JP2013050356A - 抗体を用いて口蹄疫ウイルスを検出する方法 - Google Patents

抗体を用いて口蹄疫ウイルスを検出する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ELISA法を利用して、口蹄疫ウイルスを血清型特異的に検出する方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法は、口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合する抗体、または口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合する抗体を用いたELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型について特異的に検出する。
【選択図】なし

Description

本発明は、当該抗体を用いて口蹄疫ウイルスを血清型に分けて検出する方法に関する。
口蹄疫ウイルス(foot and mouth disease virus:FMDV)は、家畜の伝染病の1つである。口蹄疫ウイルスは、鯨偶蹄目(例えばウシ、ブタ、シカ、ヒツジ、ヤギなど)に属する動物を主な宿主としており、日本ではその感染疾患が家畜伝染病予防法において法定伝染病に指定されている。口蹄疫ウイルスは、周囲環境において容易に不活性化しないため伝播性が高く、感染した家畜の生産性を著しく低下させ、感染した幼獣において高い致死率を示す。特に高い伝播性に起因して、口蹄疫ウイルスに感染した家畜は、感染が確認され次第、殺処分に処される。また、口蹄疫ウイルスに感染した家畜が発見された地域、国家には家畜の移動制限が加えられるため、口蹄疫ウイルスは、畜産業に非常な経済的打撃を与え得る病原体として、世界的に認識されている。
口蹄疫ウイルスは、7つの血清型(O、A、C、Asia1、SAT1、SAT2およびSAT3)に分類される。これらのうち血清型SAT1、SAT2およびSAT3は、アフリカのみで存在が確認されている。よって、他の地域では、血清型O、A、CおよびAsia1しか存在が確認されていない。
日本では口蹄疫ウイルスに感染した個体は、2000年までおよそ1世紀にわたって確認されていなかった。しかし、2000年および2010年に、口蹄疫ウイルスに感染した個体が確認された。このため、口蹄疫の流行に対する対処法を確立することの重要性が明らかに高まっている。上記対処法として最も重要なのは、感染の疑いのある家畜が、口蹄疫ウイルスに感染しているか否か、感染している場合にはその血清型が上記4つのうちのいずれであるかを決定することである。
一般的な決定方法としては、RT−PCRによって口蹄疫ウイルスの遺伝子を検出する方法である。この方法では、遺伝子の増幅が認められれば、陽性(口蹄疫ウイルスに感染している)と決定されるが、血清型を決定するには他の方法によってさらに試験する必要がある。よって、迅速に血清型を決定するという点では、単独にRT−PCRを利用する方法は好ましくない。そこで、ELISAを利用して口蹄疫ウイルスの血清型を決定する方法が検討されている(例えば、本発明者らによる非特許文献1)。
JOUNAL OF CLINICAL Microbiology, NOV. 2009, p.3663-3668
しかし、現状では特定の血清型の口蹄疫ウイルスのいずれかと特異的に結合し、他の血清型の口蹄疫ウイルスと結合しない抗体は、2種(血清型OまたはAに特異的な抗体)しか見出されていない。よって、現状では、ELISAによって血清型OおよびA以外の血清型の口蹄疫ウイルスを検出できない。このため、1ステップにおいて、口蹄疫ウイルスに対する感染の有無および血清型を決定できない。
よって、血清型CまたはAsia1の口蹄疫ウイルスを検出可能なELISA法の開発が求められている。
以上の課題を鑑みて、本発明の目的は、血清型CまたはAsia1の口蹄疫ウイルスのみを検出し得るELISA法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の方法は、口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体、または口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体を用いたELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型について特異的に検出する。
上記課題を解決するために、本発明の方法は、口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体、口蹄疫ウイルスの血清型Oと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型A、CおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、ならびに口蹄疫ウイルスの血清型Aと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、CおよびAsia1と特異的に結合しない抗体を用いたELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型について特異的に検出する。
上記方法において、上記抗体のいずれもがモノクローナル抗体であることが好ましい。
上記方法において、上記抗体のいずれもがポリクローナル抗体であることが好ましい。
上記方法において、口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない上記抗体が、ハイブリドーマの抗口蹄疫ウイルス血清型C hybridoma 13F1(自己寄託株)によって産生されることが好ましい。
上記方法において、口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない上記抗体が、ハイブリドーマの抗口蹄疫ウイルス血清型Asia1 hybridoma 12C7(自己寄託株)によって産生されることが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明のELISAキットは、口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、または口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体が固定されている基材を備えている。
本発明は、血清型Cおよび血清型Asia1の口蹄疫ウイルスを、他の血清型のウイルスと区別して検出可能であるという効果を奏する。
本発明のモノクローナル抗体および従来のモノクローナル抗体の抗原特異性の違いを示す図である。 本発明に係るELISAを用いて口蹄疫ウイルスを検出した結果を示す図である。
本発明の詳細について以下に説明する。
本発明の方法は、口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体、または口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体を用いたELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型について特異的に検出する。したがって、本発明の方法を用いれば、他の血清型と交差反応することなく、血清型Asia1またはCの口蹄疫ウイルスを検出可能である。
本発明の方法は、口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体、口蹄疫ウイルスの血清型Oと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型A、CおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、ならびに口蹄疫ウイルスの血清型Aと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、CおよびAsia1と特異的に結合しない抗体を用いたELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型について特異的に検出することが特に好ましい。このような構成であれば、1ステップのELISAアッセイによって、アッセイの対象に含まれている病原体が、口蹄疫ウイルスであるか、4つの血清型のいずれであるかを同時に決定することができる。
本発明の方法に使用される抗体はいずれも、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体であり得る。しかし、より特異的な反応性および交差反応性を示すおそれの少なさという観点から、本発明の方法に使用される抗体はいずれもモノクローナル抗体であることが好ましい。
本発明の方法に使用される抗体は、ハイブリドーマの抗口蹄疫ウイルス血清型Asia1 hybridoma 12C7(自己寄託株)によって産生されることが好ましい。また、本発明の抗体は、ハイブリドーマの抗口蹄疫ウイルス血清型C hybridoma 13F1(自己寄託株)によって産生されることが好ましい。
ここで、これらのハイブリドーマはいずれも、BSL3以上の病原体が付着している可能性が否定できないものとして、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターが行う特許出願に係る微生物の寄託等に関する規定第4条第1項第一号の規定に該当するため、同センターより受託証を交付できない旨が通知されている(寄託受託証不交付通知書の通知年月日:平成23年8月15日)。そこで、出願人は、これらのハイブリドーマを自己寄託株として自ら保存している。
また、口蹄疫ウイルスは、上述のように、家畜伝染病予防法において法定伝染病に指定されている疾患を直接的に引き起こす病原体である。さらに、これらのハイブリドーマおよびこれらから産生された抗体は、口蹄疫ウイルスが付着している可能性を完全に否定することができない。したがって、現時点では、農林水産省によって取扱いの許可を受けている独立行政法人農業・食品産業技術研究機構(出願人)の施設外に、これらのハイブリドーマおよび抗体を持ち出すことはできない。
以上のように、本発明の方法に使用される抗体およびハイブリドーマは、公衆の安全および法的規制に基づいて、適切と判断される第三者のみにしか分譲されず、また上記施設外への持ち出すことはできない。
本発明の方法は、上述のようにELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型特異的に検出する方法である。したがって、ELISA法に適用可能な、固相を提供し得る任意の基材に対して上述のような抗体を適宜付着させることによって、本発明の方法を実施し得る。つまり、本発明はまた、口蹄疫ウイルスを血清型特異的に検出可能な抗体が付着させられている基材を備えている、ELISAキットに関する。
上記基材としては、複数のウェルを備えているプレートが一般的である。しかし、所望の抗体を付着させた後に、当該抗体に口蹄疫ウイルスを反応させ得、これに続いて標識化合物と結合されている口蹄疫ウイルスと特異的に結合する抗体を口蹄疫ウイルスに反応させ得る基材であれば、基材の種類は特に限定されない。
また、後述の実施例に述べられているMSD(monoclonal antibody based sandwich direct)−ELISAは、本発明の方法として最も好適な手法である。よって、本発明の方法に使用され得る抗体を利用して実施可能な他のELISA法は、本発明の方法に包含される。
〔モノクローナル抗体(13F1および12C7)の作製〕
(ハイブリドーマの作製)
口蹄疫ウイルスのAsia1 Shamir株およびC/PHI/7/84株をIB−SR−2細胞に接種し、一晩にわたって回転培養した。回収した培養液を4000Gにおいて30分間にわたって遠心した後に、上清を回収した。上清を飽和硫化アンモニウム溶液と等量混和し、一晩にわたって4℃において撹拌することによってウイルスを析出させた。析出させたウイルスを、4000Gにおいて30分間にわたって遠心して沈殿させ、上清を捨ててから適量のPBSを用いて懸濁した。再び170000G(32000rpm)において2時間にわたって遠心し、上清を除去し、1mlのPBSを用いてウイルスを懸濁した。シュークロース密度勾配(15〜45%)にウイルスの懸濁液を乗せ、270000G(41000rpm)において1.5時間にわたって遠心を行い、所定の位置にあらわれた目的のバンドを回収することによって、146Sの完全粒子を精製した。
8〜12週齢のメスのBALB/cマウスの腹腔内に、上述のように精製した口蹄疫ウイルスのAsia1 Shamir株およびC/PHI/7/84株の完全粒子をそれぞれ接種した。初回免疫ではフロイントコンプリートアジュバント(ヤトロン社製)および精製したウイルス液の等量混合物、追加免疫ではフロイントインコンプリートアジュバント(ヤトロン社製)および精製したウイルス液の等量混合物を、連結針を用いてミセル化させてエマルションを生成した。最終免疫後にマウスの脾臓細胞とマウスミエローマ細胞P3U1とをポリエチレングリコール4000(メルク社製)を用いて融合させ、HAT培地(0.1mMのヒポキサンチン、0.4μMのアミノプテリン、16μMのチミジンを含んでいる20%FCSのRPMI−1640培地(ニッスイ))を用いて96ウェルプレートにおいて培養した。2週間後からはHT選択培地(0.1mMのヒポキサンチン16μMのチミジンを含んでいる20%FCSのRPMI−1640倍地(ニッスイ))を用いて培養した。
上述のように培養することによって、ハイブリドーマのコロニーを形成させ、ELISAおよび口蹄疫ウイルス感染細胞を用いた免疫染色によって目的のモノクローナル抗体を産生しているハイブリドーマをスクリーニングした。スクリーニングの詳細は以下の通りである。
ELISAにおいて、ウサギ抗口蹄疫ウイルス抗体を、固相に吸着させ、血清型の口蹄疫ウイルスの完全粒子(C/PHI/7/84株またはAsia1 Shamir株のいずれか)と反応させた。次いで、ウイルスを取り除いてからハイブリドーマの培養上清を加えて反応させた。そして、培養上清を取り除いてからHRP標識したマウス抗IgG抗体を加えて反応させた。標識抗体を捨ててから発色基質と反応させて、吸光度を測定した。
口蹄疫ウイルス感染細胞を用いた免疫染色において、複数のウェルを有しているプレートにIB−SR−2細胞を播種した後に口蹄疫ウイルスを血清型に分けて接種した。感染後の適当な時間(感染細胞がはがれない程度)に培養液を捨て、冷却したアセトンを用いて感染細胞を固定した。スクリーニングの各タイムポイントにおいて使用するまで、各プレートを−80℃に保存しておいた。つまり、スクリーニング対象のハイブリドーマの1つに対して4種類の血清型に必要な分だけ感染細胞を準備した。保存しておいたプレートにスクリーニングするハイブリドーマの培養上清を加えてインキュベートした。上清を捨ててからHRP標識した抗マウスIgG抗体を加えて反応させた。標識抗体を捨ててから発色基質と反応させ、顕微鏡下において抗体の有無を判定した。
培養上清に抗体が存在しているハイブリドーマをELISAによって特定し、さらにELISAによるスクリーニングの結果が非特異的な反応ではないことを確認するために、口蹄疫ウイルス感染細胞を用いた免疫染色によって再度スクリーニングした。
スクリーニングによって選択したハイブリドーマを、標準的な方法にしたがってクローニングすることによって、目的のモノクローナル抗体を安定して産生している2種類のハイブリドーマを確立した。ハイブリドーマのそれぞれを抗口蹄疫ウイルス血清型Asia1 hybridoma 12C7(自己寄託株)、および抗口蹄疫ウイルス血清型C hybridoma 13F1(自己寄託株)と名づけた。また、これらのハイブリドーマによって産生されているモノクローナル抗体のそれぞれを、12C7(血清型Asia1の口蹄疫ウイルスを特異的に認識するモノクローナル抗体)および13F1(血清型Cの口蹄疫ウイルスを特異的に認識するモノクローナル抗体)と名づけた。
(12C7および13F1の性質決定)
(1)ELISA法、(2)ウイルス中和試験および(3)口蹄疫感染細胞の免疫染色によって、得られたモノクローナル抗体の抗原特性および中和活性について調べた。(1)〜(3)は、以下の材料および手順を用いて行った。
(1)ELISA法
スクリーニングにおけるELISAと同様の手順で行った。比較対象のモノクローナル抗体として、血清型Oおよび血清型Asia1の口蹄疫ウイルスと交差反応性を示す抗体(7C2)を使用した。以下の(2)および(3)についても同様に、7C2を比較対象として使用した。7C2については、JOUNAL OF CLINICAL Microbiology, NOV. 2009, p.3663-3668を参照すればよい。
(2)ウイルス中和試験
感染用の細胞としてIB−SR−2細胞を使用した。定法にしたがって、ハイブリドーマの培養上清もしくは増殖用の培地のみ、およびウイルス液の混合液をインキュベートした後に、細胞に接種した。感染後5日目に染色して、培養上清とのウイルス液の混合およびインキュベーションによって、ウイルスの増殖を抑制したか否かを評価した。
(3)口蹄疫感染細胞の免疫染色
スクリーニングにおける免疫染色と同様の手順で行った。
(1)〜(3)の結果を図1に示す。図1に示すように、上述のようにして得られたモノクローナル抗体は、いずれも口蹄疫ウイルスの血清型Cまたは血清型Asia1のみを特異的に認識する。また、12C7は口蹄疫ウイルスの血清型Asia1に対して中和活性を示した。
〔MSD−ELISA〕
(使用する抗体)
本アッセイには、以下の6種の抗体を使用する。以降の記載において、抗体の種類は下記の番号と対応している。
1.血清型Oの口蹄疫ウイルスを特異的に認識するモノクローナル抗体(70C4)
2.血清型Aの口蹄疫ウイルスを特異的に認識するモノクローナル抗体(16C6)
3.血清型Cの口蹄疫ウイルスを特異的に認識するモノクローナル抗体(13F1)
4.血清型Asia1の口蹄疫ウイルスを特異的に認識するモノクローナル抗体(12C7)
5.血清型O、A、CおよびAsia1のいずれの口蹄疫ウイルスも認識するモノクローナル抗体(71F2)
6.血清型OおよびAsia1の口蹄疫ウイルスと交差反応するモノクローナル抗体(7C2)
7.すべての血清型の口蹄疫ウイルスを特異的に認識するモノクローナル抗体(1H5)
抗体1、2および5〜7については、JOUNAL OF CLINICAL Microbiology, NOV. 2009, p.3663-3668を参照すればよい。
(モノクローナル抗体の精製)
使用するモノクローナル抗体をプロテインGアフィニティーカラム(MAb Trap Kit; GH Healthcare 17-1128-01)にかけて、アッセイに使用するためのIgG画分のみを精製した。
(抗体懸濁液における緩衝液の置換)
抗体の精製によって得られたIgG画分を含んでいる抗体懸濁液における緩衝液を、Amicon ultra Centrifugal filter units(Millipore社、商品コード:UFC805024)を用いて、0.01MのPBSに置換した。
(ペルオキシダーゼ標識したモノクローナル抗体の作製)
Peroxidase Labeling Kit-SH(同仁化学、商品コード:LK09)を用いて、抗体1〜6をペルオキシダーゼによって標識した。
(MSD−ELISAの評価)
捕捉抗体としての抗体7を0.05Mの炭酸バッファー(pH9.6)によって0.2μg/50μlに希釈し、96ウェルプレート(Immulon II HB Thermo)の各ウェルに50μlずつを分注し、4℃において一晩にわたって固相化させた。洗浄液(300μl/ウェルの0.002MのPBS)を用いて4回にわたって洗浄した後、異なる血清型の口蹄疫ウイルスを含んでいるサンプルを50μlずつ各ウェルに加え、100rpmにおいて振とうしながら37℃において1時間にわたって反応させた。ここで、0.01MのPBS(pH7.4)に0.05%(v/v)のTween20を加えたA液を、陰性対照として1つのウェルに入れておいた。固相化後の洗浄と同様に洗浄した後、B液(A液に8%のスキムミルクが加えられている溶液)を各ウェルに加えて、室温において20分間にわたって各ウェルをブロッキングした。B液を捨ててから洗浄せずに、B液を用いて500倍に希釈したペルオキシダーゼ標識した抗体1〜6の50μlをウェルに加え、37℃において45分間にわたって反応させた。上記洗浄液を用いて8回にわたって洗浄した後、50mLの0.05Mのリン酸クエン酸バッファー(pH5.0)に30mgのOPDおよび3%(w/v)の過酸化水素を加えた発色基質を各ウェルに対して50μlずつ加えた。室温の暗所において15分間にわたって反応させた後に、50μlの1.25Mの硫酸を用いて反応を停止させ、ELISAプレートリーダーによって492nmおよび690nmの波長を測定した。結果を図2に示す。
図2に示すよう、抗体1〜4は、それぞれが特異的に認識する血清型の口蹄疫ウイルスのみと反応していることが明らかである。これに対して、抗体6は、血清型Asia1だけでなく血清型Oとも反応していた。よって、本発明に係るMSD−ELISAを用いれば、検出対象である口蹄疫ウイルスの血清型を迅速かつ正確に決定することができる。
本発明は、家畜に感染する口蹄疫ウイルスを血清型に分けて検出可能な技術に利用することができる。

Claims (7)

  1. 口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体、または口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体を用いたELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型について特異的に検出する、方法。
  2. 口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体、口蹄疫ウイルスの血清型Oと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型A、CおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、ならびに口蹄疫ウイルスの血清型Aと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、CおよびAsia1と特異的に結合しない抗体を用いたELISA法にしたがって、口蹄疫ウイルスを血清型について特異的に検出する、請求項1に記載の方法。
  3. 上記抗体のいずれもがモノクローナル抗体である、請求項1または2に記載の方法。
  4. 上記抗体のいずれもがポリクローナル抗体である、請求項1または2に記載の方法。
  5. 口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない上記抗体が、ハイブリドーマの抗口蹄疫ウイルス血清型C hybridoma 13F1(自己寄託株)によって産生される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  6. 口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない上記抗体が、ハイブリドーマの抗口蹄疫ウイルス血清型Asia1 hybridoma 12C7(自己寄託株)によって産生される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  7. 口蹄疫ウイルスの血清型Cと特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびAsia1と特異的に結合しない抗体、または口蹄疫ウイルスの血清型Asia1と特異的に結合し、口蹄疫ウイルスの血清型O、AおよびCと特異的に結合しない抗体が固定されている基材を備えている、ELISAキット。
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