、E7活性の代理マーカーを発現する細胞が表層に存続する可能性がある。子宮頚部新形成の表層における、これらの3つのマーカーの発現パターンは、ウイルス生活環が乱されている程度を表す。これは、下にある上皮系における子宮頚部腫瘍形成の程度と精確に相関関係がある。このようなマーカーを使用することにより、子宮頚部疾患のより正確な評価が可能になる。
【0011】
本発明によれば、HPVポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合する分子、及び開始前DNA複合体のメンバー又はウイルス活性の細胞マーカーに結合する分子を使用することにより、患者から採取したサンプルにおける異常を検出できることが証明されている。特に、本発明は、HPVポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合する分子、及び開始前DNA複合体のメンバー又はウイルス活性の細胞マーカーに結合する分子を使用して、子宮頚部病変サンプルをスクリーニング方法を提供する。
【0012】
第1の態様において、本発明は、患者からのサンプルにおける異常を検出する方法であって、患者の細胞のサンプルを入手するステップと、上記細胞を、少なくとも1つの分子が、乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が細胞増殖マーカー又はウイルス活性のマーカーを結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと、上記結合をモニタリングするステップとを含む方法を提供する。
【0013】
細胞増殖マーカー又はウイルス活性のマーカーは、E6および/またはE7によって誘導されることが好ましい。
【0014】
細胞は、無傷であることが好ましい。しかし、細胞溶解産物、ホモジネート又は他の方法で破壊した細胞を本発明用の基質として使用してもよく、また、用語「細胞」の定義に含めてもよい。
【0015】
異常は、生物における、粘膜乳頭腫ウイルス感染によって生じる前癌病変等の病変であってもよく、悪性か又はそうでない異常に増殖している細胞であってもよい。
【0016】
用語「分子」は、上述した所望の結合特性を有する分子を指すのに使用され、さらに詳細に後述する。都合がよいことに、分子は抗体であってもよく、抗原に結合できるそのフラグメントであってもよい。
【0017】
この分子の結合は、適当な方法、たとえば、蛍光標識、放射性標識、酵素標識、又は任意の他の標識を使用することによって評価してもよく、任意の他の適当な方法、たとえば、表面プラスモン共鳴で評価してもよい。分子の結合は、蛍光標識で評価することが好ましい。
【0018】
「サンプル」は、適量の子宮頚部材料、特に子宮頚部細胞(cervical cells)を意味する。サンプルは、生検、スワブからの細胞、スメア又は子宮頚部細胞を入手する他の手段の形をとることも可能である。サンプルは、子宮頚部細胞を含むことが好ましい。さらに好ましくは、サンプルは、子宮頚部スメアから回収される細胞である。
【0019】
「同時に」は、実質的に同時を意味する。これに関連して、同時には、それ自体、長時間におよぶことがある、同一の実験テストにおける手順内を意味することもある。2つのテストは、同一サンプルの全部又は一部に対する継続的な一連の操作の一部として実行される場合、同時に実施されると考えられる。記載の幾つかのテストが、サンプルに対して同時に実施されることは、本発明の好ましい実施形態である。
【0020】
ヒト乳頭腫ウイルスポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合する分子は、他の乳頭腫ウイルスポリヌクレオチド又はポリペプチドにも結合してもよく、または他の乳頭腫ウイルスポリヌクレオチド又はポリペプチドに対して生じさせておいてもよい。本明細書で言及する乳頭腫ウイルスは、他の乳頭腫型ウイルスを含んでもよい。好ましくは、ウイルスは、ヒト乳頭腫ウイルスである。さらに好ましくは、ウイルスはヒト乳頭腫ウイルスであり、HPV16型、18型、33型、35型、45型、51型、52型、56型、58型及び61型からなる群から選択される1つ以上の型を含む。本発明による分子は、多数のウイルスのポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合できる。
【0021】
有利には、本発明による分子は、HPVポリペプチドに結合する。HPV DNAは、明白なウイルス感染又は病状がない子宮頚部スメアのある割合でみられる。従って、HPVポリペプチドに結合する分子を使用することにより、HPV核酸をテストするための優れた分析方法が得られる。好ましくは、少なくとも1つの分子は、HPV E4タンパク質の一部(subset)に特異的に結合する分子である。さらに好ましくは、少なくとも1つの分子は、乳頭腫ウイルスE4タンパク質に結合することができ、且つE4配列の親水性領域内に結合できる分子である。
【0022】
本発明は、HPVタンパク質及び細胞増殖のマーカー、又はp16等のウイルス遺伝子産物が存在する結果として細胞で発現されるタンパク質の検出を含むことが好ましい(Sano,T.et al(1998)Am.J.Pathol.153,1741−1748;Sano,T.,et al(1998)Pathol.Int.48,580−585;Lukas,J.,et al(1994)J Cell Biol 125,625−638参照)。細胞増殖マーカーに結合する分子は、本発明の方法で都合よく使用することが可能である。細胞増殖マーカーは、活発に分裂している細胞、又は細胞周期に関連した又は細胞周期に入っている細胞で発現される遺伝子産物である。こうしたマーカーは、概して、静止状態、休眠中、静止期中又は一時的に又は永久的に停止しており、細胞周期に関与しない細胞には欠けている。好ましくは、本発明による細胞増殖マーカーは、DNA複製の開始前複合体のメンバーである1つ以上のポリペプチドを含む。さらに好ましくは、この増殖マーカーは、CDC6、MCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6、MCM7、Cdc7プロテインキナーゼ、Dbf4、Cdc14プロテインホスファターゼ、サイクリンA、Cdc45、PCNA、Ki67、KiS1、及びMCM10からなる群から選択される1つ以上のポリペプチドを含む。細胞増殖マーカーは、mRNAの段階で検出することが可能である。細胞増殖マーカーは、ポリペプチドとして検出されることが好ましい。
【0023】
好ましい態様では、細胞増殖マーカーは、MCM分子ではない。有利には、この細胞増殖マーカーは、PCNA、Ki67及びサイクリンAである。
【0024】
さらに、この細胞増殖マーカーは、サイクリンB又はp16等の、ウイルス活性に関するマーカーに取り替えることが可能である。
【0025】
本発明の方法で使用するのに適した分子は、1つより多い標的ポリペプチドに結合することが可能である。従って、本発明は、患者からのサンプルにおける異常を検出する方法であって;患者の細胞のサンプルを入手するステップと;上記細胞を、少なくとも1つの分子が1の乳頭腫ウイルス関連の核酸もしくは抗原又は複数の乳頭腫ウイルス関連の核酸もしくは抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が1の細胞増殖マーカー又は複数の細胞増殖マーカーを結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと、上記結合をモニタリングするステップとを含む方法を提供する。
【0026】
本明細書に記載され、言及されている試薬は、キットの形で本発明が機能するために、説明書が都合よく供給される。従って、本発明は、少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が細胞増殖マーカーを結合できることを特徴とする2以上の分子と、本明細書に記載の方法で上記分子を使用するための説明書とを含むキットを提供する。
【0027】
本発明はさらに、サンプルにおける異常を検出する際に、同時使用(simultaneous use)、同時の別々の使用(simultaneous separate use)、又は逐次使用(sequential use)するための、乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合できる分子、及び細胞増殖マーカーを結合できる分子を提供する。
【0028】
本発明が、子宮頚部腫瘍につながる可能性がある細胞異常の2つの別々の指標を評価できることにより、患者に起きる病変をリスクの重大さに従って分類することが可能になり、従って、臨床医は、より重篤な症例における緊急の治療を優先させることができる。
【0029】
ウイルス生活環の完結に必要な事象のパターンを本明細書に提示する。HPV1、2及び11によって生じるものを含む全ての増殖性感染の下層では、PCNA又はMCM等のE2F活性化遺伝子の染色が一般的である。こうした細胞が上層内に達する程度は、感染性のHPV型によって異なるが、増殖性感染の場合、このようなタンパク質は、表層で決して認められない。E4発現がゲノム増幅の開始と同時に起こることを示す以前の研究から予測されたかもしれないが、E4発現は、こうした複製適格細胞で開始する(Doorbar,J.,Foo,C.,Coleman,N.,Medcalf,E.,Hartley,O.,Prospero,T.,Napthine,S.,Sterling,J.,Winter,G.& Griffin,H.(1997)Virology 238,40−52)。異なるHPV型で得られる結果によって、増殖型ウイルスDNA複製、E4発現との間の密接な関係が裏付けられる。これらのE4陽性細胞におけるPCNA染色及びMCM染色の最終的な喪失は、ウイルスDNA複製の完結、及び感染性ビリオン内へのHPVゲノムのパッケージングが起こり得ることを示す。ウイルス生活環の、この最終ステージを制御する分子事象は十分に理解されていないが、他のDNAウイルスの場合と同様、パッケージングがゲノム増幅の完了と連関している可能性がある(Wiley,S.R.,Kraus,R.J.,Zuo,F.G.,Murray,E.E.,Loritz,K.& Mertz,J.E.(1993)Genes Dev.7,2206−2219)。本研究から生じる最も特筆すべき観察結果は、増殖性感染を支持するどの細胞も、こうしたタンパク質の1つ以上を発現することである。特定の細胞に存在するタンパク質の特定の組合せによって、ウイルス生活環における、ある特定のステージが同定される。
【0030】
本発明は、上方上皮層内の細胞における、適正な3つのタンパク質(E4^L1、増殖マーカー又はウイルス感染マーカー)の発現パターンから、子宮頚部の組織学的状態を予測できることを示す。上皮の表層内の細胞におけるこれら3つのマーカーの異なる組合せは、疾患の等級を示す。細胞の異常と関連したリスクは、以下の通りに層化される。
【0031】
A.ハイリスク;即座の治療を必要とする。細胞増殖マーカー陽性;HPV感染について陽性又は陰性。ハイグレード病変(癌、HSIL、CIN3又はCIN2)を示す。
【0032】
B.中程リスク;早期フォローアップを必要とする。ハイリスクHPV型陽性、しかし増殖マーカー陰性。中程度リスクウイルスによって生じる下級病変(コンジローム、LSIL又はCIN1)を示す。
【0033】
C.ローワーリスク(lower risk);早期フォローアップが推奨される。中程度リスクHPV陽性、しかし、増殖マーカー陰性。ローリスクウイルスによって生じる下級病変(コンジローム、LSIL又はCIN1)を示す。
【0034】
D.ローリスク;標準フォローアップ。ローリスクHPV陰性;増殖マーカー陰性。
【0035】
従って、本発明は、さらに、患者サンプルにおける細胞の異常と関連したリスクを評価する方法であって、患者の細胞のサンプルを入手するステップと;上記細胞を、少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が1の細胞増殖マーカー又は複数の細胞増殖マーカーおよび/またはウイルス感染マーカーを結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと;(a)細胞増殖マーカーの存在、及び(b)ハイリスク又はローリスクHPVウイルス感染の検出、に従ってリスクを分類するステップとを含む方法を提供する。E4を使用することにより、活性なウイルス感染の検査が可能になるが、DNAプローブは、活性なウイルス感染と潜在的な感染とを区別しないため、マーカーとしてのE4の使用は、核酸の使用より極めて好ましい。HPV DNAは、正常な子宮頚部形態を有する女性のおよそ30%で認められ、従って、DNAの存在によって、疾患状態の指標は得られない。E4発現は、子宮頚部疾患の重症度と逆相関関係にある。正常な組織構造を有する組織で、E4は決して発現されない。
【0036】
[発明の詳細な説明]
<子宮頚>
子宮頚上皮は、本質的に、2つの異なる細胞型である扁平上皮および円柱上皮からなり、それぞれ、組織の解剖学的に異なる領域に位置する。扁平上皮は、子宮頚管開口部(os)の外側(子宮膣部)に位置し、円柱上皮は、子宮頚管内(子宮内膜)に及ぶ。これらの2つの異なる上皮細胞型は、子宮頚管開口部付近(扁平円柱上皮接合部)で接触する。扁平円柱上皮接合部は、悪性腫瘍の大半が発生する領域であるため、臨床的に重要である。診断が妥当であるためには、子宮頚部スメアサンプルは、この領域からの細胞を含まなければならない。これが確実に達成されるためには、スメアは、円柱上皮細胞ならびに扁平上皮細胞の両者を含まなければならない。
【0037】
ほとんどの子宮頚部腫瘍は、絶えず再生されている重層的動的幹細胞系である、扁平上皮から扁平円柱上皮接合部に発生する。幹細胞画分それ自体は、基底層内の基底膜近くに位置する。幹細胞分裂によって、傍基底細胞、中層細胞および表層細胞が生じる。これらは、従来、特徴的な形態学および扁平上皮内の位置の両者に関して明確に定められている。扁平上皮の最も深層に位置する基底細胞から、その表面における表層細胞までの変化は、漸進的分化を伴い、また子宮頚部表面の表層扁平上皮細胞までの増殖喪失は、最終的に分化していることを示す。
【0038】
異形成(dysplasia)の場合、細胞が扁平上皮の中を通って進むにつれて、細胞分化の低減を伴う細胞増殖の増加が認められる。一般に、便宜上、初回には、子宮頚部スクリーニングは、異形成の結果として低減した分化を代表する表面の異常を探す、上皮の表面から採取したスメアの評価を含む。
後期胎児期、思春期および妊娠中に、円柱上皮は、接合部において、化生のプロセスにより、扁平上皮と入れ替わる。円柱細胞に取って代わる化生性扁平上皮細胞は、特に発癌物質に弱い。正常な化生を、扁平上皮内の、異常な異形成と混同してはならない。子宮頚部悪性腫瘍の症例の大半は扁平上皮細胞癌(SCC)を呈し、「ハイリスク」型ヒト乳頭腫ウイルス、たとえば、16、18および31による感染と強い関連性がある(Park et al.Cancer,1995,76(10 補遺):1902〜13頁)。子宮頚癌は、明確な非侵襲的「上皮内」ステージを経て進行するため、集団スクリーニングによる予防が容易にできる(Blaustein 女性の生殖器官の病理学中の、Wrightら、子宮頚部の前癌病変、R.J.Kurman編、1994,Springer−Verlag:New York。229〜78頁)。扁平上皮の上皮内異常は、3段階(CIN)又は2段階(ベセスダ)システムを使用して分類することができる。異なる組織学的異常は、感染性HPVの型及び病変のDNA倍数性、クローン性及び自然史と広く関連している。ベセスダシステムにより分類するとき、CIN1及び子宮頚部HPV感染(HPVI)に対応する下級扁平上皮上皮内病変(LSIL:low grade squamous intra−epithelial lesions)は、一般に、増殖性HPV感染を表し、侵襲的疾患に進行するリスクが比較的低い(Wrightand Kurman。子宮頚部の侵襲前病変の形態学的分類システムの批判的批評:乳頭腫ウイルス再検討における、パラダイムを変える科学的根拠:乳頭腫ウイルスに関する最新の調査研究、C Lacey編、1996,Leeds University Press:Leeds)。ハイグレード扁平上皮上皮内病変(HSIL:high grade squamous intra−epithelial lesions)は、CIN2及びCIN3に対応し、両者ともに、悪性腫瘍の潜在的前兆を示すとみなされるが、HSILは、CIN1(LSIL)より高い進行のリスクを示す。上皮内病変の各カテゴリーについて、悪性腫瘍のおおよそのリスクを推定することはできるが、現在、個々の症例について、進行のおおよその可能性を決定することは不可能である。
【0039】
細胞学的スクリーニングにより、時に子宮頚癌を検出できないことがある主な理由は、テストとテストとの間隔が長いこと、また、擬陰性成績が多数であることである(10〜30%)(Pap Cytology screening:利益の大部分を享受したか?WHO及びEUROGINは、子宮頚癌コントロールに関するレポートを公開する。Press Release WHO/225,1997年3月)。
【0040】
多数の擬陰性成績は、Papスメア判定は、形態学的演習が最も難しいものの1つであることを表す。スメア上にある混合細胞集団は複雑且つ変化に富み、また広範囲の炎症及び修復過程が子宮頚部で起こるため、Papスメアの結果は、細針吸引、体液細胞学的検査又は生検より解釈が難しい。細胞集団の周期的変化、妊娠誘導性変化及び閉経後期間に起こる変化もある。婦人科学的細胞学は非常に難しいため、細胞検査技師のためのトレーニング期間が長く、教育を受けた学生及び上級の練習及びパターン認識技能を必要とする。十分なトレーニングプログラムを終了した後でも、Papスメア成績が正常か又は異常かについて常に正確な判断を下すまでに、細胞検査技師は数年の実践経験を要する。同様に、病理学者は、組織学的薄片を解釈するためのトレーニングを受けることができるが、細胞学研究室を組織して管理するのに十分な技能を有するためには、また、異常なスメアに関して適切な診断を下すためには、細胞病理学における専門のトレーニングをさらに必要とする。
【0041】
現在のスクリーニングプログラムに関連した2つの重大な問題は、一見不可避と思われる擬陰性率(10〜30%)及び比較的高いスクリーニング費用である。従って、子宮頚部スクリーニングに代わるアプローチが現在検討されている。2つの最もよく検討された提案は、一次スクリーニング法として又はPapスメアの補足として、HPV DNAテスト及び型別を使用すること、及び定型的に採取したPapスメアを自動的にスクリーニングすることができる機器を使用して、比較的高給の細胞検査技師及び細胞病理学者の必要性を減少させることである(Richart,Cancer Supplement,1995,76(10):1919−1927;Birdsong,HumanPathology,1996,27(5):468−481)。
【0042】
現在、多数の企業が、自動スクリーニング機器を開発し、上市している。一般に、このような機器は高解像度ビデオスキャナーを使用して画像をとらえ、次いで、これをデジタル化し、一連のアルゴリズムを用いて分析し、次いで、このデータを、機械が正常な細胞成分と異常な細胞成分とを区別するようにトレーニングされている干渉ネットワークを通過させる。さらなるソフトウェア及びハードウェアを開発することにより、一次スクリーニング用の自動スクリーニングを考えることが望まれるが、現在のところ、USFDAにより、Papスメアのプレスクリーニング又は独立したスクリーニング用に認可された装置はない。従来のPapスメアテストに関連した問題を克服しようとして、企業が、高価で複雑なアプローチに投資する用意があることは、問題の重大性及び長い間の切実な解決の必要性を表す。
【0043】
<細胞増殖マーカー>
たとえば、PCNA、Ki67等の細胞増殖マーカーを使用した細胞増殖のパラメーターは、腫瘍に関する客観的な情報を提供する。最も広範に研究された増殖マーカーは、Ki67及びPCNA(増殖細胞核抗原)である(Yu and Filipe,Histochemicial Journal,1993,25:843−853)。PCNAは、DNA複製の伸長及びDNA修復機構に関与している。従って、PCNAは、複製又は修復による実際のDNA合成中に存在する。
【0044】
DNA複製の早期開始段階に関与する有用なマーカーもある。この中には、Cdc6及びMCM2〜7ファミリー(MCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6及びMCM7)のタンパク質が含まれる。Williams et al.(1997)(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1997,94:142−147)は、培養中のヒトHeLa細胞は、増殖細胞周期を通して、Cdc6を発現するが、W138ヒト二倍体線維芽細胞は、血清飢餓によって静止状態にされたとき、Cdc6の発現をやめると報告している。こうした観察結果は、他の細胞系及び他の種に及ぶことを、本明細書に示す。MCMは、G1期核内に存在し(DNA合成前)、DNA合成中に、クロマチンから可溶性核原形質内に次第に移動する。静止状態の間、MCMは、クロマチンに存在しないことが証明されている。MCM5は、子宮頚部及び乳房の分化した細胞に存在しないことも分かっている。Cdc6抗体又はMCM(たとえばMCM5)抗体は、子宮頚部のLSIL(HPVI/CIN1)病変を検出することが知られている。さらに、LSIL(HPVI/CIN1)又はHSIL(CIN2/3)病変の本質的に全ての細胞が染色される。このことから、DNA複製の開始前複合体のタンパク質に向けた特異的結合性分子、特にCdc6又はMCMタンパク質(たとえば、MCM5、MCM2、MCM3、MCM4、MCM620及びMCM7)は、異型細胞又は新生物細胞の検出に有用なことがわかる。
【0045】
有用な細胞増殖マーカーは、ORC2等の複製因子と同様に、Cdc7プロテインキナーゼ(Chapman and Johnston,Exp.Cell Res.,1989,180 419−428 (酵母)、Sao et al.1997,EMBO J,16,4340−4351(静止状態における、ヒト ダウンレギュレート))、Cdc7プロテインキナーゼの調製サブユニットであるDbf4(Jackson et al.,1993,Mol.Cell Biol.13 2899−2908(酵母)、Masaiら、真核生物DNA複製に関するCold Spring Harbor大会、1997年9月3〜7日(ヒト))、Cdc14プロテインホスファターゼ(Hogan and Koshland PNAS USA,1992,89,3098−3102(酵母))、MCMと関連があり且つMCMに類似した表現型を有するCdc45(Zou et al.,Mol.Cell Biol.,1997,17,553−563 30(酵母)、Takisawaら、真核生物DNA複製に関するCold Spring Harbor大会、1997年9月3〜7日(ゼノプス))、MCMと関連があり且つMCMに類似した表現型を有するMCM10(Merchant et al.,1997,MoL Cell Biol.17 3261−3271)等の酵母成分のヒト相同体を含んでもよい。本発明の標的ポリペプチドは、DNA複製前複合体の成分、DNA複製を細胞周期当たり1回に制限することに関与する複製可能なクロマチンの成分、クロマチンに1ラウンドのDNA複製を許可することに関与し且つDNA複製の開始前に複製開始点に集められる複製許可の成分のいずれかであると、様々に言われることがある。
【0046】
さらに、サイクリンAもウイルス活性マーカーサイクリンBも、p16と同様、本発明で有用なマーカーである。
【0047】
ヒトサイクリンB mRNAの配列は、Jackman et al.,EMBO J.14(8),1646−1654(1995)に開示されており、GenBank寄託番号第NM−004701.2 GI:10938017号を参照されたい。
【0048】
ヒトサイクリンA mRNA配列は、GenBank寄託番号第XM−003325.1 GI:11446079号で入手できる。
【0049】
ヒトp16の配列は、GenBank寄託番号第XM−005656.1 GI:11429662号で入手できる。
【0050】
ヒトCdc6アミノ酸配列は、Williams et al.,1997,PNAS USA 94:142−147,GenBank寄託番号第U77949号に開示されている。
【0051】
ヒトMCM2配列は、Todorov et al.,1994,J Cell Sci.,107,253−265,GenBank寄託番号第X67334に開示されている。
【0052】
ヒトMCM3配列は、Thommes et al.,1992,Nucl.Acid Res.,20,1069−1074,GenBank寄託番号第P25205号に開示されている。
【0053】
ヒトMCM4配列は、Ishimi et al.,1996,J.Biol.Chem.,271,24115−24122,GenBank寄託番号第X74794号に開示されている。
【0054】
ヒトMCM5配列は、Hu et al.,1993,Nucleic Acids Res.,21,5289−5293,GenBank寄託番号第X74795号に開示されている。
【0055】
ヒトMCM6配列は、Holthoff et al.,1996,Genoniics,37,131−134,GenBank寄託番号第X67334号に開示されている。
【0056】
ヒトMCM7配列は、Hu et al.,1993,Nucleic Acids Res.,21,5289−5293に開示されている。
【0057】
ヒトCdc6は、Williamsらによってクローニングされており、氏の論文(PMAS USA 94:142−147,1997)には、全アミノ酸配列が記載されている。抗Cdc6結合性分子は、様々な組織、特に子宮頚部サンプル、好ましくはスメアにおける、異常を示すに非常に有効である。これは、スメアサンプルにおける正常な子宮頚部組織には、全く結合しないのと同等であると見られる。
【0058】
ヒトMCM5に関するアミノ酸配列は、Hu et al.,1993,Nucleic Acids Res.,21,5289−5293,GenBan寄託番号第X74795号に開示されている。ヒトMCM5に向けられた結合性分子は、Cdc6と同様、様々な組織、特に子宮頚部サンプル、好ましくはスメアにおける、異常を示すのに非常に有効である。
【0059】
MCM2、MCM3、MCM4、MCM6又はMCM7結合性分子に向けられた結合性分子も、子宮頚部スメア等の組織サンプルにおける、異常を示すのに有効である。
【0060】
従って、(たとえば)抗Cdc6又は抗MCM特異的結合メンバーのサンプルへの結合を使用して、サンプルが由来する組織を、異常、潜在的に又は実際に前癌、異形成又は新生物であると分類することができる。本発明の実施に従えば、Papテストを使用して陽性成績を得た際に、検査成績が陽性の者を、たとえば、生検および/または反復スクリーニングを用いて、さらに調査研究することが可能である。前癌の可能性が、実際には癌状態に至らないことはよくある。6ヶ月毎のスクリーニングは、一般に使用される。異形成の進行又は退行を追跡し、必要に応じて、適切且つタイムリーな治療的介入を可能にする。
【0061】
本発明を使用してサンプルをプレスクリーニングしてから、もっと程度の進んだ分析を行うことが可能である。本発明は、以前は、Papスメアテスト又はThinPrep 2000テスト等の、利用できる技術を使用して、これまでにテストしたサンプルのスクリーニング又は分析に使用することができる。従って、頚部スメアを、たとえば、従来のPapスメアテスト及び本発明によるテストの両者を使用して、テストすることが可能である。
【0062】
さらなる態様において、本発明は、組織又はそのサンプルにおける異常細胞の増殖、細胞増殖異常、異形成、腫瘍形成の有無、あるいは潜在的に又は実際に前癌状態又は癌状態を、決定、評価、又は診断する方法を提供する。
【0063】
<キット>
結合性分子は、本発明に従って使用するための説明書を含んでもよい、キットで提供することが可能である。このようなキットは、本発明のさらなる態様として提供される。標識用分子等の、1つ以上の他の試薬が含まれてもよい(以下参照)。試薬は、密封バイアル等の、試薬を外部環境から守る容器内で提供することができる。キットは、関心のある組織に応じて、テストサンプルそれ自体を提供するための1つ以上の物品、たとえば、頚部スメアを採取するためのスパーテルを含んでもよい(このような成分は、一般に無菌である)。キットは、非特異的染色を減少させるための遮断剤、保存中、結合性分子活性を維持するための保存用緩衝液、抗体染色中に使用するための染色用緩衝液および/または洗浄用緩衝液、陽性対照、陰性対照のいずれか、いずれかの組合せ、又は全部を含んでもよい。対照のデザイン及び使用は標準であり、十分に、当業者の日常業務の可能性の範囲内である。
【0064】
<サンプル>
サンプルは、便利な手段及び技術を使用して、身体から採取することが可能である。子宮頚部スクリーニングの場合、標準スメアサンプルを使用することが可能である。あるいは、ThinPrep 2000テクノロジー(Cytec Corp,Boxborough,Mass.,USA)を使用してもよい。これは、Papスメア標本という従来の方法の代替として、US FDAにより承認されていると明確にされている。スライドガラス上に細胞を塗付ける代わりに、サンプルを液体媒体中に回収する。その後、自動プロセッサー(ThinPrep 2000機械)を使用して、細胞を液体から回収し、分析用スライドガラス上の薄層に付着させる。スパーテル又はスワブを使用して、子宮頚部から内皮細胞を採取してもよい。
【0065】
抗体等の分子の、サンプルへの結合は、任意の適切な方法で決定することができる。個々のレポーター分子で標識することは、1つの可能性である。レポーター分子は、直接的に又は間接的に、検出可能な、好ましくは測定可能な、シグナルを生成することが可能である。レポーター分子の連結は、直接的であっても間接的であってもよく、たとえばペプチド結合を介した共有であってもよく、又は非共有であってもよい。ペプチド結合を介した連結は、結合性分子(たとえば抗体)及びレポーター分子をコードする遺伝子融合の組換え発現の結果としてであってもよい。
【0066】
1つの好都合な方式は、各結合メンバーと、スペクトル的に単離された吸収又は発光特性を有する個々の蛍光色素、燐光体又はレーザー色素との共有結合による。適当な蛍光色素としては、フルオレセイン、ローダミン、フィコエリトリン及びテキサスレッド等がある。適当な発色性色素としては、ジアミノベンジジンなどがある。
【0067】
他のレポーターとしては、着色されている、磁性又は常磁性の、ラテックスビーズ等の高分子コロイド粒子又は粒状材料、及び視覚的に観察され、電子工学的に又は他の方法で記録される、検出可能なシグナルを直接的に又は間接的に生じさせることができる生物学的に又は化学的に活性な作用物質等がある。こうした分子は、発色又は変色させる、又はたとえば、電気的特性を変化させる反応を触媒する酵素であってもよい。上記分子は、エネルギー状態間の電子遷移が、独特のスペクトルの吸収又は発光を来たすように、分子的に刺激することが可能である。上記分子は、バイオセンサーと一緒に使用される化学的構成要素を含んでもよい。
【0068】
ビオチン/アビジン又はビオチン/ストレプトアビジン及びアルカリホスファターゼ検出システムを使用してもよい。さらなる例は、西洋わさびペルオキシダーゼ及びケミルミネセンスである。
【0069】
当業者は、好み及び一般知識に従って、結合を決定する適当な方式を選択することができる。たとえば、西洋わさびペルオキシダーゼ又はアルカリホスファターゼを使用してもよい。
【0070】
<乳頭腫ウイルス>
自然に発生するいぼに関する研究で、このウイルスは、ビリオンコートタンパク質であるL1及びL2(Doorbarら、1987)、及び機能が不明な非構造的後期タンパク質であるE1^E4(Doorbarら、1986)という3つの後期タンパク質をコードすることが明らかになった。HPVI誘導性のいぼでは、E1^E4タンパク質が先ず下有棘層の細胞で発現され、独特の細胞質封入体及び核封入体に組立てられる。最終分化の間に、リン酸化(Grandら、1989)及びN−末端からの配列の除去(Doorbarら、1988;Robertsら、1994)によって、転写後修飾される。ハイリスクウイルスのE1^E4タンパク質は、たとえば、WO 98/25145号で特性決定されている。これらのウイルスタンパク質の中で、E1^E4は、推定されているL1又はL2のいずれよりもはるかに豊富に存在することがわかる(Doorbarら、1987)。さらに、E1^E4は、L1及びL2の両者に先行して発現し、且つその発現は、L1がなくなったときでも、ハイグレードの病変中に保存される。
【0071】
患者の細胞サンプルは、皮膚細胞(たとえば、皮膚のHPV感染によって生じるいぼ、疣贅等々)を含んでもよい。皮膚の病変、たとえば、HPV5型、8型、14型、17型、20型によって誘発されるものは、臨床的に管理することが難しく、免疫抑制患者ではしばしば悪性腫瘍を伴う(Benton et al,Papillomavirus Reports 3,23−26,1992)。あるいは、尿生殖管のHPV感染の場合、サンプルは、粘膜細胞、特に子宮頚部細胞を含んでもよい。本発明の方法で使用するためのこのようなサンプルを入手して作成する方法は、当業者に周知であるか、又は本開示内容から明白になるであろう。
【0072】
用語「前癌子宮頚部病変」は、臨床的に「前悪性」状態と説明することができ、治療しなければ、完全な悪性腫瘍に進行する可能性がある異常を指すことを意図する。上述の通り、このような病変は、たとえば、子宮頚部スメアテスト等によって日常的にスクリーニングされる。本発明を使用することにより、悪性腫瘍のより後期のためのテストと同時にHPV感染について、子宮頚部スメア等の方法で患者から入手した細胞を、より正確且つより迅速にテストすることが可能になる。
【0073】
<核酸スクリーニング>
HPV由来の核酸について細胞をスクリーニングする方法は、当技術分野で周知である。たとえば、HPVを包含する多数の生物を検出するための「Hybrid Capture」として知られるテストは、Digene(www.digene.com)から入手できる。最新の「Hybrid Capture 2」技術は、Digeneから入手可能な文献に説明されている。ハイブリッド捕獲技術は、感染した細胞中に存在する標的DNAにハイブリダイズするRNAプローブに頼る。このDNA/RNAハイブリッドは、アルカリホスファターゼ複合抗体及びケミルミネセント基質を使用して検出される。
【0074】
DNAプローブ又はRNAプローブを使用した核酸ハイブリダイゼーションは、一般に、HPVの検出に適用できる。代替システムは、たとえば、適切なプライマーを使用したHPV核酸のPCRに頼ることが可能である。
【0075】
<抗体>
好ましくは、本発明によるタンパク質分子は、抗体分子又はその抗原結合変異形、たとえば、Fab、Fv、scFv、「二重特異性抗体」等々を含む。この分子は、ノクローナル抗体、ポリクロナール抗体、又は(たとえばファージ提示技術を使用した)スクリーニングによってライブラリーから選択される抗体の抗原−結合部分を含んでもよい。あるいは、分子は、他のポリペプチド、ペプチド、合成化合物又はSELEX等の手順によって生成されるRNAアプタマー又はDNAアプタマーを含んでもよい。一部の好ましい実施形態では、分子のE4タンパク質への結合をモニタリングしやすくするために、この分子は、フルオロフォア、発色団、酵素又は放射標識等の標識部分を含む。このような標識は当業者に周知であり、たとえば、フルオレセインイソチオシアナート(FITC)、P−ガラクトシダーゼ、西洋わさびペルオキシダーゼ、ストレプトアビジン、ビオチン、35S又は125Iなどがある。他の例は、当業者に明白になるであろう。この標識は、場合によっては、抗体又は抗原結合変異形に複合化していてもよく、又は(標識がペプチド又はポリペプチドである場合)融合タンパク質として存在してもよい。
【0076】
本発明の方法で使用される分子の少なくとも一部は、ある一定のHPV型のE4タンパク質に選択的に結合するが、他のHPV型のE4タンパク質に結合しないことが好ましい。従って、1つの実施形態において、本発明を使用して、患者を感染するHPVの型を決定することができる。悪性疾患への進行(及び、従って臨床予後)は、HPV型に大きく左右されるため、これは非常に意味深い。従って、本発明は、患者におけるHPV感染の型を決定する方法であって、患者の細胞のサンプルをHPV感染部位から入手するステップと;この細胞を、HPV E4タンパク質の対象に特異的に結合する分子と接触させるステップと;上記結合をモニタリングするステップとを含むことを特徴とする方法を提供する。上記分子は、E4ポリペプチドに型特異的に結合し、ハイリスクHPV型を同定できることが好ましい。
【0077】
さらなる態様において、本発明は、HPV16 E4タンパク質のアミノ酸残基RPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPの領域内、又は他のHPV E4タンパク質の対応する親水性、酸/塩基に富む領域内の、HPV E4タンパク質に特異的に結合する、抗体分子、又はその抗原結合変異形の使用を教示する。
【0078】
本発明による方法では、少なくとも1つの分子が結合するE4タンパク質の一部は、単一のHPV型E4タンパク質で構成されてもよく、異なる型の複数のE4タンパク質で構成されてもよい。この分子が結合するE4タンパク質が、全ての既知のHPV型のE4タンパク質は含まない場合、この分子の、細胞サンプル中に存在するE4タンパク質への結合又は非結合(場合に応じて)によって、研究者は、患者を感染するHPV型の同一性について推論することが可能になる。
【0079】
実施に際して、異なるHPVタンパク質に結合する複数の異なる分子を使用することが有利なことがある。このことは、患者に感染するHPVの型の同定に役立つが、予後の指標として不可欠ではない。たとえば、感染性HPV型をある特定のサブセットに限定できる(又はこのようなサブセットを除外できる)ことが有利なこともある。例として、粘膜HPV6型、11型、42型、43型及び44型は、癌に進行するリスクは低いが、根治が困難なため、患者の人生に混乱を生じさせる外性器乳頭腫(尖圭コンジローム)と関連していることが判明している。よりハイリスクの粘膜1型、33型、35型、51型、52型、58型、61型及び16型、18型、45型、56型は、ハイグレードの子宮頚部上皮内腫瘍形成(CIN)及び癌に進行する可能性がある、無症候性の扁平ないぼ(扁平コンジローム)を引き起こす。悪性腫瘍に進行する最高のリスクは、HPV16、18、45及び56型によって生じる病変に伴う。
【0080】
HPVの異なるサブタイプに特異的な異なるプローブを、異なる標識で標識することが可能である。たとえば、ハイリスクHPV特異的プローブ全てを、単一の標識で標識し、ローリスクHPV特異的プローブは、単一であるが異なる標識で標識してもよい。このとき、テストオペレーターは、この標識に従って、サンプルと関連したリスクを容易に決定することができるであろう。蛍光標識は、このような環境で特に都合よく使用できるであろう。
【0081】
標識に従って、細胞をリスクカテゴリーに分類することは、様々な方法で行うことができ、また、蛍光周波数および/または強度等の、標識発光の差に敏感な検出装置を使用して、自動化することができる。特に好都合な実施形態では、細胞をFACSにより分類することが可能である。すなわち、細胞がハイリスク群に支配的に分類されることは、ハイリスクHPVによる感染の存在を示す。
【0082】
特定のHPV型に結合するが、他のHPV型に結合しない分子は、たとえば、無作為化技術及び選択技術によって作成することができる。こうした技術としては、ファージ提示、及び抗体又は他のポリペプチドを提示するのに適した他の技術;及び核酸結合性分子を作成する手順、たとえばSELEX等のRNAアプタマーなどがある。これらの手順は、当業者に周知であり、例を挙げて説明するために後述する。従って、本発明は、本明細書に記載の方法で有用な、HPV E4タンパク質を標的とするHPV−結合性分子を提供する。
【0083】
本発明によれば、HPV結合性分子は、HPV E4ポリペプチドの細胞外部分を標的とすることが好ましい。このような部分は、親水性の性質を有する傾向がある。従って、本発明による分子の少なくとも一部が、HPV E4タンパク質の親水性部分に特異的に結合することが好ましい。
【0084】
さらに、本発明は、分子(特に抗体分子又はその変異形)がかなり特異的に結合するE4タンパク質の特定の領域について説明する。相同の領域は全てのHPV E4タンパク質に存在するが、この領域は、異なる型のHPV間でアミノ酸配列が異なる。この領域は、E4タンパク質における親水性のピークに相当し、多分、表面に露出している。この領域は、高度に帯電している(酸/塩基に富む)。HPV16型では、この領域のアミノ酸配列は(N末端からC末端まで)、RPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPである。明らかに、他のHPV型のE4タンパク質のアミノ酸配列は、必ずしも16型のものと同一ではないが、当業者は、従来のアラインメント及び配列比較用コンピュータープログラム(70ぐらいの既知のHPVゲノムうち約65がクローニングされ、配列決定されている)を使用して他のE4タンパク質における対応する領域を容易に同定することができる。
【0085】
従って、本発明は、HPV16 E4タンパク質のRPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPのアミノ酸残基の領域、又は、好ましくはDoorbarら(Virology 187,353−359,1992)によって同定された抗体TVG 402以外の、他のHPV E4タンパク質の、対応する親水性の、酸/塩基に富む領域における、HPV E4タンパク質に特異的に結合する抗体分子、又はその抗原−結合変異形も含む。
【0086】
さらに、本発明は、HPV16 E4タンパク質のアミノ酸残基RPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPの領域、又は、他のHPV E4タンパク質の、対応する親水性の、酸/塩基に富む領域における、HPV E4タンパク質に特異的に結合する抗体分子、又はその抗原−結合変異形の、本発明に記載のHPV感染を検出するための使用を含む。
【0087】
多数の異なるHPV型の、対応する親水性の酸/塩基に富む領域を図9に示す。図9には、コンセンサス型アミノ酸配列(「可能性が最も高い(most−likely)」)を最上列に示し、HPV E4タンパク質の配列を下に示す。点はアラインメントを容易にするために導入したギャップを示し、ダッシュはコンセンサス配列と適合するアミノ酸残基を示す。図の右側の付番は、実際の又は予想されるE1^E4スプライス部位からのアミノ酸残基の数を示す。この領域の親水性は異なるHPV型の間で保存されるが、実際のアミノ酸配列はかなり異なり、この領域に結合する試薬は極めてHPV型特異的であると考えられることを、当業者はアラインメントから理解するであろう。
【0088】
好ましくは、本発明で使用するのに適した抗体は、領域RRIPKPSPWAPKKHR(又は他のHPV型由来の対応するアミノ酸配列)内に、SPOTSエピトープマッピングシステムで同定される、結合部位を有する。特に好ましい分子は、極めて高いアフィイティを有するエピトープPKPSPWAPKKH(R)に結合し、且つ上述した本発明の方法で特に有用なFabフラグメントTVG405である。
【0089】
TVG405エピトープのC末端における括弧内に示すアルギニン残基は、高いアフィニティ結合に不可欠ではない。
【0090】
FabフラグメントTVG405は、発明者が、後述するファージ提示技術を使用して単離した。類似したファージ提示技術(及び適切なポリペプチド類又はその一部を用いたスクリーニング)を使用することにより、又は(周知のMilsteinらのハイブリドーマ技術を使用して)ポリクロナール抗血清又はモノクロナール抗体を得るためのより旧来の免疫化技術(たとえばマウス、ウサギ、ラット等を、HPV又は細胞増殖タンパク質、又はこのようなポリペプチド類の一部に対応するペプチド類で免疫化する)を使用することにより、異なる抗体又はFabフラグメントを容易に得られることを、当業者は理解するであろう。競合抗体分子は、Sambrookら(Molecular Cloning:A Laboratory Manual、2版、Cold Spring Harbor Laboratory Press,NY,USA)により記載されている、適切なDNA配列を接合するための標準DNA操作技術を使用して、(たとえば、ファージ提示技術で単離された)Fabコード配列から容易に調製することができる。
【0091】
同様に、標準DNA操作技術を使用して、抗体又はその抗原結合変異形をコードするDNA配列を修飾することができる。異なる結合特異性又はアフィニティを有する修飾された抗HPV又は抗細胞増殖マーカー抗体を産生するために、特に部位指定突然変異誘発又はPCRを使用して、コード配列を使用することができる。あるいは、Fab、Fv又は抗体等々の結合部位を含む融合タンパク質を調製することが可能である。
【0092】
HPVポリヌクレオチド類又はポリペプチド類を結合できる分子又は細胞増殖マーカーを、抗ウイルス剤又は抗癌剤、又はこのような薬剤の一部として使用することができる。たとえば、上述の抗体分子又はE4結合ペプチドを、この目的に使用することができる。しかし、好ましくは、E4タンパク質および/またはそれに結合できる分子を使用し、合理的な薬剤デザインによって、E4結合性分子、好ましくは小さい分子をデザインすることができる。本発明は、さらに、乳頭腫ウイルスおよび/または乳頭腫ウイルスに感染した細胞を破壊することができる抗ウイルス剤を目標とする、E4に結合できる分子の使用に関する。このような分子は、抗癌剤又は抗ウイルス剤に任意に複合化された、上述し、本明細書に例をあげて説明した、抗体またはペプチドであってもよい。
【0093】
このような方法は、それに結合できる適切なポリペプチド又は分子の結晶化を含むことが好ましい。さらに好ましくは、このような方法は、ポリペプチド及びバインダーの共結晶化を含む。このような手順は、ポリペプチドと結合性分子との間の相互作用に関する情報を与え、これを使用して、結合相互作用を真似ることができる小さい分子をデザインすることができる。
【0094】
結晶化は、たとえば、ペプチド又はペプチド複合体の溶液を、低濃度の、結晶形成に必要な沈澱剤を含む「リザーバー緩衝液」と、好ましくは1:1の比率で混合することによる、結晶化緩衝液の調製を含む。結晶形成の場合、たとえば、沈澱剤の添加により、たとえば滴定により、又は結晶化緩衝液とリザーバー緩衝液との間の拡散によって沈澱剤の濃度の均衡を保つことにより、沈澱剤の濃度を上昇させる。適当な条件では、沈澱剤のこのような拡散は、沈澱剤の勾配に沿って、たとえば、より高濃度の沈澱剤を有するリザーバー緩衝液から、より低濃度の沈澱剤を有する結晶化緩衝液中に起こる。拡散は、たとえば、共通の気相で拡散させることができる蒸気拡散技術によって実現することができる。既知の技術は、たとえば、「ハンギングドロップ」方法又は「シッティングドロップ」方法等の蒸気拡散法である。蒸気拡散方法では、タンパク質を含有する結晶化緩衝液の滴を、はるかに大きいリザーバー緩衝液のプールの上に懸垂するか、又は側に置く。あるいは、結晶化緩衝液とリザーバー緩衝液とを隔て、また、タンパク質のリザーバー緩衝液中への希釈を防止する半透膜を介して、沈澱剤の均衡を達成することができる。
【0095】
結晶化緩衝液では、ペプチド又はペプチド/結合パートナー複合体は、30mg/mlまで、好ましくは約2mg/ml〜約4mg/mlの濃度を有することが好ましい。
【0096】
結晶の形成は、以下のパラメーターによって本質的に決定される様々な条件で達成される:pH、塩類及び添加物の存在、沈澱剤、タンパク質濃度及び温度。pHは、約4.0〜9.0の範囲であってもよい。緩衝液の濃度及びタイプは、どちらかといえば重要ではなく、従って、所望のpHに応じて調節可能である。適当な緩衝液系としては、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、Tris緩衝液、MES緩衝液及びHEPES緩衝液などがある。有用な塩類及び添加物としては、たとえば塩化物、硫酸塩及び実施例1に明記されているさらなる塩類などがある。緩衝液は、水混和性有機溶剤、好ましくは、100〜20000、優先的に4000〜10000の分子量を有するポリエチレングルコール、又は適当な塩、たとえば、硫酸塩、特に硫酸アンモニウム、塩化物、クエン酸塩又は酒石酸塩からなる群から選択される沈澱剤を含有する。
【0097】
本発明による関心のあるペプチド、又はペプチド/結合パートナー複合体の結晶は、たとえば、重原子誘導体化により、化学的に修飾することが可能である。簡単に記載すると、このような誘導体化は、結晶及び結合を通ってタンパク質の表面に拡散することができる、重金属原子塩類、又は有機金属の化合物、たとえば塩化鉛、チオリンゴ酸金、チメロサール又は酢酸ウラニルを含有する溶液に、結晶を浸漬することによって達成できる。結合した重金属原子の位置は、浸漬した結晶のX線回折分析で決定することができ、この情報は、たとえば、ペプチドの3次元モデルの構築に使用することができる。
【0098】
三次元モデルは、たとえば、結晶の重原子誘導体および/または結晶化によって与えられる構造データの全部又は一部から得られる。このようなモデルの組立ては、相同モデル化および/または分子置換を含むことが好ましい。
【0099】
予備的相同モデルは、配列アラインメントと、配列が判明しているタンパク質、二次構造の予測及び構造ライブラリーのスクリーニングのいずれかとの組合せによって作成することができる。たとえば、HSV 16及び34 E4の配列を、本明細書に記載の通りに整列させることができる。
【0100】
計算ソフトウェアを使用して、ペプチド又はペプチド複合体の二次構造を予測することができる。このペプチド配列を、構造に組み込むことができる。構造的非干渉性、たとえば、挿入物/欠失を取り巻く構造フラグメントは、所望の長さ及び適当なコンフォメーションを有するペプチドの構造ライブラリーをスクリーニングすることによってモデル化することができる。側鎖コンフォメーションを予測するためには、側鎖回転異性体ライブラリーを使用してもよい。
【0101】
最終的な相同モデルは、適当なコンピューターソフトウェアを使用した分子置換によるペプチドの結晶構造の解明に使用される。この相同モデルは、分子置換の結果に従って配置され、分子力学計算及び結晶化に使用されるインヒビターの電子密度への組み入れを含むさらなる洗練に付される。
【0102】
同様のアプローチを使用して、抗体及び抗体フラグメント、たとえば本発明で使用されるものを含む、HPV結合性ポリペプチド、又は細胞増殖結合性ポリペプチド結晶化し、その構造を決定することが可能である。
【0103】
意外なことに、E4発現は、HPV感染細胞における増殖型DNA複製と強い相関関係があることが確認されており、そのため、E4発現の検出は、HPV感染の特に適切な指標となり、従って、前癌子宮頚部病変のスクリーニングで特に有用である。
【0104】
HPV検出による、他の利用できる子宮頚部スクリーニング方法は、DNAハイブリダイゼーションに基づく。この方法は、細胞溶解又は透過処理を含み、ELISA−型96ウェルフォーマットで実施される。ハイブリダイゼーションは、ウェルの1つの変色として最終的に可視化される。
【0105】
本発明の抗体は、類似した方法で使用できる(すなわち、細胞溶解後)が、組織病理学研究所で、より容易に日常的に実行されるであろう、より迅速な手順で容易に実施できる。子宮頚部細胞を含むサンプルは、通常通りに採取してもよい。たとえば、本明細書に例を挙げて説明されている、当技術分野で周知の技術を使用して、サンプルを、たとえば顕微鏡スライド上又は他の支持体上に広げ、たとえば、抗E4 Fabで染色する。検出は、二次抗体−酵素複合体(西洋わさびペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ)を用いて実施してもよく、又はFabを、たとえばFITC等のフルオロフォアに、直接複合化させてもよい。このアプローチは、抗体検出の感度を高めるために現在利用できるシステムと一緒に使用できるように改変することが可能である。現在、子宮頚部スメアは、日常的に顕微鏡で検査している。提案するアプローチは、新しい設備を必要とせず、既存の方法と容易に適合できるであろう。
【0106】
<子宮頚部スメアの染色>
子宮頚部スメアの抗体染色に関する1つのプロトコールは以下の通りである。 用時調製したスメアを50:50アセトン:メタノールで5分間固定する。(スメアを「Cytofix」で予め固定しておいた(スクリーニングセンターに安全に輸送できるように、採取したときに、UKにおける標準用法で、スメアサンプルを処理するアルコール処理及びワックス処理)場合の代替開始点は、メチレーテッド・スピリットに10分間浸漬することによるCytofixの除去であることに留意されたい。スメアが他の保護層で被覆されているのであれば、任意の適切な処理を用いて、サンプルを抗体染色に曝露してもよい)。
Tris−緩衝食塩水(TBS)で5分間洗浄する。
TBS中4mMデオキシコール酸ナトリウムで15分間、洗浄して透過処理する。
TBS+0.3% トリトン(Triton) X100で5分間洗浄する。
ステップ4を繰り返す。
TBS+0.025% トリトン X100で5分間洗浄する。
組織を乾燥させずに、余分の液体を排出する。
スライドを加湿チャンバ内に移し、TBS中10%のヤギ血清試薬200μlを、各スライド上に最低限2時間(又は一晩)載せる。
組織を乾燥させずに、余分の液体を排出する。
0.1%Triton及び1%BSAを含有するTBSで希釈した一次抗体200μlを、各スライド上に載せ、軌道式シェーカー上、4℃で一晩放置する。スライドをラックに移し、TBS+0.3%トリトン X100で5分間洗浄する。
TBS+0.025%トリトン X100で5分間洗浄する。
ステップ12を繰り返す。
組織を乾燥させずに、余分の液体を排出する。
スライドを加湿チャンバ内に移し、各スライド上に、200μlのビオチニル化ヤギ抗ウサギ二次抗体(Dako)(1:500、1%BSAを含有するTBS中)を1時間載せる。
スライドが二次抗体中にある間に、SABC溶液を準備する。
スライドをラックに移し、TBSで5分間洗浄する。
スライドを、0.6%過酸化水素を含む内因性ペルオキシダーゼ遮断剤中に10分間浸漬する。
TBSで5分間洗浄する。
ステップ19を2回繰り返す。スライドを加湿チャンバ内にいれ、各スライド上に、SABC溶液200μlを、30分間載せる。
スライドをラックに移し、TBSで5分間洗浄する。
ステップ22を繰り返す。
DAB溶液中で10分間現像する。
流水で5分間洗浄する。
スライドを、Harrisヘマトキシリン溶液に6秒間浸漬する。
流水で1分間洗浄する。
0.5%塩酸で1〜2秒間分別する。
流水で5分間洗浄する。
50%メタノールで2分間すすぐ。
70%メタノールで2分間すすぐ。
90%メタノールで2分間すすぐ。
100%メタノールで2分間すすぐ。
Orange G使用液に2分間浸漬する。
100%メタノールで7秒間すすぎ、穏やかにかき混ぜる。
ステップ35を繰り返す。
EA50溶液に2分間浸漬する。
100%メタノールで7秒間すすぎ、穏やかにかき混ぜる。
ステップ38を繰り返す。
スライドをキシレンに浸漬し、5分間透徹する。
ステップ40を2回繰り返す。
DEPEXマウンタント(mountant)を使用して、カバーグラスをかける。
【0107】
類似した様式で免疫蛍光用スメアを作製する。二次抗体の後、スメアを、ストレプトアビジンFITC複合抗体中で1時間インキュベートし、ヨウ化プロプジウム(propdium iodide)/RNAse A(両者ともSigma、50ng/ml)でDNAを対比染色し、次いで洗浄し、グリセロール/PBS/フェニレンジアミンでマウントする。
【0108】
本発明の態様で使用するための好ましい結合性分子としては、抗体、標的の天然リガンド及びT−細胞受容体結合ドメインなどがある。
【0109】
本発明は、子宮頚部異常をスクリーニングするための新しいアプローチを提供する。
【0110】
この分野の先行技術は、以前に我々が開発した乳頭腫ウイルスの存在に関する診断テスト(例えば、WO 98/25145号)を含む。こうしたテストは、主として抗体を使用したウイルス成分の検出に頼り、ウイルス感染の状態に関するこの情報を、よりハイグレードの病変又は子宮頚癌に先行する悪性腫瘍が発生する可能性の指標としてとして使用する。
【0111】
異なる、関係のない先行技術文書では、異常増殖細胞用の、子宮頚部サンプルを含む、血液、生検、体液の組織サンプル検査することにより、悪性腫瘍についてスクリーニングするアプローチを教示している(WO 99/21014号)。このアプローチは、通常は細胞内にある、ヒト細胞周期滲出ポリペプチドの検出に頼り、異所的に増殖しているヒト細胞系統の存在の指標を提供する。
【0112】
明らかに、上記2つのアプローチは、免疫学的試薬の使用等の、幾つかの生物学的エレメントを共有するが、両者は原則として、また実際に、非常に異なる。前者は、ウイルスの生活環、及びウイルス感染の特定のサブタイプの特性決定に関する情報の収集に基づき、この情報をより重篤な病変が発生する可能性に関連付ける。これにひきかえ、後者のテストは、様々なソースからのヒト細胞の細胞分裂状態のモニタリングと厳密に関連し、この情報をサンプル中の悪性腫瘍の有無に関連づけることを目的とする。
【0113】
本発明は、こうした2つの異なるテストを合併して、従来のPapスメアテストプログラムより、又は個々に適用したいずれのテストより、多くの情報をより迅速にもたらす、はるかに簡単なアプローチを提供する。
【0114】
本発明は、E7によって誘導されるため子宮頚部病変に存在するPCNA、MCM及びサイクリンA等の遺伝子に対する抗体と、E4に対する抗体とが結び付けられているダブル染色及びトリプル染色に基づく。従って、これらのタンパク質は、E7活性の代理マーカーであると考えられる。先行技術は、子宮頚部病変におけるMCMの発現を、このような遺伝子が事実上E7活性のマーカーであることと関連させていない。HPV1、HPV2及びHPV11によって生じる増殖性感染におけるE4及びMCMの分析により、HPV16によって生じる不稔感染(abortive infection)にあっては変化する発現パターンが、増殖性感染にあっては共通の発現パターンであることを明らかにする。このことは、ダブル染色アプローチを使用しなかった今までの研究からは、予測できないであろう。
【0115】
同一サンプルを使用して、単独の個々のテストよりはるかい多い情報を提供できることは、本発明の利点である。
【0116】
ウイルス感染及びよりハイグレードの悪性腫瘍を同一テストでスクリーニングすることによって、1つのサンプルを入手しさえすれば、患者のはるかに広い状態像が得られる。
【0117】
子宮頚部病変につながる「早期」事象(すなわちHPV感染)をスクリーニングし、その間に、悪性腫瘍のその後のステージについてサンプルを同時に検査することによって、より良好な予後を得ることが可能である。
【0118】
さらに、従来のスメアテストが、高率の擬陰性をもたらすことは周知であるが、2の全く異なるテストを、本発明の唯一の手順に組み合わせることにより、このような擬陰性が発生する機会がはるかに減少する。
【0119】
本発明のさらなる利点は、同量の情報を得るために、より少ないサンプルしか必要としないことである。たとえば、患者がHPV感染に罹っていることが分かった場合、医師は、さらなる検査のためにその患者を呼び戻す必要があるが、本発明の方法を使用することによって、より多くの情報が最初の段階で得られ、その結果、テストを実施するスタッフ、及びそれらを解釈する者の負担が軽減する。
【0120】
さらに、患者は、概して、スメアテスト手順は快適でないことを知る。多くの患者は、スメアテスト手順は厄介で不愉快なことが分かり、従って、多少の繰り返し又はさらなるテストの必要性を軽減することが可能な本発明の方法を使用することによって、より少ないサンプルを回収すればよいことにより、患者の苦痛を直接減少させることが可能である。
【0121】
1つより多い状態について同一サンプルを同時にテストすることによって、テスト間を交差比較するための強力な手段が手順に導入される。たとえば、テストが異なるサンプルで独立に実施されたのであれば、比較されなかったであろう、相対的染色強度が有意義に比較される。これは、本発明の方法によって提供される相乗作用をもたらす利点のもう1つの例である。
【0122】
子宮頚部スクリーニングにおける問題の1つは、特に先進諸国では、一部の女性で、テストとテストの間の期間がしばしば長いことである。これは、疾患の早期専用のテストでは、サンプルを検査するときまでに、これらが既に見過ごされてしまった可能性があり得ることを意味する。同様に、疾患の後期のみをモニタリングするのであれば、患者は陰性テストを間違いなく与えられるが、介在期間中に疾患が発生し、およそ5年以上後の次のテストでは、危険な進行した状態にある可能性がある。
【0123】
従って、HPV感染等の先行する状態と、異常な細胞増殖等のその後のステージの両者の同時アッセイを可能にする本発明の方法を使用することは、明らかに有利である。この方法の場合、本発明によれば、疾患が初期の段階であれ、より危険な進行した状態であれ、患者がテストのためにやってくる時はいつでも、疾患が検出されるはずである。
【0124】
さらに、本発明によるテスト手順を組み合わせることにより、医師は、患者の状態のよりよい全体像が与えられる。HPV感染のみを有すること、又は孤発的な進行病変を有すること、又は異なる発生ステージにある多数の異なる異常を有することがあり得る。本発明によるテストを組み合わせることにより、患者の状態を認識すること、及び適切に治療計画を立てることが実質的に容易になる。
【0125】
加えて、組織学的サンプルの複雑な解釈の必要性が著しく軽減されることは、本発明の利点である。本発明の方法は、高度な訓練を受けた技術者が、細胞の状態をその外見で判断する必要がある従来のスメアテストより、採点することが容易な分子テストを使用する。本発明による分子テストは、単純な陽性又は陰性様式で採点することができ、難しい判断を下す必要はほとんどない。それどころか、簡単な自動化の役に立つことは、本発明の利点である。2つ以上の異なる波長を読み取るようにプログラムすることが可能な蛍光読取装置を又は類似した装置を使用して、テストを採点すること、従って、先行技術の方法が提供する1つの状態とは対照的に、サンプルの様々な有り得る状態に関する情報を提供することが可能であろう。
【0126】
検出の標準方法は改変できると考えられる。細胞が懸濁状態の間に抗体結合を実行し、分析前に細胞を遠沈することが可能である。こうすることにより、スクリーニングの質が向上する。
【0127】
診断における多大な尽力は、スクリーニング方法を自動化するためである。HPV又は細胞増殖マーカー検出のための抗体又はその抗原結合変異形の使用により、自動化が大幅に促進される。
【0128】
次に、実例を挙げて本発明を説明する。
【0129】
[実施例1]
<抗E4モノクロナールおよびポリクロナール免疫グロブリンの作製>
HPV16 E1^E4に対するモノクロナール抗体(Mab)については、今までに記述されており(TVG401、402、403;Doorbarら、1992)、これらの試薬は、E4の主要抗原部位における1つの重複エピトープを認識し、永久保存用組織生検(archival tissue biopsies)でタンパク質を検出しないと報告されている(Doorbarら、1992)。
【0130】
こうした結果から、E4は、HPVを免疫学的に検出するための候補ではないと考えられるが、HPV16 E4のN末端およびC末端を標的とするさらなる抗体を作成する。
【0131】
標準ハイブリドーマ技術によってさらなるモノクロナール抗体を作成すことにより、TVG404(タンパク質のまさにそのC−末端におけるエピトープを認識するIgMである)を単離する。
【0132】
この試薬を完全にするために、タンパク質のN−末端に対するポリクロナール抗血清を、N末端合成ペプチド(E4 N term)に対して生じさせる。マルトース結合性タンパク質E4融合タンパク質(MBP−E4)でウサギを免疫化することにより、(HPV16及びHPV63 E4タンパク質に対する)ポリクロナール抗体を作製する。精製グルタチオンSトランスフェラーゼE4融合タンパク質(GST−E4)を使用して、ELISAで、抗体価をモニタリングする。
【0133】
C末端のシステイン残基を介してチログロブリン又はキーホールリンペットヘモシアニンに結合させた後、タンパク質のN−末端に対する抗体を、合成ペプチドMADPAAATKYPLCに対して生じさせる。結合は、Greenら(1982)により記載されている通りに、m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(MBS)を使用して実行する。
【0134】
抗体特異性は、以下の通りに、エピトープマッピングによって確認する:HPV16 E4タンパク質は、SPOTSエピトープマッピングシステム(Genosys Biotechnologies,Cambridge,UK)を使用して、固相fmoc化学により、一連の85重複オクタマーとして合成する(単一アミノ酸の重複)。合成の精確さは、タンパク質の主要抗原部位を結合するHPV16 E1^E4モノクロナールTVG402を使用して確認する(Doorbarら、1992)。製造会社による記載通りにフィルターを再生し、ECL(Amersham,Little Chalfont,UK)で、抗体結合を可視化する。ポリクロナール血清は、1/250希釈、精製Fabはおよそ1g/ml、ハイブリドーマ上澄は1/10希釈で、使用する。
【0135】
図1Aでは、85重複E4合成ペプチドの配列を図の上方に示し、エピトープマッピング実験結果を下方に示す。濃いスポットは、その上に示されている合成ペプチドへの抗体の結合を示す。各抗体と反応するペプチドを含有するフィルターの部分のみを表示する。
【0136】
図1Bでは、E1^E4アミノ酸配列上のエピトープの位置を、HPV16 配列の上にまとめてある。70の想定されるE1^E4配列の比較によって作製されたコンセンサスE4配列によるアラインメント(Doorbar and Myers,1996b)を、HPV16 E1^E4配列の下に示し、HPV1 E1^E4タンパク質の配列をこの下に示す。既存のHPV1 E1^E4Mab(Doorbarら、1988)の結合部位を、HPV1配列の下に示す。HPV1のE1^E4タンパク質における、16K及び10/11K遺伝子産物を生じさせるタンパク質分解的切断部位(Doorbarら、1988;Robertsら、1994)を、HPV1配列の下に示し、HPV16のE1^E4配列における、想定される部位の予測を可能にする。
【0137】
[実施例2]
<合成免疫グロブリンの作製>
後述の通り、fdバクテリオファージ上に提示された合成抗体からFabを単離する(Griffithsら、1994)。イムノチューブ(Life Technologies,Paisley,UK)を、濃度0.1g/mlのMBP−E4又はGST−E4のいずれかで、4℃にて一晩被覆する。次に、これらを、PBS/2%marvel(登録商標)中、37℃にて1時間ブロックしてから、1011ファージの存在下、血液チューブ回転装置(37℃)上でインキュベートする。未結合のファージを流し出し、PBS/0.1%Tween 20でチューブを洗浄する(10×)。100mMトリエチルアミンpH11.0(1ml)でバインダーを溶離し、1M Tris(pH8.0)で直ちに中和した後、E.coli TG1細胞に再導入する。濃縮ライブラリーを成長させ、選択手順をさらに3回繰り返す。
【0138】
MBPタンパク質又はGSTタンパク質に対する抗体を単離しないために、6.5×1010の範囲を使用して、GST 16 E1^E4及びMBP 16 E1^E4に対してファージ選択を交互に実行する(Griffithsら、1994)。MBP 16 E4は、GST融合(およそ5mg/リットルの細菌)より高レベル(>50mg/リットルの細菌)で発現されるが、いずれにしても、抗体単離には1gという僅かな抗原を必要とする(Hawkinsら、1992)。E4に対するアフィニティを有する抗体提示ファージを(GST−E4、MBP−E4、GST及びMBPに対する)ELISAで同定し、活性をファージウエスタンブロッティングで確認する。免疫グロブリン遺伝子を、単離ファージから、細菌発現ベクターpUC119.His.mycに移行し(Griffithsら、1994)、ニッケル−NTAクロマトグラフィ(Qiagen,Crawley UK)で誘導される細菌の細胞膜周辺腔から可溶性Fabを精製する。抗体価をELISAで確定する。
【0139】
4ラウンドの選択後、E1^E4、非融合GST又はMBP、又はウシ血清アルブミン(BSA)のいずれかに結合できる能力について、各クローンを試験する。(100中)47クローンが、MBP 16 E1^E4に結合することができ、そのうち39が、GST 16 E4も結合できる。こうしたクローンの中で、BSA、GST又はMBPと相互に作用するものはなかった。BstNIフィンガープリント(Marksら、1992:Nissimら、1994)で、これらのクローンの中の3つの異なるFabsが明らかにされ、可溶性抗E4 Fabの産生を可能にするために(Griffithsら、1994)、それらの免疫グロブリン遺伝子を原核生物発現ベクターpUC119His.6mycにサブクローニングした。およそ5mg(細菌1リットル当たり)の抗E4 Fab(TVG405、406及び407)を誘導細菌の細胞膜周辺腔から抽出することができ、全てが、ELISA及びウエスタンブロッティングでE1^E4を特異的に検出する。Fab TVG 407は、ハイブリドーマ−由来のMabであるTVG 409によって認識されるものと同一のエピトープを結合する(図1)。残りの合成のFabは、E4のこの主要抗原領域の上流(TVG 405)又は下流(TVG 407)にある新規なエピトープを認識し、その結果を図1に示す。
【0140】
TVG405Fab及びTVG407FabのCDR3ループのアミノ酸配列は以下の通りである:
(TVG405)
重鎖CDR3配列:LLRGAFDY
軽鎖CDR3配列:NSRDSSGGNAV
(TVG407)
重鎖CDR3配列:LVQGSFDY
軽鎖CDR3配列:QADSSTHV
【0141】
<抗体アフィニティの測定>
BIAcore 2000機器(Pharmacia Biosensor,St.Albans,UK)を使用し、製造会社による記載通りに、表面プラスモン共鳴で、合成Fab(TVG405、TVG406及びTVG407)、及びハイブリドーマ由来のFab(TVG402)のアフィニティを分析する。0.5%SDS、1mMメルカプトエタノール、50mM Na2CO3/NaHCO3(pH8.5)中、還元条件で、MBP−E4凝集体を解離させ、6:1のビオチン:タンパク質モル比でNHS−LC−ビオチン(Sigma,St Louis,USA;DMSO中25mg/ml)を使用して、ビオチニル化する(Johnsonら、1991)。Superdex S200 HR10/30カラムを使用し、6M 尿素/1mMメルカプトエタノール/PBS/0.2mM EDTA(pH7.2)で作動するFPLCクロマトグラフィで単量体MBP−E4を回収してから、ストレプトアビジン−被覆センサーチップに結合させ、PBS/0.2mM EDTA/0.1mg/ml無プロテアーゼBSA(Sigma)中、in vitroで「リフォールディング」させる。Immunopure Fabキット(Pierce,Rockford,USA)を使用して、精製TVG 402からFabを単離し、FPLCゲルクロマトグラフィ(PBS/0.2mM EDTA(pH7.2)で作動するSuperdex S200 HR10/30カラム)で、単量体調製物を得る。6M尿素カラム緩衝液(上述の通り)を使用して、センサーチップ表面を再生する。専用の「BIAanalysis」ソフトウェアを使用して、非線形曲線フィッティングによりオンレートおよびオフレートを導出する。
【0142】
結合活性は、細菌誘導性抗体では総タンパク質レベルの20%程度であり、ハイブリドーマ培養上澄から誘導されるFabでは50%である。TVG405及びTVG402のアフィニティは、BIAcore結合曲線セットへの非線形曲線フィッティングで得られるオンレートおよびオフレートから算出する。
【0143】
図2Aは、上述のMBP−E4融合タンパク質で被覆されたBIAcoreチップ上を、Fab TVG405を通過させた後で得られる結合曲線(センサーグラム)のオーバーレイを示す図である。Fab濃度は、10mM(一番下の曲線)から、5つの中間希釈を経て、300nM(上方の曲線)までの範囲である。結合の程度は、Y軸上の時間(秒)に対するX軸上の共鳴単位で表示する。およそ100秒に、精製Fabを注入し、700秒に洗浄を開始する。TVG405のアフィニティ(Kd)は、ソフトウェア(Phannacia,UK)を使用した会合曲線及び解離曲線の分析で、0.3〜1.25nMであると算出される。
【0144】
図2Bは、濃度範囲100nM〜1Mの、ハイブリドーマ由来のFab TVG402に関する結合曲線(上述の通り)のオーバーレイを示す図である。Kdは70nMであると推定される。
【0145】
TVG405は、会合速度定数(kon)1.8×106M−1.s−1及びおよそ1nMのモル解離(Kd)を示すオフ速度(koff)2×103s−1を有する。最も優れたハイブリドーマ−由来の抗体(TVG402)は、僅か70nMというアフィニティを有し、4.2×l04M−1.s−1というkon及び3×l03S−1というkoff値を有していた。TVG406及び407は急速な動態を示すため、TVG407について示した平衡結合データの分散分析で検査する。
【0146】
図2Cは、急速な動態を示すFab TVG407の平衡結合曲線を示す図である。図2Dは、BlAevaluationソフトウェアを使用した、図2Cに示すデータの分散分析を示す図である。ビオチンでブロックした表面からの値を、図2Cに示す値から減算することにより、平衡値を、バルク屈折率変化について補正する。表示のプロットで、勾配は−Kdであり、Y軸切片は「Rmax」、すなわち、Fab飽和における結合レベルである。TVG407及びTVG406に関する未補正のKd値は250nM及び140nMであり、これは、Fab調製物の活性を考えるとき、50nM及び28nMという事実上のアフィニティを示す。
【0147】
TVG407は、生物学的活性について補正した後、50nmというアフィニティ(Kd)を有し、TVG406は、28nMというアフィニティ(Kd)を有する。重鎖CDR3ループ及び軽鎖CDR3ループのアミノ酸配列を、DNAシークエンシングで確定し、さらに、3抗体が異なることを確認する。
【0148】
[実施例3]
<抗E4ペプチドの作製>
市販の2−ハイブリッドスクリーニングキットをClonTechから購入し、製造会社の説明書に従って、天然のE4−結合性ペプチドの同定に使用した。同供給者から入手したHeLa cDNAライブラリーをスクリーニングした。この方法で、E4−結合ポリペプチドをコードする7つのDNA配列を単離し、シークエンシング後、その中の3つを同定した。
【0149】
第1のペプチドはフェリチンである。
【0150】
第2のペプチドはケラチンフィラメント結合タンパク質であり、配列番号2に記載の配列を有する。
【0151】
第3のポリペプチドは、独特の配列モチーフDEADを含有するDEADboxファミリーのタンパク質のメンバーとして認識される新規なポリペプチドである。第3のポリペプチドの配列を、配列番号3で示す。
【0152】
これらのポリペプチドとE4との間の相互作用の部位を同定するために、10〜20アミノ酸の長さの一連の重複ペプチドをPCRで作製し、上述の通り、ファージ上に提示した。次に、スクリーニング剤としてバインダーを使用して、粘膜病変におけるHPV16を同定した。
【0153】
[実施例4]
<抗E4 RNAオリゴヌクレオチドの作製>
標的分子に特異的に結合することできる、アプタマーとして知られるRNAオリゴヌクレオチドは、SELEX等の選択手順で作製することができる。SELEX方法は、所望の標的に結合できる1本鎖核酸である、核酸アプタマーを、オリゴヌクレオチド類のライブラリーから選択することを含む。SELEX方法は、好ましくは、無作為配列のセグメントを含む、核酸類のライブラリーから出発し、結合に適した条件でライブラリーを標的と接触させるステップと、未結合の核酸を、標的分子に特異的に結合した核酸から分離するステップと、核酸−標的複合体を解離させるステップと、核酸−標的複合体から解離した核酸を増幅して、核酸類のリガンド濃縮ライブラリーにするステップと、次いで結合ステップ、分離ステップ、解離ステップ及び増幅ステップまでを、標的分子に対する、極めて特異的な高アフィニティ核酸リガンドを生成するのに必要なだけ多くのサイクルを何度も繰り返すステップとを含む。
【0154】
<DNAオリゴヌクレオチドライブラリー>
26塩基の無作為化部分を有する、73塩基の長さのDNAオリゴヌクレオチドを、E4を結合できるアプタマーの開発に使用した。以下の構造:
5’ CCTGTTGTGAGCCTCCTGTCGAA(26N)TTGAGCGTTTATTCTTGTCTCCC 3’
を有する合成RNAオリゴヌクレオチドのライブラリーを作製した。
【0155】
ここで、Nは、ランダム領域における任意の可能な塩基を示す。オリゴヌクレオチドライブラリーの伸長における各ヌクレオチドの合成中に、4つのヌクレオチド全ての混合物(カップリング効率の差を考慮に入れて、6:5:5:4のA:C:G:T比)を使用することにより、ランダム領域を作製した。結果として生じる複雑度は、理論上426分子である。ゲル精製が後続する合成規模(0.1μmol)で、8.8nmolが生じ、これは、実際に存在する異なる分子数に、およそ5×1015という絶対上限を課す。
【0156】
T7 RNAポリメラーゼに対する認識部位を導入する5′プライマー(5’ TAATACGACTCACTATAGGGAGACAAGAATAAACGCTCAA 3’)及び(5’ GCCTGTTGTGAGCCTCCTGTCGAA 3’)を用いたPCR増幅で、以下の転写用鋳型が生じた:
5’ TAATAGCACTCACTATAGGGAGACAAGAATAAACGCTCAA(26N)TTCGACAGGAGGCTCACAACAGGC 3’
【0157】
RNA転写物それ自体は、以下の配列を有する:
5’ GGGAGACAAGAAUAAACGCUCAA(26N)UUCGACAGGAGGCUCACAACAGGC 3’
【0158】
米国特許第5,270,163号に記載の従来のSELEX手順を使用して、抗E4アプタマーを選択した。各ラウンドは、以下のステップからなる:
1)選択:RNA及びE4タンパク質を混合し、37℃でインキュベートし、ニトロセルロースフィルターを通過させて洗浄し、このフィルターからRNAを溶離させる。
2)増幅:50μlの反応中に50ピコモルの3′プライマーの存在下、Gaussら(1987)に記載の条件で、AMV逆転写酵素を用いて、フィルターから溶離したRNAを伸長させる。このようにして得られるcDNA合成に、50ピコモルの5′プライマーを加え、100μlの反応体積で、Innis(1988)に記載の通りに、Taq DNAポリメラーゼを用いて30サイクル増幅する。
3)転写:Milliganら(1987)に記載の通りに、選択された増幅鋳型にin vitro転写を実施し、その後、DNaseIを加えて、DNA鋳型を除去する。次いで、結果として生じる選択されたRNA転写物を、次のラウンドのステップ1で使用する。選択の歴史を追跡できるように、サイクルの各ステップで生成した生成物の12分の1だけを、次のサイクルで使用する。選択方法の推移を、各PCR反応からの標識転写物のフィルター結合アッセイでモニタリングする。第4ラウンドの選択及び増幅の後、選択して標識したRNA生成物は、E4への結合を生じさせる。このバインダーを、子宮頚部スメアに由来する細胞におけるHPVの検出に使用する。
【0159】
[実施例5]
<皮膚及び粘膜の病変におけるHPVの検出>
全ての合成Fabが、ホルマリン固定したパラフィン包埋組織中のHPV16 E1^E4タンパク質を検出するが、TVG405は、一貫して最高レベルの染色を示した(図3)。
【0160】
図3は、HPV16 E4に対する反応性を持たない(図3A)Fab NIP−C11(Griffithsら、1994)、及び本明細書に記載のE4特異的Fab TVG405(図3B、C、D)によるローグレードHPV16CIN Iの免疫染色で、HPV16 E4タンパク質をin vivoで定位するための合成Fabの使用を示す図である。Fabは、二次抗体として9E10を使用し、続いて抗マウスFITC複合物を使用して検出される。E4は上皮系の上層で検出可能であるが、異なる病変間でレベルが大きく異なり、しばしば、ある程度の陽性細胞が認められるに過ぎない(C、D)。C及びDでは、基底層の位置を矢印で示す。倍率は200×である。
【0161】
マイクロ波処理によるエピトープ曝露は、E4検出の感度を高め、TVG402を使用した染色さえ可能にする(Doorbarら、1992)。E4発現の程度は、異なる病変間で大きく異なり(S HPV16関連CIN1生検を試験する)、生検の全体にわたって散在するまばらな細胞のみでの発現(図3)から、感染性ビリオンの産生も高い(図4)HPV1及びHPV63によって生じる皮膚のいぼにおけるE4の分布に匹敵する、上皮系の最も分化した層の全体にわたって広範囲に及ぶ分布(図4)までの範囲である。HPV16によって生じるローグレード子宮頚部上皮内腫瘍形成(CIN1)では、E4及びL1レベルは密接な相関関係があるが、以前に示唆された(Brownら、1994)通り、2つのタンパク質の発現は同時に起こらないことが判明している。E4発現は、幾つかの細胞層による主要キャプシドタンパク質の合成に先行し(ダブル染色によって明らかである、図4参照)、ハイグレード子宮頚部病変(CIN2/CIN3)では、L1の発現がもはや裏付けられなくても、しばしばE4は多い(図4)。E4合成の開始と感染性ビリオンの組立てとの間の、この時間遅延は、E4発現が、感染した基底細胞の傍基底層への移動と同時に起こるが、L1の発現が、上方の顆粒層内の狭い1条の細胞に制限される、HPV63で最も明白である。
【0162】
図4から、ハイグレードHPV16病変、ローグレードHPV16病変、及び良性のいぼで、E4の合成が、キャプシドタンパク質の発現に直接連関していないことが分かる。図4は、抗L1抗血清(図4A、D、G)、HPV16 E4 Fab TVG405(図4B及び4E)、HPV63 E4に対するポリクロナール抗血清(図4H)、及びDAPI(図4C、F、I)を使用したトリプル染色の結果を示す図である。A、B及びCは、ローグレードHPV16誘導性病変(CIN1)を示す。D、E及びFは、ハイグレードのHPV16誘導性病変(CIN II/III)を示す。G、H及びIは、HPV63によって生じる疣贅を通る切片を示す。全ての場合に、E4発現はL1発現に先行するが、CIN1における2〜3細胞層のみである(A、B)。CIN II/IIIでは、最終分化は、ビリオン構造タンパク質の合成を支持するのに不十分である(D)が、E4発現は豊富である(E)と、我々は推定した。E4発現の開始と、ウイルス構造タンパク質の検出との間の差異は、HPV63によって生じる皮膚の疣贅で最も明白であった(G、H)。基底層を、DAPI染色画像上の矢印で示す。倍率は100×である。
【0163】
<増殖型ウイルスDNA複製の開始及びE4の発現は同時に起こる>
増殖型ウイルスDNA複製は、中有棘層の細胞で始まり、E4発現の開始と厳密な相関関係があることが分かる(図5)。
【0164】
図5から、増殖型ウイルスDNA複製の開始は、ローグレードHPV16病変及び良性の皮膚のいぼにおけるE4発現と同時に起こることが分かる。この図は、HPV16 E4抗体TVG402、405及び406(図5A)及びHPV1E4抗体4.37及び9.95(図5D)、ビオチニル化DNAプローブ(図5B−HPV16、図5E−HPV1)、又はDAPI(図5C及びF)を使用した、トリプル染色を示す図である。A、B及びCは、HPV16誘導性CIN 1を通る切片を示し、D、E及びFは、HPV1誘導性疣贅を通る切片を示す。HPV16 CIN 1の場合、上皮系の中層および上層における増殖型ウイルスDNA複製及びE4合成は、相互に関連している(A、B)。皮膚の病変の場合、感染した細胞が基底層を離れると間もなく2つの事象が開始される。(D、E)。基底細胞を、DAPI対比染色画像に示す(F)。倍率は200×である。
【0165】
HPV1誘導性いぼの場合、増殖型ウイルスDNA複製及びE4合成開始ははるかに早く、感染した基底細胞が表面の層内に移動した直後に明白である(図5)。分化している細胞の一部のみが増殖型ウイルスDNA複製を許容し、これらの細胞のみで、E4が検出可能である。隣接する細胞は、後期遺伝子発現も増殖型ウイルスDNA複製も示さず、2つの事象の開始が密接に連関していることが分かる。DNA及びE4検出の感度は確立されていないが、こうした「正常な」細胞は、ウイルスの複製を許容しないか、又は感染していない可能性がある。E4発現と増殖型ウイルスDNA複製の開始との間の、この厳密な相関関係は、HPV63及び65によって生じる皮膚のいぼ、及びHPV2によって生じる普通のいぼでもみられる。
【0166】
<後期遺伝子発現中の細胞は、非許容細胞又は非感染細胞と比較したとき、異常なパターンの最終分化を示す>
HPV感染の後期を支持する細胞は、Fab TVG405(HPV16の場合)、Mab 4.37(HPV1の場合)又はE4に対するポリクロナール抗血清(HPV63)で免疫染色することによって、同定することができる。HPV1によって生じるいぼでは、E4−陽性細胞は、検出可能なレベルのフィラグリン又はインボルクリンを欠く(図6(i))。E4発現も増殖型ウイルスDNA複製も示さない同一病変における非許容(又は非感染)細胞は、周囲の上皮系と区別できないレベルのフィラグリン及びロリクリンを発現する。E4合成と分化特異的ケラチン類K4及びK13との相関関係から、同一阻害パターンが明白になった。K4染色及びK13染色の強度は、E4陽性細胞では、E4を発現しない隣接細胞より常に低い(図6(ii))。基底細胞及び下方の傍基底細胞に存在するK5及びK14は、影響を受けなかった。この、分化特異的ケラチン類の発現(K1及びK10皮膚)の検出は、HPV1によって生じる皮膚のいぼでも明白である(図6(ii))が、HPV63によって生じるいぼでは明白ではない(図6(ii))。HPV63のE4タンパク質は、HPV1のそれと最も密接に関連している。
【0167】
図6は、増殖性感染が、ローグレードHPV16病変及び良性の皮膚のいぼにおける正常な上皮の最終分化を妨害することを説明するのに役立つ図である。図6(i)(ケラチン発現)は、分化特異的粘膜ケラチン4及び13(B)又は皮膚ケラチン類1及び10(E、H)に対する抗体と併せて、HPV16 E4 Fab TVG405/TVG406(図6(i)A)、HPV1E4モノクロナール4.37/9.95(D)、及びHPV63E4ポリクロナール抗体(G)を使用したトリプル染色を示す。図6(i)C、F及びIは、DAPI対比染色を示す図である。A、B及びCは、HPV16誘導性CIN1を通る切片を示し、D、E及びFは、HPV1誘導性疣贅の縁を通る切片を示し、図6(i)G、H及びIは、HPV63誘導性いぼを通る切片を示す。HPV16誘導性病変及びHPV1誘導性病変の場合、化特異的ケラチン類は、E4陽性細胞では、隣接細胞(A、B、D、E)でほど明白ではないが、このことは、HPV63の場合にも当てはまる(G、H)。核退行変性(DAPI対比染色で可視化)は、E4発現細胞で遅延する(A、C、D、F)。倍率は200×である。
【0168】
図6(ii)は、フィラグリン発現に関する図である。この図は、図6(ii)B及びEが、フィラグリン染色を示すこと以外は、上述通りのトリプル染色を示す図である。E4染色を図6(ii)A及びDに示し、DAPI対比染色を図6(ii)C及びFに示す。A、B及びCは、正常な皮膚(図の左手側)が、良性の腫瘍(図の右手側)と出会うHPV63誘導性いぼの縁を示す。D、E及びFは、HPV1誘導性いぼの顆粒層を示す。E4陽性細胞は、検出可能なレベルの分化特異的マーカーフィラグリンを発現せず、また、隣接する非感染細胞又は非許容細胞と比較するとき、著明な核保存を示す。倍率は200倍である。
【0169】
<HPV16 E4タンパク質の細胞内分布は、HPV1及びHPV63によって生じる皮膚病変におけるE4の分布と全く異なる>
HPV1のE1^E4タンパク質は主に細胞質であって封入体に集合し、この細胞が皮膚の表面に向かって移動するにつれて、癒合してサイズが増加する。HPV63のE1^E4タンパク質は、繊維性の顆粒分布を有することが確認されている。対照的に、HPV16 E4は、下上皮層の細胞中にフィラメント状の核周囲分布を有し(図7)、より分化した細胞層のみで顕著な構造に組立てられる。こうした「封入体」は、常に1細胞当たり1つ見出され(ほとんどの皮膚病変で見出される多数の封入体と比較)、核付近に位置し、ほとんど常に上皮系の表面に最も近い核側で検出される。E4/中間径フィラメント束(in vitroで、HPV16 E1^E4タンパク質が上皮細胞で発現した後に生じる)に外見が似ているが、我々は、ケラチン類の存在を、in vivoで、こうした構造で、検出したことはない。HPV16 E1^E4のまさにこのN−末端に対する抗体は、C末端エピトープに対する抗体(TVG404,TVG405,TVG406)より、この構造を染色するのがはるかに困難であり、N末端領域は隠されているか又は失われた可能性があることが示唆される。
【0170】
図7は、in vivoでの、HPV16 E4タンパク質と核周囲の束及びフィラメント構造との会合、特に、Fab TVG405及びTVG406の混合物を使用したHPV16CIN 1の上層(図7A、B)及び下層(図7C、D)におけるHPV16 E4タンパク質の検出を示す図である。上層では、E4が細胞質の全体にわたって散在しているが、顕著な核周囲パターンを有する。こうした細胞では、E4の核周囲束への集中(図7Bの矢印)が明白である。下層では、E4は主に核周囲及びフィラメント状の外観を有する(図7C、D)が、核周囲束に集中していない。図7A及びCの倍率は200×であり、B及びDの倍率は400×である。
【0171】
N末端抗体は主としてE4構造の縁に限局化するが、抗C末端染色は中心で最強である(データ示さず)ことが、共焦点イメージングで明白にされた。TVG405及びTVG406で見られる分布と比較するとき、HPV16 E1^E4は、細胞において、より拡散した分布を有することが、抗N末端試薬で明白にされた(図8)。
【0172】
TVG405、406、407及びC末端抗体の染色パターンの間の有意差は認められない。
【0173】
図8は、in vivoでの、HPV16 E4タンパク質のプロセッシングに関する証拠を提供し、また、E4タンパク質のC末端の半分におけるエピトープを認識するHPV16 E4 Fab TVG406(図8A)、HPV16 E1^E4タンパク質のN末端の12アミノ酸に対する抗体(図8B)及びDAPI(図8C)を使用した、HPV16CINの上層におけるトリプル染色を示す図である。TVG402、403、404、405及び407により、TVG406のものと有意に異ならない染色パターンが生じた。TVG406を用いた場合には明白な(8Aに矢印で示す)核周囲束を、抗N末端抗体は効果的に染色せず(8B)、HPV1で、異なる形のタンパク質は、異なる細胞内の場所を有することが示唆される。倍率は400×である。
【0174】
[実施例6]
<子宮頚部病変から単離された細胞におけるHPVの検出>
抗E4抗体を使用して染色した、子宮頚部スメアに由来する細胞のイメージングに適したスライドを、US 5,346,831号に記載の方法で作製する。従来の手順に従って、細胞を患者から単離し、アルコール/食塩緩衝液10mlに溶解する。サンプルバイアル中の細胞凝集塊又は細胞集団を渦巻攪拌で構成要素に分解することにより、遠心分離用のサンプルを調製する。構成要素に分解した後、サンプルを完全に排水し、12mlの円錐形遠沈管内の密度勾配上に重層するが、この密度勾配は、NPBI,Emmer−Compascuum,Netherlandで製造される商品名「Hespan」としても知られる、6%βデンプン溶液、及び0.9%生理食塩水を含む血漿増量材料を用いて作られる。
【0175】
密度勾配及びサンプル細胞が入っている12ml円錐形遠沈管を遠心分離機のバケットに入れ、釣り合わせ、約600Gの力で5分間遠心分離する。次いで、円錐形遠沈管上の5mlの印まで液体を吸引する。遠心分離機バケットを取り出し、残りの液体が入っている12ml円錐形遠沈管を800Gで10分間遠心分離する。遠沈管から上澄を出し、45°の角度で軽く2〜3回たたく。このとき、この遠沈管には、さまざまな体積の圧縮細胞が入っている。均一になるまで混合するとき、ペレットは、一般に、単位体積の液体当たり同濃度の細胞を含む。
【0176】
脱イオン水50μlを加え、0.042インチのチップを通してシリンジ操作を5回行うことにより、サンプルを混合する。混合完了後、ポリ−Lリシン(1%、Sigma)で従来通りに被覆しておいたスライドに取り付けられた沈降容器に、サンプル150μlに続いて脱イオン水500μlを分配する。移したサンプルを、容器内でおよそ10分間沈降させる。余分のサンプルを吸引除去し、チャンバを、脱イオン水2mlで2回すすぐ(各添加の間に吸引)。
【0177】
次いで、既知の手順に従って、FITC標識Fabを細胞に適用し、蛍光顕微鏡法で結合を可視化する。
【0178】
[実施例7]
<抗MCM及び抗HPV抗体を用いた、切片のダブル染色>
プロトコール
マイクロ波処理による抗原曝露の後に続く蛍光免疫染色
パラフィン包埋切片をキシレンで脱蝋し(4×5分)、IMSで水和し(3×5分)、脱イオン水で2×5分間すすいだ。切片を、500mlの抗原回収緩衝液(10mMクエン酸、pH6.0)中、強力(800W)で15分間、マイクロ波処理し、この緩衝液中で20分間冷却させた。PBSで5分間ずつ2回洗浄した後、スライドを、PBS、10%血清、1%BSA(v/v)で、室温にて2時間ブロックした。一次抗体をPBS、1%BSAで希釈し、切片に適用し、加湿チャンバ内で4℃にて一晩インキュベートした。PBS、0.05%Tween 20でストリンジェントな洗浄を実施し(4×5分)、続いてPBSですすいだ。1%BSA/PBSで希釈した、ビオチン標識二次抗体、HPV16 E4(Alexa 488複合化)及び核対比染色を、切片上、室温で2時間インキュベートした。PBS(3×5分)で洗浄した後、SABC−APキット(DAKO)でビオチンシグナルを増幅し、続いて3×5分のPBS洗浄を行った。Fast Redと共に10分間インキュベートすることにより、アルカリホスファターゼシグナルを検出した。10分後、水ですすぐことにより、この反応を停止させた。シティフルオル(citifluor)マウント用媒体(Agar Scientific)でサンプルをマウントし、蛍光灯下で、Nikon Labophot II 顕微鏡で観察した。SenSys モノクロカメラ及びIPLabイメージングソフトウェア(Roper Scientific)でデジタル画像を捕えた。
【0179】
<加圧クッキングによる抗原曝露および後に続く酵素的検出>
スライドを脱蝋し、圧力鍋で処理し、上述の通りにブロックした。スライドを、TBS、1%BSA(w/v)、0.1%トリトン(v/v)でそれぞれ1:50及び1:15希釈した、DIG標識HPV16 E4(TVG405)及びマウスモノクロナールMCM2抗体と共に、4℃にて一晩インキュベートした。TBSで洗浄した後、1%BSAを含有するTBSで、1:50希釈した抗DIG−AP二次抗体及び1:200希釈した抗マウスビオチンと共に、スライドを、室温で1時間インキュベートした。TBSで3×5分洗浄した後、MCMシグナルをSABC−HRPキット(DAKO)で増幅し、続いてTBSで3×5分洗浄した。DAB(ジミノベンジジン)及びFast Redでシグナルを検出した。水ですすぐことによって反応を停止させ、軽いヘマトキシリン対比染色を適用した。あるいは、抗DIG−HRP及びDABでE4を検出し、SABC−APキットでMCMを増幅し、Fast Redで検出した。段階的アルコールで切片を脱水し、DPXマウント用媒体でマウントしたNikon Lucia イメージング用カメラ付及び関連ソフトウェア付きのNikon Eclipse600顕微鏡を用いて明視野画像をとらえた。
【0180】
記載の通り、HSIL及びLSILでダブル染色を実施した;結果を図10及び11に示す。
【0181】
MCM染色は、通常、HSILの表層に多いが、E4タンパク質の発現は、散在的分布を有する。このことは、HSILにおける表面細胞の95%がMCM染色陽性であることを示したWilliamsら(PNAS 95,1998)による既報と一致している。今まで、E4/MCM同時定位に関する調査研究はない。
【0182】
Williamsらは、LSILでMCM染色は明白である(染色を示す表面細胞の53%、PNAS 95(1998)p14935)と報告したが、我々は、E4陽性である領域では、通常、表層にMCMはないことを確認した(5388、10451、4165及び2565参照)。E4について陽性に染まる一部のLSIL(たとえばLSIL−ロー(2565)参照)は表面MCM染色を欠くようである。示した例において、E4染色は、表面の広範囲に及ぶが、MCM染色はない。
【0183】
ここに示すデータから、HSILから採取した子宮頚部切屑は、高レベルのMCM染色を示すが、低レベルのE4発現を示す。さらに、E4抗体は、MCMタンパク質に対する抗体を使用して検出することができないLSILの検出を可能にすることが、データから示唆される。
【0184】
HSIL E4/MCM及びLSIL E4/MCMに示したデータを組合せるとき、さらなる結論を下すことができる。表層におけるE4陽性細胞及びMCM陽性細胞の相対数は、疾患の重症度を示す。大きい数のMCM陽性細胞及び小さい数のE4陽性細胞は、HSILの存在を示す。表層における高レベルのE4陽性細胞及び小さい数のMCM陽性細胞は、一般にLSILである。このタイプの分析は、E4及びMCMに対する抗体を使用したダブル染色の後、細胞ソーターを使用して行うことができる。
【0185】
MCM2、MCM5及びMCM7に対する抗体は、HSIL及びLSILの両者に対して、本質的に同じパターンを示す。
【0186】
[実施例8]
<正常な子宮頚部上皮のダブル染色>
図12は、実施例7の場合と同様に実施した、正常な子宮頚部上皮に関するダブル染色を示す図である。正常な子宮頚部の上皮表層には、E4もMCMも存在せず、こうした抗体は、子宮頚部異常の検出にとって価値あることが強調される。腫瘍形成の領域では、両タンパク質の発現パターンが変化し、E4又はMCMの両者を表面で検出することができる。
【0187】
[実施例9]
<他のHPV型における、E4/MCMのダブル染色>
図13は、HPV1、HPV2及びHPV16いぼで得られたダブル染色の結果を示す図である。HPVE7タンパク質は、細胞性Rb遺伝子産物に結合することによって作用する。Rbは、通常、その非リン酸化状態で、転写因子E2Fに結合することによって細胞周期の進行を妨げる。G1までの進行中、サイクリンDキナーゼのレベルは、細胞に対して外的に作用する成長因子に応答して上昇する。このことは、Rbのリン酸化及びE2Fの放出につながる。E2Fは、S期移行に必要なタンパク質の合成を刺激する(Virology,Fields,B.N.,Knipe,D.M.,Howley,P.M.編、Lippincott−Raven,Philadelphia,USA発行で再検討)。MCM、cdc6、PCNA及びサイクリンA等の、細胞のDNA複製に関与するタンパク質は、こうしたE2F誘導性遺伝子産物の仲間である(Harbour & Dean,Nat Cell Biol 2000年4月;2(4):E65−7)。
【0188】
正常な分化中の上皮細胞では、細胞は最終分化に委ねられるため、細胞周期進行は起こらない。正常な子宮頚部上皮の分化中の細胞では、S期マーカーもHPVタンパク質も発現されない。このことは、実施例8に示す画像から明白である。
【0189】
HPV1及び2によって生じるいぼ、及びHPV16によって生じるE4発現性LSILでは、MCMが上皮系の下層に存在する。HPVタンパク質機能に関する我々の知識に基づけば、これは、E7発現の結果であると予測される。HPVE7タンパク質はRbに結合し、最終的にS期への移行につながるE2Fを追い出す。従って、E7によって活性化される細胞遺伝子は、ウイルス初期遺伝子の存在に関する代理マーカーと考えることができる。こうした遺伝子は、HPV16におけるp97「初期」プロモーターから発現される。HPV1、HPV2及びHPV16によって生じる増殖性感染では、MCMタンパク質は、上皮の表面に到達しない。これは、全てのHPV型にわたる可能性がある共通のパターンであると、我々は予測している。
【0190】
増殖型ウイルスDNA複製は、E4の最初の出現と同時に起こる(Doorbar et al.,Virology 238 p40−52)。E4は、HPV16の場合、p671にある主要な後期プロモーターから発現される。従って、E4の出現は、ウイルスの生活環の後期の開始を示す。HPV1、HPV2及びHPV16によって生じる病変では、E4の存在は、表層内に根強く存続する。我々の最近の研究から、E4は、細胞周期をG2で停止させることがわかる。研究した3つのHPV型全てで、E4の最初の出現とMCM染色の欠損との間に重複がある。この観察結果から、我々は、これらの二重陽性細胞は、E7によってS期に押し進められるが、E4発現の結果として有糸分裂に入ることができないと考えるに至った。このような状況は、ウイルスゲノムの高レベル複製に役立つ可能性がある。この理論は、今日までに収集した全ての実験データに適合する。
【0191】
従って、我々は、4タイプの細胞があると述べることによってまとめることができる:
1.MCM陽性細胞が表面に存在することは、増殖性感染が完結していないこと及びウイルスが不稔感染を引き起こしていることを示す徴候とみなすことができる。増殖性感染中、MCM+/E4−細胞は、下層のみに認められる。このような細胞は、HSIL及び癌に限って表層に多い。
2.MCM+/E4+二重陽性細胞は、通常の増殖性感染における中間層(すなわちMCM/E4重複領域)に認められる。こうした細胞が表面で同定されることは、ローグレードの病変を示す可能性がある。
3.E4のみが陽性(MCM−/E4+)の細胞およびS期マーカーを欠く細胞は、ウイルスの複製に必要なタンパク質が存在しないため、増殖型ウイルスの複製を支持していることが全くできない。こうした細胞が表面に存在することは、増殖性感染を開始した病変の特徴である。増殖性感染もLSILとして分類することができる。
4.L1発現はE4に後続する。L1+/E4+/MCM−細胞がスメアに存在することを使用して、生活環が完結しようとしているローグレードの病変(HPV1)を強調することが可能である。このことは、今まで研究されていない。
【0192】
癌に進行しないHPV1及びHPV2によって生じる病変は、こうした大きい変動を示さない。表面における全ての細胞がMCM−/E4+であり、E4とL1の両者を発現する一部がL1+/E4+/MCM−である。MCM+/E4+及びMCM+/E4−表現型を示す細胞が表面に存在することは、HSIL等の不稔感染が存在することと考えられるであろう。
【0193】
これらのパターンは、癌に向かって進行中の、HPV16によって生じるもののような病変のみでみられる。HPV1及びHPV2によって生じるもの等の、全HPV生活環を支持している病変は、L1+/E4+/MCM−及びE4+/MCM−細胞のみを表面に有する。
【0194】
[実施例9]
<その他のE2F誘導性タンパク質をMCMの代用にすることができる>
ほとんどの子宮頚部異常は、ハイリスク乳頭腫ウイルス感染に起因する。E7は、細胞増殖を仲介するウイルスタンパク質である。MCM等のE7発現の代理マーカーは、全ての子宮頚部腫瘍形成に存在するが、増殖性感染における下上皮層に限定される。MCMはS期移行の優れたマーカーと思われるが、E2Fにより誘導される他の細胞タンパク質を同じ方式で使用することができない明白な理由はない。PCNAはウイルスDNA複製に不可欠であり、また、E2Fによって制御されている(Hingorani & O’Donnell,Curr Biol 2000年1月13日;10(1):R25−9)。PCNAは増殖細胞のマーカーとして広く使用されてきた。Ki67に対する抗体も、この目的で使用されてきた。
【0195】
図14に示す画像から、PCNA及びE4に対する抗体を使用したダブル染色は、概して、E4及びMCMに対する抗体を使用して生じさせたものに似ていることがわかる。増殖性感染中、PCNAは下上皮層で発現されるが、E4が確認される領域が一部重複する。HSILでは、PCNAが表層に存在する。
【0196】
我々は、やはりE2Fにより誘導されるサイクリンAの分布も調べた。サイクリンAは、S期までの進行に不可欠なキナーゼサブユニットである。HSILでは、サイクリンAは表層内に達する。E4及びサイクリンAに対する抗体を使用したダブル染色は、2つのタンパク質の発現部位の間の重複領域を明らかにする。ほとんどのローグレード病変では、サイクリンAは、下上皮層に限定されるが、E4は表面に多い。
【0197】
従って、PCNA及びサイクリンA等のタンパク質は、LSILでもHSILでも、MCMに似た総体的分布を有する。E4及びMCMについてここに示したのと同じ方式で、PCNA/E4染色又はサイクリンA/E4染色を診断に使用することが可能である。こうしたアプローチの感度の比較は実行されていないが、PCNAは、MCMに似た感度でS期細胞を検出すると思われる。同じ方式で、その他のE2F誘導性遺伝子を評価することも可能であろう。
【0198】
[実施例10]
<細胞増殖の他のマーカーを、E2F誘導性遺伝子の代用にすることができる>
サイクリンBは、G2のマーカーである(Ohi et al.,Curr Opin Cell Biol 1999年4月;11(2):267−73)。図15に示す通り、HSILでは、サイクリンB染色が表層内に達する。E4が発現されるLSILでは、こうしたタンパク質は下上皮層に限定される。PCNA、サイクリンA及びMCMの場合と同様、LSILでは、サイクリンB染色を示す領域は、E4を検出することができる領域と一部重複する。このような病変では、サイクリンBは、表層内に達しない。ウイルスにより誘導される他の細胞のタンパク質を、E4と一緒に使用することが可能である。
【0199】
p16は、INKファミリーの細胞周期インヒビターである。このタンパク質は、通常、S期への予定外の移行に応答してアップレギュレートされる。p16は、サイクリンD/cdk4及びサイクリンD/cdk6に結合して、その機能を阻害する。サイクリンD複合体は、通常、Rbをリン酸化して、E2Fの放出及びS期への移行を可能にする。この制御は、HPV E7タンパク質によって回避される。E7は、Rbに直接結合し、サイクリンDの存在と関係なくE2Fを放出させる。従って、ハイリスクHPV感染では、p16が多い(Sano et al.,Am J Pathol 1998年12月;153(6):1741−8)。p16は増殖マーカーではないが、HPV初期遺伝子活性の有用なマーカーであると思われる。
【0200】
従って、E4染色を、サイクリンB及びp16等のウイルス活性の他のマーカーと組み合わせることが可能である。こうしたマーカーは、E4と一緒に使用するとき、子宮頚部腫瘍形成の診断に有用な可能性がある。
【0201】
[引用文献]
【表1】
【表2】
【表3】
【0202】
上の明細書で述べた全ての出版物を、参照により本願に援用する。記載の方法及び本発明のシステムの様々な修飾及び変更は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、当業者に明らかにになるであろう。具体的な好ましい実施形態と関連して本発明を説明してきたが、請求の範囲に記載されている本発明は、このような具体的な実施形態に不当に制限されないことを理解すべきである。事実、分子生物学又は関連分野で熟練した者に明白な、本発明を実行するために記載されている方式の様々な修飾は、請求の範囲の範囲内であることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
(A) HPV16 E4タンパク質のアミノ酸配列、及び様々な抗体分子、又は抗体のE4特異的抗原−結合フラグメントの結合部位を示す図である。
(B) HPV16(上列)、HPV1(下列)及びコンセンサス配列(中列)からのE4タンパク質の配列、及び様々な抗体又は抗体の抗原−結合変異形の結合部位を示す図である。
【図2】
表面プラスモン共鳴装置を使用して得た4つのセンサーグラム(秒で表した時間に対する任意の応答単位)を示す図である。
【図3】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図4】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図5】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図6】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図7】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図8】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図9】
HPV E4タンパク質の一部のアミノ酸配列アラインメントを示す図である。
【図10】
ある範囲のHPV16誘導性HSILのE4及びMCMタンパク質の分布を示す図である。パネル(A):HSILロー(464);低出力画像;褐色=MCM;赤色=E4。パネル(B):HSIL(464);褐色=MCM;赤色=16E4.パネル(C):HSIL(11431);赤色=MCM;褐色=E4。パネル(D):HSIL(11433):褐色=MCM;赤色=16 E4.パネル(E):HSIL(15919);褐色=MCM;赤色=16 E4。全ての画像で、核シグナルは細胞性MCMタンパク質の存在を示す。MCMの発現は、E2Fにより誘導され、本特許の他の図に表示の通り、組織学的に常な上皮の表層にはない。HSILでは、E7が広範に発現するため、MCM染色が豊富である。示した一部のHSIL(464、11433、15919)の表層に存在する細胞質シグナルは、ウイルスのE4タンパク質の存在を示す。一般に、上皮の表面における多少の細胞のみが陽性であり、ウイルス生活環の後期の刺激が不完全であることを示す。
【図11】
ある範囲のHPV16誘導性LSILのE4タンパク質及びMCMの分布を示す図である。パネル(A):LSIL−ロー(2565)低出力画像;赤色=MCM;褐色=E4。パネル(B):LSIL(2565);赤色=MCM;褐色=E4。パネル(C):LSIL(4165);赤色=MCM;褐色E4。パネル(D):LSIL(10451);赤色=MCM;褐色=E4。パネル(E):LSIL(5388);赤色=MCM;褐色=E4。上上皮層における細胞質染色はE4である。E4を発現している層より下の層で最も豊富な核染色は、MCMの分布を示す。MCMに関する核染色パターンは、基底層より上に達するが、表面に到達しない。E4発現は、MCMよりLSILの表層ではるかに多い。
【図12】
正常な子宮頚部上皮の表層における接合領域E4/MCMに関するダブル染色を示す図である。パネルA:LSIL縁;赤色=MCM;褐色=E4.パネルB:HSIL縁;赤色=E4;褐色=MCM。表層における細胞質染色は、E4が存在するためである。この下の核染色は、MCMタンパク質の分布を示す。2つの画像は、LSILと正常な組織の間、又はHSILと正常な組織との間の接合部を示す。正常な組織には細胞質E4染色がなく(各画像の右方)及び核MCMシグナルは基底層内又は基底層付近の細胞に限定される。
【図13】
免疫蛍光画像における、HPV1、HPV2及びHPV16におけるE4と、MCMとの組合せ染色を示す図である。パネルA:HPV1いぼ;赤色=MCM5;緑色=E4;青色=DAPI核対比染色。パネルB:HPV2いぼ;赤色=MCM5;緑色=E4;青色=DAPI核対比染色。パネルC:HPV16 LSIL;赤色=MCM5;緑色=E4;青色=DAPI核対比染色。E4発現は、常に他のHPV型で生じるローグレード病変でのMCM発現の後に続く。HPV1(いぼ)、HPV2(いぼ)及びHPV16(LSIL)で生じる病変を示す。全ての場合に、核MCM染色が下上皮層に存在するが、これらの細胞は上皮表面に向かって移動するため、細胞質のE4染色は、これらの細胞で開始することがわかる。E4及びMCMの両者が陽性の細胞は、界面に存在する。E4発現はゲノム増幅の開始と同時に生じるため、E4発現が、ウイルスゲノムの増幅が成功する要件のようである。
【図14】
E2F誘導性タンパク質をMCMの代用にできることを証明するダブル色実験を示す図である。パネルA:PCNA/E4 LSIL;パネルB:PCNA/E4 LSIL高出力;パネルC:PCNA/E4 HSIL;パネルD:PCNA/E4 HSIL 高出力。全画像 赤色=PCNA、緑色=E4、青色=DAPI。パネルE:サイクリンA/E4 LSIL;パネルF:サイクリンA/E4 LSIL高出力;パネルG:サイクリンA/E4 HSIL;パネルH:サイクリンA/E4 HSIL高出力;パネルI:サイクリンA/E4 HSIL 2;パネルJ:サイクリンA/E4 HSIL 高出力2;全画像、赤色=サイクリンA、緑色=E4、青色=DAPI。核タンパク質PCNAは、E2Fにより活性化され、MCMに似た発現パターンを示す。その発現(核染色)は、E4発現(細胞質の染色)が豊富なところより下の上皮細胞層で最も広範である。HSILの表層におけるPCNAの発現は、LSILの表層でより豊富である。HSILでは、E4発現は、形態学的分化の若干の証拠を示す細胞の小さいポケットに制限される。
サイクリンAは、E2Fによっても活性化される。HPV16によって生じる子宮頚部腫瘍形成の場合、サイクリンAは、細胞質分布及び核分布を有し、基底上皮層及びそれより上の散在性細胞で見出される。E4(細胞質染色)は、サイクリンAを発現している層より上の層内の細胞の細胞質で検出可能である。HSILでは、サイクリンA発現は、表面上皮層内に達するが、LSILでは、サイクリンAが中間層より上に達することは稀である。MCM及びPCNAと同様、表層におけるE4発現は、サイクリンA発現が表面にない領域で最も多い。
【図15】
細胞増殖の他のマーカーをE2F誘導性遺伝子の代用にできることを示す、さらなるダブル染色を示す図である。パネルA:サイクリンB/E4 LSIL。パネルB:サイクリンB/E4 LSIL高出力。パネルC:サイクリンB/E4 HSIL。全画像:赤色=サイクリンB;緑色=E4、青色=DAPI。サイクリンB及びE4の両者は、細胞質染色パターンを示す。LSILでは、サイクリンBは、中間細胞層及びそれより下の層で見出される。E4は、中間層及びそれより上の層の散在性細胞で発現される。HSILでは、細胞質サイクリンB及びE4は両者とも、上皮の表面付近の細胞で見出される。
[発明の分野]
本発明は、子宮頚部悪性腫瘍(cervical malignancy)を示す、又は子宮頚部悪性腫瘍につながる可能性がある異常を同時にスクリーニングする方法に関する。従って、本発明は、HPV感染及び前兆病変、又は子宮頚部悪性腫瘍に先行するもしくは共に発生する他の状態を、同時にスクリーニングする方法、ならびに上記方法で有用な試薬に関する。
【0002】
[発明の背景]
集中的で高価な国家的スクリーニングプログラムにもかかわらず、子宮頚部の癌は、英国女性の8番目に多い悪性腫瘍であり、35才未満の女性では最も多い悪性腫瘍である(Cancer Research Campaign,Cancer of the Cervix uteri.1994,CRC:London)。開発途上世界では、子宮頚部の癌は最も多い悪性腫瘍であり、また、35〜45才の女性の死因につながり、毎年の新たな症例は437,000人と推定される(Cancer Research Campaign,Cancer−world perspectives.1995,CRC:London)。
【0003】
乳頭腫ウイルス(PV:papilloma virus)は、感染部位及び関与するHPV(ヒト乳頭腫ウイルス)型によって、重症度が様々な上皮腫瘍をヒトで引き起こす(Laimins,1993;Villiersde,1994)。HPV1又はHPV63等のローリスク型(Egawaら、1993a;Egawaら、1993b)は、稀に悪性腫瘍に進行するに過ぎない良性の皮膚のいぼを引き起こすが、HPV16及びHPV31等のハイリスクウイルスは、粘膜部位に扁平いぼを引き起こし、高度の子宮頚部上皮内腫瘍形成(CIN)及び癌を伴う(Schneider,1994)。HPV誘導性の腫瘍の形成は、上皮基底細胞の感染、及び細胞増殖(proliferation)を刺激するためにウイルスの初期タンパク質の発現を必要とすると考えられる。最終的に感染性ビリオンの産生を来たすウイルス生活環の後期は、感染した細胞が、上皮系の上方の分化した層を通過して移動するときに限って開始される。
【0004】
HPV感染と子宮頚癌発生との間に非常に強い相関関係があることは周知であり、子宮頚癌を有する女性の99%が子宮頚部のHPV感染の証拠を示す(Walboomers et al,J.Pathol 189:12−19)。従って、従来の子宮頚部スメア(smear)の組織病理学的検査に代わる1つの可能な方法は、HPV感染の証拠の有無についてサンプルを検査することである。たとえば、HPV配列に特異的な核酸プローブを使用して、サンプルにDNAハイブリダイゼーションアッセイを実施することにより、子宮頚癌をスクリーニングする多数の提案がなされてきた。つい最近、HPVポリペプチドの発現を分析することによりHPV感染の証拠をスクリーニングする方法が、たとえばWO 98/25145号に、記述された。
【0005】
関係のないアプローチでは、DNA複製の開始前複合体(preinitiation complex)の特定のタンパク質に向けられた分子を使用して、細胞の異常を検出することが可能であった。特に有用なのは、Cdc6に向けられた結合性分子、及びMCMタンパク質、たとえば、MCM5に向けられた結合性分子である。これらは、WO 99/21014号に記載されている。Cdc6に向けられた結合性分子およびMCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6又はMCM7に向けられた結合性分子は、PCNAに対する抗体及びKi67又はKi5134に対する抗体と同様に、細胞増殖異常を示すのに有効である(たとえばSouthern,S.A.& Herrington,C.S.(1998)Cancer Research 58,2941−2945又はFollen Mitchell,M.et al.,(1996)Journal of the National Cancer Institute Monographs 21,17−25参照)。全てのこうしたタンパク質全部を、「増殖マーカー」と考えることができる。スクリーニングとの関連で特に興味深いことは、異常細胞の高水準の染色を示す抗Cdc6結合性分子又は抗MCM結合性分子を使用した子宮頚部サンプルの評価である。細胞が既に患者で増殖していれば、このアプローチは、ずっと後のステージの異常を検出する。
【0006】
多くの国々には、早期の子宮頚癌の存在を検出するためのスクリーニングプログラムがある。概して、このようなプログラムは、潜在的に子宮頚部癌が発生する危険性がある女性から子宮頚部スメアを入手し、得られたスメアを、従来の組織病理学的技術で日常的に検査することによって機能する。こうした技術は、労力を要し、且つ多くの時間がかかり、結果を正確に解釈するためにはかなりの経験が必要であり、しばしば比較的大きい割合の擬陽性成績を生じさせ、不必要な不安を引き起こす。擬陰性は、経験が浅い職員によってスクリーニングが実行されるとき発生する可能性があり、前癌病変又は他の異常を正常と分類することになる可能性がある。
【0007】
ウイルスのポリペプチドに基づく方法も、細胞分裂のマーカーのスクリーニングに基づく方法も、擬陽性成績及び擬陰性成績という難点がある。従って、改良された子宮頚部癌スクリーニング方法が必要である。
【0008】
[発明の概要]
意外なことに、ウイルス感染及び細胞分裂のマーカーのスクリーニングに基づく2つの先行技術の技法を組合せることにより、子宮頚部スクリーニングにおける不正確な成績の発生率が減少することが確認されている。両原理に基づいた1つのテストは、2つの検出システム間の相乗効果を利用して、最小限の不正確な成績しか伴わない合理化された能率的なテストを提供する。加えて、本テストは、子宮頚部病変の重症度を評価して階層化することが可能な手段を提供する。
【0009】
HPV感染と、子宮頚部癌の発生との間に関連性があるにもかかわらず、細胞増殖に関与するウイルスの遺伝子産物、たとえばE6及びE7は、発現が低レベルであるため、一般に、子宮頚部腫瘍形成の有用なマーカーとみなされない。対照的に、E4及びL1遺伝子産物は非常に高いレベルで発現され、且つCINの表層で容易に検出できる(Doorbar,J.,Foo,C.,Coleman,N.,Medcalf,E.,Hartley,O.,Prospero,T.,Napthine,S.,Sterling,J.,Winter,G.& Griffin,H.(1997)Virology 238,40−52)。E4発現は、増殖型(vegetative)ウイルスゲノム増幅の開始を示し、E4陽性細胞の一部におけるL1の出現は、ウイルス合成の開始を示す。
【0010】
本発明によれば、E7により誘導される(Huang,P.S.,Patrick,D.R.,Edwards,G.,Goodhart,P.J.,Huber,H.E.,Miles,L.,Garsky,V.M.,Oliff,A.& Heimbrook,D.C.(1993)Mol Cell Biol 13,953−960;Zerfass,K.,Schulze,A.,Spitkovsky,D.,Friedman,V.,Henglein,B.& Jansen−Durr,P.(1995)J Virol 69,6389−6399)、たとえば、PCNA、サイクリンA(DeGregori,J.,Kowalik,T.& Nevins,J.R.(1995)Mol Cell Biol 15,4215−4224)及びMCM5(Ohtani,K.,Iwanaga,R.,Nakamura,M.,Ikeda,M.,Yabuta,N.,Tsuruga,H.& Nojima,H.(1999)Oncogene 18,2299−2309)等のE2F制御細胞タンパク質を染色することにより、E7遺伝子産物を発現する細胞を同定することが可能である。非感染子宮頚部では、このようなタンパク質の発現は、分裂中の基底細胞に限定されるが、子宮頚部新形成の場合、それらの発現は、E7発現の結果として、より高い層内に及ぶ。E7活性の代理マーカーの検出と、HPV E4及びL1タンパク質の検出とを組み合わせることにより、上級及び低級の子宮頚部腫瘍形成における、ウイルス生活環の3つの主要な期を迅速に区別することが可能になっている。コンジローム及び検査した全ての増殖性感染(productive infection)において、細胞増殖、ウイルスゲノム増幅及びウイルス合成は、極めて秩序正しいパターンに従い、E4及びE4/L1発現細胞のみが表層内に存続する。しかし、HSIL等の不稔性感染の場合、ウイルスの生活環は不完全であり、また、E7活性の代理マーカーを発現する細胞が表層に存続する可能性がある。子宮頚部新形成の表層における、これらの3つのマーカーの発現パターンは、ウイルス生活環が乱されている程度を表す。これは、下にある上皮系における子宮頚部腫瘍形成の程度と精確に相関関係がある。このようなマーカーを使用することにより、子宮頚部疾患のより正確な評価が可能になる。
【0011】
本発明によれば、HPVポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合する分子、及び開始前DNA複合体のメンバー又はウイルス活性の細胞マーカーに結合する分子を使用することにより、患者から採取したサンプルにおける異常を検出できることが証明されている。特に、本発明は、HPVポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合する分子、及び開始前DNA複合体のメンバー又はウイルス活性の細胞マーカーに結合する分子を使用して、子宮頚部病変サンプルをスクリーニング方法を提供する。
【0012】
第1の態様において、本発明は、患者からのサンプルにおける異常を検出する方法であって、患者の細胞のサンプルを入手するステップと、上記細胞を、少なくとも1つの分子が、乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が細胞増殖マーカー又はウイルス活性のマーカーを結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと、上記結合をモニタリングするステップとを含む方法を提供する。
【0013】
細胞増殖マーカー又はウイルス活性のマーカーは、E6および/またはE7によって誘導されることが好ましい。
【0014】
細胞は、無傷であることが好ましい。しかし、細胞溶解産物、ホモジネート又は他の方法で破壊した細胞を本発明用の基質として使用してもよく、また、用語「細胞」の定義に含めてもよい。
【0015】
異常は、生物における、粘膜乳頭腫ウイルス感染によって生じる前癌病変等の病変であってもよく、悪性か又はそうでない異常に増殖している細胞であってもよい。
【0016】
用語「分子」は、上述した所望の結合特性を有する分子を指すのに使用され、さらに詳細に後述する。都合がよいことに、分子は抗体であってもよく、抗原に結合できるそのフラグメントであってもよい。
【0017】
この分子の結合は、適当な方法、たとえば、蛍光標識、放射性標識、酵素標識、又は任意の他の標識を使用することによって評価してもよく、任意の他の適当な方法、たとえば、表面プラスモン共鳴で評価してもよい。分子の結合は、蛍光標識で評価することが好ましい。
【0018】
「サンプル」は、適量の子宮頚部材料、特に子宮頚部細胞(cervical cells)を意味する。サンプルは、生検、スワブからの細胞、スメア又は子宮頚部細胞を入手する他の手段の形をとることも可能である。サンプルは、子宮頚部細胞を含むことが好ましい。さらに好ましくは、サンプルは、子宮頚部スメアから回収される細胞である。
【0019】
「同時に」は、実質的に同時を意味する。これに関連して、同時には、それ自体、長時間におよぶことがある、同一の実験テストにおける手順内を意味することもある。2つのテストは、同一サンプルの全部又は一部に対する継続的な一連の操作の一部として実行される場合、同時に実施されると考えられる。記載の幾つかのテストが、サンプルに対して同時に実施されることは、本発明の好ましい実施形態である。
【0020】
ヒト乳頭腫ウイルスポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合する分子は、他の乳頭腫ウイルスポリヌクレオチド又はポリペプチドにも結合してもよく、または他の乳頭腫ウイルスポリヌクレオチド又はポリペプチドに対して生じさせておいてもよい。本明細書で言及する乳頭腫ウイルスは、他の乳頭腫型ウイルスを含んでもよい。好ましくは、ウイルスは、ヒト乳頭腫ウイルスである。さらに好ましくは、ウイルスはヒト乳頭腫ウイルスであり、HPV16型、18型、33型、35型、45型、51型、52型、56型、58型及び61型からなる群から選択される1つ以上の型を含む。本発明による分子は、多数のウイルスのポリヌクレオチド又はポリペプチドに結合できる。
【0021】
有利には、本発明による分子は、HPVポリペプチドに結合する。HPV DNAは、明白なウイルス感染又は病状がない子宮頚部スメアのある割合でみられる。従って、HPVポリペプチドに結合する分子を使用することにより、HPV核酸をテストするための優れた分析方法が得られる。好ましくは、少なくとも1つの分子は、HPV E4タンパク質の一部(subset)に特異的に結合する分子である。さらに好ましくは、少なくとも1つの分子は、乳頭腫ウイルスE4タンパク質に結合することができ、且つE4配列の親水性領域内に結合できる分子である。
【0022】
本発明は、HPVタンパク質及び細胞増殖のマーカー、又はp16等のウイルス遺伝子産物が存在する結果として細胞で発現されるタンパク質の検出を含むことが好ましい(Sano,T.et al(1998)Am.J.Pathol.153,1741−1748;Sano,T.,et al(1998)Pathol.Int.48,580−585;Lukas,J.,et al(1994)J Cell Biol 125,625−638参照)。細胞増殖マーカーに結合する分子は、本発明の方法で都合よく使用することが可能である。細胞増殖マーカーは、活発に分裂している細胞、又は細胞周期に関連した又は細胞周期に入っている細胞で発現される遺伝子産物である。こうしたマーカーは、概して、静止状態、休眠中、静止期中又は一時的に又は永久的に停止しており、細胞周期に関与しない細胞には欠けている。好ましくは、本発明による細胞増殖マーカーは、DNA複製の開始前複合体のメンバーである1つ以上のポリペプチドを含む。さらに好ましくは、この増殖マーカーは、CDC6、MCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6、MCM7、Cdc7プロテインキナーゼ、Dbf4、Cdc14プロテインホスファターゼ、サイクリンA、Cdc45、PCNA、Ki67、KiS1、及びMCM10からなる群から選択される1つ以上のポリペプチドを含む。細胞増殖マーカーは、mRNAの段階で検出することが可能である。細胞増殖マーカーは、ポリペプチドとして検出されることが好ましい。
【0023】
好ましい態様では、細胞増殖マーカーは、MCM分子ではない。有利には、この細胞増殖マーカーは、PCNA、Ki67及びサイクリンAである。
【0024】
さらに、この細胞増殖マーカーは、サイクリンB又はp16等の、ウイルス活性に関するマーカーに取り替えることが可能である。
【0025】
本発明の方法で使用するのに適した分子は、1つより多い標的ポリペプチドに結合することが可能である。従って、本発明は、患者からのサンプルにおける異常を検出する方法であって;患者の細胞のサンプルを入手するステップと;上記細胞を、少なくとも1つの分子が1の乳頭腫ウイルス関連の核酸もしくは抗原又は複数の乳頭腫ウイルス関連の核酸もしくは抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が1の細胞増殖マーカー又は複数の細胞増殖マーカーを結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと、上記結合をモニタリングするステップとを含む方法を提供する。
【0026】
本明細書に記載され、言及されている試薬は、キットの形で本発明が機能するために、説明書が都合よく供給される。従って、本発明は、少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が細胞増殖マーカーを結合できることを特徴とする2以上の分子と、本明細書に記載の方法で上記分子を使用するための説明書とを含むキットを提供する。
【0027】
本発明はさらに、サンプルにおける異常を検出する際に、同時使用(simultaneous use)、同時の別々の使用(simultaneous separate use)、又は逐次使用(sequential use)するための、乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合できる分子、及び細胞増殖マーカーを結合できる分子を提供する。
【0028】
本発明が、子宮頚部腫瘍につながる可能性がある細胞異常の2つの別々の指標を評価できることにより、患者に起きる病変をリスクの重大さに従って分類することが可能になり、従って、臨床医は、より重篤な症例における緊急の治療を優先させることができる。
【0029】
ウイルス生活環の完結に必要な事象のパターンを本明細書に提示する。HPV1、2及び11によって生じるものを含む全ての増殖性感染の下層では、PCNA又はMCM等のE2F活性化遺伝子の染色が一般的である。こうした細胞が上層内に達する程度は、感染性のHPV型によって異なるが、増殖性感染の場合、このようなタンパク質は、表層で決して認められない。E4発現がゲノム増幅の開始と同時に起こることを示す以前の研究から予測されたかもしれないが、E4発現は、こうした複製適格細胞で開始する(Doorbar,J.,Foo,C.,Coleman,N.,Medcalf,E.,Hartley,O.,Prospero,T.,Napthine,S.,Sterling,J.,Winter,G.& Griffin,H.(1997)Virology 238,40−52)。異なるHPV型で得られる結果によって、増殖型ウイルスDNA複製、E4発現との間の密接な関係が裏付けられる。これらのE4陽性細胞におけるPCNA染色及びMCM染色の最終的な喪失は、ウイルスDNA複製の完結、及び感染性ビリオン内へのHPVゲノムのパッケージングが起こり得ることを示す。ウイルス生活環の、この最終ステージを制御する分子事象は十分に理解されていないが、他のDNAウイルスの場合と同様、パッケージングがゲノム増幅の完了と連関している可能性がある(Wiley,S.R.,Kraus,R.J.,Zuo,F.G.,Murray,E.E.,Loritz,K.& Mertz,J.E.(1993)Genes Dev.7,2206−2219)。本研究から生じる最も特筆すべき観察結果は、増殖性感染を支持するどの細胞も、こうしたタンパク質の1つ以上を発現することである。特定の細胞に存在するタンパク質の特定の組合せによって、ウイルス生活環における、ある特定のステージが同定される。
【0030】
本発明は、上方上皮層内の細胞における、適正な3つのタンパク質(E4^L1、増殖マーカー又はウイルス感染マーカー)の発現パターンから、子宮頚部の組織学的状態を予測できることを示す。上皮の表層内の細胞におけるこれら3つのマーカーの異なる組合せは、疾患の等級を示す。細胞の異常と関連したリスクは、以下の通りに層化される。
【0031】
A.ハイリスク;即座の治療を必要とする。細胞増殖マーカー陽性;HPV感染について陽性又は陰性。ハイグレード病変(癌、HSIL、CIN3又はCIN2)を示す。
【0032】
B.中程リスク;早期フォローアップを必要とする。ハイリスクHPV型陽性、しかし増殖マーカー陰性。中程度リスクウイルスによって生じる下級病変(コンジローム、LSIL又はCIN1)を示す。
【0033】
C.ローワーリスク(lower risk);早期フォローアップが推奨される。中程度リスクHPV陽性、しかし、増殖マーカー陰性。ローリスクウイルスによって生じる下級病変(コンジローム、LSIL又はCIN1)を示す。
【0034】
D.ローリスク;標準フォローアップ。ローリスクHPV陰性;増殖マーカー陰性。
【0035】
従って、本発明は、さらに、患者サンプルにおける細胞の異常と関連したリスクを評価する方法であって、患者の細胞のサンプルを入手するステップと;上記細胞を、少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原を結合することができ、且つ少なくとも1つの分子が1の細胞増殖マーカー又は複数の細胞増殖マーカーおよび/またはウイルス感染マーカーを結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと;(a)細胞増殖マーカーの存在、及び(b)ハイリスク又はローリスクHPVウイルス感染の検出、に従ってリスクを分類するステップとを含む方法を提供する。E4を使用することにより、活性なウイルス感染の検査が可能になるが、DNAプローブは、活性なウイルス感染と潜在的な感染とを区別しないため、マーカーとしてのE4の使用は、核酸の使用より極めて好ましい。HPV DNAは、正常な子宮頚部形態を有する女性のおよそ30%で認められ、従って、DNAの存在によって、疾患状態の指標は得られない。E4発現は、子宮頚部疾患の重症度と逆相関関係にある。正常な組織構造を有する組織で、E4は決して発現されない。
【0036】
[発明の詳細な説明]
<子宮頚>
子宮頚上皮は、本質的に、2つの異なる細胞型である扁平上皮および円柱上皮からなり、それぞれ、組織の解剖学的に異なる領域に位置する。扁平上皮は、子宮頚管開口部(os)の外側(子宮膣部)に位置し、円柱上皮は、子宮頚管内(子宮内膜)に及ぶ。これらの2つの異なる上皮細胞型は、子宮頚管開口部付近(扁平円柱上皮接合部)で接触する。扁平円柱上皮接合部は、悪性腫瘍の大半が発生する領域であるため、臨床的に重要である。診断が妥当であるためには、子宮頚部スメアサンプルは、この領域からの細胞を含まなければならない。これが確実に達成されるためには、スメアは、円柱上皮細胞ならびに扁平上皮細胞の両者を含まなければならない。
【0037】
ほとんどの子宮頚部腫瘍は、絶えず再生されている重層的動的幹細胞系である、扁平上皮から扁平円柱上皮接合部に発生する。幹細胞画分それ自体は、基底層内の基底膜近くに位置する。幹細胞分裂によって、傍基底細胞、中層細胞および表層細胞が生じる。これらは、従来、特徴的な形態学および扁平上皮内の位置の両者に関して明確に定められている。扁平上皮の最も深層に位置する基底細胞から、その表面における表層細胞までの変化は、漸進的分化を伴い、また子宮頚部表面の表層扁平上皮細胞までの増殖喪失は、最終的に分化していることを示す。
【0038】
異形成(dysplasia)の場合、細胞が扁平上皮の中を通って進むにつれて、細胞分化の低減を伴う細胞増殖の増加が認められる。一般に、便宜上、初回には、子宮頚部スクリーニングは、異形成の結果として低減した分化を代表する表面の異常を探す、上皮の表面から採取したスメアの評価を含む。
後期胎児期、思春期および妊娠中に、円柱上皮は、接合部において、化生のプロセスにより、扁平上皮と入れ替わる。円柱細胞に取って代わる化生性扁平上皮細胞は、特に発癌物質に弱い。正常な化生を、扁平上皮内の、異常な異形成と混同してはならない。子宮頚部悪性腫瘍の症例の大半は扁平上皮細胞癌(SCC)を呈し、「ハイリスク」型ヒト乳頭腫ウイルス、たとえば、16、18および31による感染と強い関連性がある(Park et al.Cancer,1995,76(10 補遺):1902〜13頁)。子宮頚癌は、明確な非侵襲的「上皮内」ステージを経て進行するため、集団スクリーニングによる予防が容易にできる(Blaustein 女性の生殖器官の病理学中の、Wrightら、子宮頚部の前癌病変、R.J.Kurman編、1994,Springer−Verlag:New York。229〜78頁)。扁平上皮の上皮内異常は、3段階(CIN)又は2段階(ベセスダ)システムを使用して分類することができる。異なる組織学的異常は、感染性HPVの型及び病変のDNA倍数性、クローン性及び自然史と広く関連している。ベセスダシステムにより分類するとき、CIN1及び子宮頚部HPV感染(HPVI)に対応する下級扁平上皮上皮内病変(LSIL:low grade squamous intra−epithelial lesions)は、一般に、増殖性HPV感染を表し、侵襲的疾患に進行するリスクが比較的低い(Wrightand Kurman。子宮頚部の侵襲前病変の形態学的分類システムの批判的批評:乳頭腫ウイルス再検討における、パラダイムを変える科学的根拠:乳頭腫ウイルスに関する最新の調査研究、C Lacey編、1996,Leeds University Press:Leeds)。ハイグレード扁平上皮上皮内病変(HSIL:high grade squamous intra−epithelial lesions)は、CIN2及びCIN3に対応し、両者ともに、悪性腫瘍の潜在的前兆を示すとみなされるが、HSILは、CIN1(LSIL)より高い進行のリスクを示す。上皮内病変の各カテゴリーについて、悪性腫瘍のおおよそのリスクを推定することはできるが、現在、個々の症例について、進行のおおよその可能性を決定することは不可能である。
【0039】
細胞学的スクリーニングにより、時に子宮頚癌を検出できないことがある主な理由は、テストとテストとの間隔が長いこと、また、擬陰性成績が多数であることである(10〜30%)(Pap Cytology screening:利益の大部分を享受したか?WHO及びEUROGINは、子宮頚癌コントロールに関するレポートを公開する。Press Release WHO/225,1997年3月)。
【0040】
多数の擬陰性成績は、Papスメア判定は、形態学的演習が最も難しいものの1つであることを表す。スメア上にある混合細胞集団は複雑且つ変化に富み、また広範囲の炎症及び修復過程が子宮頚部で起こるため、Papスメアの結果は、細針吸引、体液細胞学的検査又は生検より解釈が難しい。細胞集団の周期的変化、妊娠誘導性変化及び閉経後期間に起こる変化もある。婦人科学的細胞学は非常に難しいため、細胞検査技師のためのトレーニング期間が長く、教育を受けた学生及び上級の練習及びパターン認識技能を必要とする。十分なトレーニングプログラムを終了した後でも、Papスメア成績が正常か又は異常かについて常に正確な判断を下すまでに、細胞検査技師は数年の実践経験を要する。同様に、病理学者は、組織学的薄片を解釈するためのトレーニングを受けることができるが、細胞学研究室を組織して管理するのに十分な技能を有するためには、また、異常なスメアに関して適切な診断を下すためには、細胞病理学における専門のトレーニングをさらに必要とする。
【0041】
現在のスクリーニングプログラムに関連した2つの重大な問題は、一見不可避と思われる擬陰性率(10〜30%)及び比較的高いスクリーニング費用である。従って、子宮頚部スクリーニングに代わるアプローチが現在検討されている。2つの最もよく検討された提案は、一次スクリーニング法として又はPapスメアの補足として、HPV DNAテスト及び型別を使用すること、及び定型的に採取したPapスメアを自動的にスクリーニングすることができる機器を使用して、比較的高給の細胞検査技師及び細胞病理学者の必要性を減少させることである(Richart,Cancer Supplement,1995,76(10):1919−1927;Birdsong,HumanPathology,1996,27(5):468−481)。
【0042】
現在、多数の企業が、自動スクリーニング機器を開発し、上市している。一般に、このような機器は高解像度ビデオスキャナーを使用して画像をとらえ、次いで、これをデジタル化し、一連のアルゴリズムを用いて分析し、次いで、このデータを、機械が正常な細胞成分と異常な細胞成分とを区別するようにトレーニングされている干渉ネットワークを通過させる。さらなるソフトウェア及びハードウェアを開発することにより、一次スクリーニング用の自動スクリーニングを考えることが望まれるが、現在のところ、USFDAにより、Papスメアのプレスクリーニング又は独立したスクリーニング用に認可された装置はない。従来のPapスメアテストに関連した問題を克服しようとして、企業が、高価で複雑なアプローチに投資する用意があることは、問題の重大性及び長い間の切実な解決の必要性を表す。
【0043】
<細胞増殖マーカー>
たとえば、PCNA、Ki67等の細胞増殖マーカーを使用した細胞増殖のパラメーターは、腫瘍に関する客観的な情報を提供する。最も広範に研究された増殖マーカーは、Ki67及びPCNA(増殖細胞核抗原)である(Yu and Filipe,Histochemicial Journal,1993,25:843−853)。PCNAは、DNA複製の伸長及びDNA修復機構に関与している。従って、PCNAは、複製又は修復による実際のDNA合成中に存在する。
【0044】
DNA複製の早期開始段階に関与する有用なマーカーもある。この中には、Cdc6及びMCM2〜7ファミリー(MCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6及びMCM7)のタンパク質が含まれる。Williams et al.(1997)(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1997,94:142−147)は、培養中のヒトHeLa細胞は、増殖細胞周期を通して、Cdc6を発現するが、W138ヒト二倍体線維芽細胞は、血清飢餓によって静止状態にされたとき、Cdc6の発現をやめると報告している。こうした観察結果は、他の細胞系及び他の種に及ぶことを、本明細書に示す。MCMは、G1期核内に存在し(DNA合成前)、DNA合成中に、クロマチンから可溶性核原形質内に次第に移動する。静止状態の間、MCMは、クロマチンに存在しないことが証明されている。MCM5は、子宮頚部及び乳房の分化した細胞に存在しないことも分かっている。Cdc6抗体又はMCM(たとえばMCM5)抗体は、子宮頚部のLSIL(HPVI/CIN1)病変を検出することが知られている。さらに、LSIL(HPVI/CIN1)又はHSIL(CIN2/3)病変の本質的に全ての細胞が染色される。このことから、DNA複製の開始前複合体のタンパク質に向けた特異的結合性分子、特にCdc6又はMCMタンパク質(たとえば、MCM5、MCM2、MCM3、MCM4、MCM620及びMCM7)は、異型細胞又は新生物細胞の検出に有用なことがわかる。
【0045】
有用な細胞増殖マーカーは、ORC2等の複製因子と同様に、Cdc7プロテインキナーゼ(Chapman and Johnston,Exp.Cell Res.,1989,180 419−428 (酵母)、Sao et al.1997,EMBO J,16,4340−4351(静止状態における、ヒト ダウンレギュレート))、Cdc7プロテインキナーゼの調製サブユニットであるDbf4(Jackson et al.,1993,Mol.Cell Biol.13 2899−2908(酵母)、Masaiら、真核生物DNA複製に関するCold Spring Harbor大会、1997年9月3〜7日(ヒト))、Cdc14プロテインホスファターゼ(Hogan and Koshland PNAS USA,1992,89,3098−3102(酵母))、MCMと関連があり且つMCMに類似した表現型を有するCdc45(Zou et al.,Mol.Cell Biol.,1997,17,553−563 30(酵母)、Takisawaら、真核生物DNA複製に関するCold Spring Harbor大会、1997年9月3〜7日(ゼノプス))、MCMと関連があり且つMCMに類似した表現型を有するMCM10(Merchant et al.,1997,MoL Cell Biol.17 3261−3271)等の酵母成分のヒト相同体を含んでもよい。本発明の標的ポリペプチドは、DNA複製前複合体の成分、DNA複製を細胞周期当たり1回に制限することに関与する複製可能なクロマチンの成分、クロマチンに1ラウンドのDNA複製を許可することに関与し且つDNA複製の開始前に複製開始点に集められる複製許可の成分のいずれかであると、様々に言われることがある。
【0046】
さらに、サイクリンAもウイルス活性マーカーサイクリンBも、p16と同様、本発明で有用なマーカーである。
【0047】
ヒトサイクリンB mRNAの配列は、Jackman et al.,EMBO J.14(8),1646−1654(1995)に開示されており、GenBank寄託番号第NM−004701.2 GI:10938017号を参照されたい。
【0048】
ヒトサイクリンA mRNA配列は、GenBank寄託番号第XM−003325.1 GI:11446079号で入手できる。
【0049】
ヒトp16の配列は、GenBank寄託番号第XM−005656.1 GI:11429662号で入手できる。
【0050】
ヒトCdc6アミノ酸配列は、Williams et al.,1997,PNAS USA 94:142−147,GenBank寄託番号第U77949号に開示されている。
【0051】
ヒトMCM2配列は、Todorov et al.,1994,J Cell Sci.,107,253−265,GenBank寄託番号第X67334に開示されている。
【0052】
ヒトMCM3配列は、Thommes et al.,1992,Nucl.Acid Res.,20,1069−1074,GenBank寄託番号第P25205号に開示されている。
【0053】
ヒトMCM4配列は、Ishimi et al.,1996,J.Biol.Chem.,271,24115−24122,GenBank寄託番号第X74794号に開示されている。
【0054】
ヒトMCM5配列は、Hu et al.,1993,Nucleic Acids Res.,21,5289−5293,GenBank寄託番号第X74795号に開示されている。
【0055】
ヒトMCM6配列は、Holthoff et al.,1996,Genoniics,37,131−134,GenBank寄託番号第X67334号に開示されている。
【0056】
ヒトMCM7配列は、Hu et al.,1993,Nucleic Acids Res.,21,5289−5293に開示されている。
【0057】
ヒトCdc6は、Williamsらによってクローニングされており、氏の論文(PMAS USA 94:142−147,1997)には、全アミノ酸配列が記載されている。抗Cdc6結合性分子は、様々な組織、特に子宮頚部サンプル、好ましくはスメアにおける、異常を示すに非常に有効である。これは、スメアサンプルにおける正常な子宮頚部組織には、全く結合しないのと同等であると見られる。
【0058】
ヒトMCM5に関するアミノ酸配列は、Hu et al.,1993,Nucleic Acids Res.,21,5289−5293,GenBan寄託番号第X74795号に開示されている。ヒトMCM5に向けられた結合性分子は、Cdc6と同様、様々な組織、特に子宮頚部サンプル、好ましくはスメアにおける、異常を示すのに非常に有効である。
【0059】
MCM2、MCM3、MCM4、MCM6又はMCM7結合性分子に向けられた結合性分子も、子宮頚部スメア等の組織サンプルにおける、異常を示すのに有効である。
【0060】
従って、(たとえば)抗Cdc6又は抗MCM特異的結合メンバーのサンプルへの結合を使用して、サンプルが由来する組織を、異常、潜在的に又は実際に前癌、異形成又は新生物であると分類することができる。本発明の実施に従えば、Papテストを使用して陽性成績を得た際に、検査成績が陽性の者を、たとえば、生検および/または反復スクリーニングを用いて、さらに調査研究することが可能である。前癌の可能性が、実際には癌状態に至らないことはよくある。6ヶ月毎のスクリーニングは、一般に使用される。異形成の進行又は退行を追跡し、必要に応じて、適切且つタイムリーな治療的介入を可能にする。
【0061】
本発明を使用してサンプルをプレスクリーニングしてから、もっと程度の進んだ分析を行うことが可能である。本発明は、以前は、Papスメアテスト又はThinPrep 2000テスト等の、利用できる技術を使用して、これまでにテストしたサンプルのスクリーニング又は分析に使用することができる。従って、頚部スメアを、たとえば、従来のPapスメアテスト及び本発明によるテストの両者を使用して、テストすることが可能である。
【0062】
さらなる態様において、本発明は、組織又はそのサンプルにおける異常細胞の増殖、細胞増殖異常、異形成、腫瘍形成の有無、あるいは潜在的に又は実際に前癌状態又は癌状態を、決定、評価、又は診断する方法を提供する。
【0063】
<キット>
結合性分子は、本発明に従って使用するための説明書を含んでもよい、キットで提供することが可能である。このようなキットは、本発明のさらなる態様として提供される。標識用分子等の、1つ以上の他の試薬が含まれてもよい(以下参照)。試薬は、密封バイアル等の、試薬を外部環境から守る容器内で提供することができる。キットは、関心のある組織に応じて、テストサンプルそれ自体を提供するための1つ以上の物品、たとえば、頚部スメアを採取するためのスパーテルを含んでもよい(このような成分は、一般に無菌である)。キットは、非特異的染色を減少させるための遮断剤、保存中、結合性分子活性を維持するための保存用緩衝液、抗体染色中に使用するための染色用緩衝液および/または洗浄用緩衝液、陽性対照、陰性対照のいずれか、いずれかの組合せ、又は全部を含んでもよい。対照のデザイン及び使用は標準であり、十分に、当業者の日常業務の可能性の範囲内である。
【0064】
<サンプル>
サンプルは、便利な手段及び技術を使用して、身体から採取することが可能である。子宮頚部スクリーニングの場合、標準スメアサンプルを使用することが可能である。あるいは、ThinPrep 2000テクノロジー(Cytec Corp,Boxborough,Mass.,USA)を使用してもよい。これは、Papスメア標本という従来の方法の代替として、US FDAにより承認されていると明確にされている。スライドガラス上に細胞を塗付ける代わりに、サンプルを液体媒体中に回収する。その後、自動プロセッサー(ThinPrep 2000機械)を使用して、細胞を液体から回収し、分析用スライドガラス上の薄層に付着させる。スパーテル又はスワブを使用して、子宮頚部から内皮細胞を採取してもよい。
【0065】
抗体等の分子の、サンプルへの結合は、任意の適切な方法で決定することができる。個々のレポーター分子で標識することは、1つの可能性である。レポーター分子は、直接的に又は間接的に、検出可能な、好ましくは測定可能な、シグナルを生成することが可能である。レポーター分子の連結は、直接的であっても間接的であってもよく、たとえばペプチド結合を介した共有であってもよく、又は非共有であってもよい。ペプチド結合を介した連結は、結合性分子(たとえば抗体)及びレポーター分子をコードする遺伝子融合の組換え発現の結果としてであってもよい。
【0066】
1つの好都合な方式は、各結合メンバーと、スペクトル的に単離された吸収又は発光特性を有する個々の蛍光色素、燐光体又はレーザー色素との共有結合による。適当な蛍光色素としては、フルオレセイン、ローダミン、フィコエリトリン及びテキサスレッド等がある。適当な発色性色素としては、ジアミノベンジジンなどがある。
【0067】
他のレポーターとしては、着色されている、磁性又は常磁性の、ラテックスビーズ等の高分子コロイド粒子又は粒状材料、及び視覚的に観察され、電子工学的に又は他の方法で記録される、検出可能なシグナルを直接的に又は間接的に生じさせることができる生物学的に又は化学的に活性な作用物質等がある。こうした分子は、発色又は変色させる、又はたとえば、電気的特性を変化させる反応を触媒する酵素であってもよい。上記分子は、エネルギー状態間の電子遷移が、独特のスペクトルの吸収又は発光を来たすように、分子的に刺激することが可能である。上記分子は、バイオセンサーと一緒に使用される化学的構成要素を含んでもよい。
【0068】
ビオチン/アビジン又はビオチン/ストレプトアビジン及びアルカリホスファターゼ検出システムを使用してもよい。さらなる例は、西洋わさびペルオキシダーゼ及びケミルミネセンスである。
【0069】
当業者は、好み及び一般知識に従って、結合を決定する適当な方式を選択することができる。たとえば、西洋わさびペルオキシダーゼ又はアルカリホスファターゼを使用してもよい。
【0070】
<乳頭腫ウイルス>
自然に発生するいぼに関する研究で、このウイルスは、ビリオンコートタンパク質であるL1及びL2(Doorbarら、1987)、及び機能が不明な非構造的後期タンパク質であるE1^E4(Doorbarら、1986)という3つの後期タンパク質をコードすることが明らかになった。HPVI誘導性のいぼでは、E1^E4タンパク質が先ず下有棘層の細胞で発現され、独特の細胞質封入体及び核封入体に組立てられる。最終分化の間に、リン酸化(Grandら、1989)及びN−末端からの配列の除去(Doorbarら、1988;Robertsら、1994)によって、転写後修飾される。ハイリスクウイルスのE1^E4タンパク質は、たとえば、WO 98/25145号で特性決定されている。これらのウイルスタンパク質の中で、E1^E4は、推定されているL1又はL2のいずれよりもはるかに豊富に存在することがわかる(Doorbarら、1987)。さらに、E1^E4は、L1及びL2の両者に先行して発現し、且つその発現は、L1がなくなったときでも、ハイグレードの病変中に保存される。
【0071】
患者の細胞サンプルは、皮膚細胞(たとえば、皮膚のHPV感染によって生じるいぼ、疣贅等々)を含んでもよい。皮膚の病変、たとえば、HPV5型、8型、14型、17型、20型によって誘発されるものは、臨床的に管理することが難しく、免疫抑制患者ではしばしば悪性腫瘍を伴う(Benton et al,Papillomavirus Reports 3,23−26,1992)。あるいは、尿生殖管のHPV感染の場合、サンプルは、粘膜細胞、特に子宮頚部細胞を含んでもよい。本発明の方法で使用するためのこのようなサンプルを入手して作成する方法は、当業者に周知であるか、又は本開示内容から明白になるであろう。
【0072】
用語「前癌子宮頚部病変」は、臨床的に「前悪性」状態と説明することができ、治療しなければ、完全な悪性腫瘍に進行する可能性がある異常を指すことを意図する。上述の通り、このような病変は、たとえば、子宮頚部スメアテスト等によって日常的にスクリーニングされる。本発明を使用することにより、悪性腫瘍のより後期のためのテストと同時にHPV感染について、子宮頚部スメア等の方法で患者から入手した細胞を、より正確且つより迅速にテストすることが可能になる。
【0073】
<核酸スクリーニング>
HPV由来の核酸について細胞をスクリーニングする方法は、当技術分野で周知である。たとえば、HPVを包含する多数の生物を検出するための「Hybrid Capture」として知られるテストは、Digene(www.digene.com)から入手できる。最新の「Hybrid Capture 2」技術は、Digeneから入手可能な文献に説明されている。ハイブリッド捕獲技術は、感染した細胞中に存在する標的DNAにハイブリダイズするRNAプローブに頼る。このDNA/RNAハイブリッドは、アルカリホスファターゼ複合抗体及びケミルミネセント基質を使用して検出される。
【0074】
DNAプローブ又はRNAプローブを使用した核酸ハイブリダイゼーションは、一般に、HPVの検出に適用できる。代替システムは、たとえば、適切なプライマーを使用したHPV核酸のPCRに頼ることが可能である。
【0075】
<抗体>
好ましくは、本発明によるタンパク質分子は、抗体分子又はその抗原結合変異形、たとえば、Fab、Fv、scFv、「二重特異性抗体」等々を含む。この分子は、ノクローナル抗体、ポリクロナール抗体、又は(たとえばファージ提示技術を使用した)スクリーニングによってライブラリーから選択される抗体の抗原−結合部分を含んでもよい。あるいは、分子は、他のポリペプチド、ペプチド、合成化合物又はSELEX等の手順によって生成されるRNAアプタマー又はDNAアプタマーを含んでもよい。一部の好ましい実施形態では、分子のE4タンパク質への結合をモニタリングしやすくするために、この分子は、フルオロフォア、発色団、酵素又は放射標識等の標識部分を含む。このような標識は当業者に周知であり、たとえば、フルオレセインイソチオシアナート(FITC)、P−ガラクトシダーゼ、西洋わさびペルオキシダーゼ、ストレプトアビジン、ビオチン、35S又は125Iなどがある。他の例は、当業者に明白になるであろう。この標識は、場合によっては、抗体又は抗原結合変異形に複合化していてもよく、又は(標識がペプチド又はポリペプチドである場合)融合タンパク質として存在してもよい。
【0076】
本発明の方法で使用される分子の少なくとも一部は、ある一定のHPV型のE4タンパク質に選択的に結合するが、他のHPV型のE4タンパク質に結合しないことが好ましい。従って、1つの実施形態において、本発明を使用して、患者を感染するHPVの型を決定することができる。悪性疾患への進行(及び、従って臨床予後)は、HPV型に大きく左右されるため、これは非常に意味深い。従って、本発明は、患者におけるHPV感染の型を決定する方法であって、患者の細胞のサンプルをHPV感染部位から入手するステップと;この細胞を、HPV E4タンパク質の対象に特異的に結合する分子と接触させるステップと;上記結合をモニタリングするステップとを含むことを特徴とする方法を提供する。上記分子は、E4ポリペプチドに型特異的に結合し、ハイリスクHPV型を同定できることが好ましい。
【0077】
さらなる態様において、本発明は、HPV16 E4タンパク質のアミノ酸残基RPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPの領域内、又は他のHPV E4タンパク質の対応する親水性、酸/塩基に富む領域内の、HPV E4タンパク質に特異的に結合する、抗体分子、又はその抗原結合変異形の使用を教示する。
【0078】
本発明による方法では、少なくとも1つの分子が結合するE4タンパク質の一部は、単一のHPV型E4タンパク質で構成されてもよく、異なる型の複数のE4タンパク質で構成されてもよい。この分子が結合するE4タンパク質が、全ての既知のHPV型のE4タンパク質は含まない場合、この分子の、細胞サンプル中に存在するE4タンパク質への結合又は非結合(場合に応じて)によって、研究者は、患者を感染するHPV型の同一性について推論することが可能になる。
【0079】
実施に際して、異なるHPVタンパク質に結合する複数の異なる分子を使用することが有利なことがある。このことは、患者に感染するHPVの型の同定に役立つが、予後の指標として不可欠ではない。たとえば、感染性HPV型をある特定のサブセットに限定できる(又はこのようなサブセットを除外できる)ことが有利なこともある。例として、粘膜HPV6型、11型、42型、43型及び44型は、癌に進行するリスクは低いが、根治が困難なため、患者の人生に混乱を生じさせる外性器乳頭腫(尖圭コンジローム)と関連していることが判明している。よりハイリスクの粘膜1型、33型、35型、51型、52型、58型、61型及び16型、18型、45型、56型は、ハイグレードの子宮頚部上皮内腫瘍形成(CIN)及び癌に進行する可能性がある、無症候性の扁平ないぼ(扁平コンジローム)を引き起こす。悪性腫瘍に進行する最高のリスクは、HPV16、18、45及び56型によって生じる病変に伴う。
【0080】
HPVの異なるサブタイプに特異的な異なるプローブを、異なる標識で標識することが可能である。たとえば、ハイリスクHPV特異的プローブ全てを、単一の標識で標識し、ローリスクHPV特異的プローブは、単一であるが異なる標識で標識してもよい。このとき、テストオペレーターは、この標識に従って、サンプルと関連したリスクを容易に決定することができるであろう。蛍光標識は、このような環境で特に都合よく使用できるであろう。
【0081】
標識に従って、細胞をリスクカテゴリーに分類することは、様々な方法で行うことができ、また、蛍光周波数および/または強度等の、標識発光の差に敏感な検出装置を使用して、自動化することができる。特に好都合な実施形態では、細胞をFACSにより分類することが可能である。すなわち、細胞がハイリスク群に支配的に分類されることは、ハイリスクHPVによる感染の存在を示す。
【0082】
特定のHPV型に結合するが、他のHPV型に結合しない分子は、たとえば、無作為化技術及び選択技術によって作成することができる。こうした技術としては、ファージ提示、及び抗体又は他のポリペプチドを提示するのに適した他の技術;及び核酸結合性分子を作成する手順、たとえばSELEX等のRNAアプタマーなどがある。これらの手順は、当業者に周知であり、例を挙げて説明するために後述する。従って、本発明は、本明細書に記載の方法で有用な、HPV E4タンパク質を標的とするHPV−結合性分子を提供する。
【0083】
本発明によれば、HPV結合性分子は、HPV E4ポリペプチドの細胞外部分を標的とすることが好ましい。このような部分は、親水性の性質を有する傾向がある。従って、本発明による分子の少なくとも一部が、HPV E4タンパク質の親水性部分に特異的に結合することが好ましい。
【0084】
さらに、本発明は、分子(特に抗体分子又はその変異形)がかなり特異的に結合するE4タンパク質の特定の領域について説明する。相同の領域は全てのHPV E4タンパク質に存在するが、この領域は、異なる型のHPV間でアミノ酸配列が異なる。この領域は、E4タンパク質における親水性のピークに相当し、多分、表面に露出している。この領域は、高度に帯電している(酸/塩基に富む)。HPV16型では、この領域のアミノ酸配列は(N末端からC末端まで)、RPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPである。明らかに、他のHPV型のE4タンパク質のアミノ酸配列は、必ずしも16型のものと同一ではないが、当業者は、従来のアラインメント及び配列比較用コンピュータープログラム(70ぐらいの既知のHPVゲノムうち約65がクローニングされ、配列決定されている)を使用して他のE4タンパク質における対応する領域を容易に同定することができる。
【0085】
従って、本発明は、HPV16 E4タンパク質のRPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPのアミノ酸残基の領域、又は、好ましくはDoorbarら(Virology 187,353−359,1992)によって同定された抗体TVG 402以外の、他のHPV E4タンパク質の、対応する親水性の、酸/塩基に富む領域における、HPV E4タンパク質に特異的に結合する抗体分子、又はその抗原−結合変異形も含む。
【0086】
さらに、本発明は、HPV16 E4タンパク質のアミノ酸残基RPIPKPSPWAPKKHRRLSSDQDSQTPの領域、又は、他のHPV E4タンパク質の、対応する親水性の、酸/塩基に富む領域における、HPV E4タンパク質に特異的に結合する抗体分子、又はその抗原−結合変異形の、本発明に記載のHPV感染を検出するための使用を含む。
【0087】
多数の異なるHPV型の、対応する親水性の酸/塩基に富む領域を図9に示す。図9には、コンセンサス型アミノ酸配列(「可能性が最も高い(most−likely)」)を最上列に示し、HPV E4タンパク質の配列を下に示す。点はアラインメントを容易にするために導入したギャップを示し、ダッシュはコンセンサス配列と適合するアミノ酸残基を示す。図の右側の付番は、実際の又は予想されるE1^E4スプライス部位からのアミノ酸残基の数を示す。この領域の親水性は異なるHPV型の間で保存されるが、実際のアミノ酸配列はかなり異なり、この領域に結合する試薬は極めてHPV型特異的であると考えられることを、当業者はアラインメントから理解するであろう。
【0088】
好ましくは、本発明で使用するのに適した抗体は、領域RRIPKPSPWAPKKHR(又は他のHPV型由来の対応するアミノ酸配列)内に、SPOTSエピトープマッピングシステムで同定される、結合部位を有する。特に好ましい分子は、極めて高いアフィイティを有するエピトープPKPSPWAPKKH(R)に結合し、且つ上述した本発明の方法で特に有用なFabフラグメントTVG405である。
【0089】
TVG405エピトープのC末端における括弧内に示すアルギニン残基は、高いアフィニティ結合に不可欠ではない。
【0090】
FabフラグメントTVG405は、発明者が、後述するファージ提示技術を使用して単離した。類似したファージ提示技術(及び適切なポリペプチド類又はその一部を用いたスクリーニング)を使用することにより、又は(周知のMilsteinらのハイブリドーマ技術を使用して)ポリクロナール抗血清又はモノクロナール抗体を得るためのより旧来の免疫化技術(たとえばマウス、ウサギ、ラット等を、HPV又は細胞増殖タンパク質、又はこのようなポリペプチド類の一部に対応するペプチド類で免疫化する)を使用することにより、異なる抗体又はFabフラグメントを容易に得られることを、当業者は理解するであろう。競合抗体分子は、Sambrookら(Molecular Cloning:A Laboratory Manual、2版、Cold Spring Harbor Laboratory Press,NY,USA)により記載されている、適切なDNA配列を接合するための標準DNA操作技術を使用して、(たとえば、ファージ提示技術で単離された)Fabコード配列から容易に調製することができる。
【0091】
同様に、標準DNA操作技術を使用して、抗体又はその抗原結合変異形をコードするDNA配列を修飾することができる。異なる結合特異性又はアフィニティを有する修飾された抗HPV又は抗細胞増殖マーカー抗体を産生するために、特に部位指定突然変異誘発又はPCRを使用して、コード配列を使用することができる。あるいは、Fab、Fv又は抗体等々の結合部位を含む融合タンパク質を調製することが可能である。
【0092】
HPVポリヌクレオチド類又はポリペプチド類を結合できる分子又は細胞増殖マーカーを、抗ウイルス剤又は抗癌剤、又はこのような薬剤の一部として使用することができる。たとえば、上述の抗体分子又はE4結合ペプチドを、この目的に使用することができる。しかし、好ましくは、E4タンパク質および/またはそれに結合できる分子を使用し、合理的な薬剤デザインによって、E4結合性分子、好ましくは小さい分子をデザインすることができる。本発明は、さらに、乳頭腫ウイルスおよび/または乳頭腫ウイルスに感染した細胞を破壊することができる抗ウイルス剤を目標とする、E4に結合できる分子の使用に関する。このような分子は、抗癌剤又は抗ウイルス剤に任意に複合化された、上述し、本明細書に例をあげて説明した、抗体またはペプチドであってもよい。
【0093】
このような方法は、それに結合できる適切なポリペプチド又は分子の結晶化を含むことが好ましい。さらに好ましくは、このような方法は、ポリペプチド及びバインダーの共結晶化を含む。このような手順は、ポリペプチドと結合性分子との間の相互作用に関する情報を与え、これを使用して、結合相互作用を真似ることができる小さい分子をデザインすることができる。
【0094】
結晶化は、たとえば、ペプチド又はペプチド複合体の溶液を、低濃度の、結晶形成に必要な沈澱剤を含む「リザーバー緩衝液」と、好ましくは1:1の比率で混合することによる、結晶化緩衝液の調製を含む。結晶形成の場合、たとえば、沈澱剤の添加により、たとえば滴定により、又は結晶化緩衝液とリザーバー緩衝液との間の拡散によって沈澱剤の濃度の均衡を保つことにより、沈澱剤の濃度を上昇させる。適当な条件では、沈澱剤のこのような拡散は、沈澱剤の勾配に沿って、たとえば、より高濃度の沈澱剤を有するリザーバー緩衝液から、より低濃度の沈澱剤を有する結晶化緩衝液中に起こる。拡散は、たとえば、共通の気相で拡散させることができる蒸気拡散技術によって実現することができる。既知の技術は、たとえば、「ハンギングドロップ」方法又は「シッティングドロップ」方法等の蒸気拡散法である。蒸気拡散方法では、タンパク質を含有する結晶化緩衝液の滴を、はるかに大きいリザーバー緩衝液のプールの上に懸垂するか、又は側に置く。あるいは、結晶化緩衝液とリザーバー緩衝液とを隔て、また、タンパク質のリザーバー緩衝液中への希釈を防止する半透膜を介して、沈澱剤の均衡を達成することができる。
【0095】
結晶化緩衝液では、ペプチド又はペプチド/結合パートナー複合体は、30mg/mlまで、好ましくは約2mg/ml〜約4mg/mlの濃度を有することが好ましい。
【0096】
結晶の形成は、以下のパラメーターによって本質的に決定される様々な条件で達成される:pH、塩類及び添加物の存在、沈澱剤、タンパク質濃度及び温度。pHは、約4.0〜9.0の範囲であってもよい。緩衝液の濃度及びタイプは、どちらかといえば重要ではなく、従って、所望のpHに応じて調節可能である。適当な緩衝液系としては、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、Tris緩衝液、MES緩衝液及びHEPES緩衝液などがある。有用な塩類及び添加物としては、たとえば塩化物、硫酸塩及び実施例1に明記されているさらなる塩類などがある。緩衝液は、水混和性有機溶剤、好ましくは、100〜20000、優先的に4000〜10000の分子量を有するポリエチレングルコール、又は適当な塩、たとえば、硫酸塩、特に硫酸アンモニウム、塩化物、クエン酸塩又は酒石酸塩からなる群から選択される沈澱剤を含有する。
【0097】
本発明による関心のあるペプチド、又はペプチド/結合パートナー複合体の結晶は、たとえば、重原子誘導体化により、化学的に修飾することが可能である。簡単に記載すると、このような誘導体化は、結晶及び結合を通ってタンパク質の表面に拡散することができる、重金属原子塩類、又は有機金属の化合物、たとえば塩化鉛、チオリンゴ酸金、チメロサール又は酢酸ウラニルを含有する溶液に、結晶を浸漬することによって達成できる。結合した重金属原子の位置は、浸漬した結晶のX線回折分析で決定することができ、この情報は、たとえば、ペプチドの3次元モデルの構築に使用することができる。
【0098】
三次元モデルは、たとえば、結晶の重原子誘導体および/または結晶化によって与えられる構造データの全部又は一部から得られる。このようなモデルの組立ては、相同モデル化および/または分子置換を含むことが好ましい。
【0099】
予備的相同モデルは、配列アラインメントと、配列が判明しているタンパク質、二次構造の予測及び構造ライブラリーのスクリーニングのいずれかとの組合せによって作成することができる。たとえば、HSV 16及び34 E4の配列を、本明細書に記載の通りに整列させることができる。
【0100】
計算ソフトウェアを使用して、ペプチド又はペプチド複合体の二次構造を予測することができる。このペプチド配列を、構造に組み込むことができる。構造的非干渉性、たとえば、挿入物/欠失を取り巻く構造フラグメントは、所望の長さ及び適当なコンフォメーションを有するペプチドの構造ライブラリーをスクリーニングすることによってモデル化することができる。側鎖コンフォメーションを予測するためには、側鎖回転異性体ライブラリーを使用してもよい。
【0101】
最終的な相同モデルは、適当なコンピューターソフトウェアを使用した分子置換によるペプチドの結晶構造の解明に使用される。この相同モデルは、分子置換の結果に従って配置され、分子力学計算及び結晶化に使用されるインヒビターの電子密度への組み入れを含むさらなる洗練に付される。
【0102】
同様のアプローチを使用して、抗体及び抗体フラグメント、たとえば本発明で使用されるものを含む、HPV結合性ポリペプチド、又は細胞増殖結合性ポリペプチド結晶化し、その構造を決定することが可能である。
【0103】
意外なことに、E4発現は、HPV感染細胞における増殖型DNA複製と強い相関関係があることが確認されており、そのため、E4発現の検出は、HPV感染の特に適切な指標となり、従って、前癌子宮頚部病変のスクリーニングで特に有用である。
【0104】
HPV検出による、他の利用できる子宮頚部スクリーニング方法は、DNAハイブリダイゼーションに基づく。この方法は、細胞溶解又は透過処理を含み、ELISA−型96ウェルフォーマットで実施される。ハイブリダイゼーションは、ウェルの1つの変色として最終的に可視化される。
【0105】
本発明の抗体は、類似した方法で使用できる(すなわち、細胞溶解後)が、組織病理学研究所で、より容易に日常的に実行されるであろう、より迅速な手順で容易に実施できる。子宮頚部細胞を含むサンプルは、通常通りに採取してもよい。たとえば、本明細書に例を挙げて説明されている、当技術分野で周知の技術を使用して、サンプルを、たとえば顕微鏡スライド上又は他の支持体上に広げ、たとえば、抗E4 Fabで染色する。検出は、二次抗体−酵素複合体(西洋わさびペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ)を用いて実施してもよく、又はFabを、たとえばFITC等のフルオロフォアに、直接複合化させてもよい。このアプローチは、抗体検出の感度を高めるために現在利用できるシステムと一緒に使用できるように改変することが可能である。現在、子宮頚部スメアは、日常的に顕微鏡で検査している。提案するアプローチは、新しい設備を必要とせず、既存の方法と容易に適合できるであろう。
【0106】
<子宮頚部スメアの染色>
子宮頚部スメアの抗体染色に関する1つのプロトコールは以下の通りである。 用時調製したスメアを50:50アセトン:メタノールで5分間固定する。(スメアを「Cytofix」で予め固定しておいた(スクリーニングセンターに安全に輸送できるように、採取したときに、UKにおける標準用法で、スメアサンプルを処理するアルコール処理及びワックス処理)場合の代替開始点は、メチレーテッド・スピリットに10分間浸漬することによるCytofixの除去であることに留意されたい。スメアが他の保護層で被覆されているのであれば、任意の適切な処理を用いて、サンプルを抗体染色に曝露してもよい)。
Tris−緩衝食塩水(TBS)で5分間洗浄する。
TBS中4mMデオキシコール酸ナトリウムで15分間、洗浄して透過処理する。
TBS+0.3% トリトン(Triton) X100で5分間洗浄する。
ステップ4を繰り返す。
TBS+0.025% トリトン X100で5分間洗浄する。
組織を乾燥させずに、余分の液体を排出する。
スライドを加湿チャンバ内に移し、TBS中10%のヤギ血清試薬200μlを、各スライド上に最低限2時間(又は一晩)載せる。
組織を乾燥させずに、余分の液体を排出する。
0.1%Triton及び1%BSAを含有するTBSで希釈した一次抗体200μlを、各スライド上に載せ、軌道式シェーカー上、4℃で一晩放置する。スライドをラックに移し、TBS+0.3%トリトン X100で5分間洗浄する。
TBS+0.025%トリトン X100で5分間洗浄する。
ステップ12を繰り返す。
組織を乾燥させずに、余分の液体を排出する。
スライドを加湿チャンバ内に移し、各スライド上に、200μlのビオチニル化ヤギ抗ウサギ二次抗体(Dako)(1:500、1%BSAを含有するTBS中)を1時間載せる。
スライドが二次抗体中にある間に、SABC溶液を準備する。
スライドをラックに移し、TBSで5分間洗浄する。
スライドを、0.6%過酸化水素を含む内因性ペルオキシダーゼ遮断剤中に10分間浸漬する。
TBSで5分間洗浄する。
ステップ19を2回繰り返す。スライドを加湿チャンバ内にいれ、各スライド上に、SABC溶液200μlを、30分間載せる。
スライドをラックに移し、TBSで5分間洗浄する。
ステップ22を繰り返す。
DAB溶液中で10分間現像する。
流水で5分間洗浄する。
スライドを、Harrisヘマトキシリン溶液に6秒間浸漬する。
流水で1分間洗浄する。
0.5%塩酸で1〜2秒間分別する。
流水で5分間洗浄する。
50%メタノールで2分間すすぐ。
70%メタノールで2分間すすぐ。
90%メタノールで2分間すすぐ。
100%メタノールで2分間すすぐ。
Orange G使用液に2分間浸漬する。
100%メタノールで7秒間すすぎ、穏やかにかき混ぜる。
ステップ35を繰り返す。
EA50溶液に2分間浸漬する。
100%メタノールで7秒間すすぎ、穏やかにかき混ぜる。
ステップ38を繰り返す。
スライドをキシレンに浸漬し、5分間透徹する。
ステップ40を2回繰り返す。
DEPEXマウンタント(mountant)を使用して、カバーグラスをかける。
【0107】
類似した様式で免疫蛍光用スメアを作製する。二次抗体の後、スメアを、ストレプトアビジンFITC複合抗体中で1時間インキュベートし、ヨウ化プロプジウム(propdium iodide)/RNAse A(両者ともSigma、50ng/ml)でDNAを対比染色し、次いで洗浄し、グリセロール/PBS/フェニレンジアミンでマウントする。
【0108】
本発明の態様で使用するための好ましい結合性分子としては、抗体、標的の天然リガンド及びT−細胞受容体結合ドメインなどがある。
【0109】
本発明は、子宮頚部異常をスクリーニングするための新しいアプローチを提供する。
【0110】
この分野の先行技術は、以前に我々が開発した乳頭腫ウイルスの存在に関する診断テスト(例えば、WO 98/25145号)を含む。こうしたテストは、主として抗体を使用したウイルス成分の検出に頼り、ウイルス感染の状態に関するこの情報を、よりハイグレードの病変又は子宮頚癌に先行する悪性腫瘍が発生する可能性の指標としてとして使用する。
【0111】
異なる、関係のない先行技術文書では、異常増殖細胞用の、子宮頚部サンプルを含む、血液、生検、体液の組織サンプル検査することにより、悪性腫瘍についてスクリーニングするアプローチを教示している(WO 99/21014号)。このアプローチは、通常は細胞内にある、ヒト細胞周期滲出ポリペプチドの検出に頼り、異所的に増殖しているヒト細胞系統の存在の指標を提供する。
【0112】
明らかに、上記2つのアプローチは、免疫学的試薬の使用等の、幾つかの生物学的エレメントを共有するが、両者は原則として、また実際に、非常に異なる。前者は、ウイルスの生活環、及びウイルス感染の特定のサブタイプの特性決定に関する情報の収集に基づき、この情報をより重篤な病変が発生する可能性に関連付ける。これにひきかえ、後者のテストは、様々なソースからのヒト細胞の細胞分裂状態のモニタリングと厳密に関連し、この情報をサンプル中の悪性腫瘍の有無に関連づけることを目的とする。
【0113】
本発明は、こうした2つの異なるテストを合併して、従来のPapスメアテストプログラムより、又は個々に適用したいずれのテストより、多くの情報をより迅速にもたらす、はるかに簡単なアプローチを提供する。
【0114】
本発明は、E7によって誘導されるため子宮頚部病変に存在するPCNA、MCM及びサイクリンA等の遺伝子に対する抗体と、E4に対する抗体とが結び付けられているダブル染色及びトリプル染色に基づく。従って、これらのタンパク質は、E7活性の代理マーカーであると考えられる。先行技術は、子宮頚部病変におけるMCMの発現を、このような遺伝子が事実上E7活性のマーカーであることと関連させていない。HPV1、HPV2及びHPV11によって生じる増殖性感染におけるE4及びMCMの分析により、HPV16によって生じる不稔感染(abortive infection)にあっては変化する発現パターンが、増殖性感染にあっては共通の発現パターンであることを明らかにする。このことは、ダブル染色アプローチを使用しなかった今までの研究からは、予測できないであろう。
【0115】
同一サンプルを使用して、単独の個々のテストよりはるかい多い情報を提供できることは、本発明の利点である。
【0116】
ウイルス感染及びよりハイグレードの悪性腫瘍を同一テストでスクリーニングすることによって、1つのサンプルを入手しさえすれば、患者のはるかに広い状態像が得られる。
【0117】
子宮頚部病変につながる「早期」事象(すなわちHPV感染)をスクリーニングし、その間に、悪性腫瘍のその後のステージについてサンプルを同時に検査することによって、より良好な予後を得ることが可能である。
【0118】
さらに、従来のスメアテストが、高率の擬陰性をもたらすことは周知であるが、2の全く異なるテストを、本発明の唯一の手順に組み合わせることにより、このような擬陰性が発生する機会がはるかに減少する。
【0119】
本発明のさらなる利点は、同量の情報を得るために、より少ないサンプルしか必要としないことである。たとえば、患者がHPV感染に罹っていることが分かった場合、医師は、さらなる検査のためにその患者を呼び戻す必要があるが、本発明の方法を使用することによって、より多くの情報が最初の段階で得られ、その結果、テストを実施するスタッフ、及びそれらを解釈する者の負担が軽減する。
【0120】
さらに、患者は、概して、スメアテスト手順は快適でないことを知る。多くの患者は、スメアテスト手順は厄介で不愉快なことが分かり、従って、多少の繰り返し又はさらなるテストの必要性を軽減することが可能な本発明の方法を使用することによって、より少ないサンプルを回収すればよいことにより、患者の苦痛を直接減少させることが可能である。
【0121】
1つより多い状態について同一サンプルを同時にテストすることによって、テスト間を交差比較するための強力な手段が手順に導入される。たとえば、テストが異なるサンプルで独立に実施されたのであれば、比較されなかったであろう、相対的染色強度が有意義に比較される。これは、本発明の方法によって提供される相乗作用をもたらす利点のもう1つの例である。
【0122】
子宮頚部スクリーニングにおける問題の1つは、特に先進諸国では、一部の女性で、テストとテストの間の期間がしばしば長いことである。これは、疾患の早期専用のテストでは、サンプルを検査するときまでに、これらが既に見過ごされてしまった可能性があり得ることを意味する。同様に、疾患の後期のみをモニタリングするのであれば、患者は陰性テストを間違いなく与えられるが、介在期間中に疾患が発生し、およそ5年以上後の次のテストでは、危険な進行した状態にある可能性がある。
【0123】
従って、HPV感染等の先行する状態と、異常な細胞増殖等のその後のステージの両者の同時アッセイを可能にする本発明の方法を使用することは、明らかに有利である。この方法の場合、本発明によれば、疾患が初期の段階であれ、より危険な進行した状態であれ、患者がテストのためにやってくる時はいつでも、疾患が検出されるはずである。
【0124】
さらに、本発明によるテスト手順を組み合わせることにより、医師は、患者の状態のよりよい全体像が与えられる。HPV感染のみを有すること、又は孤発的な進行病変を有すること、又は異なる発生ステージにある多数の異なる異常を有することがあり得る。本発明によるテストを組み合わせることにより、患者の状態を認識すること、及び適切に治療計画を立てることが実質的に容易になる。
【0125】
加えて、組織学的サンプルの複雑な解釈の必要性が著しく軽減されることは、本発明の利点である。本発明の方法は、高度な訓練を受けた技術者が、細胞の状態をその外見で判断する必要がある従来のスメアテストより、採点することが容易な分子テストを使用する。本発明による分子テストは、単純な陽性又は陰性様式で採点することができ、難しい判断を下す必要はほとんどない。それどころか、簡単な自動化の役に立つことは、本発明の利点である。2つ以上の異なる波長を読み取るようにプログラムすることが可能な蛍光読取装置を又は類似した装置を使用して、テストを採点すること、従って、先行技術の方法が提供する1つの状態とは対照的に、サンプルの様々な有り得る状態に関する情報を提供することが可能であろう。
【0126】
検出の標準方法は改変できると考えられる。細胞が懸濁状態の間に抗体結合を実行し、分析前に細胞を遠沈することが可能である。こうすることにより、スクリーニングの質が向上する。
【0127】
診断における多大な尽力は、スクリーニング方法を自動化するためである。HPV又は細胞増殖マーカー検出のための抗体又はその抗原結合変異形の使用により、自動化が大幅に促進される。
【0128】
次に、実例を挙げて本発明を説明する。
【0129】
[実施例1]
<抗E4モノクロナールおよびポリクロナール免疫グロブリンの作製>
HPV16 E1^E4に対するモノクロナール抗体(Mab)については、今までに記述されており(TVG401、402、403;Doorbarら、1992)、これらの試薬は、E4の主要抗原部位における1つの重複エピトープを認識し、永久保存用組織生検(archival tissue biopsies)でタンパク質を検出しないと報告されている(Doorbarら、1992)。
【0130】
こうした結果から、E4は、HPVを免疫学的に検出するための候補ではないと考えられるが、HPV16 E4のN末端およびC末端を標的とするさらなる抗体を作成する。
【0131】
標準ハイブリドーマ技術によってさらなるモノクロナール抗体を作成すことにより、TVG404(タンパク質のまさにそのC−末端におけるエピトープを認識するIgMである)を単離する。
【0132】
この試薬を完全にするために、タンパク質のN−末端に対するポリクロナール抗血清を、N末端合成ペプチド(E4 N term)に対して生じさせる。マルトース結合性タンパク質E4融合タンパク質(MBP−E4)でウサギを免疫化することにより、(HPV16及びHPV63 E4タンパク質に対する)ポリクロナール抗体を作製する。精製グルタチオンSトランスフェラーゼE4融合タンパク質(GST−E4)を使用して、ELISAで、抗体価をモニタリングする。
【0133】
C末端のシステイン残基を介してチログロブリン又はキーホールリンペットヘモシアニンに結合させた後、タンパク質のN−末端に対する抗体を、合成ペプチドMADPAAATKYPLCに対して生じさせる。結合は、Greenら(1982)により記載されている通りに、m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(MBS)を使用して実行する。
【0134】
抗体特異性は、以下の通りに、エピトープマッピングによって確認する:HPV16 E4タンパク質は、SPOTSエピトープマッピングシステム(Genosys Biotechnologies,Cambridge,UK)を使用して、固相fmoc化学により、一連の85重複オクタマーとして合成する(単一アミノ酸の重複)。合成の精確さは、タンパク質の主要抗原部位を結合するHPV16 E1^E4モノクロナールTVG402を使用して確認する(Doorbarら、1992)。製造会社による記載通りにフィルターを再生し、ECL(Amersham,Little Chalfont,UK)で、抗体結合を可視化する。ポリクロナール血清は、1/250希釈、精製Fabはおよそ1g/ml、ハイブリドーマ上澄は1/10希釈で、使用する。
【0135】
図1Aでは、85重複E4合成ペプチドの配列を図の上方に示し、エピトープマッピング実験結果を下方に示す。濃いスポットは、その上に示されている合成ペプチドへの抗体の結合を示す。各抗体と反応するペプチドを含有するフィルターの部分のみを表示する。
【0136】
図1Bでは、E1^E4アミノ酸配列上のエピトープの位置を、HPV16 配列の上にまとめてある。70の想定されるE1^E4配列の比較によって作製されたコンセンサスE4配列によるアラインメント(Doorbar and Myers,1996b)を、HPV16 E1^E4配列の下に示し、HPV1 E1^E4タンパク質の配列をこの下に示す。既存のHPV1 E1^E4Mab(Doorbarら、1988)の結合部位を、HPV1配列の下に示す。HPV1のE1^E4タンパク質における、16K及び10/11K遺伝子産物を生じさせるタンパク質分解的切断部位(Doorbarら、1988;Robertsら、1994)を、HPV1配列の下に示し、HPV16のE1^E4配列における、想定される部位の予測を可能にする。
【0137】
[実施例2]
<合成免疫グロブリンの作製>
後述の通り、fdバクテリオファージ上に提示された合成抗体からFabを単離する(Griffithsら、1994)。イムノチューブ(Life Technologies,Paisley,UK)を、濃度0.1g/mlのMBP−E4又はGST−E4のいずれかで、4℃にて一晩被覆する。次に、これらを、PBS/2%marvel(登録商標)中、37℃にて1時間ブロックしてから、1011ファージの存在下、血液チューブ回転装置(37℃)上でインキュベートする。未結合のファージを流し出し、PBS/0.1%Tween 20でチューブを洗浄する(10×)。100mMトリエチルアミンpH11.0(1ml)でバインダーを溶離し、1M Tris(pH8.0)で直ちに中和した後、E.coli TG1細胞に再導入する。濃縮ライブラリーを成長させ、選択手順をさらに3回繰り返す。
【0138】
MBPタンパク質又はGSTタンパク質に対する抗体を単離しないために、6.5×1010の範囲を使用して、GST 16 E1^E4及びMBP 16 E1^E4に対してファージ選択を交互に実行する(Griffithsら、1994)。MBP 16 E4は、GST融合(およそ5mg/リットルの細菌)より高レベル(>50mg/リットルの細菌)で発現されるが、いずれにしても、抗体単離には1gという僅かな抗原を必要とする(Hawkinsら、1992)。E4に対するアフィニティを有する抗体提示ファージを(GST−E4、MBP−E4、GST及びMBPに対する)ELISAで同定し、活性をファージウエスタンブロッティングで確認する。免疫グロブリン遺伝子を、単離ファージから、細菌発現ベクターpUC119.His.mycに移行し(Griffithsら、1994)、ニッケル−NTAクロマトグラフィ(Qiagen,Crawley UK)で誘導される細菌の細胞膜周辺腔から可溶性Fabを精製する。抗体価をELISAで確定する。
【0139】
4ラウンドの選択後、E1^E4、非融合GST又はMBP、又はウシ血清アルブミン(BSA)のいずれかに結合できる能力について、各クローンを試験する。(100中)47クローンが、MBP 16 E1^E4に結合することができ、そのうち39が、GST 16 E4も結合できる。こうしたクローンの中で、BSA、GST又はMBPと相互に作用するものはなかった。BstNIフィンガープリント(Marksら、1992:Nissimら、1994)で、これらのクローンの中の3つの異なるFabsが明らかにされ、可溶性抗E4 Fabの産生を可能にするために(Griffithsら、1994)、それらの免疫グロブリン遺伝子を原核生物発現ベクターpUC119His.6mycにサブクローニングした。およそ5mg(細菌1リットル当たり)の抗E4 Fab(TVG405、406及び407)を誘導細菌の細胞膜周辺腔から抽出することができ、全てが、ELISA及びウエスタンブロッティングでE1^E4を特異的に検出する。Fab TVG 407は、ハイブリドーマ−由来のMabであるTVG 409によって認識されるものと同一のエピトープを結合する(図1)。残りの合成のFabは、E4のこの主要抗原領域の上流(TVG 405)又は下流(TVG 407)にある新規なエピトープを認識し、その結果を図1に示す。
【0140】
TVG405Fab及びTVG407FabのCDR3ループのアミノ酸配列は以下の通りである:
(TVG405)
重鎖CDR3配列:LLRGAFDY
軽鎖CDR3配列:NSRDSSGGNAV
(TVG407)
重鎖CDR3配列:LVQGSFDY
軽鎖CDR3配列:QADSSTHV
【0141】
<抗体アフィニティの測定>
BIAcore 2000機器(Pharmacia Biosensor,St.Albans,UK)を使用し、製造会社による記載通りに、表面プラスモン共鳴で、合成Fab(TVG405、TVG406及びTVG407)、及びハイブリドーマ由来のFab(TVG402)のアフィニティを分析する。0.5%SDS、1mMメルカプトエタノール、50mM Na2CO3/NaHCO3(pH8.5)中、還元条件で、MBP−E4凝集体を解離させ、6:1のビオチン:タンパク質モル比でNHS−LC−ビオチン(Sigma,St Louis,USA;DMSO中25mg/ml)を使用して、ビオチニル化する(Johnsonら、1991)。Superdex S200 HR10/30カラムを使用し、6M 尿素/1mMメルカプトエタノール/PBS/0.2mM EDTA(pH7.2)で作動するFPLCクロマトグラフィで単量体MBP−E4を回収してから、ストレプトアビジン−被覆センサーチップに結合させ、PBS/0.2mM EDTA/0.1mg/ml無プロテアーゼBSA(Sigma)中、in vitroで「リフォールディング」させる。Immunopure Fabキット(Pierce,Rockford,USA)を使用して、精製TVG 402からFabを単離し、FPLCゲルクロマトグラフィ(PBS/0.2mM EDTA(pH7.2)で作動するSuperdex S200 HR10/30カラム)で、単量体調製物を得る。6M尿素カラム緩衝液(上述の通り)を使用して、センサーチップ表面を再生する。専用の「BIAanalysis」ソフトウェアを使用して、非線形曲線フィッティングによりオンレートおよびオフレートを導出する。
【0142】
結合活性は、細菌誘導性抗体では総タンパク質レベルの20%程度であり、ハイブリドーマ培養上澄から誘導されるFabでは50%である。TVG405及びTVG402のアフィニティは、BIAcore結合曲線セットへの非線形曲線フィッティングで得られるオンレートおよびオフレートから算出する。
【0143】
図2Aは、上述のMBP−E4融合タンパク質で被覆されたBIAcoreチップ上を、Fab TVG405を通過させた後で得られる結合曲線(センサーグラム)のオーバーレイを示す図である。Fab濃度は、10mM(一番下の曲線)から、5つの中間希釈を経て、300nM(上方の曲線)までの範囲である。結合の程度は、Y軸上の時間(秒)に対するX軸上の共鳴単位で表示する。およそ100秒に、精製Fabを注入し、700秒に洗浄を開始する。TVG405のアフィニティ(Kd)は、ソフトウェア(Phannacia,UK)を使用した会合曲線及び解離曲線の分析で、0.3〜1.25nMであると算出される。
【0144】
図2Bは、濃度範囲100nM〜1Mの、ハイブリドーマ由来のFab TVG402に関する結合曲線(上述の通り)のオーバーレイを示す図である。Kdは70nMであると推定される。
【0145】
TVG405は、会合速度定数(kon)1.8×106M−1.s−1及びおよそ1nMのモル解離(Kd)を示すオフ速度(koff)2×103s−1を有する。最も優れたハイブリドーマ−由来の抗体(TVG402)は、僅か70nMというアフィニティを有し、4.2×l04M−1.s−1というkon及び3×l03S−1というkoff値を有していた。TVG406及び407は急速な動態を示すため、TVG407について示した平衡結合データの分散分析で検査する。
【0146】
図2Cは、急速な動態を示すFab TVG407の平衡結合曲線を示す図である。図2Dは、BlAevaluationソフトウェアを使用した、図2Cに示すデータの分散分析を示す図である。ビオチンでブロックした表面からの値を、図2Cに示す値から減算することにより、平衡値を、バルク屈折率変化について補正する。表示のプロットで、勾配は−Kdであり、Y軸切片は「Rmax」、すなわち、Fab飽和における結合レベルである。TVG407及びTVG406に関する未補正のKd値は250nM及び140nMであり、これは、Fab調製物の活性を考えるとき、50nM及び28nMという事実上のアフィニティを示す。
【0147】
TVG407は、生物学的活性について補正した後、50nmというアフィニティ(Kd)を有し、TVG406は、28nMというアフィニティ(Kd)を有する。重鎖CDR3ループ及び軽鎖CDR3ループのアミノ酸配列を、DNAシークエンシングで確定し、さらに、3抗体が異なることを確認する。
【0148】
[実施例3]
<抗E4ペプチドの作製>
市販の2−ハイブリッドスクリーニングキットをClonTechから購入し、製造会社の説明書に従って、天然のE4−結合性ペプチドの同定に使用した。同供給者から入手したHeLa cDNAライブラリーをスクリーニングした。この方法で、E4−結合ポリペプチドをコードする7つのDNA配列を単離し、シークエンシング後、その中の3つを同定した。
【0149】
第1のペプチドはフェリチンである。
【0150】
第2のペプチドはケラチンフィラメント結合タンパク質であり、配列番号2に記載の配列を有する。
【0151】
第3のポリペプチドは、独特の配列モチーフDEADを含有するDEADboxファミリーのタンパク質のメンバーとして認識される新規なポリペプチドである。第3のポリペプチドの配列を、配列番号3で示す。
【0152】
これらのポリペプチドとE4との間の相互作用の部位を同定するために、10〜20アミノ酸の長さの一連の重複ペプチドをPCRで作製し、上述の通り、ファージ上に提示した。次に、スクリーニング剤としてバインダーを使用して、粘膜病変におけるHPV16を同定した。
【0153】
[実施例4]
<抗E4 RNAオリゴヌクレオチドの作製>
標的分子に特異的に結合することできる、アプタマーとして知られるRNAオリゴヌクレオチドは、SELEX等の選択手順で作製することができる。SELEX方法は、所望の標的に結合できる1本鎖核酸である、核酸アプタマーを、オリゴヌクレオチド類のライブラリーから選択することを含む。SELEX方法は、好ましくは、無作為配列のセグメントを含む、核酸類のライブラリーから出発し、結合に適した条件でライブラリーを標的と接触させるステップと、未結合の核酸を、標的分子に特異的に結合した核酸から分離するステップと、核酸−標的複合体を解離させるステップと、核酸−標的複合体から解離した核酸を増幅して、核酸類のリガンド濃縮ライブラリーにするステップと、次いで結合ステップ、分離ステップ、解離ステップ及び増幅ステップまでを、標的分子に対する、極めて特異的な高アフィニティ核酸リガンドを生成するのに必要なだけ多くのサイクルを何度も繰り返すステップとを含む。
【0154】
<DNAオリゴヌクレオチドライブラリー>
26塩基の無作為化部分を有する、73塩基の長さのDNAオリゴヌクレオチドを、E4を結合できるアプタマーの開発に使用した。以下の構造:
5’ CCTGTTGTGAGCCTCCTGTCGAA(26N)TTGAGCGTTTATTCTTGTCTCCC 3’
を有する合成RNAオリゴヌクレオチドのライブラリーを作製した。
【0155】
ここで、Nは、ランダム領域における任意の可能な塩基を示す。オリゴヌクレオチドライブラリーの伸長における各ヌクレオチドの合成中に、4つのヌクレオチド全ての混合物(カップリング効率の差を考慮に入れて、6:5:5:4のA:C:G:T比)を使用することにより、ランダム領域を作製した。結果として生じる複雑度は、理論上426分子である。ゲル精製が後続する合成規模(0.1μmol)で、8.8nmolが生じ、これは、実際に存在する異なる分子数に、およそ5×1015という絶対上限を課す。
【0156】
T7 RNAポリメラーゼに対する認識部位を導入する5′プライマー(5’ TAATACGACTCACTATAGGGAGACAAGAATAAACGCTCAA 3’)及び(5’ GCCTGTTGTGAGCCTCCTGTCGAA 3’)を用いたPCR増幅で、以下の転写用鋳型が生じた:
5’ TAATAGCACTCACTATAGGGAGACAAGAATAAACGCTCAA(26N)TTCGACAGGAGGCTCACAACAGGC 3’
【0157】
RNA転写物それ自体は、以下の配列を有する:
5’ GGGAGACAAGAAUAAACGCUCAA(26N)UUCGACAGGAGGCUCACAACAGGC 3’
【0158】
米国特許第5,270,163号に記載の従来のSELEX手順を使用して、抗E4アプタマーを選択した。各ラウンドは、以下のステップからなる:
1)選択:RNA及びE4タンパク質を混合し、37℃でインキュベートし、ニトロセルロースフィルターを通過させて洗浄し、このフィルターからRNAを溶離させる。
2)増幅:50μlの反応中に50ピコモルの3′プライマーの存在下、Gaussら(1987)に記載の条件で、AMV逆転写酵素を用いて、フィルターから溶離したRNAを伸長させる。このようにして得られるcDNA合成に、50ピコモルの5′プライマーを加え、100μlの反応体積で、Innis(1988)に記載の通りに、Taq DNAポリメラーゼを用いて30サイクル増幅する。
3)転写:Milliganら(1987)に記載の通りに、選択された増幅鋳型にin vitro転写を実施し、その後、DNaseIを加えて、DNA鋳型を除去する。次いで、結果として生じる選択されたRNA転写物を、次のラウンドのステップ1で使用する。選択の歴史を追跡できるように、サイクルの各ステップで生成した生成物の12分の1だけを、次のサイクルで使用する。選択方法の推移を、各PCR反応からの標識転写物のフィルター結合アッセイでモニタリングする。第4ラウンドの選択及び増幅の後、選択して標識したRNA生成物は、E4への結合を生じさせる。このバインダーを、子宮頚部スメアに由来する細胞におけるHPVの検出に使用する。
【0159】
[実施例5]
<皮膚及び粘膜の病変におけるHPVの検出>
全ての合成Fabが、ホルマリン固定したパラフィン包埋組織中のHPV16 E1^E4タンパク質を検出するが、TVG405は、一貫して最高レベルの染色を示した(図3)。
【0160】
図3は、HPV16 E4に対する反応性を持たない(図3A)Fab NIP−C11(Griffithsら、1994)、及び本明細書に記載のE4特異的Fab TVG405(図3B、C、D)によるローグレードHPV16CIN Iの免疫染色で、HPV16 E4タンパク質をin vivoで定位するための合成Fabの使用を示す図である。Fabは、二次抗体として9E10を使用し、続いて抗マウスFITC複合物を使用して検出される。E4は上皮系の上層で検出可能であるが、異なる病変間でレベルが大きく異なり、しばしば、ある程度の陽性細胞が認められるに過ぎない(C、D)。C及びDでは、基底層の位置を矢印で示す。倍率は200×である。
【0161】
マイクロ波処理によるエピトープ曝露は、E4検出の感度を高め、TVG402を使用した染色さえ可能にする(Doorbarら、1992)。E4発現の程度は、異なる病変間で大きく異なり(S HPV16関連CIN1生検を試験する)、生検の全体にわたって散在するまばらな細胞のみでの発現(図3)から、感染性ビリオンの産生も高い(図4)HPV1及びHPV63によって生じる皮膚のいぼにおけるE4の分布に匹敵する、上皮系の最も分化した層の全体にわたって広範囲に及ぶ分布(図4)までの範囲である。HPV16によって生じるローグレード子宮頚部上皮内腫瘍形成(CIN1)では、E4及びL1レベルは密接な相関関係があるが、以前に示唆された(Brownら、1994)通り、2つのタンパク質の発現は同時に起こらないことが判明している。E4発現は、幾つかの細胞層による主要キャプシドタンパク質の合成に先行し(ダブル染色によって明らかである、図4参照)、ハイグレード子宮頚部病変(CIN2/CIN3)では、L1の発現がもはや裏付けられなくても、しばしばE4は多い(図4)。E4合成の開始と感染性ビリオンの組立てとの間の、この時間遅延は、E4発現が、感染した基底細胞の傍基底層への移動と同時に起こるが、L1の発現が、上方の顆粒層内の狭い1条の細胞に制限される、HPV63で最も明白である。
【0162】
図4から、ハイグレードHPV16病変、ローグレードHPV16病変、及び良性のいぼで、E4の合成が、キャプシドタンパク質の発現に直接連関していないことが分かる。図4は、抗L1抗血清(図4A、D、G)、HPV16 E4 Fab TVG405(図4B及び4E)、HPV63 E4に対するポリクロナール抗血清(図4H)、及びDAPI(図4C、F、I)を使用したトリプル染色の結果を示す図である。A、B及びCは、ローグレードHPV16誘導性病変(CIN1)を示す。D、E及びFは、ハイグレードのHPV16誘導性病変(CIN II/III)を示す。G、H及びIは、HPV63によって生じる疣贅を通る切片を示す。全ての場合に、E4発現はL1発現に先行するが、CIN1における2〜3細胞層のみである(A、B)。CIN II/IIIでは、最終分化は、ビリオン構造タンパク質の合成を支持するのに不十分である(D)が、E4発現は豊富である(E)と、我々は推定した。E4発現の開始と、ウイルス構造タンパク質の検出との間の差異は、HPV63によって生じる皮膚の疣贅で最も明白であった(G、H)。基底層を、DAPI染色画像上の矢印で示す。倍率は100×である。
【0163】
<増殖型ウイルスDNA複製の開始及びE4の発現は同時に起こる>
増殖型ウイルスDNA複製は、中有棘層の細胞で始まり、E4発現の開始と厳密な相関関係があることが分かる(図5)。
【0164】
図5から、増殖型ウイルスDNA複製の開始は、ローグレードHPV16病変及び良性の皮膚のいぼにおけるE4発現と同時に起こることが分かる。この図は、HPV16 E4抗体TVG402、405及び406(図5A)及びHPV1E4抗体4.37及び9.95(図5D)、ビオチニル化DNAプローブ(図5B−HPV16、図5E−HPV1)、又はDAPI(図5C及びF)を使用した、トリプル染色を示す図である。A、B及びCは、HPV16誘導性CIN 1を通る切片を示し、D、E及びFは、HPV1誘導性疣贅を通る切片を示す。HPV16 CIN 1の場合、上皮系の中層および上層における増殖型ウイルスDNA複製及びE4合成は、相互に関連している(A、B)。皮膚の病変の場合、感染した細胞が基底層を離れると間もなく2つの事象が開始される。(D、E)。基底細胞を、DAPI対比染色画像に示す(F)。倍率は200×である。
【0165】
HPV1誘導性いぼの場合、増殖型ウイルスDNA複製及びE4合成開始ははるかに早く、感染した基底細胞が表面の層内に移動した直後に明白である(図5)。分化している細胞の一部のみが増殖型ウイルスDNA複製を許容し、これらの細胞のみで、E4が検出可能である。隣接する細胞は、後期遺伝子発現も増殖型ウイルスDNA複製も示さず、2つの事象の開始が密接に連関していることが分かる。DNA及びE4検出の感度は確立されていないが、こうした「正常な」細胞は、ウイルスの複製を許容しないか、又は感染していない可能性がある。E4発現と増殖型ウイルスDNA複製の開始との間の、この厳密な相関関係は、HPV63及び65によって生じる皮膚のいぼ、及びHPV2によって生じる普通のいぼでもみられる。
【0166】
<後期遺伝子発現中の細胞は、非許容細胞又は非感染細胞と比較したとき、異常なパターンの最終分化を示す>
HPV感染の後期を支持する細胞は、Fab TVG405(HPV16の場合)、Mab 4.37(HPV1の場合)又はE4に対するポリクロナール抗血清(HPV63)で免疫染色することによって、同定することができる。HPV1によって生じるいぼでは、E4−陽性細胞は、検出可能なレベルのフィラグリン又はインボルクリンを欠く(図6(i))。E4発現も増殖型ウイルスDNA複製も示さない同一病変における非許容(又は非感染)細胞は、周囲の上皮系と区別できないレベルのフィラグリン及びロリクリンを発現する。E4合成と分化特異的ケラチン類K4及びK13との相関関係から、同一阻害パターンが明白になった。K4染色及びK13染色の強度は、E4陽性細胞では、E4を発現しない隣接細胞より常に低い(図6(ii))。基底細胞及び下方の傍基底細胞に存在するK5及びK14は、影響を受けなかった。この、分化特異的ケラチン類の発現(K1及びK10皮膚)の検出は、HPV1によって生じる皮膚のいぼでも明白である(図6(ii))が、HPV63によって生じるいぼでは明白ではない(図6(ii))。HPV63のE4タンパク質は、HPV1のそれと最も密接に関連している。
【0167】
図6は、増殖性感染が、ローグレードHPV16病変及び良性の皮膚のいぼにおける正常な上皮の最終分化を妨害することを説明するのに役立つ図である。図6(i)(ケラチン発現)は、分化特異的粘膜ケラチン4及び13(B)又は皮膚ケラチン類1及び10(E、H)に対する抗体と併せて、HPV16 E4 Fab TVG405/TVG406(図6(i)A)、HPV1E4モノクロナール4.37/9.95(D)、及びHPV63E4ポリクロナール抗体(G)を使用したトリプル染色を示す。図6(i)C、F及びIは、DAPI対比染色を示す図である。A、B及びCは、HPV16誘導性CIN1を通る切片を示し、D、E及びFは、HPV1誘導性疣贅の縁を通る切片を示し、図6(i)G、H及びIは、HPV63誘導性いぼを通る切片を示す。HPV16誘導性病変及びHPV1誘導性病変の場合、化特異的ケラチン類は、E4陽性細胞では、隣接細胞(A、B、D、E)でほど明白ではないが、このことは、HPV63の場合にも当てはまる(G、H)。核退行変性(DAPI対比染色で可視化)は、E4発現細胞で遅延する(A、C、D、F)。倍率は200×である。
【0168】
図6(ii)は、フィラグリン発現に関する図である。この図は、図6(ii)B及びEが、フィラグリン染色を示すこと以外は、上述通りのトリプル染色を示す図である。E4染色を図6(ii)A及びDに示し、DAPI対比染色を図6(ii)C及びFに示す。A、B及びCは、正常な皮膚(図の左手側)が、良性の腫瘍(図の右手側)と出会うHPV63誘導性いぼの縁を示す。D、E及びFは、HPV1誘導性いぼの顆粒層を示す。E4陽性細胞は、検出可能なレベルの分化特異的マーカーフィラグリンを発現せず、また、隣接する非感染細胞又は非許容細胞と比較するとき、著明な核保存を示す。倍率は200倍である。
【0169】
<HPV16 E4タンパク質の細胞内分布は、HPV1及びHPV63によって生じる皮膚病変におけるE4の分布と全く異なる>
HPV1のE1^E4タンパク質は主に細胞質であって封入体に集合し、この細胞が皮膚の表面に向かって移動するにつれて、癒合してサイズが増加する。HPV63のE1^E4タンパク質は、繊維性の顆粒分布を有することが確認されている。対照的に、HPV16 E4は、下上皮層の細胞中にフィラメント状の核周囲分布を有し(図7)、より分化した細胞層のみで顕著な構造に組立てられる。こうした「封入体」は、常に1細胞当たり1つ見出され(ほとんどの皮膚病変で見出される多数の封入体と比較)、核付近に位置し、ほとんど常に上皮系の表面に最も近い核側で検出される。E4/中間径フィラメント束(in vitroで、HPV16 E1^E4タンパク質が上皮細胞で発現した後に生じる)に外見が似ているが、我々は、ケラチン類の存在を、in vivoで、こうした構造で、検出したことはない。HPV16 E1^E4のまさにこのN−末端に対する抗体は、C末端エピトープに対する抗体(TVG404,TVG405,TVG406)より、この構造を染色するのがはるかに困難であり、N末端領域は隠されているか又は失われた可能性があることが示唆される。
【0170】
図7は、in vivoでの、HPV16 E4タンパク質と核周囲の束及びフィラメント構造との会合、特に、Fab TVG405及びTVG406の混合物を使用したHPV16CIN 1の上層(図7A、B)及び下層(図7C、D)におけるHPV16 E4タンパク質の検出を示す図である。上層では、E4が細胞質の全体にわたって散在しているが、顕著な核周囲パターンを有する。こうした細胞では、E4の核周囲束への集中(図7Bの矢印)が明白である。下層では、E4は主に核周囲及びフィラメント状の外観を有する(図7C、D)が、核周囲束に集中していない。図7A及びCの倍率は200×であり、B及びDの倍率は400×である。
【0171】
N末端抗体は主としてE4構造の縁に限局化するが、抗C末端染色は中心で最強である(データ示さず)ことが、共焦点イメージングで明白にされた。TVG405及びTVG406で見られる分布と比較するとき、HPV16 E1^E4は、細胞において、より拡散した分布を有することが、抗N末端試薬で明白にされた(図8)。
【0172】
TVG405、406、407及びC末端抗体の染色パターンの間の有意差は認められない。
【0173】
図8は、in vivoでの、HPV16 E4タンパク質のプロセッシングに関する証拠を提供し、また、E4タンパク質のC末端の半分におけるエピトープを認識するHPV16 E4 Fab TVG406(図8A)、HPV16 E1^E4タンパク質のN末端の12アミノ酸に対する抗体(図8B)及びDAPI(図8C)を使用した、HPV16CINの上層におけるトリプル染色を示す図である。TVG402、403、404、405及び407により、TVG406のものと有意に異ならない染色パターンが生じた。TVG406を用いた場合には明白な(8Aに矢印で示す)核周囲束を、抗N末端抗体は効果的に染色せず(8B)、HPV1で、異なる形のタンパク質は、異なる細胞内の場所を有することが示唆される。倍率は400×である。
【0174】
[実施例6]
<子宮頚部病変から単離された細胞におけるHPVの検出>
抗E4抗体を使用して染色した、子宮頚部スメアに由来する細胞のイメージングに適したスライドを、US 5,346,831号に記載の方法で作製する。従来の手順に従って、細胞を患者から単離し、アルコール/食塩緩衝液10mlに溶解する。サンプルバイアル中の細胞凝集塊又は細胞集団を渦巻攪拌で構成要素に分解することにより、遠心分離用のサンプルを調製する。構成要素に分解した後、サンプルを完全に排水し、12mlの円錐形遠沈管内の密度勾配上に重層するが、この密度勾配は、NPBI,Emmer−Compascuum,Netherlandで製造される商品名「Hespan」としても知られる、6%βデンプン溶液、及び0.9%生理食塩水を含む血漿増量材料を用いて作られる。
【0175】
密度勾配及びサンプル細胞が入っている12ml円錐形遠沈管を遠心分離機のバケットに入れ、釣り合わせ、約600Gの力で5分間遠心分離する。次いで、円錐形遠沈管上の5mlの印まで液体を吸引する。遠心分離機バケットを取り出し、残りの液体が入っている12ml円錐形遠沈管を800Gで10分間遠心分離する。遠沈管から上澄を出し、45°の角度で軽く2〜3回たたく。このとき、この遠沈管には、さまざまな体積の圧縮細胞が入っている。均一になるまで混合するとき、ペレットは、一般に、単位体積の液体当たり同濃度の細胞を含む。
【0176】
脱イオン水50μlを加え、0.042インチのチップを通してシリンジ操作を5回行うことにより、サンプルを混合する。混合完了後、ポリ−Lリシン(1%、Sigma)で従来通りに被覆しておいたスライドに取り付けられた沈降容器に、サンプル150μlに続いて脱イオン水500μlを分配する。移したサンプルを、容器内でおよそ10分間沈降させる。余分のサンプルを吸引除去し、チャンバを、脱イオン水2mlで2回すすぐ(各添加の間に吸引)。
【0177】
次いで、既知の手順に従って、FITC標識Fabを細胞に適用し、蛍光顕微鏡法で結合を可視化する。
【0178】
[実施例7]
<抗MCM及び抗HPV抗体を用いた、切片のダブル染色>
プロトコール
マイクロ波処理による抗原曝露の後に続く蛍光免疫染色
パラフィン包埋切片をキシレンで脱蝋し(4×5分)、IMSで水和し(3×5分)、脱イオン水で2×5分間すすいだ。切片を、500mlの抗原回収緩衝液(10mMクエン酸、pH6.0)中、強力(800W)で15分間、マイクロ波処理し、この緩衝液中で20分間冷却させた。PBSで5分間ずつ2回洗浄した後、スライドを、PBS、10%血清、1%BSA(v/v)で、室温にて2時間ブロックした。一次抗体をPBS、1%BSAで希釈し、切片に適用し、加湿チャンバ内で4℃にて一晩インキュベートした。PBS、0.05%Tween 20でストリンジェントな洗浄を実施し(4×5分)、続いてPBSですすいだ。1%BSA/PBSで希釈した、ビオチン標識二次抗体、HPV16 E4(Alexa 488複合化)及び核対比染色を、切片上、室温で2時間インキュベートした。PBS(3×5分)で洗浄した後、SABC−APキット(DAKO)でビオチンシグナルを増幅し、続いて3×5分のPBS洗浄を行った。Fast Redと共に10分間インキュベートすることにより、アルカリホスファターゼシグナルを検出した。10分後、水ですすぐことにより、この反応を停止させた。シティフルオル(citifluor)マウント用媒体(Agar Scientific)でサンプルをマウントし、蛍光灯下で、Nikon Labophot II 顕微鏡で観察した。SenSys モノクロカメラ及びIPLabイメージングソフトウェア(Roper Scientific)でデジタル画像を捕えた。
【0179】
<加圧クッキングによる抗原曝露および後に続く酵素的検出>
スライドを脱蝋し、圧力鍋で処理し、上述の通りにブロックした。スライドを、TBS、1%BSA(w/v)、0.1%トリトン(v/v)でそれぞれ1:50及び1:15希釈した、DIG標識HPV16 E4(TVG405)及びマウスモノクロナールMCM2抗体と共に、4℃にて一晩インキュベートした。TBSで洗浄した後、1%BSAを含有するTBSで、1:50希釈した抗DIG−AP二次抗体及び1:200希釈した抗マウスビオチンと共に、スライドを、室温で1時間インキュベートした。TBSで3×5分洗浄した後、MCMシグナルをSABC−HRPキット(DAKO)で増幅し、続いてTBSで3×5分洗浄した。DAB(ジミノベンジジン)及びFast Redでシグナルを検出した。水ですすぐことによって反応を停止させ、軽いヘマトキシリン対比染色を適用した。あるいは、抗DIG−HRP及びDABでE4を検出し、SABC−APキットでMCMを増幅し、Fast Redで検出した。段階的アルコールで切片を脱水し、DPXマウント用媒体でマウントしたNikon Lucia イメージング用カメラ付及び関連ソフトウェア付きのNikon Eclipse600顕微鏡を用いて明視野画像をとらえた。
【0180】
記載の通り、HSIL及びLSILでダブル染色を実施した;結果を図10及び11に示す。
【0181】
MCM染色は、通常、HSILの表層に多いが、E4タンパク質の発現は、散在的分布を有する。このことは、HSILにおける表面細胞の95%がMCM染色陽性であることを示したWilliamsら(PNAS 95,1998)による既報と一致している。今まで、E4/MCM同時定位に関する調査研究はない。
【0182】
Williamsらは、LSILでMCM染色は明白である(染色を示す表面細胞の53%、PNAS 95(1998)p14935)と報告したが、我々は、E4陽性である領域では、通常、表層にMCMはないことを確認した(5388、10451、4165及び2565参照)。E4について陽性に染まる一部のLSIL(たとえばLSIL−ロー(2565)参照)は表面MCM染色を欠くようである。示した例において、E4染色は、表面の広範囲に及ぶが、MCM染色はない。
【0183】
ここに示すデータから、HSILから採取した子宮頚部切屑は、高レベルのMCM染色を示すが、低レベルのE4発現を示す。さらに、E4抗体は、MCMタンパク質に対する抗体を使用して検出することができないLSILの検出を可能にすることが、データから示唆される。
【0184】
HSIL E4/MCM及びLSIL E4/MCMに示したデータを組合せるとき、さらなる結論を下すことができる。表層におけるE4陽性細胞及びMCM陽性細胞の相対数は、疾患の重症度を示す。大きい数のMCM陽性細胞及び小さい数のE4陽性細胞は、HSILの存在を示す。表層における高レベルのE4陽性細胞及び小さい数のMCM陽性細胞は、一般にLSILである。このタイプの分析は、E4及びMCMに対する抗体を使用したダブル染色の後、細胞ソーターを使用して行うことができる。
【0185】
MCM2、MCM5及びMCM7に対する抗体は、HSIL及びLSILの両者に対して、本質的に同じパターンを示す。
【0186】
[実施例8]
<正常な子宮頚部上皮のダブル染色>
図12は、実施例7の場合と同様に実施した、正常な子宮頚部上皮に関するダブル染色を示す図である。正常な子宮頚部の上皮表層には、E4もMCMも存在せず、こうした抗体は、子宮頚部異常の検出にとって価値あることが強調される。腫瘍形成の領域では、両タンパク質の発現パターンが変化し、E4又はMCMの両者を表面で検出することができる。
【0187】
[実施例9]
<他のHPV型における、E4/MCMのダブル染色>
図13は、HPV1、HPV2及びHPV16いぼで得られたダブル染色の結果を示す図である。HPVE7タンパク質は、細胞性Rb遺伝子産物に結合することによって作用する。Rbは、通常、その非リン酸化状態で、転写因子E2Fに結合することによって細胞周期の進行を妨げる。G1までの進行中、サイクリンDキナーゼのレベルは、細胞に対して外的に作用する成長因子に応答して上昇する。このことは、Rbのリン酸化及びE2Fの放出につながる。E2Fは、S期移行に必要なタンパク質の合成を刺激する(Virology,Fields,B.N.,Knipe,D.M.,Howley,P.M.編、Lippincott−Raven,Philadelphia,USA発行で再検討)。MCM、cdc6、PCNA及びサイクリンA等の、細胞のDNA複製に関与するタンパク質は、こうしたE2F誘導性遺伝子産物の仲間である(Harbour & Dean,Nat Cell Biol 2000年4月;2(4):E65−7)。
【0188】
正常な分化中の上皮細胞では、細胞は最終分化に委ねられるため、細胞周期進行は起こらない。正常な子宮頚部上皮の分化中の細胞では、S期マーカーもHPVタンパク質も発現されない。このことは、実施例8に示す画像から明白である。
【0189】
HPV1及び2によって生じるいぼ、及びHPV16によって生じるE4発現性LSILでは、MCMが上皮系の下層に存在する。HPVタンパク質機能に関する我々の知識に基づけば、これは、E7発現の結果であると予測される。HPVE7タンパク質はRbに結合し、最終的にS期への移行につながるE2Fを追い出す。従って、E7によって活性化される細胞遺伝子は、ウイルス初期遺伝子の存在に関する代理マーカーと考えることができる。こうした遺伝子は、HPV16におけるp97「初期」プロモーターから発現される。HPV1、HPV2及びHPV16によって生じる増殖性感染では、MCMタンパク質は、上皮の表面に到達しない。これは、全てのHPV型にわたる可能性がある共通のパターンであると、我々は予測している。
【0190】
増殖型ウイルスDNA複製は、E4の最初の出現と同時に起こる(Doorbar et al.,Virology 238 p40−52)。E4は、HPV16の場合、p671にある主要な後期プロモーターから発現される。従って、E4の出現は、ウイルスの生活環の後期の開始を示す。HPV1、HPV2及びHPV16によって生じる病変では、E4の存在は、表層内に根強く存続する。我々の最近の研究から、E4は、細胞周期をG2で停止させることがわかる。研究した3つのHPV型全てで、E4の最初の出現とMCM染色の欠損との間に重複がある。この観察結果から、我々は、これらの二重陽性細胞は、E7によってS期に押し進められるが、E4発現の結果として有糸分裂に入ることができないと考えるに至った。このような状況は、ウイルスゲノムの高レベル複製に役立つ可能性がある。この理論は、今日までに収集した全ての実験データに適合する。
【0191】
従って、我々は、4タイプの細胞があると述べることによってまとめることができる:
1.MCM陽性細胞が表面に存在することは、増殖性感染が完結していないこと及びウイルスが不稔感染を引き起こしていることを示す徴候とみなすことができる。増殖性感染中、MCM+/E4−細胞は、下層のみに認められる。このような細胞は、HSIL及び癌に限って表層に多い。
2.MCM+/E4+二重陽性細胞は、通常の増殖性感染における中間層(すなわちMCM/E4重複領域)に認められる。こうした細胞が表面で同定されることは、ローグレードの病変を示す可能性がある。
3.E4のみが陽性(MCM−/E4+)の細胞およびS期マーカーを欠く細胞は、ウイルスの複製に必要なタンパク質が存在しないため、増殖型ウイルスの複製を支持していることが全くできない。こうした細胞が表面に存在することは、増殖性感染を開始した病変の特徴である。増殖性感染もLSILとして分類することができる。
4.L1発現はE4に後続する。L1+/E4+/MCM−細胞がスメアに存在することを使用して、生活環が完結しようとしているローグレードの病変(HPV1)を強調することが可能である。このことは、今まで研究されていない。
【0192】
癌に進行しないHPV1及びHPV2によって生じる病変は、こうした大きい変動を示さない。表面における全ての細胞がMCM−/E4+であり、E4とL1の両者を発現する一部がL1+/E4+/MCM−である。MCM+/E4+及びMCM+/E4−表現型を示す細胞が表面に存在することは、HSIL等の不稔感染が存在することと考えられるであろう。
【0193】
これらのパターンは、癌に向かって進行中の、HPV16によって生じるもののような病変のみでみられる。HPV1及びHPV2によって生じるもの等の、全HPV生活環を支持している病変は、L1+/E4+/MCM−及びE4+/MCM−細胞のみを表面に有する。
【0194】
[実施例9]
<その他のE2F誘導性タンパク質をMCMの代用にすることができる>
ほとんどの子宮頚部異常は、ハイリスク乳頭腫ウイルス感染に起因する。E7は、細胞増殖を仲介するウイルスタンパク質である。MCM等のE7発現の代理マーカーは、全ての子宮頚部腫瘍形成に存在するが、増殖性感染における下上皮層に限定される。MCMはS期移行の優れたマーカーと思われるが、E2Fにより誘導される他の細胞タンパク質を同じ方式で使用することができない明白な理由はない。PCNAはウイルスDNA複製に不可欠であり、また、E2Fによって制御されている(Hingorani & O’Donnell,Curr Biol 2000年1月13日;10(1):R25−9)。PCNAは増殖細胞のマーカーとして広く使用されてきた。Ki67に対する抗体も、この目的で使用されてきた。
【0195】
図14に示す画像から、PCNA及びE4に対する抗体を使用したダブル染色は、概して、E4及びMCMに対する抗体を使用して生じさせたものに似ていることがわかる。増殖性感染中、PCNAは下上皮層で発現されるが、E4が確認される領域が一部重複する。HSILでは、PCNAが表層に存在する。
【0196】
我々は、やはりE2Fにより誘導されるサイクリンAの分布も調べた。サイクリンAは、S期までの進行に不可欠なキナーゼサブユニットである。HSILでは、サイクリンAは表層内に達する。E4及びサイクリンAに対する抗体を使用したダブル染色は、2つのタンパク質の発現部位の間の重複領域を明らかにする。ほとんどのローグレード病変では、サイクリンAは、下上皮層に限定されるが、E4は表面に多い。
【0197】
従って、PCNA及びサイクリンA等のタンパク質は、LSILでもHSILでも、MCMに似た総体的分布を有する。E4及びMCMについてここに示したのと同じ方式で、PCNA/E4染色又はサイクリンA/E4染色を診断に使用することが可能である。こうしたアプローチの感度の比較は実行されていないが、PCNAは、MCMに似た感度でS期細胞を検出すると思われる。同じ方式で、その他のE2F誘導性遺伝子を評価することも可能であろう。
【0198】
[実施例10]
<細胞増殖の他のマーカーを、E2F誘導性遺伝子の代用にすることができる>
サイクリンBは、G2のマーカーである(Ohi et al.,Curr Opin Cell Biol 1999年4月;11(2):267−73)。図15に示す通り、HSILでは、サイクリンB染色が表層内に達する。E4が発現されるLSILでは、こうしたタンパク質は下上皮層に限定される。PCNA、サイクリンA及びMCMの場合と同様、LSILでは、サイクリンB染色を示す領域は、E4を検出することができる領域と一部重複する。このような病変では、サイクリンBは、表層内に達しない。ウイルスにより誘導される他の細胞のタンパク質を、E4と一緒に使用することが可能である。
【0199】
p16は、INKファミリーの細胞周期インヒビターである。このタンパク質は、通常、S期への予定外の移行に応答してアップレギュレートされる。p16は、サイクリンD/cdk4及びサイクリンD/cdk6に結合して、その機能を阻害する。サイクリンD複合体は、通常、Rbをリン酸化して、E2Fの放出及びS期への移行を可能にする。この制御は、HPV E7タンパク質によって回避される。E7は、Rbに直接結合し、サイクリンDの存在と関係なくE2Fを放出させる。従って、ハイリスクHPV感染では、p16が多い(Sano et al.,Am J Pathol 1998年12月;153(6):1741−8)。p16は増殖マーカーではないが、HPV初期遺伝子活性の有用なマーカーであると思われる。
【0200】
従って、E4染色を、サイクリンB及びp16等のウイルス活性の他のマーカーと組み合わせることが可能である。こうしたマーカーは、E4と一緒に使用するとき、子宮頚部腫瘍形成の診断に有用な可能性がある。
【0201】
[引用文献]
【表1】
【表2】
【表3】
【0202】
上の明細書で述べた全ての出版物を、参照により本願に援用する。記載の方法及び本発明のシステムの様々な修飾及び変更は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、当業者に明らかにになるであろう。具体的な好ましい実施形態と関連して本発明を説明してきたが、請求の範囲に記載されている本発明は、このような具体的な実施形態に不当に制限されないことを理解すべきである。事実、分子生物学又は関連分野で熟練した者に明白な、本発明を実行するために記載されている方式の様々な修飾は、請求の範囲の範囲内であることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
(A) HPV16 E4タンパク質のアミノ酸配列、及び様々な抗体分子、又は抗体のE4特異的抗原−結合フラグメントの結合部位を示す図である。
(B) HPV16(上列)、HPV1(下列)及びコンセンサス配列(中列)からのE4タンパク質の配列、及び様々な抗体又は抗体の抗原−結合変異形の結合部位を示す図である。
【図2】
表面プラスモン共鳴装置を使用して得た4つのセンサーグラム(秒で表した時間に対する任意の応答単位)を示す図である。
【図3】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図4】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図5】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図6】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図7】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図8】
本文で説明した、様々に染色されたサンプルを示す顕微鏡写真を示す図である。
【図9】
HPV E4タンパク質の一部のアミノ酸配列アラインメントを示す図である。
【図10】
ある範囲のHPV16誘導性HSILのE4及びMCMタンパク質の分布を示す図である。パネル(A):HSILロー(464);低出力画像;褐色=MCM;赤色=E4。パネル(B):HSIL(464);褐色=MCM;赤色=16E4.パネル(C):HSIL(11431);赤色=MCM;褐色=E4。パネル(D):HSIL(11433):褐色=MCM;赤色=16 E4.パネル(E):HSIL(15919);褐色=MCM;赤色=16 E4。全ての画像で、核シグナルは細胞性MCMタンパク質の存在を示す。MCMの発現は、E2Fにより誘導され、本特許の他の図に表示の通り、組織学的に常な上皮の表層にはない。HSILでは、E7が広範に発現するため、MCM染色が豊富である。示した一部のHSIL(464、11433、15919)の表層に存在する細胞質シグナルは、ウイルスのE4タンパク質の存在を示す。一般に、上皮の表面における多少の細胞のみが陽性であり、ウイルス生活環の後期の刺激が不完全であることを示す。
【図11】
ある範囲のHPV16誘導性LSILのE4タンパク質及びMCMの分布を示す図である。パネル(A):LSIL−ロー(2565)低出力画像;赤色=MCM;褐色=E4。パネル(B):LSIL(2565);赤色=MCM;褐色=E4。パネル(C):LSIL(4165);赤色=MCM;褐色E4。パネル(D):LSIL(10451);赤色=MCM;褐色=E4。パネル(E):LSIL(5388);赤色=MCM;褐色=E4。上上皮層における細胞質染色はE4である。E4を発現している層より下の層で最も豊富な核染色は、MCMの分布を示す。MCMに関する核染色パターンは、基底層より上に達するが、表面に到達しない。E4発現は、MCMよりLSILの表層ではるかに多い。
【図12】
正常な子宮頚部上皮の表層における接合領域E4/MCMに関するダブル染色を示す図である。パネルA:LSIL縁;赤色=MCM;褐色=E4.パネルB:HSIL縁;赤色=E4;褐色=MCM。表層における細胞質染色は、E4が存在するためである。この下の核染色は、MCMタンパク質の分布を示す。2つの画像は、LSILと正常な組織の間、又はHSILと正常な組織との間の接合部を示す。正常な組織には細胞質E4染色がなく(各画像の右方)及び核MCMシグナルは基底層内又は基底層付近の細胞に限定される。
【図13】
免疫蛍光画像における、HPV1、HPV2及びHPV16におけるE4と、MCMとの組合せ染色を示す図である。パネルA:HPV1いぼ;赤色=MCM5;緑色=E4;青色=DAPI核対比染色。パネルB:HPV2いぼ;赤色=MCM5;緑色=E4;青色=DAPI核対比染色。パネルC:HPV16 LSIL;赤色=MCM5;緑色=E4;青色=DAPI核対比染色。E4発現は、常に他のHPV型で生じるローグレード病変でのMCM発現の後に続く。HPV1(いぼ)、HPV2(いぼ)及びHPV16(LSIL)で生じる病変を示す。全ての場合に、核MCM染色が下上皮層に存在するが、これらの細胞は上皮表面に向かって移動するため、細胞質のE4染色は、これらの細胞で開始することがわかる。E4及びMCMの両者が陽性の細胞は、界面に存在する。E4発現はゲノム増幅の開始と同時に生じるため、E4発現が、ウイルスゲノムの増幅が成功する要件のようである。
【図14】
E2F誘導性タンパク質をMCMの代用にできることを証明するダブル色実験を示す図である。パネルA:PCNA/E4 LSIL;パネルB:PCNA/E4 LSIL高出力;パネルC:PCNA/E4 HSIL;パネルD:PCNA/E4 HSIL 高出力。全画像 赤色=PCNA、緑色=E4、青色=DAPI。パネルE:サイクリンA/E4 LSIL;パネルF:サイクリンA/E4 LSIL高出力;パネルG:サイクリンA/E4 HSIL;パネルH:サイクリンA/E4 HSIL高出力;パネルI:サイクリンA/E4 HSIL 2;パネルJ:サイクリンA/E4 HSIL 高出力2;全画像、赤色=サイクリンA、緑色=E4、青色=DAPI。核タンパク質PCNAは、E2Fにより活性化され、MCMに似た発現パターンを示す。その発現(核染色)は、E4発現(細胞質の染色)が豊富なところより下の上皮細胞層で最も広範である。HSILの表層におけるPCNAの発現は、LSILの表層でより豊富である。HSILでは、E4発現は、形態学的分化の若干の証拠を示す細胞の小さいポケットに制限される。
サイクリンAは、E2Fによっても活性化される。HPV16によって生じる子宮頚部腫瘍形成の場合、サイクリンAは、細胞質分布及び核分布を有し、基底上皮層及びそれより上の散在性細胞で見出される。E4(細胞質染色)は、サイクリンAを発現している層より上の層内の細胞の細胞質で検出可能である。HSILでは、サイクリンA発現は、表面上皮層内に達するが、LSILでは、サイクリンAが中間層より上に達することは稀である。MCM及びPCNAと同様、表層におけるE4発現は、サイクリンA発現が表面にない領域で最も多い。
【図15】
細胞増殖の他のマーカーをE2F誘導性遺伝子の代用にできることを示す、さらなるダブル染色を示す図である。パネルA:サイクリンB/E4 LSIL。パネルB:サイクリンB/E4 LSIL高出力。パネルC:サイクリンB/E4 HSIL。全画像:赤色=サイクリンB;緑色=E4、青色=DAPI。サイクリンB及びE4の両者は、細胞質染色パターンを示す。LSILでは、サイクリンBは、中間細胞層及びそれより下の層で見出される。E4は、中間層及びそれより上の層の散在性細胞で発現される。HSILでは、細胞質サイクリンB及びE4は両者とも、上皮の表面付近の細胞で見出される。
Claims (22)
- 患者からのサンプルにおける異常を検出する方法であって、
(a)患者の細胞のサンプルを入手するステップと、
(b)前記細胞を、少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原に結合でき、且つ少なくとも1つの分子が細胞増殖マーカー又はウイルス活性マーカーに結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと、
(c)前記結合をモニタリングするステップと、
を含む方法。 - 前記サンプルが子宮頚部細胞を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記サンプルが子宮頚部スメアから回収した細胞を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記細胞を、前記2つ以上の分子と同時に接触させる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乳頭腫ウイルスがヒト乳頭腫ウイルスである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ヒト乳頭腫ウイルスが、HPV16型、18型、33型、35型、45型、51型、52型、56型、58型及び61型からなる群から選択される1つ以上の型を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの分子が、HPV E4タンパク質の一部に特異的に結合する分子である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの分子が、乳頭腫ウイルスE4タンパク質に結合できる分子であり、且つE4配列の親水性領域内で結合できる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記細胞増殖マーカーが、DNA複製の開始前複合体のメンバーである1つ以上のポリペプチドを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの分子が、乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原に結合でき、且つ少なくとも1つの分子がウイルス活性マーカーに結合できる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ウイルス活性マーカーが、p16又はサイクリンBである、請求項10に記載の方法。
- 少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原に結合でき、且つ少なくとも1つの分子が細胞増殖マーカーに結合できる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記細胞増殖マーカーが、CDC6、MCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6、MCM7、Cdc7プロテインキナーゼ、Dbf4、Cdc14プロテインホスファターゼ、Cdc45、PCNA、Ki67、KiS1、サイクリンA及びMCM10からなる群から選択される1つ以上のポリペプチドを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記細胞増殖マーカーが、MCMポリペプチドではない、請求項12に記載の方法。
- 前記細胞増殖マーカーが、サイクリンA、Ki67及びPCNAからなる群から選択される、請求項13または14に記載の方法。
- 前記HPV又は細胞増殖もしくはウイルス活性マーカー、又はそれらの両方が、mRNAの段階で検出される、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 乳頭腫ウイルス関連の核酸もしくは抗原に結合できるか、又は細胞増殖もしくはウイルス活性のマーカーに結合できる前記分子が、抗体又は抗原に結合できるそのフラグメントである、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記細胞増殖マーカー又はウイルス活性のマーカーが、E6およびE7またはそれらの一方により誘導される、請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 患者からのサンプルにおける異常を検出する方法であって、
(a)患者の細胞のサンプルを入手するステップと、
(b)前記細胞を、少なくとも1つの分子が1の乳頭腫ウイルス関連の抗原又は複数の乳頭腫ウイルス関連の抗原に結合でき、且つ少なくとも1つの分子が1の細胞増殖もしくはウイルス活性マーカー又は複数の細胞増殖もしくはウイルス活性マーカーに結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと、
(c)前記結合をモニタリングするステップと、
を含む方法。 - 少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連抗原に結合でき、且つ少なくとも1つの分子が細胞増殖又はウイルス活性のマーカーに結合できる2つ以上の分子と、前記分子を請求項1〜19のいずれか1項に記載の方法で使用するための説明書とを含むキット。
- サンプルにおける異常を検出する際に、同時使用、同時の別々の使用、または逐次使用をするために、ある分子は、乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原に結合でき、また別の分子は細胞増殖マーカーに結合できる。
- 患者のサンプルにおける細胞の異常と関連したリスクを評価する方法であって、患者の細胞サンプルを入手するステップと;前記細胞を、少なくとも1つの分子が乳頭腫ウイルス関連の核酸又は抗原に結合でき、且つ少なくとも1つの分子が1の細胞増殖マーカーもしくは複数の細胞増殖マーカーならびにウイルス活性のマーカーまたはそれらのいずれかに結合できることを特徴とする2つ以上の分子と接触させるステップと;(a)細胞増殖マーカーの存在、及び(b)ハイリスク又はローリスクリスクHPVウイルス感染の検出に基づいて、前記リスクを分類するステップと;を含む方法。
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