JP2009514524A - エンドトキシンの分析 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
エンドトキシンは、グラム陰性菌の細胞壁の外膜に見られるリポ多糖類(LPS)である。エンドトキシンは、リピドAと呼ばれる脂質部位、高分子のバックボーンを構築するコア オリゴ糖、および様々な繰り返しオリゴ糖残基からなるO−抗原を含む。この分子に毒性を与えるのはリピドAである。
外膜プロテアーゼT (The outer membrane protease T; OmpT)は、大腸菌(E. coli)の外膜の一成分である。これはセリン ペプチダーゼ ファミリーS18、omptinに名前を与えた。OmpTは、ompT遺伝子が大腸菌の臨床分離株において見出されたことから、尿路疾病に関与すると示唆されている。また、上皮細胞によって尿路から分泌された抗菌性ペプチドの分解においてOmpTが関与することが示唆されている。しかしながら、OmpTの一般的生物学的機能は、まだ未解明な状態にある。最近、これはその活性についてリポ多糖類に依存することが解っている (Kramer, R.A (2000), Brandenburg, K. et al (2005))。しかしながら、これらの出版物は、OmpT活性の測定によって、サンプルにおいてLPSが検出されてもよいことを開示していない。
本出願において使用される用語はすべて、関連技術分野における当業者によって通常与えられる意味を有することを意図する。しかしながら、いくつかの用語が、明確化するために以下に定義される。
1つの側面において、本発明は、敗血症の発症のための初期のマーカーとしてのエンドトキシンの検出に関する。この側面において、敗血症になるリスクのある患者からの血液サンプルは、第1の側面による方法に供される。
(以下の精製プロトコルは、Kramer A (2001) によって記載された改良を伴うスギムラおよびニシムラ(1988)によって記載された方法に従う改良型である。)
培養: 在来の大腸菌(E.coli)の外膜からの在来のOmpTの精製のために、野生型のOmpTおよびそのシグナル配列を発現する細胞が、所望の量のOmpTを達成するのに必要な量だけ、およびpHと温度に関してOmpT発現のための最適な条件下で、適切なサイズのバイオリアクター内で培養される。培養は、グルコース付加を含む複合体および塩培地中において、および回分培養または流加培養条件中で行うことができる。
回収: 細胞培養物は、遠心分離(2500 rmp、15分)によって収穫される。また、ペレットは、バッファーA (50mM Tris/HCl、pH 7.5) で洗浄され、再遠心処理される。その後、ペレットは、バッファーA中に再懸濁される。
遺伝子をコードする大腸菌OmpTプロテアーゼは、鋳型として大腸菌染色体DNAを使用する、標準的なPCR増幅における1セットのプライマーを使用して、PCRによって単離される。適切な発現ベクター内へのPCR産物のクローニングが行なわれる。このベクターにおいて、OmpT遺伝子は、効率的な精製の可能性を増強するために、および/またはOmpTタンパク質の共有結合の可能性を与えるために、適切な親和性のパートナーに非融合または融合の形態をとる。このタンパク質はその後、汚染源となるあらゆるLPSをもたらさない方式において、候補となる多様な宿主中において生成されうる。仮にこのタンパク質が大腸菌内において過剰発現した場合、これはサイトゾル内、大腸菌の周辺質(periplasm)内、または外膜内において生成され得る。後者の2つはシグナル配列の使用による。いくつかのシグナルはまた、他の生物体から使用することができる。外膜において産生を最大にするために、天然のシグナルが使用される。また、周辺質内において産生を増強するために、外膜シグナルが回避され、周辺質タンパク質配列が、その代りに使用される(例えば、外膜と干渉しない結果が出ているMalEまたはOmpAの輸送のために使用されるシグナル)。
OmpTのタンパク質分解活性の検出は、好ましくはFRETに基づいた分析によって行われる。レポーター ペプチドは、タンパク質の分解を生ずる切断部位に特異的に位置するフルオロフォアおよびクエンチャー基のカップリングに導くプロセスにおいて、従来の固相ペプチド化学によってもたらされてもよい。また、タンパク質の分解を生ずる切断部位は、OmpTによって切断されやすいものから選択される。これまでに公知の切断部位は、Arg-Arg、Lys-Lys、Lys-Arg、Arg-Lys、Arg-Ser、Arg-Val、Arg-Met、Arg-Ala、Lys-Ala、Lys-GlnおよびLys-Thrである。分析はHPLC解析/MSによって行なわれる。
表面上に固定されたOmpTプロテアーゼを使用するエンドトキシンの分析
組み換えまたは天然のOmpTプロテアーゼは、プラスチック表面(例えば、ポリスチレン)上での吸着を可能にする適切なバッファー中において懸濁される。代わりに、親和性の融合-タグ化OmpTプロテアーゼ タンパク質を使用して、このような固定は、生物特異的な相互作用、例えば、第一級アミンで表面を活性化されたEDC/NHSまたは他の適切なカップリング化学を介した共有結合を介して達成することができる。表面付着が達成された後、OmpTプロテアーゼを活性化するLPSサンプルが加えられる。最後に、レポーター ペプチドが添加され、エンドトキシンがサンプル中に存在する場合、レポーター ペプチドのOmpT切断が誘導される。レポーター・シグナルの検出および定量化は、各サンプルごと、またはスキャニング マルチパラレルな様式のいずれも可能であるスペクトル解析の分析によって行われる。 その分析は、最適なpHおよび温度で行われ、そのパラメーターは当業者によって容易に調節される。
組み換えまたは天然のOmpTプロテアーゼは、プロテアーゼ機能の活性化を可能にする、エンドトキシンを含む疑いのあるサンプルと適切なバッファ中において懸濁される。続いて、レポーター ペプチドが付加され、エンドトキシンがサンプル中に存在する場合、レポーター ペプチドのOmpT切断が誘導される。
レポーター シグナルの検出は、上記のとおり行われる。その分析は、最適なpHおよび温度で行なわれ、そのパラメーターは、当業者によって容易に調節される。
American National Standards Institute (2002), ANSI/AAMI ST72:2002, Bacterial endotoxins -Test methodologies, routine monitoring, and alternatives to batch testing
Brandenburg, K. (2005) et al, Eur. Biophys. J., vol. 34, pp. 28-41
Chaby, R. (2004), Cellular and Molecular Life Sciences, vol. 61 pp 1697-1713
Food and Drug Administration (1987), Guideline on validation of the Limulus Amebocyte Lysate test as an end-product endotoxin test for human and animal parenteral drugs, biological products, and medical devices.
Kramer, R.A. (2000), et al, Eur. J. Biochem., vol 267, pp 885-893
Kramer A (2001) PhD thesis University of Utrecht, NL, ISBN 90-393-2791-2
Sugimura and Nishihara (1988), Purification, characterisation and primary structure of Escherichia coli protease VII with specificity for paired basic residues: the identity of protease VII and OmpT. J Bact 170:5625-5632
Claims (7)
- OmpTタンパク質を、エンドトキシンを含む疑いのあるサンプルと接触させ、OmpTタンパク質のプロテアーゼ活性を分析することによって特徴づけられる、エンドトキシンの存在または非存在を検出する方法。
- 前記プロテアーゼ活性が、OmpT切断部位を含むレポーター ペプチドを加えることによって分析され、前記レポーター ペプチドが、切断によって検出可能なシグナルを与える、請求項1に記載の方法。
- 前記OmpTタンパク質が、大腸菌からの精製されたOmpTである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記OmpTタンパク質が、組み換えによって生成されるかまたはインビトロで合成される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記サンプルが、患者サンプル、医薬組成物、医療用具、水、空気、土および粉塵からなる群から選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 患者からの血液、血漿または血清サンプルが、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法に用いられる、敗血症の発病を検出する方法。
- OmpTタンパク質、レポーター ペプチドおよび任意に適切なバッファー、バイアルおよび/またはサンプリング器具を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法を行うためのキット。
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