JP2010246527A - 化学物質が生体に与える影響の予測方法、これに用いるプローブセット及び検出又は定量用キット - Google Patents

化学物質が生体に与える影響の予測方法、これに用いるプローブセット及び検出又は定量用キット Download PDF

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慎哉 渡辺
Mika Kawamura
未佳 河村
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Abstract

【課題】 臓器・組織に依存することなく、またマイナーな臓器への影響についても、簡便かつ確実に検査できる化学物質が生体に与える影響を検出または予測する方法の提供。
【解決手段】 生体応答遺伝子セットのうち1又は2以上の遺伝子の発現レベルを測定することによって検出され、前記遺伝子セットが特定のGenBank登録番号を有する遺伝子、又はその変異体であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、化学物質が生体に与える影響、生体毒性の検出、診断、予測および/もしくは処置のための方法、および、生体毒性を検出又は予測するためのキットに関する。特に、本発明は、化学物質が生体に与える影響を指標とした化学物質の毒性の検出・予測方法、脾臓毒性の処置の有効性を確認することを助けるための遺伝子発現解析手段およびその結果の使用に関する。
我が国では、環境と調和した健全な産業活動及び安心・安全な国民生活の実現を目指した化学物質リスク評価・管理システムの構築へ向け、公的な化学物質総合評価管理プログラムが進められている。
人類が生活する環境の中で、膨大な数の化学物質が利用されており、現在でも年々新しい化学物質が開発され続けている。しかしながら、これらの化学物質が環境中に放出されることにより、人体を含む生態系に有害な影響を及ぼすことが問題となっており、特に化学物質による環境汚染による人体への影響は社会問題にまでなっている。したがって、化学物質のリスク(特に人体に与える影響)を評価することは社会的な要請が強い。
これまでの化学物質のリスク評価は、細菌等を用いた単純で簡便な試験、及び、ラット等の実験動物を用いた長期毒性試験によって取得・蓄積されてきた知見を、その基盤としていた。
しかし、これらの従来の毒性学的な手法によって獲得される生物学的情報は知見の種類が限られること、並びに、長期毒性試験では費用と効率等の面で問題があることから、これらの課題を解決できる新規の手法の確立が必要であった。
近年、急速な発展を見せるゲノム学的なアプローチが、薬剤の有効性評価(ファーマコゲノミクス)(非特許文献1、非特許文献2)、食物の生体への影響評価(ニュートリゲノミクス)(非特許文献3)等と同様に、化学物質の生物学的活性(特にその有害性)の評価にも応用され始めてきた(トキシコゲノミクス)(非特許文献4、非特許文献5)。
これらのゲノム学的手法は、全遺伝子を個々のパラメータとして活用できるという、従来の手法では得られない膨大かつ多様な観点による生物学的現象の評価を可能にした。
特開2004−233105号公報
AlisonH. Harrill et al., Expert Opin. Drug Metab. Tosicol. November;4(11):1379−1389(2008) Elisa Giovannetti et al., Mol.Cancer Ther. 5(6):1387−1394(2006) Licia Iacoviello et al., GenesNutr. 3:19−24(2008) Preeti Chavan et al., EvidBased Complement Alternat Med. Dec;3(4):447−457(2006) 渡邉肇 YAKUGAKU ZASSHI:127(12):1967−1974(2007) Paolo Fortina et al., Nature Biotech. 26:293−294(2008) Gary K Geiss et al., NatureBiotech. 26:317−325(2008)
これまでの毒性が未知の化学物質が生体にどのような影響(毒性)があるのかを調べるためには、従来の毒性学的な手法では、獲得される生物学的情報は知見の種類が限られること、並びに、長期毒性試験では費用と効率等の面で問題があった。
また、従来の手法では、化学物質の有害性評価の対象となるのは肝臓または脾臓が主であった。しかし、対象となる臓器・組織が変われば、それぞれの臓器・組織に特異的な評価方法が必要となり、かつ、評価手法も異なることが多かった。さらに、化学物質が及ぼすマイナーな臓器へ影響を検査するためには、病理組織学的検査以外には検査方法が存在しないものもあった。
本発明は、これらの課題を解決できる簡便かつ確実な新規の手法を提供することにある。
本発明者は、既存化学物質毒性データベース(http://dra4.nihs.go.jp/mhlw_data/jsp/SearchPage.jsp)に登録されている化学物質の中から髄外造血を引き起こすことが知られている2−ブタノンオキシムを28日間反復して経口投与したラットの脾臓とそれらの化学物質を溶解した溶媒を投与した対照群のラットの脾臓における遺伝子発現プロファイルを取得し、比較することにより、両者間で発現レベルに統計的に有意な差がある遺伝子が219個存在していることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、(1)化学物質が生体に与える影響を遺伝子発現レベルで検出することにより被検化学物質の毒性を検出する方法であって、
(A)前記化学物質の曝露を受けた脾臓組織または脾臓由来の細胞試料に対して、下記のGenBank登録番号で塩基配列が特定される生体応答遺伝子群:
(1)NM_012887、(2)NM_080581、(3)S78284、(4)NM_001029917、(5)U72350、(6)NM_134411、(7)NM_031776、(8)NM_001037095、(9)NM_133560、(10)NM_012713、(11)NM_001105833、(12)J02934、(13)NM_017301、(14)NM_012734、(15)NM_001106134、(16)NM_198743、(17)NM_019227、(18)NM_017226、(19)NM_022597、(20)NM_134395、(21)NM_001107958、(22)NM_053582、(23)NM_001106847、(24)NM_012899、(25)AF367448、(26)BF544079、(27)AF039218、(28)NM_033651、(29)XM_577816、(30)NM_031008、(31)NM_001109159、(32)NM_001012166、(33)AW434086、(34)XM_222462、(35)NM_001004203、(36)NM_021262、(37)X73371、(38)U95113、(39)NM_001009645、(40)NM_012955、(41)NM_022637、(42)BC168943、(43)NM_023022、(44)NM_139186、(45)AJ003004、(46)NM_133294、(47)NM_012716、(48)NM_001105822、(49)BF411776、(50)NM_012624、(51)XM_226431、(52)NM_133285、(53)NM_001014843、(54)NM_031695、(55)M88595、(56)J05181、(57)NM_012915、(58)D50564、(59)NM_024127、(60)AF184893、(61)NM_080582、(62)U10188、(63)NM_080889、(64)NM_053707、(65)NM_001130497、(66)NM_053358、(67)NM_022539、(68)NM_031740、(69)NM_022798、(70)NM_001106825、(71)XM_233453、(72)NM_152790、(73)NM_030851、(74)NM_001000856、(75)NM_022245、(76)NM_001106856、(77)NM_022540、(78)NM_017312、(79)NM_053983、(80)Y00350、(81)NM_001013236、(82)NM_021590、(83)NM_001013996、(84)AB021980、(85)NM_022588、(86)NM_001011904、(87)L06040、(88)XM_227612、(89)XM_228464、(90)M58040、(91)M22642、(92)NM_001105968、(93)NM_001109227、(94)X76452、(95)NM_017168、(96)NM_019263、(97)NM_031010、(98)NM_022381、(99)D14015、(100)NM_030826、(101)NM_012568、(102)NM_022505、(103)NM_053959、(104)NM_022533、(105)S75437、(106)NM_019354、(107)NM_001107529、(108)NM_001110487、(109)NM_012520、(110)L41686、(111)L26268、(112)NM_017169、(113)NM_019186、(114)NM_133296、(115)AF026472、(116)M75146、(117)Y00047、(118)NM_138853、(119)NM_022647、(120)XM_220618、(121)NM_175577、(122)NM_001002016、(123)NM_020091、(124)NM_012964、(125)NM_012491、(126)D25233、(127)AJ251299、(128)AF035951、(129)NM_001105796、(130)NM_023021、(131)U10455、(132)X99257、(133)NM_012507、(134)NM_019296、(135)AF095576、(136)NM_053688、(137)NM_001011955、(138)NM_053749、(139)NM_017038、(140)NM_001107823、(141)AF036548、(142)NM_053439、(143)NM_001106787、(144)NM_001034133、(145)NM_001106601、(146)NM_022676、(147)NM_147135、(148)NM_017166、(149)NM_053818、(150)NM_022274、(151)X57018、(152)NM_017258、(153)NM_172009、(154)Y13380、(155)NM_134472、(156)NM_001100992、(157)NM_001100986、(158)NM_013096、(159)NM_012511、(160)M21782、(161)NM_053592、(162)NM_001007742、(163)NM_001106547、(164)NM_019346、(165)NM_133567、(166)D89731、(167)NM_012925、(168)X76697、(169)NM_024356、(170)NM_022706、(171)X54467、(172)NM_017187、(173)NM_001008882、(174)NM_052805、(175)X07365、(176)NM_001100723、(177)NM_138873、(178)AF090348、(179)NM_012690、(180)NM_053730、(181)NM_001012028、(182)NM_001025691、(183)NM_001025411、(184)NM_001126270、(185)NM_012764、(186)NM_001135875、(187)M21210、(188)D87212、(189)NM_001013120、(190)NM_001001286、(191)NM_001024242、(192)NM_001013859、(193)NM_053820、(194)U22893、(195)NM_134353、(196)U97667、(197)NM_022615、(198)NM_019179、(199)NM_001109537、(200)NM_001108304、(201)NM_001017491、(202)NM_001106192、(203)AF410926、(204)NM_013069、(205)NM_019283、(206)NM_053598、(207)NM_001012460、(208)NM_001009600、(209)NM_012778、(210)NM_022391、(211)NM_001107882、(212)NM_001008510、(213)NM_001106460、(214)NM_001127523、(215)NM_017305、(216)V01226、(217)J00750、(218)NM_012766、(219)NM_019205
のうちから選択される少なくとも1以上の生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定する第1の遺伝子発現レベル測定ステップと、
(B)前記化学物質の曝露を受けていない脾臓組織または脾臓由来の細胞試料に対して、前記第1の遺伝子発現レベル取得ステップにおいて選択された前記生体応答遺伝子のそれぞれに対する遺伝子発現レベルを測定する第2の遺伝子発現レベル測定ステップと、
(C)前記第1の遺伝子発現データレベル測定ステップ及び前記第2の遺伝子発現データレベル測定ステップにおける前記遺伝子発現レベルを比較するステップと、
を含むことを特徴とする化学物質の毒性の検出方法、である。
特に、(2)前記生体応答遺伝子が少なくとも5個以上であることが望ましく、(3)前記生体応答遺伝子が少なくとも10個以上であることがより望ましい。また、(4)前記生体応答遺伝子が少なくとも20個以上であることがさらに望ましく、(5)前記生体応答遺伝子が少なくとも50個以上であることがさらにより望ましい。
更に、(6)上記(1)〜(5)において、前記生体応答遺伝子は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒトにそれぞれ対応するホモログ、パラログまたはオーソログであってもよい。
更に、(7)上記(1)〜(5)において、前記脾臓組織または前記細胞試料は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒト由来であってもよい。
更に、(8)上記(1)〜(7)において、前記遺伝子発現レベルの測定は、RT-PCR法、iAFLP(introduced Amplified Fragment Length Polymorphism)法、LAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法、nCounter Analysis system、ハイブリダイゼーション法のうちの1つを用いることで決定されてもよい。
更に、(9)上記(1)〜(8)において、前記遺伝子の発現レベルが、ハイブリダイゼーション法によって測定されてもよく、(10)前記ハイブリダイゼーション法が、マイクロアレイ法又はブロット法であってもよい。
また、(11)上記(10)において、前記ヌクレオチドは、mRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであってもよく、さらに、(12)前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであってもよい。
さらに、上記(1)〜(7)において、(13)前記遺伝子発現レベルの測定は前記生体応答遺伝子に対応する核酸又は前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質の存在もしくは量を測定することで決定されてもよい。
また、上記(13)において、(14)前記タンパク質の存在もしくは量の測定を免疫学的方法によって行ってもよく、(15)前記免疫学的方法は、前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質又はその断片に対する特異抗体と標的タンパク質との免疫学的複合体を検出する方法であってもよい。また、(16)前記特異抗体は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、キメラ抗体、および抗体フラグメントから選択されてもよい。
さらに、本発明は、(17)化学物質が生体に与える影響を遺伝子発現レベルで検出することにより被検化学物質の毒性を検出するために用いられる照合データとしての遺伝子発現データベースを作成する方法であって、
(A)2−ブタノンオキシム、m−キシリレンジアミン、3-シアノピリジン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、メタクリルアミド、スルホラン、2-イソプロポキシエタノール、ヒドラジン一水和物、4-エチルモルホリン、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、m-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、1-ナフチルアミン-4-スルホン酸ナトリウム四水和物、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、o-ジクロロベンゼン、3,4-キシリジン、N-メチルアニリン、トリレンジイソシアナート、2-(ジブチルアミノ)エタノール、p-クミルフェノール、m-クレゾール、2,3-ジメチルアニリン、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド、フタル酸ジヘプチル、テトラブロモエタン、アジピン酸ジブチル、P-エチルフェノール、ο-t-ブチルフェノールおよびp-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)フェノールのそれぞれについて所定量を所定期間生体または脾臓由来の細胞試料に投与(曝露)するステップと、
(B)前記生体の脾臓組織または前記脾臓由来の前記細胞試料からmRNAを単離して、下記のGenBank登録番号で塩基配列が特定される生体応答遺伝子群:
(1)NM_012887、(2)NM_080581、(3)S78284、(4)NM_001029917、(5)U72350、(6)NM_134411、(7)NM_031776、(8)NM_001037095、(9)NM_133560、(10)NM_012713、(11)NM_001105833、(12)J02934、(13)NM_017301、(14)NM_012734、(15)NM_001106134、(16)NM_198743、(17)NM_019227、(18)NM_017226、(19)NM_022597、(20)NM_134395、(21)NM_001107958、(22)NM_053582、(23)NM_001106847、(24)NM_012899、(25)AF367448、(26)BF544079、(27)AF039218、(28)NM_033651、(29)XM_577816、(30)NM_031008、(31)NM_001109159、(32)NM_001012166、(33)AW434086、(34)XM_222462、(35)NM_001004203、(36)NM_021262、(37)X73371、(38)U95113、(39)NM_001009645、(40)NM_012955、(41)NM_022637、(42)BC168943、(43)NM_023022、(44)NM_139186、(45)AJ003004、(46)NM_133294、(47)NM_012716、(48)NM_001105822、(49)BF411776、(50)NM_012624、(51)XM_226431、(52)NM_133285、(53)NM_001014843、(54)NM_031695、(55)M88595、(56)J05181、(57)NM_012915、(58)D50564、(59)NM_024127、(60)AF184893、(61)NM_080582、(62)U10188、(63)NM_080889、(64)NM_053707、(65)NM_001130497、(66)NM_053358、(67)NM_022539、(68)NM_031740、(69)NM_022798、(70)NM_001106825、(71)XM_233453、(72)NM_152790、(73)NM_030851、(74)NM_001000856、(75)NM_022245、(76)NM_001106856、(77)NM_022540、(78)NM_017312、(79)NM_053983、(80)Y00350、(81)NM_001013236、(82)NM_021590、(83)NM_001013996、(84)AB021980、(85)NM_022588、(86)NM_001011904、(87)L06040、(88)XM_227612、(89)XM_228464、(90)M58040、(91)M22642、(92)NM_001105968、(93)NM_001109227、(94)X76452、(95)NM_017168、(96)NM_019263、(97)NM_031010、(98)NM_022381、(99)D14015、(100)NM_030826、(101)NM_012568、(102)NM_022505、(103)NM_053959、(104)NM_022533、(105)S75437、(106)NM_019354、(107)NM_001107529、(108)NM_001110487、(109)NM_012520、(110)L41686、(111)L26268、(112)NM_017169、(113)NM_019186、(114)NM_133296、(115)AF026472、(116)M75146、(117)Y00047、(118)NM_138853、(119)NM_022647、(120)XM_220618、(121)NM_175577、(122)NM_001002016、(123)NM_020091、(124)NM_012964、(125)NM_012491、(126)D25233、(127)AJ251299、(128)AF035951、(129)NM_001105796、(130)NM_023021、(131)U10455、(132)X99257、(133)NM_012507、(134)NM_019296、(135)AF095576、(136)NM_053688、(137)NM_001011955、(138)NM_053749、(139)NM_017038、(140)NM_001107823、(141)AF036548、(142)NM_053439、(143)NM_001106787、(144)NM_001034133、(145)NM_001106601、(146)NM_022676、(147)NM_147135、(148)NM_017166、(149)NM_053818、(150)NM_022274、(151)X57018、(152)NM_017258、(153)NM_172009、(154)Y13380、(155)NM_134472、(156)NM_001100992、(157)NM_001100986、(158)NM_013096、(159)NM_012511、(160)M21782、(161)NM_053592、(162)NM_001007742、(163)NM_001106547、(164)NM_019346、(165)NM_133567、(166)D89731、(167)NM_012925、(168)X76697、(169)NM_024356、(170)NM_022706、(171)X54467、(172)NM_017187、(173)NM_001008882、(174)NM_052805、(175)X07365、(176)NM_001100723、(177)NM_138873、(178)AF090348、(179)NM_012690、(180)NM_053730、(181)NM_001012028、(182)NM_001025691、(183)NM_001025411、(184)NM_001126270、(185)NM_012764、(186)NM_001135875、(187)M21210、(188)D87212、(189)NM_001013120、(190)NM_001001286、(191)NM_001024242、(192)NM_001013859、(193)NM_053820、(194)U22893、(195)NM_134353、(196)U97667、(197)NM_022615、(198)NM_019179、(199)NM_001109537、(200)NM_001108304、(201)NM_001017491、(202)NM_001106192、(203)AF410926、(204)NM_013069、(205)NM_019283、(206)NM_053598、(207)NM_001012460、(208)NM_001009600、(209)NM_012778、(210)NM_022391、(211)NM_001107882、(212)NM_001008510、(213)NM_001106460、(214)NM_001127523、(215)NM_017305、(216)V01226、(217)J00750、(218)NM_012766、(219)NM_019205
のうちから選択される少なくとも1以上の生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップと、
(C)(B)で得られた前記遺伝子発現レベルを対応する前記化学物質、曝露量及び曝露期間とともに遺伝子発現データとしてデータベース化するステップと、
を含むことを特徴とする照合用遺伝子発現データベース作成方法である。
さらに、(18)前記生体応答遺伝子が少なくとも5個以上であることが望ましく、(19)前記生体応答遺伝子が少なくとも10個以上であることがより望ましい。また、(20)前記生体応答遺伝子が少なくとも20個以上であることがさらに望ましく、(21)前記生体応答遺伝子が少なくとも50個以上であることがさらにより望ましい。
さらに、(22)上記(17)〜(21)において、前記生体応答遺伝子は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒトにそれぞれ対応するホモログ、パラログまたはオーソログであってもよい。
更に、(23)上記(17)〜(22)において、前記脾臓組織または前記細胞試料は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒト由来であってもよい。
更に、(24)上記(17)〜(22)において、前記遺伝子発現レベルの測定は、RT-PCR法、iAFLP(introduced Amplified Fragment Length Polymorphism)法、LAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法、nCounter Analysis system、ハイブリダイゼーション法のうちの1つを用いることで決定されてもよい。
更に、(25)上記(24)において、前記ハイブリダイゼーション法が、マイクロアレイ法又はブロット法であってもよく、(26)前記マイクロアレイ法又はブロット法に用いられるプローブは、ヌクレオチド又はタンパク質であってもよい。
また、(27)上記(10)において、前記ヌクレオチドは、mRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであってもよく、さらに、(28)前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであってもよい。
さらに、上記(17)〜(23)において、(29)前記遺伝子発現レベルの測定は前記生体応答遺伝子に対応する核酸又は前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質の存在もしくは量を測定することで決定されてもよい。
また、上記(17)〜(23)において、(30)前記タンパク質の存在もしくは量の測定を免疫学的方法によって行ってもよく、(31)前記免疫学的方法は、前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質又はその断片に対する特異抗体と標的タンパク質との免疫学的複合体を検出する方法であってもよい。また、(32)前記特異抗体は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、キメラ抗体、および抗体フラグメントから選択されてもよい。
さらに、本発明は、(33)化学物質が生体に与える影響を遺伝子発現レベルで検出することにより被検化学物質の毒性を検出・予測する方法であって、
(A)2−ブタノンオキシム、m−キシリレンジアミン、3-シアノピリジン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、メタクリルアミド、スルホラン、2-イソプロポキシエタノール、ヒドラジン一水和物、4-エチルモルホリン、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、m-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、1-ナフチルアミン-4-スルホン酸ナトリウム四水和物、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、o-ジクロロベンゼン、3,4-キシリジン、N-メチルアニリン、トリレンジイソシアナート、2-(ジブチルアミノ)エタノール、p-クミルフェノール、m-クレゾール、2,3-ジメチルアニリン、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド、フタル酸ジヘプチル、テトラブロモエタン、アジピン酸ジブチル、P-エチルフェノール、ο-t-ブチルフェノールおよびp-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)フェノールのそれぞれについて所定量を一定期間生体または脾臓由来の細胞試料に投与(曝露)するステップと、
(B)前記生体由来の脾臓組織または前記脾臓由来の前記細胞試料からmRNAを単離して、下記のGenBank登録番号で塩基配列が特定される生体応答遺伝子群:
(1)NM_012887、(2)NM_080581、(3)S78284、(4)NM_001029917、(5)U72350、(6)NM_134411、(7)NM_031776、(8)NM_001037095、(9)NM_133560、(10)NM_012713、(11)NM_001105833、(12)J02934、(13)NM_017301、(14)NM_012734、(15)NM_001106134、(16)NM_198743、(17)NM_019227、(18)NM_017226、(19)NM_022597、(20)NM_134395、(21)NM_001107958、(22)NM_053582、(23)NM_001106847、(24)NM_012899、(25)AF367448、(26)BF544079、(27)AF039218、(28)NM_033651、(29)XM_577816、(30)NM_031008、(31)NM_001109159、(32)NM_001012166、(33)AW434086、(34)XM_222462、(35)NM_001004203、(36)NM_021262、(37)X73371、(38)U95113、(39)NM_001009645、(40)NM_012955、(41)NM_022637、(42)BC168943、(43)NM_023022、(44)NM_139186、(45)AJ003004、(46)NM_133294、(47)NM_012716、(48)NM_001105822、(49)BF411776、(50)NM_012624、(51)XM_226431、(52)NM_133285、(53)NM_001014843、(54)NM_031695、(55)M88595、(56)J05181、(57)NM_012915、(58)D50564、(59)NM_024127、(60)AF184893、(61)NM_080582、(62)U10188、(63)NM_080889、(64)NM_053707、(65)NM_001130497、(66)NM_053358、(67)NM_022539、(68)NM_031740、(69)NM_022798、(70)NM_001106825、(71)XM_233453、(72)NM_152790、(73)NM_030851、(74)NM_001000856、(75)NM_022245、(76)NM_001106856、(77)NM_022540、(78)NM_017312、(79)NM_053983、(80)Y00350、(81)NM_001013236、(82)NM_021590、(83)NM_001013996、(84)AB021980、(85)NM_022588、(86)NM_001011904、(87)L06040、(88)XM_227612、(89)XM_228464、(90)M58040、(91)M22642、(92)NM_001105968、(93)NM_001109227、(94)X76452、(95)NM_017168、(96)NM_019263、(97)NM_031010、(98)NM_022381、(99)D14015、(100)NM_030826、(101)NM_012568、(102)NM_022505、(103)NM_053959、(104)NM_022533、(105)S75437、(106)NM_019354、(107)NM_001107529、(108)NM_001110487、(109)NM_012520、(110)L41686、(111)L26268、(112)NM_017169、(113)NM_019186、(114)NM_133296、(115)AF026472、(116)M75146、(117)Y00047、(118)NM_138853、(119)NM_022647、(120)XM_220618、(121)NM_175577、(122)NM_001002016、(123)NM_020091、(124)NM_012964、(125)NM_012491、(126)D25233、(127)AJ251299、(128)AF035951、(129)NM_001105796、(130)NM_023021、(131)U10455、(132)X99257、(133)NM_012507、(134)NM_019296、(135)AF095576、(136)NM_053688、(137)NM_001011955、(138)NM_053749、(139)NM_017038、(140)NM_001107823、(141)AF036548、(142)NM_053439、(143)NM_001106787、(144)NM_001034133、(145)NM_001106601、(146)NM_022676、(147)NM_147135、(148)NM_017166、(149)NM_053818、(150)NM_022274、(151)X57018、(152)NM_017258、(153)NM_172009、(154)Y13380、(155)NM_134472、(156)NM_001100992、(157)NM_001100986、(158)NM_013096、(159)NM_012511、(160)M21782、(161)NM_053592、(162)NM_001007742、(163)NM_001106547、(164)NM_019346、(165)NM_133567、(166)D89731、(167)NM_012925、(168)X76697、(169)NM_024356、(170)NM_022706、(171)X54467、(172)NM_017187、(173)NM_001008882、(174)NM_052805、(175)X07365、(176)NM_001100723、(177)NM_138873、(178)AF090348、(179)NM_012690、(180)NM_053730、(181)NM_001012028、(182)NM_001025691、(183)NM_001025411、(184)NM_001126270、(185)NM_012764、(186)NM_001135875、(187)M21210、(188)D87212、(189)NM_001013120、(190)NM_001001286、(191)NM_001024242、(192)NM_001013859、(193)NM_053820、(194)U22893、(195)NM_134353、(196)U97667、(197)NM_022615、(198)NM_019179、(199)NM_001109537、(200)NM_001108304、(201)NM_001017491、(202)NM_001106192、(203)AF410926、(204)NM_013069、(205)NM_019283、(206)NM_053598、(207)NM_001012460、(208)NM_001009600、(209)NM_012778、(210)NM_022391、(211)NM_001107882、(212)NM_001008510、(213)NM_001106460、(214)NM_001127523、(215)NM_017305、(216)V01226、(217)J00750、(218)NM_012766、(219)NM_019205
のうちから少なくとも1以上の生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップと、
(C)(B)で得られた前記遺伝子発現レベルを対応する前記化学物質、曝露量、曝露期間とともに遺伝子発現データとして収集するステップと、
(D)被検化学物質を適当な濃度で一定期間生体または脾臓由来の細胞試料に曝露させるステップと、
(E)前記生体由来の前記脾臓組織または前記脾臓由来の細胞試料からmRNAを単離して、(B)のステップで選択した生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップと、
(F)(E)で得られた前記遺伝子発現レベルを前記被検化学物質、曝露量及び曝露期間とともに遺伝子発現データとして収集するステップと、
(G)(F)で収集された遺伝子発現データを(C)で収集された照合用の対応する遺伝子発現データと比較するステップと、
を含むことを特徴とする化学物質の毒性検出・予測方法である。
さらに、(34)前記生体応答遺伝子が少なくとも5個以上であることが望ましく、(35)前記生体応答遺伝子が少なくとも10個以上であることがより望ましい。また、(36)前記生体応答遺伝子が少なくとも20個以上であることがさらに望ましく、(37)前記生体応答遺伝子が少なくとも50個以上であることがさらにより望ましい。
さらに、(38)上記(33)〜(37)において、前記生体応答遺伝子は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒトにそれぞれ対応するホモログ、パラログまたはオーソログであってもよい。
更に、(39)上記(33)〜(38)において、前記脾臓組織または前記細胞試料は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒト由来であってもよい。
更に、(40)上記(33)〜(39)において、前記遺伝子発現レベルの測定は、RT-PCR法、iAFLP(introduced Amplified Fragment Length Polymorphism)法、LAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法、nCounter Analysis system、ハイブリダイゼーション法のうちの1つを用いることで決定されてもよい。
更に、(41)上記(40)において、前記ハイブリダイゼーション法が、マイクロアレイ法又はブロット法であってもよく、(42)前記マイクロアレイ法又はブロット法に用いられるプローブは、ヌクレオチド又はタンパク質であってもよい。
また、(43)上記(42)において、前記ヌクレオチドは、mRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであってもよく、さらに、(44)前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであってもよい。
さらに、上記(33)〜(39)において、(45)前記遺伝子発現レベルの測定は前記生体応答遺伝子に対応する核酸又は前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質の存在もしくは量を測定することで決定されてもよい。
また、上記(33)〜(39)において、(46)前記タンパク質の存在もしくは量の測定を免疫学的方法によって行ってもよく、(47)前記免疫学的方法は、前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質又はその断片に対する特異抗体と標的タンパク質との免疫学的複合体を検出する方法であってもよい。また、(48)前記特異抗体は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、キメラ抗体、および抗体フラグメントから選択されてもよい。
また、本発明は(49)上記(1)〜(48)において用いられるプローブを含むキットであって、該プローブが、前記生体応答遺伝子またはその転写産物に特異的にハイブリダイズする配列を有する分子を含む化学物質の毒性検出・予測キットである。
さらに、(50)上記(49)において、前記プローブは、ヌクレオチド又はタンパク質であってもよい。
また、(51)上記(50)において、前記ヌクレオチドはmRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであってもよい。
さらに、(52)上記(50)または(51)において前記ヌクレオチドは、前記生体応答遺伝子のセンス鎖又はアンチセンス鎖とハイブリダイズし、10〜100merであってもよい。
また、(53)上記(50)〜(52)において、前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであってもよい。
さらに、(54)上記(49)または(50)において、前記プローブは、抗体及び/又はアプタマーであるタンパク質であってもよい。
また、(55)上記(49)〜(54)において、前記プローブは、少なくとも1つ以上を固体支持体に固定したDNAマイクロアレイ、DNAチップ、タンパクチップまたは抗体チップを含んでいてもよい。
さらに、(56)上記(55)において、前記固体支持体は、ガラス、シリコン、プラスチック又は生体膜であってもよい。
本発明によれば、化学物質をラットに28日間反復投与した後の脾臓における遺伝子発現様式を比較することにより、化学物質が生体に対して毒性を有するか否かを簡便に判定あるいは予測できる。
対照群および2−ブタノンオキシム投与群のラットの各個体における脾臓の相対重量(脾臓重量/体重×100)(%)をグラフに表している。縦軸は脾臓相対重量(%)を、横軸はラットの各個体を表している。対照1、対照2、および対照3は蒸留水を投与した対照群のラットを、投与群1、投与群2、および投与群3は2−ブタノンオキシムを投与したラットを表している。また、棒グラフの上の数値は、ラットの各個体における脾臓相対重量の値を示している。 階層的クラスタ分析の結果を表す。本件発明によって特定された219遺伝子の発現レベルを対照群(3個体)および2−ブタノンオキシム投与群(3個体)のラットの脾臓の遺伝子発現プロファイルから抽出し、それらの発現レベルのデータにより2次元の階層的クラスタ分析を行った。左の3つのカラムが対照群を、右の3つのカラムが2−ブタノンオキシム投与群である。さらに、図中右側のカラムは遺伝子数を表示している。 階層的クラスタ分析の結果を表す。本件発明によって特定された219遺伝子の発現レベルを対照群(16個体)および30種類の化学物質をそれぞれ28日間反復投与したラットの脾臓の遺伝子発現プロファイルから抽出し、それらの発現レベルのデータにより2次元の階層的クラスタ分析を行った。上段のアルファベットおよび数値は、それぞれ「C」は対照群を、「1」は2−ブタノンオキシムを、「2」はm−キシリレンジアミンを、「3」は3-シアノピリジンを、「4」は2−(2−アミノエチルアミノ)エタノールを、「5」はテトラヒドロフルフリルアルコールを、「6」はメタクリルアミドを、「7」はスルホランを、「8」は2-イソプロポキシエタノールを、「9」はヒドラジン一水和物を、「10」は4-エチルモルホリンを、「11」はメタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリドを、「12」は塩化ベンジルトリメチルアンモニウムを、「13」はm-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウムを、「14」は1-ナフチルアミン-4-スルホン酸ナトリウム四水和物を、「15」は3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノールを、「16」はo-ジクロロベンゼンを、「17」は3,4-キシリジンを、「18」はN-メチルアニリンを、「19」はトリレンジイソシアナートを、「20」は2-(ジブチルアミノ)エタノールを、「21」はp-クミルフェノールを、「22」はm-クレゾールを、「23」は2,3-ジメチルアニリンを、「24」はN,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミドを、「25」はフタル酸ジヘプチルを、「26」はテトラブロモエタンを、「27」はアジピン酸ジブチルを、「28」はP-エチルフェノールを、「29」はο-t-ブチルフェノールを、「30」はp-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)フェノールを投与したラットの脾臓サンプルであることを表している。
他に特に規定されない限り、本明細書中に使用される用語は、本発明が属する分野における通常の知識を有する者(当業者)によって、一般的に理解されるものと同一の意味を有する。
当業者は、本明細書中に記載されるものと同等または類似の多くの方法および物質を認識する。ただし、本発明は本明細書に記載される方法および物質に限定されない。
本発明の化学物質が生体に与える影響を判別する方法としては、化学物質を28日間反復投与した後の脾臓に存在する本件生体応答遺伝子群から選ばれる遺伝子の発現を検出する方法や、該遺伝子に対応するポリペプチドまたはタンパク質を検出する方法であれば特に制限されない。
本明細書中における「遺伝子発現レベルを測定する」とは、該遺伝子の発現レベルを検出又は定量する限り特に制限されず、例えば、該遺伝子のmRNAやcDNAを検出又は定量してもよい。これらの検出又は定量には、生体応答遺伝子又はその遺伝子産物であるペプチド若しくはタンパク質に特異的に結合する分子を用いることが望ましい。生体応答遺伝子又はその遺伝子産物であるペプチド若しくはタンパク質に特異的に結合する分子とは、特に制限されないが、生体応答遺伝子に特異的に結合するヌクレオチド、DNA、cDNA、RNA、ペプチド若しくはタンパク質に特異的に結合する抗体等を例示することができる。また、該遺伝子の発現レベルの検出又は定量には、該遺伝子のmRNAもしくはタンパク質の断片またはホモログを用いてもよい。
生体応答遺伝子の発現レベルを検出又は定量する具体的な方法としては、生体応答遺伝子に特異的に結合するプローブ用の標識化ヌクレオチド、標識化cDNAまたは標識化RNAを用いたノーザンブロット法、またはPCR法を用いることができる。PCR法として、RT-PCR法、リアルタイムPCR法、コンペティティブPCR法を挙げることができる。
「DNAマイクロアレイ」とは、オリゴヌクレオチドや一本鎖または二本鎖のDNAをガラス基板上などに高密度に配置したものをいい、「DNAマイクロアレイ法」とは、そのDNAマイクロアレイ上で蛍光標識したRNA分子などとハイブリッド形成を行わせて定性的定量的にDNAと結合した核酸の種類や量を測定する手法をいう。
「オリゴヌクレオチド」とは、ヌクレオチドが数個重合した分子の総称のことをいう。
本明細書中、mRNAの「ホモログ」とは、該mRNAに実質的に類似したヌクレオチドに関連する。「実質的に類似した」とは、当業者によって十分理解され、具体的にはそれぞれの配列類似性が少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも95%を有することを意味する。
また、本明細書中、タンパク質の「ホモログ」とは、該mRNAに実質的に類似したペプチドに関連する。「実質的に類似した」とは、当業者によって十分理解され、具体的にはそれぞれの配列類似性が少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも95%を有することを意味する。
「候補化合物」とは、その毒性について試験される任意の化合物を指す。
「化合物に曝露された臓器組織または細胞試料」とは、組織もしくは細胞試料、または試料が由来した動物が、化合物により処理されたことを意味する。
「脾臓毒性」とは、多くの疾病もしくは障害のプロセスにより誘発され得るところの急性もしくは慢性の脾臓の不全もしくは機能障害を意味する。
「毒性作用」とは、化合物の存在に起因する、生体、臓器系、各臓器、組織、細胞、または細胞内単位に対する有害作用を指す。毒性作用は、生理的もしくは物理的な症状、または細胞もしくは臓器の壊死のような撹乱であり得る。
「試料」には、好ましくは脾臓の生検材料、並びに、例えば血液、血漿、血清、リンパ液、腹水、尿、便のような任意の体液が含まれるものとする。なお、これに限られるものではない。
本明細書で使用される際には、「個体」とは、ヒトの個体、動物又は個体の集団もしくはプールを意味するものとする。
「候補薬剤」には、タンパク質もしくはそのフラグメント、抗体、小分子の阻害剤もしくはアゴニスト、核酸分子、たとえば、アンチセンスヌクレオチド、リボザイム、二重鎖RNA、有機および無機化合物等のような天然のまたは合成の分子を含む。
遺伝子の発現レベルを検出又は定量する具体的な方法としては、該遺伝子に特異的に結合するプローブ用の標識化ヌクレオチド、標識化cDNAまたは標識化RNAを用いたノーザンブロット法、ドットブロット法、iAFLP法、LAMP法、nCounter Analysis systemまたはPCR法を用いることができる。PCR法として、RT-PCR法、リアルタイムPCR法、コンペティティブPCR法を挙げることができる。
さらに、遺伝子の発現レベルを検出又は定量する具体的な方法としては、DNAマイクロアレイ、DNAチップ、または抗体アレイ等が挙げられる。DNAマイクロアレイ又はDNAチップには該遺伝子のヌクレオチド又はcDNAが少なくとも1つ以上固定化されているものを用いる。
なお、ヌクレオチド又はcDNAは、該遺伝子の一部に相当する部分でもよい。
上記プローブの標識化に用いられる標識試薬は、例えば放射性同位元素である[125I]、[131I]、[H]、[14C]、[32P]、[35S]、酵素であるβーガラクトシダーゼ、βーグルコシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、パーオキシダーゼ、また、蛍光物質であるシアニン蛍光色素蛍光色素(例えば、Cy2、Cy3、Cy5、Cy5.5、Cy7、Cyanine3、Cyanine5など)を用いることができる。
また、上記リアルタイムPCR法としては、例えば、組織内又は細胞内のトータルRNAやmRNAから逆転写酵素により合成したcDNAを鋳型にして、PCRの増幅産物をリアルタイムでモニタリングする方法が挙げられる。リアルタイムPCR用モニタリング試薬としては、例えばSYBR GreenIやTapManプローブが用いられる。
通常、DNAマイクロアレイやDNAチップは、プローブが支持体の上に固定されているアレイ又はチップであり、DNAマイクロアレイ又はDNAチップの支持体としては、ハイブリダイゼーションに使用可能なものであればよく、例えばガラス、シリコン、プラスチックなどの基板や、ニトロセルロース膜、ナイロン膜等を用いることができる。
なお、DNAマイクロアレイとは、生体応答遺伝子セットに含まれる遺伝子全長、またはその部分配列と相補的なcDNA断片若しくはオリゴDNAを固定支持体に1つ以上固定したものをいう。ここでいう相補的なオリゴDNAは一般的には25〜100塩基の長さのものが用いられるが、必ずしもこれに限定されない。
DNAマイクロアレイやDNAチップの使用方法については特に制限されない。例えば、生体試料からmRNAを精製し、該mRNAを鋳型とした逆転写反応を行う際に、適切な標識を付したプライマーや標識ヌクレオチドを使用することにより、標識されたcDNAを得ることができる。この標識化cDNAとDNAマイクロアレイやDNAチップ表面上に固定された本発明におけるプローブとの間でハイブリダイゼーションを行わせ、被検試料とのハイブリダイゼーション及び対照試料とのハイブリダイゼーションのそれぞれの結果を比較し、該遺伝子の有無を検出したり、発現レベルを測定することにより、臓器毒性の検出または予測を行うことができる。
DNAマイクロアレイやDNAチップに用いるプローブはcDNAでも合成オリゴDNAでも構わない。
DNAマイクロアレイやDNAチップの使用方法については特に制限されない。例えば、生体試料からmRNAを精製し、該mRNAを鋳型とした逆転写反応を行う際に、適切な標識を付したプライマーや標識ヌクレオチドを使用することにより、標識されたcDNAを得ることができる。この標識化cDNAとDNAマイクロアレイやDNAチップ表面上に固定された本発明におけるプローブとの間でハイブリダイゼーションを行わせ、被検試料とのハイブリダイゼーション及び対照試料とのハイブリダイゼーションのそれぞれの結果を比較し、本件生体応答遺伝子の有無を検出したり、発現レベルを測定することにより、化学物質が生体に与える影響の判別または予測を行うことができる。
本件生体応答遺伝子に対応するポリペプチド又はタンパク質は上記生体応答遺伝子の転写産物であり、該ポリペプチド又はタンパク質のアミノ酸配列の配列情報は、NCBIの遺伝子データベースにおいて、それぞれのアクセッションナンバーによりアプローチすることもできる。
上記ポリペプチド又はタンパク質を検出又は定量する方法としては、所定のポリペプチド又はタンパク質を検出又は定量する方法であれば特に制限されない。例えば、該ポリペプチド又はタンパク質に特異的に結合する抗体やアプタマー等を用いることができ、抗体としては、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、一本鎖抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、2つのエピトープを同時に認識することができる二機能性抗体等を例示できる。これらの抗体は、慣用のプロトコルを用いて該ポリペプチド又はタンパク質又はそれらの断片を抗原として用いて作製することができる。また、アプタマーとは、タンパク質、アミノ酸等の分子に特異的に結合する核酸分子である。
上記ポリペプチド又はタンパク質に特異的に結合する抗体を用いて、被検試料中に存在する該ポリペプチド又はタンパク質を検出又は定量する場合、PIA法、ELISA法、蛍光抗体法等の公知の免疫学的方法を用いることができる。
上記判定の基準としては、被検試料中に存在する本件生体応答遺伝子の発現レベル(又は該遺伝子に対応するポリペプチド若しくはタンパク質の発現レベル)が正常対照試料中に存在する、該遺伝子の発現レベル(又は該遺伝子に対応するポリペプチド若しくはタンパク質の発現レベル)よりも高いことを用いる。例えば、1群3検体以上の試料の発現レベルを測定した結果について、t検定を行った場合に、P<0.05、より好ましくはP<0.01、さらに好ましくはP<0.001、さらにより好ましくはP<0.0001である場合が挙げられる。
検定方法はt検定に限定されるものではなく、マン・ホイットニ検定やウィルコクサン符号付順位検定でもよい。
基準値は、被検試料における発現レベルを測定する度に毎回測定する必要はなく、例えば、様々な種の生体試料における正常対照試料中に存在する本件生体応答遺伝子の発現レベルをあらかじめ測定しておき、その測定値を用いて比較することができる。
ラットの種類は特に限定されるものではなく、例えば、Sprague Dawley、Wistarラットなどでもよく、雄でも雌でも構わない。さらには、ラットでなくてもよく、例えば、マウスを用いることもできる。
遺伝子発現レベルの変化には特定の化合物と生体組織との直接の反応のみならず、臓器に障害が生じた結果としての二次的反応も含まれる。
生体応答遺伝子セットに含まれる遺伝子は、ヒト、ラット、マウス、またはサルのような任意の哺乳動物において、マーカーとして用いられ得る。好ましくは、生体応答遺伝子セットに含まれる遺伝子は、ラットまたはマウスにおいてマーカーとして用いられる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
本発明の毒性判定方法に用いられる本件遺伝子セットに含まれる遺伝子は、化学物質2−ブタノンオキシム(100mg/kg)(和光純薬株式会社製)をSprague Dawleyラット(日本チャールス・リバー社製)に28日間反復投与することにより脾臓で発現レベルが著しく変化した遺伝子である。
化学物質2−ブタノンオキシムをラットに28日間反復投与することにより、脾臓重量は有意(P<0.01)に増加した(図1)。
本発明で用いられる219種の遺伝子は以下の方法により得られる。なお、ここで、「発現レベル」とは絶対量である必要はなく相対量でよい。
[遺伝子発現データベース]
本発明の遺伝子発現データベースを作成するには、
(1)種々の化学物質について、ラットなどが死亡しない適当な投与量を決定し、
(2)適当な濃度の化学物質を一定期間、ラットなどに繰り返し曝露し、
(3)曝露した生体から各臓器を摘出し、
(4)摘出した臓器からmRNAを単離し、
(5)DNAマイクロアレイ法などにより特定遺伝子の発現レベルを測定し、
(6)得られた遺伝子発現レベルを化学物質、その濃度、曝露時間とともに遺伝子発現データベースとしてまとめる。
という工程によりなされる。
[動物試験]
国立医薬品食品衛生研究所の既存化学物質毒性データベースにおいて脾臓腫大および髄外造血を引き起こすことが報告されいている化学物質2−ブタノンオキシム(100mg/kg)を28日間反復してSprague Dawleyラット(6週齢、雄)に経口投与した。正常対照群として、化学物質2−ブタノンオキシムを溶解した蒸留水(大塚製薬社製)を28日間反復してSprague Dawleyラット(6週齢、雄)に経口投与した。28日間の反復投与後、ラットから脾臓を採取し、速やかに液体窒素で凍結させた。凍結させた脾臓組織はISOGEN(ニッポンジーン社製)を用いて粉砕した。なお、動物試験は28日間に制限されることはなく、数日間でもよい。
[全RNAの抽出]
脾臓組織からの全RNAの抽出はISOGEN試薬(ニッポンジーン社製)を用いて推奨のプロトコルに従って行った。
[核酸検体の調製]
検体用mRNAの調製は、脾臓組織からISOGEN試薬(ニッポンジーン社製)を用いて抽出した全RNAから、Poly(A)Pureキット(Ambion社製)を用い、各社推奨のプロトコルに従って行った。
[マイクロアレイの作製]
マイクロアレイ用合成DNAを用いてマイクロアレイを作製する。マイクロアレイの作製方法・条件に限定はないが、例えば(Schena,M. et.al., Science, 270, 467-470. (1995))に記載の作製方法を用いることができる。
ラット遺伝子断片ライブラリー(マイクロダイアグノスティック社製)を超微量分注装置(マイクロダイアグノスティク社製)によりスライドガラス(松波硝子工業社製、HAコートスライドガラス)にプリントしてマイクロアレイを作製した。該マイクロアレイを気相恒温器内にて80℃で1時間静置し、更にUVクロスリンカー(Hoefer社製、UVC500)を用いて120 mJの紫外線を照射した。
[マイクロアレイの後処理]
マイクロアレイの後処理については、公開特許公報(特開2004-233105)記載の方法により行った。
[核酸検体の調製]
検体用mRNAは、脾臓組織からISOGEN試薬(ニッポンジーン社製)を用いて抽出した全RNAから、Poly(A)Pureキット(Ambion社製)を用い、各社推奨のプロトコルに従って行った。
[標識cDNAの合成]
該mRNA1.5μgを核酸標識・ハイブリダイゼーション試薬(マイクロダイアグノスティック社製)、逆転写酵素SuperScriptII(インビトロジェン社製)、Cyanine 5-deoxyuridinetriphosphate(Cyanine 5-dUTP)(Perkin Elmer社製)を用い、標識cDNAを作製した。一方、対照としてラット共通レファレンス(マイクロダイアグノスティック社製)を使用した。共通レファレンスに対しては核酸標識・ハイブリダイゼーション試薬(マイクロダイアグノスティック社製)、逆転写酵素 SuperScriptII(インビトロジェン社製)、Cyanine3-deoxyuridinetriphosphate(Cyanine3-dUTP)(Perkin Elmer社製)を用い、標識cDNAを作製した。作製方法は、各社推奨のプロトコルに従った。
[標識プローブの作製]
これらの標識cDNA、すなわち、Cyanine5-dUTPで標識した検体およびCyanine3-dUTPで標識した対照レファレンスを同一試験管内で混合した後、Micropure EZ(ミリポア社製)およびMicrocon YM30(ミリポア社製)により精製した。最終的には核酸標識・ハイブリダイゼーション試薬に付属のハイブリダイゼーションバッファーおよび純水を用いて15μlに調製した。
[ハイブリダイゼーション]
該溶液を99℃で5分間加熱して熱変性させた後に、マイクロアレイ上に滴下し、ハイブリダイゼーションカセット(マイクロダイアグノスティック社製)に格納した。該ハイブリダイゼーションカセットを気相恒温器(三洋電機バイオメディカ社製)に入れ、42℃で20時間、静置した状態で保温した。
[洗浄]
ハイブリダイゼーションカセットからスライドガラスを取り出し、核酸標識・ハイブリダイゼーション試薬(マイクロダイアグノスティック社製)付属のハイブリダイゼーション洗浄溶液を用い、同社推奨のプロトコルに従ってスライドガラスを洗浄した。
[蛍光強度の検出および数値化]
各遺伝子の発現レベルはDNAマイクロアレイ上に固定されたオリゴDNAと結合した標識cDNAの蛍光強度を測定することにより見積もることができる。洗浄したスライドガラスをスキャナGenePix4000B(Axon Instrument社製)を用いて蛍光を測定し、スキャナに付属の解析ソフトウエアGenePixPro(Axon Instrument社製)を用いて光学的に評価し、蛍光強度の相対値(Cyanine5/
Cyanine3)数値化した。すなわち、DNAマイクロアレイ上に固定されたオリゴDNAのスポットの蛍光強度をそれぞれ別々に測定し、スポット以外の場所の蛍光強度からバックグラウンドを算出してノイズとしてそれぞれのスポットの蛍光強度から差し引く。そして、サンプルにおける蛍光強度/共通レファレンスの蛍光強度を算出するという解析を行う。すなわち、各サンプルの遺伝子発現レベルはすべて共通レファレンスに対する相対比として検出されるため、単純に複数サンプルを横並び比較できる状態となっている。このようにして取得された数値を集積してデータベース化する。
[統計学的処理]
化学物質が生体に与える影響を判別するために有用な遺伝子を選択するために、2−ブタノンオキシムを28日間反復投与したラットの脾臓と対照群のラットの脾臓において、各遺伝子の対数変換相対的発現比に対するスチューデントのt検定を行って、P値を算出した。その結果、両群で発現レベルの平均値の差が2倍以上、かつ、P値が0.01未満である219種類の遺伝子を同定した(表1〜4)。表中の「Name」の欄には対象となる遺伝子の遺伝子名を、「ID」の欄には対象となる遺伝子のGenBankの登録番号(アクセッション番号)を示している。また、「対照1」、「対照2」および「対照3」は対照群のラットであることを表しており、それぞれ個体が異なることを示している。さらに、「投与群1」、「投与群2」および「投与群3」は2−ブタノンオキシムを28日間反復投与したラットであることを表しており、それぞれ個体が異なることを示している。また、数値は各個体における各遺伝子の発現レベル比(底を2とする対数比)を表している。
[クラスタ解析]
上記同定された遺伝子について階層的クラスタ分析を行った。階層的クラスタ分析は解析用ソフトウェア「Expression View Pro」(マイクロダイアグノスティック社製)を用いて行った。また、階層的クラスタ分析は「cluster」や「treeview」などのソフトウェアを用いても行うことができる。その結果、これらの遺伝子の発現レベルにより明確に2群が区別されることが確認された(図2)。
実施例1と同様の方法を用いて、下記の化学物質を28日間反復投与したラットの脾臓における遺伝子発現レベルを測定した。使用した化学物質は、m-キシリレンジアミン(C8H12N2)(400mg/kg)(東京化成工業株式会社製)、3−シアノピリジン(C6H4N2)(180mg/kg)(和光純薬株式会社製)、2−(2-アミノエチルアミノ)エタノール(C4H12N2O)(1000mg/kg)(和光純薬株式会社製)、テトラヒドロフルフリルアルコール(C5H10O2)(600mg/kg)(和光純薬株式会社製)、メタクリルアミド(C4H7NO)(150mg/kg)(和光純薬株式会社製)、スルホラン(C4H8O2S)(700mg/kg)(和光純薬株式会社製)、2-イソプロポキシエタノール(C5H12O2)(500mg/kg)(和光純薬株式会社製)、ヒドラジン−水和物(H6N2O)(30mg/kg)(和光純薬株式会社製)、4−エチルモルホリン(C6H13NO)(500mg/kg)(和光純薬株式会社製)、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド(C9H18ClNO2)(1000mg/kg)(和光純薬株式会社製)、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム(C10H16ClN)(120mg/kg)(和光純薬株式会社製)、m-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム(C6H4NNaO5S)(1000mg/kg)(和光純薬株式会社製)、1-ナフチルアミン-4-スルホン酸ナトリウム四水和物(C10H8NNaO3S)(1000mg/kg)(和光純薬株式会社製)、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール(C6H14O2)(1000mg/kg)(和光純薬株式会社製)、ο-ジクロロベンゼン(C6H4Cl2)(500mg/kg)(和光純薬株式会社製)、3,4-キシリジン(C8H11N)(250mg/kg)(和光純薬株式会社製)、N-メチルアニリン(C7H9N)(125mg/kg)(和光純薬株式会社製)、ジイソシアン酸トリレン(C9H6N2O2)(300mg/kg)(和光純薬株式会社製)、2-(ジブチルアミノ)エタノール(C10H23NO)(250mg/kg)(和光純薬株式会社製)、p-クミルフェノール(C15H16O)(500mg/kg)(和光純薬株式会社製)、m−クレゾール(1000mg/kg)(C7H8O)(和光純薬株式会社製)、2,3-ジメチルアニリン(200mg/kg)(C8H11N)(東京化成工業株式会社製)、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(C6H11N:C:NC6H11)(300mg/kg)(和光純薬株式会社製)、フタル酸ジヘプチル(C22H34O4)(1000mg/kg)(和光純薬株式会社製)である。
本発明である219個の生体応答遺伝子群を、前記各種化学物質を投与したラットの脾臓サンプルから取得した遺伝子発現プロファイルから抽出し、2次元のクラスタ解析を行った。
その結果、国立医薬品食品衛生研究所の既存化学物質毒性データベースでは脾臓の髄外造血を引き起こすと報告されており、かつ、剖検所見において脾臓肥大が確認された化学物質である3,4-キシリジン、2,3−ジメチルアニリン、N−メチルアニリン、および2−イソプロポキシエタノールは、2−ブタノンオキシムと同じクラスタに属し、その他の化学物質は対照群と同じクラスタに属した(図2)。この結果は、本件生体応答遺伝子データセットが、生体に対して2−ブタノンオキシムと同じような影響(例えば、髄外造血を引き起こすような作用)を有する化学物質を遺伝子発現レベルで予測し得ることを意味する。
本発明の、化学物質が生体に与える影響の検出方法および予測方法によって、既存化学物質の有害性評価だけでなく、新規化学物質が世に出る場合に簡便にその生体に対する有害性を評価することができる可能性がある。

Claims (56)

  1. 化学物質が生体に与える影響を遺伝子発現レベルで検出することにより被検化学物質の毒性を検出する方法であって、
    (A)前記化学物質の曝露を受けた脾臓組織または脾臓由来の細胞試料に対して、下記のGenBank登録番号で塩基配列が特定される生体応答遺伝子群:
    (1)NM_012887、(2)NM_080581、(3)S78284、(4)NM_001029917、(5)U72350、(6)NM_134411、(7)NM_031776、(8)NM_001037095、(9)NM_133560、(10)NM_012713、(11)NM_001105833、(12)J02934、(13)NM_017301、(14)NM_012734、(15)NM_001106134、(16)NM_198743、(17)NM_019227、(18)NM_017226、(19)NM_022597、(20)NM_134395、(21)NM_001107958、(22)NM_053582、(23)NM_001106847、(24)NM_012899、(25)AF367448、(26)BF544079、(27)AF039218、(28)NM_033651、(29)XM_577816、(30)NM_031008、(31)NM_001109159、(32)NM_001012166、(33)AW434086、(34)XM_222462、(35)NM_001004203、(36)NM_021262、(37)X73371、(38)U95113、(39)NM_001009645、(40)NM_012955、(41)NM_022637、(42)BC168943、(43)NM_023022、(44)NM_139186、(45)AJ003004、(46)NM_133294、(47)NM_012716、(48)NM_001105822、(49)BF411776、(50)NM_012624、(51)XM_226431、(52)NM_133285、(53)NM_001014843、(54)NM_031695、(55)M88595、(56)J05181、(57)NM_012915、(58)D50564、(59)NM_024127、(60)AF184893、(61)NM_080582、(62)U10188、(63)NM_080889、(64)NM_053707、(65)NM_001130497、(66)NM_053358、(67)NM_022539、(68)NM_031740、(69)NM_022798、(70)NM_001106825、(71)XM_233453、(72)NM_152790、(73)NM_030851、(74)NM_001000856、(75)NM_022245、(76)NM_001106856、(77)NM_022540、(78)NM_017312、(79)NM_053983、(80)Y00350、(81)NM_001013236、(82)NM_021590、(83)NM_001013996、(84)AB021980、(85)NM_022588、(86)NM_001011904、(87)L06040、(88)XM_227612、(89)XM_228464、(90)M58040、(91)M22642、(92)NM_001105968、(93)NM_001109227、(94)X76452、(95)NM_017168、(96)NM_019263、(97)NM_031010、(98)NM_022381、(99)D14015、(100)NM_030826、(101)NM_012568、(102)NM_022505、(103)NM_053959、(104)NM_022533、(105)S75437、(106)NM_019354、(107)NM_001107529、(108)NM_001110487、(109)NM_012520、(110)L41686、(111)L26268、(112)NM_017169、(113)NM_019186、(114)NM_133296、(115)AF026472、(116)M75146、(117)Y00047、(118)NM_138853、(119)NM_022647、(120)XM_220618、(121)NM_175577、(122)NM_001002016、(123)NM_020091、(124)NM_012964、(125)NM_012491、(126)D25233、(127)AJ251299、(128)AF035951、(129)NM_001105796、(130)NM_023021、(131)U10455、(132)X99257、(133)NM_012507、(134)NM_019296、(135)AF095576、(136)NM_053688、(137)NM_001011955、(138)NM_053749、(139)NM_017038、(140)NM_001107823、(141)AF036548、(142)NM_053439、(143)NM_001106787、(144)NM_001034133、(145)NM_001106601、(146)NM_022676、(147)NM_147135、(148)NM_017166、(149)NM_053818、(150)NM_022274、(151)X57018、(152)NM_017258、(153)NM_172009、(154)Y13380、(155)NM_134472、(156)NM_001100992、(157)NM_001100986、(158)NM_013096、(159)NM_012511、(160)M21782、(161)NM_053592、(162)NM_001007742、(163)NM_001106547、(164)NM_019346、(165)NM_133567、(166)D89731、(167)NM_012925、(168)X76697、(169)NM_024356、(170)NM_022706、(171)X54467、(172)NM_017187、(173)NM_001008882、(174)NM_052805、(175)X07365、(176)NM_001100723、(177)NM_138873、(178)AF090348、(179)NM_012690、(180)NM_053730、(181)NM_001012028、(182)NM_001025691、(183)NM_001025411、(184)NM_001126270、(185)NM_012764、(186)NM_001135875、(187)M21210、(188)D87212、(189)NM_001013120、(190)NM_001001286、(191)NM_001024242、(192)NM_001013859、(193)NM_053820、(194)U22893、(195)NM_134353、(196)U97667、(197)NM_022615、(198)NM_019179、(199)NM_001109537、(200)NM_001108304、(201)NM_001017491、(202)NM_001106192、(203)AF410926、(204)NM_013069、(205)NM_019283、(206)NM_053598、(207)NM_001012460、(208)NM_001009600、(209)NM_012778、(210)NM_022391、(211)NM_001107882、(212)NM_001008510、(213)NM_001106460、(214)NM_001127523、(215)NM_017305、(216)V01226、(217)J00750、(218)NM_012766、(219)NM_019205
    のうちから選択される少なくとも1以上の生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定する第1の遺伝子発現レベル測定ステップと、
    (B)前記化学物質の曝露を受けていない脾臓組織または脾臓由来の細胞試料に対して、前記第1の遺伝子発現レベル取得ステップにおいて選択された前記生体応答遺伝子のそれぞれに対する遺伝子発現レベルを測定する第2の遺伝子発現レベル測定ステップと、
    (C)前記第1の遺伝子発現データレベル測定ステップ及び前記第2の遺伝子発現データレベル測定ステップにおける前記遺伝子発現レベルを比較するステップと、
    を含むことを特徴とする化学物質の毒性の検出方法。
  2. 少なくとも5個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項1記載の化学物質の毒性の検出方法。
  3. 少なくとも10個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項1記載の化学物質の毒性の検出方法。
  4. 少なくとも20個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項1記載の化学物質の毒性の検出方法。
  5. 少なくとも50個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項1記載の化学物質の毒性の検出方法。
  6. 前記生体応答遺伝子は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒトにそれぞれ対応するホモログ、パラログまたはオーソログであることを特徴とする、請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出方法。
  7. 前記脾臓組織または前記細胞試料は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒト由来であることを特徴とする、請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出方法。
  8. 遺伝子発現レベルの測定は、RT-PCR法、iAFLP(introduced Amplified Fragment Length Polymorphism)法、LAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法、nCounter Analysis system、ハイブリダイゼーション法のうちの1つを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出方法。
  9. 前記ハイブリダイゼーション法は、マイクロアレイ法又はブロット法であることを特徴とする請求項8記載の化学物質の毒性検出方法。
  10. 前記マイクロアレイ法又はブロット法に用いられるプローブは、ヌクレオチド又はタンパク質であることを特徴とする請求項9記載の化学物質の毒性検出方法。
  11. 前記ヌクレオチドは、mRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであることを特徴とする請求項10記載の化学物質の毒性検出方法。
  12. 前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであることを特徴とする請求項10または請求項11記載の化学物質の毒性検出方法。
  13. 前記遺伝子発現レベルの測定を前記生体応答遺伝子に対応する核酸又は前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質の存在もしくは量を測定することで決定することを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出方法。
  14. 前記タンパク質の存在もしくは量の測定を免疫学的方法によって行うことを特徴とする請求項13記載の化学物質の毒性検出方法。
  15. 前記免疫学的方法は、前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質又はその断片に対する特異抗体と標的タンパク質との免疫学的複合体を検出する方法であることを特徴とする請求項14記載の化学物質の毒性検出方法。
  16. 前記特異抗体は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、キメラ抗体、および抗体フラグメントから選択されることを特徴とする請求項15記載の化学物質の毒性検出方法。
  17. 化学物質が生体に与える影響を遺伝子発現レベルで検出することにより被検化学物質の毒性を検出するために用いられる照合データとしての遺伝子発現データベースを作成する方法であって、
    (A)2−ブタノンオキシム、m−キシリレンジアミン、3-シアノピリジン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、メタクリルアミド、スルホラン、2-イソプロポキシエタノール、ヒドラジン一水和物、4-エチルモルホリン、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、m-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、1-ナフチルアミン-4-スルホン酸ナトリウム四水和物、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、o-ジクロロベンゼン、3,4-キシリジン、N-メチルアニリン、トリレンジイソシアナート、2-(ジブチルアミノ)エタノール、p-クミルフェノール、m-クレゾール、2,3-ジメチルアニリン、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド、フタル酸ジヘプチル、テトラブロモエタン、アジピン酸ジブチル、P-エチルフェノール、ο-t-ブチルフェノールおよびp-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)フェノールのそれぞれについて所定量を所定期間生体または脾臓由来の細胞試料に投与(曝露)するステップと、
    (B)前記生体の脾臓組織または前記脾臓由来の前記細胞試料からmRNAを単離して、下記のGenBank登録番号で塩基配列が特定される生体応答遺伝子群:
    (1)NM_012887、(2)NM_080581、(3)S78284、(4)NM_001029917、(5)U72350、(6)NM_134411、(7)NM_031776、(8)NM_001037095、(9)NM_133560、(10)NM_012713、(11)NM_001105833、(12)J02934、(13)NM_017301、(14)NM_012734、(15)NM_001106134、(16)NM_198743、(17)NM_019227、(18)NM_017226、(19)NM_022597、(20)NM_134395、(21)NM_001107958、(22)NM_053582、(23)NM_001106847、(24)NM_012899、(25)AF367448、(26)BF544079、(27)AF039218、(28)NM_033651、(29)XM_577816、(30)NM_031008、(31)NM_001109159、(32)NM_001012166、(33)AW434086、(34)XM_222462、(35)NM_001004203、(36)NM_021262、(37)X73371、(38)U95113、(39)NM_001009645、(40)NM_012955、(41)NM_022637、(42)BC168943、(43)NM_023022、(44)NM_139186、(45)AJ003004、(46)NM_133294、(47)NM_012716、(48)NM_001105822、(49)BF411776、(50)NM_012624、(51)XM_226431、(52)NM_133285、(53)NM_001014843、(54)NM_031695、(55)M88595、(56)J05181、(57)NM_012915、(58)D50564、(59)NM_024127、(60)AF184893、(61)NM_080582、(62)U10188、(63)NM_080889、(64)NM_053707、(65)NM_001130497、(66)NM_053358、(67)NM_022539、(68)NM_031740、(69)NM_022798、(70)NM_001106825、(71)XM_233453、(72)NM_152790、(73)NM_030851、(74)NM_001000856、(75)NM_022245、(76)NM_001106856、(77)NM_022540、(78)NM_017312、(79)NM_053983、(80)Y00350、(81)NM_001013236、(82)NM_021590、(83)NM_001013996、(84)AB021980、(85)NM_022588、(86)NM_001011904、(87)L06040、(88)XM_227612、(89)XM_228464、(90)M58040、(91)M22642、(92)NM_001105968、(93)NM_001109227、(94)X76452、(95)NM_017168、(96)NM_019263、(97)NM_031010、(98)NM_022381、(99)D14015、(100)NM_030826、(101)NM_012568、(102)NM_022505、(103)NM_053959、(104)NM_022533、(105)S75437、(106)NM_019354、(107)NM_001107529、(108)NM_001110487、(109)NM_012520、(110)L41686、(111)L26268、(112)NM_017169、(113)NM_019186、(114)NM_133296、(115)AF026472、(116)M75146、(117)Y00047、(118)NM_138853、(119)NM_022647、(120)XM_220618、(121)NM_175577、(122)NM_001002016、(123)NM_020091、(124)NM_012964、(125)NM_012491、(126)D25233、(127)AJ251299、(128)AF035951、(129)NM_001105796、(130)NM_023021、(131)U10455、(132)X99257、(133)NM_012507、(134)NM_019296、(135)AF095576、(136)NM_053688、(137)NM_001011955、(138)NM_053749、(139)NM_017038、(140)NM_001107823、(141)AF036548、(142)NM_053439、(143)NM_001106787、(144)NM_001034133、(145)NM_001106601、(146)NM_022676、(147)NM_147135、(148)NM_017166、(149)NM_053818、(150)NM_022274、(151)X57018、(152)NM_017258、(153)NM_172009、(154)Y13380、(155)NM_134472、(156)NM_001100992、(157)NM_001100986、(158)NM_013096、(159)NM_012511、(160)M21782、(161)NM_053592、(162)NM_001007742、(163)NM_001106547、(164)NM_019346、(165)NM_133567、(166)D89731、(167)NM_012925、(168)X76697、(169)NM_024356、(170)NM_022706、(171)X54467、(172)NM_017187、(173)NM_001008882、(174)NM_052805、(175)X07365、(176)NM_001100723、(177)NM_138873、(178)AF090348、(179)NM_012690、(180)NM_053730、(181)NM_001012028、(182)NM_001025691、(183)NM_001025411、(184)NM_001126270、(185)NM_012764、(186)NM_001135875、(187)M21210、(188)D87212、(189)NM_001013120、(190)NM_001001286、(191)NM_001024242、(192)NM_001013859、(193)NM_053820、(194)U22893、(195)NM_134353、(196)U97667、(197)NM_022615、(198)NM_019179、(199)NM_001109537、(200)NM_001108304、(201)NM_001017491、(202)NM_001106192、(203)AF410926、(204)NM_013069、(205)NM_019283、(206)NM_053598、(207)NM_001012460、(208)NM_001009600、(209)NM_012778、(210)NM_022391、(211)NM_001107882、(212)NM_001008510、(213)NM_001106460、(214)NM_001127523、(215)NM_017305、(216)V01226、(217)J00750、(218)NM_012766、(219)NM_019205
    のうちから選択される少なくとも1以上の生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップと、
    (C)(B)で得られた前記遺伝子発現レベルを対応する前記化学物質、曝露量及び曝露期間とともに遺伝子発現データとしてデータベース化するステップと、
    を含むことを特徴とする照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  18. 少なくとも5個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項17記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  19. 少なくとも10個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項17記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  20. 少なくとも20個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項17記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  21. 少なくとも50個以上の前記生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップを包含する請求項17記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  22. 前記生体応答遺伝子は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒトにそれぞれ対応するホモログ、パラログまたはオーソログであることを特徴とする、請求項17ないし請求項21のいずれか1つに記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  23. 前記脾臓組織または前記細胞試料は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒト由来であることを特徴とする、請求項17ないし請求項22のうちのいずれか1つに記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  24. 遺伝子発現レベルの測定は、RT-PCR法、iAFLP(introduced Amplified Fragment Length Polymorphism)法、LAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法、nCounter Analysis system、ハイブリダイゼーション法のうちの1つを用いることを特徴とする、請求項17ないし請求項22のうちのいずれか1つに記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法。
  25. 前記ハイブリダイゼーション法は、マイクロアレイ法又はブロット法であることを特徴とする請求項24記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  26. 前記マイクロアレイ法又はブロット法に用いられるプローブは、ヌクレオチド又はタンパク質であることを特徴とする請求項25記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  27. 前記ヌクレオチドは、mRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであることを特徴とする請求項26記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  28. 前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであることを特徴とする請求項26または請求項27のいずれか1つに記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  29. 前記遺伝子発現レベルの測定を前記生体応答遺伝子に対応する核酸又は前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質の存在もしくは量を測定することで決定することを特徴とする、請求項17ないし請求項23のうちのいずれか1つに記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  30. 前記遺伝子発現レベルの測定を免疫学的方法によって行うことを特徴とする請求項17ないし請求項23のうちのいずれか1つに記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  31. 前記免疫学的方法は、前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質又はその断片に対する特異抗体と標的タンパク質との免疫学的複合体を検出する方法であることを特徴とする請求項30記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  32. 前記特異抗体は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、キメラ抗体、および抗体フラグメントから選択されることを特徴とする請求項31記載の照合用遺伝子発現データベースの作成方法。
  33. 化学物質が生体に与える影響を遺伝子発現レベルで検出することにより被検化学物質の毒性を検出・予測する方法であって、
    (A)2−ブタノンオキシム、m−キシリレンジアミン、3-シアノピリジン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、メタクリルアミド、スルホラン、2-イソプロポキシエタノール、ヒドラジン一水和物、4-エチルモルホリン、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、m-ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、1-ナフチルアミン-4-スルホン酸ナトリウム四水和物、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、o-ジクロロベンゼン、3,4-キシリジン、N-メチルアニリン、トリレンジイソシアナート、2-(ジブチルアミノ)エタノール、p-クミルフェノール、m-クレゾール、2,3-ジメチルアニリン、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド、フタル酸ジヘプチル、テトラブロモエタン、アジピン酸ジブチル、P-エチルフェノール、ο-t-ブチルフェノールおよびp-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)フェノールのそれぞれについて所定量を一定期間生体または脾臓由来の細胞試料に投与(曝露)するステップと、
    (B)前記生体由来の脾臓組織または前記脾臓由来の前記細胞試料からmRNAを単離して、下記のGenBank登録番号で塩基配列が特定される生体応答遺伝子群:
    (1)NM_012887、(2)NM_080581、(3)S78284、(4)NM_001029917、(5)U72350、(6)NM_134411、(7)NM_031776、(8)NM_001037095、(9)NM_133560、(10)NM_012713、(11)NM_001105833、(12)J02934、(13)NM_017301、(14)NM_012734、(15)NM_001106134、(16)NM_198743、(17)NM_019227、(18)NM_017226、(19)NM_022597、(20)NM_134395、(21)NM_001107958、(22)NM_053582、(23)NM_001106847、(24)NM_012899、(25)AF367448、(26)BF544079、(27)AF039218、(28)NM_033651、(29)XM_577816、(30)NM_031008、(31)NM_001109159、(32)NM_001012166、(33)AW434086、(34)XM_222462、(35)NM_001004203、(36)NM_021262、(37)X73371、(38)U95113、(39)NM_001009645、(40)NM_012955、(41)NM_022637、(42)BC168943、(43)NM_023022、(44)NM_139186、(45)AJ003004、(46)NM_133294、(47)NM_012716、(48)NM_001105822、(49)BF411776、(50)NM_012624、(51)XM_226431、(52)NM_133285、(53)NM_001014843、(54)NM_031695、(55)M88595、(56)J05181、(57)NM_012915、(58)D50564、(59)NM_024127、(60)AF184893、(61)NM_080582、(62)U10188、(63)NM_080889、(64)NM_053707、(65)NM_001130497、(66)NM_053358、(67)NM_022539、(68)NM_031740、(69)NM_022798、(70)NM_001106825、(71)XM_233453、(72)NM_152790、(73)NM_030851、(74)NM_001000856、(75)NM_022245、(76)NM_001106856、(77)NM_022540、(78)NM_017312、(79)NM_053983、(80)Y00350、(81)NM_001013236、(82)NM_021590、(83)NM_001013996、(84)AB021980、(85)NM_022588、(86)NM_001011904、(87)L06040、(88)XM_227612、(89)XM_228464、(90)M58040、(91)M22642、(92)NM_001105968、(93)NM_001109227、(94)X76452、(95)NM_017168、(96)NM_019263、(97)NM_031010、(98)NM_022381、(99)D14015、(100)NM_030826、(101)NM_012568、(102)NM_022505、(103)NM_053959、(104)NM_022533、(105)S75437、(106)NM_019354、(107)NM_001107529、(108)NM_001110487、(109)NM_012520、(110)L41686、(111)L26268、(112)NM_017169、(113)NM_019186、(114)NM_133296、(115)AF026472、(116)M75146、(117)Y00047、(118)NM_138853、(119)NM_022647、(120)XM_220618、(121)NM_175577、(122)NM_001002016、(123)NM_020091、(124)NM_012964、(125)NM_012491、(126)D25233、(127)AJ251299、(128)AF035951、(129)NM_001105796、(130)NM_023021、(131)U10455、(132)X99257、(133)NM_012507、(134)NM_019296、(135)AF095576、(136)NM_053688、(137)NM_001011955、(138)NM_053749、(139)NM_017038、(140)NM_001107823、(141)AF036548、(142)NM_053439、(143)NM_001106787、(144)NM_001034133、(145)NM_001106601、(146)NM_022676、(147)NM_147135、(148)NM_017166、(149)NM_053818、(150)NM_022274、(151)X57018、(152)NM_017258、(153)NM_172009、(154)Y13380、(155)NM_134472、(156)NM_001100992、(157)NM_001100986、(158)NM_013096、(159)NM_012511、(160)M21782、(161)NM_053592、(162)NM_001007742、(163)NM_001106547、(164)NM_019346、(165)NM_133567、(166)D89731、(167)NM_012925、(168)X76697、(169)NM_024356、(170)NM_022706、(171)X54467、(172)NM_017187、(173)NM_001008882、(174)NM_052805、(175)X07365、(176)NM_001100723、(177)NM_138873、(178)AF090348、(179)NM_012690、(180)NM_053730、(181)NM_001012028、(182)NM_001025691、(183)NM_001025411、(184)NM_001126270、(185)NM_012764、(186)NM_001135875、(187)M21210、(188)D87212、(189)NM_001013120、(190)NM_001001286、(191)NM_001024242、(192)NM_001013859、(193)NM_053820、(194)U22893、(195)NM_134353、(196)U97667、(197)NM_022615、(198)NM_019179、(199)NM_001109537、(200)NM_001108304、(201)NM_001017491、(202)NM_001106192、(203)AF410926、(204)NM_013069、(205)NM_019283、(206)NM_053598、(207)NM_001012460、(208)NM_001009600、(209)NM_012778、(210)NM_022391、(211)NM_001107882、(212)NM_001008510、(213)NM_001106460、(214)NM_001127523、(215)NM_017305、(216)V01226、(217)J00750、(218)NM_012766、(219)NM_019205
    のうちから少なくとも1以上の生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップと、
    (C)(B)で得られた前記遺伝子発現レベルを対応する前記化学物質、曝露量、曝露期間とともに遺伝子発現データとして収集するステップと、
    (D)被検化学物質を適当な濃度で一定期間生体または脾臓由来の細胞試料に曝露させるステップと、
    (E)前記生体由来の前記脾臓組織または前記脾臓由来の細胞試料からmRNAを単離して、(B)のステップで選択した生体応答遺伝子に対する遺伝子発現レベルを測定するステップと、
    (F)(E)で得られた前記遺伝子発現レベルを前記被検化学物質、曝露量及び曝露期間とともに遺伝子発現データとして収集するステップと、
    (G)(F)で収集された遺伝子発現データを(C)で収集された照合用の対応する遺伝子発現データと比較するステップと、
    を含むことを特徴とする化学物質の毒性検出・予測方法。
  34. 請求項33記載の(B)および(E)において選択される生体応答遺伝子は、少なくとも5個以上であることを特徴とする、請求項33記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  35. 請求項33記載の(B)および(E)において選択される生体応答遺伝子は、少なくとも10個以上であることを特徴とする、請求項33記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  36. 請求項33記載の(B)および(E)において選択される生体応答遺伝子は、少なくとも20個以上であることを特徴とする、請求項33記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  37. 請求項33記載の(B)および(E)において選択される生体応答遺伝子は、少なくとも50個以上であることを特徴とする、請求項33記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  38. 前記生体応答遺伝子は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒトにそれぞれ対応するホモログ、パラログまたはオーソログであることを特徴とする、請求項33ないし請求項37のいずれか1つに記載の照合用遺伝子発現データベース作成方法
  39. 前記脾臓組織または前記細胞試料は、マウス、ラット、イヌ、サルまたはヒト由来であることを特徴とする、請求項33ないし請求項38のうちの1つに記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  40. 遺伝子発現レベルの測定は、RT-PCR法、iAFLP(introduced Amplified Fragment Length Polymorphism)法、LAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法、nCounter Analysis system、ハイブリダイゼーション法のうちの1つを用いることを特徴とする、請求項33ないし請求項39のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  41. 前記ハイブリダイゼーション法は、マイクロアレイ法又はブロット法であることを特徴とする請求項40記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  42. 前記マイクロアレイ法又はブロット法に用いられるプローブは、ヌクレオチド又はタンパク質であることを特徴とする請求項41記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  43. 前記ヌクレオチドは、mRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであることを特徴とする請求項42記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  44. 前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであることを特徴とする請求項42または請求項43記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  45. 前記遺伝子発現レベルの測定を前記生体応答遺伝子に対応する核酸又は前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質の存在もしくは量を測定することで決定することを特徴とする請求項33ないし請求項39のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  46. 前記遺伝子発現レベルの測定を免疫学的方法によって行うことを特徴とする請求項33ないし請求項39のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出・予測方法。
  47. 前記免疫学的方法は、前記生体応答遺伝子によってコードされるタンパク質又はその断片に対する特異抗体と標的タンパク質との免疫学的複合体を検出する方法であることを特徴とする請求項46記載の化学物質の毒性の検出・予測方法。
  48. 前記特異抗体は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、キメラ抗体、および抗体フラグメントから選択されることを特徴とする請求項47記載の化学物質の毒性の検出・予測方法。
  49. 請求項1ないし請求項48のうちのいずれか1つに記載の方法に用いられるプローブを含むキットであって、該プローブが、前記生体応答遺伝子またはその転写産物に特異的にハイブリダイズする配列を有する分子を含むことを特徴とする化学物質の毒性検出キット。
  50. 前記プローブは、ヌクレオチド又はタンパク質であることを特徴とする請求項49記載の化学物質の毒性検出キット。
  51. 前記ヌクレオチドは、mRNA、cDNA、合成オリゴヌクレオチドであることを特徴とする請求項50記載の化学物質の毒性検出キット。
  52. 前記ヌクレオチドは、前記生体応答遺伝子のセンス鎖又はアンチセンス鎖とハイブリダイズし、10〜100merであることを特徴とする請求項50または請求項51記載の化学物質の毒性検出キット。
  53. 前記ヌクレオチドは、標識化ヌクレオチドであることを特徴とする請求項50ないし請求項52のうちいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出キット。
  54. 前記プローブは、抗体及び/又はアプタマーであるタンパク質であることを特徴とする請求項49または請求項50記載の化学物質の毒性検出キット。
  55. 前記プローブは、少なくとも1つ以上を固体支持体に固定したDNAマイクロアレイ、DNAチップ、タンパクチップまたは抗体チップを含むことを特徴とする請求項49ないし請求項54のうちのいずれか1つに記載の化学物質の毒性検出キット。
  56. 前記固体支持体は、ガラス、シリコン、プラスチック又は生体膜であることを特徴とする請求項55記載の化学物質の毒性検出キット。
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CN107064368A (zh) * 2017-04-21 2017-08-18 常州佳德医药科技有限公司 衍生化hplc法测定水合肼的方法
CN111724866A (zh) * 2019-03-22 2020-09-29 塔塔咨询服务有限公司 基于化学信息的化合物的生物响应的自动预测

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