JP2005249390A

JP2005249390A - メラノソーム転送の検出法

Info

Publication number: JP2005249390A
Application number: JP2004055739A
Authority: JP
Inventors: Kyoko Yoshida; 恭子吉田; Teru Yatani; 輝八谷
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-01
Also published as: JP4303616B2

Abstract

【課題】メラノサイトからケラチノサイトへのメラノソーム転送を簡便かつ正確に検出する手段の提供。
【解決手段】メラノサイト及びケラチノサイトを共培養し、当該培養細胞と、相互に異なる色に染色できる標識でそれぞれ標識されたメラノソーム特異抗体及びケラチノサイト特異抗体との結合体を得、二重に染色された画像を解析することを特徴とするメラノサイトからケラチノサイトへのメラノソーム転送の検出法。
【選択図】なし

Description

本発明は、メラノサイトからケラチノサイトへのメラニン顆粒であるメラノソームの転送を簡便かつ正確に検出する方法に関する。

紫外線を受けた皮膚が黒化するのは表皮中のメラノサイト中のメラノソームという細胞内小器官（オルガネラ）でチロシナーゼの作用等によりメラニンが生成することにはじまり、メラノソームが表皮の大部分を占めるケラチノサイトに転送され、当該ケラチノサイトに貯蔵されることによる。従来から美白剤としては、メラニンの生成を抑制するためのチロシナーゼ阻害剤が最も多い。

一方、メラノサイト中のメラニン生成器官であるメラノソームのケラチノサイトへの転送が制御できれば、有効な美白剤になり得ると考えられる。このような、メラノソーム転送阻害剤を探索するには、メラノソーム転送を測定する手段が必要であり、当該手段としては、ＣＦＤＡ等の蛍光物質存在下でメラノサイトを一定時間培養することによってメラノソームを含む全てのオルガネラを蛍光標識した後、ケラチノサイトとの共培養を行い、ケラチノサイト特異抗体とＣＦＤＡの両方の標識が得られた細胞の割合を求める方法（非特許文献１）、メラノサイト及びケラチノサイトを共培養した細胞又は組織切片を電子顕微鏡を用いて観察し、ケラチノサイト内のメラノソームを数える方法（非特許文献１）、ＨａＣａＴ細胞に単離したメラノソームを添加し、取り込まれたメラノソームをフォンタナ・マッソン染色後、画像解析により定量する方法（非特許文献２）が知られている。

しかしながら、非特許文献１の方法では、ＣＦＤＡによる標識はメラノソームに特異的なものではなく、正確な測定は不可能であった。また、非特許文献１の方法では、電子顕微鏡下にメラノソームを数える方法であり、非常に煩雑であり、多数のサンプルの評価は不可能である。また非特許文献２の方法では、単離したメラノソームを直接添加するため、エンドサイト−シス等による転送が検出できず、正確な評価はできない。
Pigment Cell Res. 14：p185-194(2001) The Journal of Investigative Dermatology, Vol. 115, No.2, August 2000, p162-167

本発明の目的は、正確かつ簡便にメラノサイトからケラチノサイトへのメラノソームの転送を検出する方法及びこの方法を用いたメラノソーム転送阻害剤のスクリーニング方法を提供することにある。

そこで本発明者は、種々検討した結果、メラノサイトとケラチノサイトを共培養し、メラノソーム特異体とケラチノサイト特異抗体を用いて二重染色することにより、メラノサイトからケラチノサイト中に転送されたメラノソームが選択的に検出できること、さらにこの検出系を用いればメラノソーム転送阻害剤のスクリーニングが可能になることを見出した。
すなわち、本発明は、メラノサイト及びケラチノサイトを共培養し、当該培養細胞と、同時に検出可能で、かつ相互に異なる色に染色できる標識でそれぞれ標識されたメラノソーム特異抗体及びケラチノサイト特異抗体との結合体を得、二重に染色された画像を解析することを特徴とするメラノサイトからケラチノサイトへのメラノソーム転送の検出法を提供するものである。
また本発明は、上記メラノソーム転送の検出系を用い、被験物質によるメラノソーム転送量の変化を検出することを特徴とするメラノソーム転送阻害剤のスクリーニング法を提供するものである。

本発明の検出法によれば、簡便な操作により、正確にメラノサイトからケラチノサイトへのメラノソーム転送量を測定できる。また、大量かつ正確にメラノソーム転送阻害剤のスクリーニングが可能となる。

本発明のメラノソーム転送検出法においては、まず、メラノサイト及びケラチノサイトを共培養する。メラノサイトとしては、ヒトメラノサイトが好ましく、さらにヒト正常メラノサイトがより好ましい。このようなヒトメラノサイトとしては、例えばクラボウ社、ＣＡＭＢＲＥＸ社から市販されているものを用いることができる。ケラチノサイトとしては、ヒトケラチノサイト、さらにヒト正常ケラチノサイト、特にメラノソームを有さないヒト正常ケラチノサイトが好ましい。このようなケラチノサイトとしては、例えばクラボウ社、ＣＡＭＢＲＥＸ社から市販されているものを用いることができる。

メラノサイトとケラチノサイトの共培養は、常法に従って行うことができる。例えば、それぞれ継代培養したメラノサイトとケラチノサイトを、両細胞の培養に適した培地中で培養すればよい。ここで、メラノサイトの単独培養に適する培地としては、Ｍｅｄｉｕｍ１５４Ｓ（ＣａｓｃａｄｅＢｉｏｌｏｇｉｃｓ社）にＨＭＧＳ（ＣａｓｃａｄｅＢｉｏｌｏｇｉｃｓ社）を加えたもの等が挙げられる。一方、ケラチノサイトの単独培養に適する培地としては、Ｋｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｅ−ＳＦＭ（ＧＩＢＣＯ社）にＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔｓＦｏｒＫｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｅ−ＳＦＭ（ＧＩＢＣＯ社）を加えたもの等が挙げられる。メラノサイトとケラチノサイトの共培養に適する培地としては、Ｋｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｅ−ＳＦＭ（ＧＩＢＣＯ社）Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔなし、とＭｅｄｉｕｍ１５４Ｓ（ＣａｓｃａｄｅＢｉｏｌｏｇｉｃｓ社）に特注添加剤ＨＭＧＳ（ＣａｓｃａｄｅＢｉｏｌｏｇｉｃｓ社）からホルボールエステル（ＰＭＡ）を除く全ての添加剤を加えた培地、を２：１の比率で混合したもの等が挙げられる。共培養の条件としては、ケラチノサイトをケラチノサイトの単独培養に適する培地条件下で播種した２４時間後に、ケラチノサイトの半量のメラノサイトを重ねて播種し、メラノサイトとケラチノサイトの共培養に適する培地に置き換えて４〜７日間培養するのが好ましい。

次に、共培養された細胞と、同時に検出可能で、かつ相互に異なる色に染色できる標識でそれぞれ標識されたメラノソーム特異抗体及びケラチノサイト特異抗体との結合体を得る。ここで、当該結合体は、培養細胞とメラノソーム特異抗体及びケラチノサイト特異抗体とを反応させた後、それぞれ前記の標識をする方法、又は培養細胞と予めそれぞれ前記の標識をされたメラノソーム特異抗体及びケラチノサイト特異抗体とを反応させる方法により得ることができる。

メラノソーム特異抗体としては、メラノソームに特異的に反応する抗体であれば特に制限されず、ポリクローナル抗体であってもモノクローナル抗体であってもよい。このうち、ヒトメラノソームに特異的な抗体が好ましい。ただし、ヒトメラノソームに特異的な抗体は、マウスやウサギ等のヒト以外の動物由来であってもよい。このようなメラノソーム特異抗体としては、例えばマウス抗ヒトメラノソーム抗体抗ｇｐ１００抗体、抗チロシナーゼ抗体、抗ＴＲＰ２抗体、抗ＴＲＰ１抗体等が挙げられる。中でも、マウス抗ヒトメラノソーム抗体が好ましく、抗ｇｐ１００抗体が特に好ましい。

ケラチノサイト標識抗体としては、ケラチノサイトを強く認識する抗体であれば特に制限されず、ポリクローナル抗体であっても、モノクローナル抗体であってもよい。またケラチノサイトに特異的な抗体は、ケラチノサイトには多く発現するがメラノサイト及びメラノソームにはわずかしか発現しない、または発現しない物質を認識する抗体であればよい。具体的には抗Ｅ−カドヘリン抗体、サイトケラチン、Ｋｅｒａｔｉｎ−１４等が挙げられる。

標識は、同時に検出可能で、かつ相互に異なる色に染色できる２種の標識であればよく、例えば相互に異なる色を生じる蛍光標識、化学発光、酵素反応による発色等が挙げられ、このうち蛍光標識が検出のしやすさ、二重に染色した場合にそれぞれの色と重なった色の分離性、検出精度等の点で好ましい。蛍光標識の例としては、Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ（ＦＩＴＣ）、ローダミン（ＴＲＩＴＣ）があり、これらを２種組み合せて使用するのが好ましい。

このようにして二重染色すると、メラノソームとケラチノサイトがそれぞれ異なる色に染色される。そのうち、ケラチノサイトの染色とメラノソームの染色の重複した部分が、メラノサイトから転送されたメラノソームである。従って、この二重に染色された部分の色の量、例えば蛍光量を測定するか、数、面積等を画像解析すれば、メラノサイトからケラチノサイトへ転送されたメラノソームのみが選択的に検出、定量できる。
蛍光量の測定は常法により行うことができる。例えば、フローサイトメーターを用いて蛍光強度を数値化することにより測定できる。
画像解析も常法により行うことができる。例えば、Image Pro Plusを用い、画像をＲＧＢ色成分に分解した後、メラノソームを標識した蛍光に対応する特定の色成分のみをグレースケールにて表示し、自動抽出によってメラノソーム領域を抽出することにより測定できる。

このメラノソーム転送検出系を用いれば、メラノソーム転送阻害剤のスクリーニングが可能である。例えばメラノサイトとケラチノサイトの共培養時に被験物質を添加してメラノソーム転送量を測定し、被験物質非添加の場合と対比すれば、当該被験物質がメラノソーム転送を阻害するか否かが判定できる。被験物質の添加は、メラノサイト又はケラチノサイトの単独培養の時点でもよい。

実施例１
（１）市販のヒト正常ケラチノサイト(NHEK(F)、クラボウ社)を４０００cells/cm²で播種・培養した。セミコンフルエントの状態でダルベッコのリン酸緩衝液(D-PBS, Invitrogen社)で２回洗浄の後、０．２５％トリプシン−EDTA(Invitrogen社)処理によって回収し、７０００cells/cm²の密度で継代する。
（２）継代した細胞をセミコンフルエントの状態でトリプシン処理によって回収し、２００００cells/cm²の密度で播種・培養した。ケラチノサイト単独の培養にはK-SFM(Invitrogen社)にサプリメント(Invitrogen社)を加えた培地を用いた。
（３）ケラチノサイト播種２４時間後、３継代培養したヒト正常メラノサイト(NHEM(F)、クラボウ社)を１００００cells/cm²の密度で添加し、Medium１５４(クラボウ社)にホルボールエステル（PMA）を除くHMGS(クラボウ社)を添加したメラノサイト至適培地と、サプリメントを除いたK-SFMを１：２の比率で混合した培地を用いて４日間培養した。転送阻害のポジティブコントロールとしては、０．１％大豆トリプシンインヒビター(STI)、１mMナイアシンアミドを用い、それぞれ２４時間毎に１回、１２時間毎に１回添加した。
（４）４日間培養した後、リン酸緩衝液（PBS）で２回洗浄を行ない、４％パラホルムアルデヒド（PFA）/PBSを用いて４℃で１０分間処理することによって細胞を固定し、その後PBSで数回洗浄してPFAを完全に除去した。
（５）３％BSA/PBSを添加し１時間室温にて振盪した後、マウス抗ヒトgp100抗体HMB45(DAKO社)、ウサギ抗ヒトＥ−カドヘリン抗体(Santa Cruz Biotechnology社)を添加し、４℃で一昼夜振盪を行なった。ネガティブコントロールとしてはマウスユニバーサルネガティブコントロール(DAKO社)、ウサギIgG(Sigma社)を等濃度で加えたものを用いた。
（６）０．３％BSA/PBSで３回洗浄し、さらに３％BSA/PBSを添加して１時間室温にて振盪した後、ヤギ抗ウマスIgG FITC標識（CHEMICON社）、ブタ抗ウサギIgs TRITC標識（DAKO社）を添加し、室温にて１時間振盪した。
（７）０．３％BSA/PBSで３回洗浄後、核を染色する目的で３００nM４′，６−ジアミジノ−２−フェニルインドール（DAPI）/PBS(Molecular Probes社)を添加して更に１０分間振盪した。PBSで洗浄した後、蛍光顕微鏡にて観察及びデジタル画像の撮影を行なった（図１）。
（８）撮影した画像を用い、E-cadherin抗体によって赤く染色されるケラチノサイト中に認められるHMB45抗体陽性所見（黄色）の数及び面積を、画像解析ソフトであるImage Pro Plus4.5（MEDIA CYBERNETICS社）を用いて解析し、これをメラニン転送量とした。
PBSを添加したサンプルをコントロールとし、そのメラニン転送量を１００としたとき、メラノソーム転送阻害剤剤であるナイアシンアミドを添加すると、ケラチノサイト１細胞あたりにして約４０％、単位面積あたりで２０％の転送阻害効果が認められた。

比較例１
実施例においてマウス抗ヒトメラノソーム抗体HMB45(DAKO社)を抗チロシナーゼ抗体であるＭａｂ−１に変えた以外は同じ操作をした。ケラチノサイトに転送されたメラノソームは検出されない。

メラノソーム特異抗体（抗gp100抗体）のみの染色結果、ケラチノサイト特異抗体（抗E-cadherin抗体）＋メラノソーム特異抗体（抗gp100抗体）の二重染色結果、及びケラチノサイト特異抗体（抗E-cadherin抗体）＋メラノソーム特異抗体（抗gp100抗体）＋核染色用蛍光試薬（DAP1）の三重染色の検出結果を示す図である。ナイアシンアミドのメラノソーム転送阻害作用を示す図である。抗チロシナーゼ抗体（Mab-1）のみの染色結果、ケラチノサイト特異抗体（抗E-cadherin抗体）＋抗チロシナーゼ抗体（Mab-1）の二重染色結果及び抗チロシナーゼ抗体（Mab-1）＋ケラチノサイト特異抗体（E-cadherin）＋核染色用蛍光試薬（DAP1）の三重染色の検出結果を示す図である。

Claims

メラノサイト及びケラチノサイトを共培養し、当該培養細胞と、相互に異なる色に染色できる標識でそれぞれ標識されたメラノソーム特異抗体及びケラチノサイト特異抗体との結合体を得、二重に染色された画像を解析することを特徴とするメラノサイトからケラチノサイトへのメラノソーム転送の検出法。
標識が蛍光標識である請求項１記載の検出法。
メラノサイト及びケラチノサイトを共培養し、当該培養細胞と、相互に異なる色に染色できる標識でそれぞれ標識されたメラノソーム特異抗体及びケラチノサイト特異抗体との結合体を得、二重に染色された画像を解析することによるメラノサイトからケラチノサイトへのメラノソーム転送の検出系を用い、被験物質によるメラノソーム転送量の変化を検出することを特徴とする、メラノソーム転送阻害剤のスクリーニング法。
標識が蛍光標識である請求項３記載のスクリーニング法。