JP2014532429A - カルボキシル化表面を使用して細胞を固定、単離、および濃縮するための材料および方法 - Google Patents
カルボキシル化表面を使用して細胞を固定、単離、および濃縮するための材料および方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2011年11月3日に提出された米国仮特許出願第61/555,349号に対する優先権を主張し、この内容は、それらの全体が参照によってこれによって組み込まれる。
本発明は、カルボキシル化表面を使用して、サンプルから細胞を濃縮および/または単離するのに使用するための方法における材料に関する。
カルボキシル化表面は、バイオテクノロジーの技術分野において、多様な用途を見出せている。
本開示は、カルボキシル化表面を使用する細胞の固定に関する方法、組成物、試薬、システム、およびキットを含む。方法、組成物、試薬、システム、およびキットは、たとえば、病原生物の検出および同定ならびに特定の疾患に対する遺伝的素因の検出において使用するための細胞からの生体分子の単離を含むが、これらに限定されない、実験室での研究および臨床診断目的に有用である。
一態様において、細胞を固定する方法であって、細胞とカルボキシル化表面との間の結合を誘発するのに十分な条件下で、細胞を含むサンプルを、該表面と接触させるステップを含む、方法が、開示される。一態様において、細胞が、哺乳動物細胞である。
− シリカおよびポリケイ酸材料などのシリコーン、石英、ホウケイ酸、ケイ酸、珪藻土、またはガラスを含むかまたはそれからなる、材料;
− ポリメタクリル酸(poly(meth)acrylate)、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリスチロール、ポリアクリルアミド、ジビニルベンゼンポリマー、スチレンジビニルベンゼンポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸、またはメタクリル酸メチルポリマーなどのポリマーを含むかまたはそれからなる、材料;
− アガロース、セルロース、デキストラン、またはセファロースなどの多糖を含むかまたはそれからなる、材料;
− 鉱物を含むかまたはそれからなる、材料;
− 酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、または酸化ジルコニウムなどの金属酸化物を含むかまたはそれからなる、材料;
− 金またはプラチナなどの金属を含むかまたはそれからなる、材料;ならびに
− 前述のものの誘導体を含むかまたはそれからなる、材料。
一態様において、カルボキシル化表面が、細胞を濃縮または単離するために使用されてもよい。一態様において、(a)上記に記載されるように細胞を固定するステップ、および(b)該表面をサンプルから分離し、それによって細胞を単離するステップを含む方法が、提供される。
細胞から生体分子を単離する方法であって、(a)上記に記載されるように細胞を単離するステップ、および(b)細胞を溶解し、それによって生体分子を溶解物の中に放出させるステップを含む、方法が、さらに提供される。
例示的な一態様において、上記に記載される核酸を単離し、溶解物における核酸を検出することによって、核酸がサンプルにおいて検出される。ゲル電気泳動、逆転写酵素PCRおよびリアルタイムPCRを含むPCR関連の技術、配列決定、サブクローニング手順、サザンブロッティング、ノーザンブロッティング、蛍光インサイツハイブリダイゼーション、ならびにHYBRID CAPTURE(商標)およびマルチプレックス分析を含む様々な突然変異分析を含む、核酸を検出するための任意の方法が、使用されてもよい。例示的な一態様において、特異的な配列を含む核酸が、特異的な配列に相補的な核酸プローブに対してそれをハイブリダイズすることによって検出されてもよい。一態様において、核酸プローブが、固相に結合しているかまたは固相に結合するように適合される。他の態様において、核酸分子に対する核酸プローブのハイブリダイゼーションが、プローブと核酸分子との間のDNA:RNAハイブリッドをもたらす。次いで、結果として生じるハイブリッドに、DNA:RNAハイブリッドに特異的に結合することが知られている抗体(「DNA:RNA結合抗体」)を結合させてもよく、これは、さらには、固相に結合させてもよいまたは固相に結合するように適合させてもよい。いずれの場合も、核酸とのプローブのハイブリダイゼーションは、固相と結合している核酸をもたらし、次いで、これは、機械的な手段を使用して、溶解物から分離されてもよい。限定ではなく例として、そのような方法は、米国特許第6,228,578号および米国特許出願第12/695,071号において記載され、これらの内容は、参照によってそれらの全体が組み込まれる。例示的なDNA:RNA結合抗体は、米国特許第4,732,847号および米国特許第4,865,980号において開示されるものを含むが、これらに限定されず、これらの内容は、それらの全体が参照によって本明細書において組み込まれる。他の例示的な方法において、核酸が、とりわけ核酸を増幅することによって、検出される。例示的な増幅方法は、ポリメラーゼ連鎖反応(「PCR」)、逆転写酵素PCR(「RT−PCR」)、リアルタイムPCR、リアルタイムRT−PCRを含むが、これらに限定されない。
一態様において、検出が、標的核酸とそれに対して特異的な核酸プローブとの間の二本鎖核酸ハイブリッドの生成を含む。一態様において、核酸ハイブリッドが、DNA:RNAハイブリッドである。
(e1)標的核酸に対して特異的な1つまたは複数のプローブと、放出されかつ任意で変性された該標的核酸を、該プローブおよび該標的核酸がハイブリダイズして二本鎖核酸ハイブリッドを形成するのを可能にする条件下で接触させること、ならびに
(e2)二本鎖核酸ハイブリッドの有無を検出すること
を含む。
(e2α)該二本鎖核酸ハイブリッドを固体支持体に捕捉するステップ、
(e2β)任意で、該固体支持体に結合している該二本鎖核酸ハイブリッドを非結合核酸から分離するステップ、および
(e2γ)二本鎖核酸ハイブリッドの有無を検出するステップ
を含む方法によって検出される。
(e2α)二本鎖ハイブリッドを、固相に結合しているかまたは該固相に結合するように適合された第1の結合物質と接触させて二本鎖核酸/第1の結合物質の複合体を形成することによって、該二本鎖核酸ハイブリッドが固体支持体に捕捉され、かつ
(e2γ)(a)該二本鎖核酸/第1の結合物質の複合体を、検出可能なマーカーにより標識されたさらなる結合物質と結合させて二本鎖核酸ハイブリッド/第1の結合物質/標識された結合物質の複合体を形成することによって、(b)任意で、該二本鎖核酸ハイブリッド/第1の結合物質/標識された結合物質の複合体を洗浄することによって、および(c)さらなる結合物質の標識の有無を検出し、それによって、標的核酸の有無を示すことによって、二本鎖核酸ハイブリッドの有無が検出される。
一態様において、生体分子が、タンパク質である。放出されたタンパク質は任意で、検出の前にまたはその間にさらに精製されてもよい。タンパク質精製方法は、限定を伴うことなく、硫安塩析、示差可溶化(differential solubilization)、スクロース勾配遠心分離、免疫沈殿、およびクロマトグラフィーを含む。クロマトグラフィータンパク質単離方法は、限定を伴うことなく、サイズ排除、イオン交換、疎水性相互作用、アフィニティー、イムノアフィニティー、および金属結合クロマトグラフィーを含む。開示される方法および組成物により得られるタンパク質は、限定を伴うことなく、配列決定、免疫沈殿、ウェスタンブロット、ELISAアッセイ、ドットブロット、およびキナーゼ活性またはホスファターゼ活性についてのアッセイなどの酵素活性アッセイを含む、続く分子分析方法において使用されてもよい。
さらなる態様において、疾患状態について臨床サンプルをスクリーニングするための自動化方法であって、(a)上記に記載されるように、カルボキシル化表面に、該サンプル中に含まれる細胞を固定するステップ、(b)上記に記載されるように該細胞を単離または濃縮するステップ、(c)上記に記載されるように、溶解物を生成するために該細胞を溶解するステップ、(d)該溶解物における生体分子の存在を検出するステップを含み、該溶解物における該生体分子の有無が疾患状態を示す、自動化方法が、提供される。限定ではなく例として、生体分子が、核酸である。
合計30,000または300,000個のSiHa細胞(細胞当たり2コピーのHPV 16)を、3mLの不純物がないPRESERVCYT(商標)(「clean PC」)液体細胞診断培地またはHPVネガティブ頸部検体プールの中に加えた。次いで、それぞれのサンプルを、以下に記載されるプロトコール1またはプロトコール2に従って処理した。
実施例1を、以下のサンプルを使用して繰り返した:(1)HPVネガティブPC頸部サンプル中の10,000個のSiHa;(2)HPVネガティブPC頸部サンプル中の5,000個のSiHa;(3)HPVネガティブPC頸部サンプル中の2,500個のSiHa;(4)HPVネガティブPC頸部サンプル(SiHaなし);および(5)clean PC中5,000個のSiHa。
プロトコール1を、2つの異なる量のビーズ(10μlおよび5μl)を追加し、異なるインキュベーション時間(1、10、15、および30分間)で繰り返した。結果を図3に示す。
プロトコール1を、10μlのビーズを使用して繰り返したが、ただし、細胞の固定後に除去した、様々な容量(50、100、および200μl)の上清は、保存し、溶解物に戻したことを条件とする。等容量の2:1 STM:DNRは、コントロールとして使用した。結果を図4に示す。上清の追加は、全体的なシグナルに影響を与えたが、それにもかかわらず、アッセイは、サンプルから細胞を完全に分離することなく実行することができる。
SUREPATH(商標)(「SP」)液体細胞診断培地中に保った合計10,000または20,000個のSiHa細胞(細胞当たり2コピーのHPV 16)を、3mLのSP HPVネガティブ頸部検体プールの中にスパイクした。次いで、それぞれのサンプルを、以下に記載されるプロトコール3またはプロトコール4に従って処理した。
50,000個のSiHa細胞を使用し、また、SP臨床プールのpHをHClを使用してpH4に下げた以外は、プロトコール3を上記のように繰り返した。結果を図6に示す。図に示すように、pHを低下させることにより、カルボキシル化表面が細胞に結合する能力が改善された。
50,000個のSiHa細胞を使用し、SP臨床プールを様々な容量のメタノール(24%、42%)により希釈し、pHをHClを使用してpH4.5に下げた以外は、プロトコール3を上記のように繰り返した。結果を図7に示す。
合計50,000個の熱不活性化トラコーマクラミジア(Chlamydia trachomatis)基本小体(細胞当たり5つの潜在プラスミド(cryptic plasmid)コピー;アッセイ当たり250,000コピー)を、3mLの不純物がないPRESERVCYT(商標)(「clean PC」)液体細胞診断培地またはPRESERVCYT(商標)中のHPVネガティブ頸部検体プールの中にスパイクした。次いで、それぞれのサンプルは、下記に記載されるプロトコール5に従って処理した。
トラコーマクラミジア(Chlamydia trachomatis)基本小体(細胞当たり5つの潜在プラスミドコピー;アッセイ当たり250,000コピー)を、PRESERVCYT(商標)中HPVネガティブ頸部検体プールまたは新鮮な尿(4℃で24時間未満保存)の3mLの中にスパイクした。次いで、それぞれのサンプルを、以下に記載されるプロトコール5またはプロトコール6に従って処理した。STMおよびDNRの2:1混合物に直接追加したトラコーマクラミジア(Chlamydia trachomatis)基本小体は、ポジティブコントロールとして使用した。
Claims (28)
- 細胞を固定する方法であって、カルボキシル化表面に該細胞が結合するのを可能にするのに十分な時間、該カルボキシル化表面を、該細胞および固定物質を含むサンプルと接触させるステップを含む、方法。
- 5μm以下の平均サイズを有しかつ任意で磁性である固体粒子によって、前記カルボキシル化表面が提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記カルボキシル化表面が、全体として負の電荷、好ましくは全体として弱い負の電荷を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記カルボキシル化表面が、少なくとも0.1mEq/g、好ましくは約0.1〜約0.7mEq/gの水酸化ナトリウムを用いる伝導度滴定によって決定されたカルボキシル含有量を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記固定物質が架橋固定剤または非架橋固定剤を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記固定物質が、液体ベースの細胞診断培地である、請求項1に記載の方法。
- 前記液体ベースの細胞診断培地が9以下のpHを有する、請求項6に記載の方法。
- 前記液体ベース細胞診断培地のpHが、前記カルボキシル化表面に対する前記細胞の固定の前にまたは固定の間に下げられる、請求項6に記載の方法。
- 前記細胞が哺乳動物細胞である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カルボキシル化表面が、陽イオン交換クロマトグラフィーに適している、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カルボキシル化表面に対する前記細胞の結合が、リガンド−受容体相互作用によっても抗体−抗原相互作用によっても媒介されない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 結合が、前記細胞と前記カルボキシル化表面のカルボキシル基との間の直接的な相互作用によって媒介される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- サンプルから細胞を単離する方法であって、
(a)請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法に従って、カルボキシル化表面に該細胞を固定するステップ、および
(b)該カルボキシル化表面を該サンプルの少なくとも一部分から分離し、それによって該細胞を単離するステップ
を含む、方法。 - 細胞から生体分子を放出させる方法であって、
(b)請求項13に記載の方法に従って該細胞を単離するステップ、および
(c)単離された該細胞を、該細胞から該生体分子を放出させるのに適した液体組成物と接触させるステップ
を含む、方法。 - 前記液体組成物が、前記細胞を溶解し、それによって前記生体分子を放出させる、請求項14に記載の方法。
- 前記生体分子が核酸またはタンパク質である、請求項14または請求項15に記載の方法。
- サンプルにおける標的核酸の存在を判定する方法であって、
(c)請求項16に記載の方法に従って、該サンプル中に含まれる細胞から該標的核酸を放出させるステップ、ならびに
(d)任意で、放出された該標的核酸を変性させるステップ、ならびに
(e)
(e1)該標的核酸に対して特異的な1つまたは複数のプローブと、放出されかつ任意で変性された該標的核酸を、該プローブおよび該標的核酸がハイブリダイズして二本鎖核酸ハイブリッドを形成するのを可能にする条件下で接触させるステップ、および
(e2)二本鎖核酸ハイブリッドの有無を検出するステップ
を含む方法によって、該標的核酸を検出するステップ
を含む、方法。 - 前記カルボキシル化表面が磁性粒子上に配置されている、請求項17に記載の方法。
- 前記核酸プローブが、前記磁性粒子の存在下で前記標的核酸にハイブリダイズされる、請求項18に記載の方法。
- 前記二本鎖核酸ハイブリッドが、
(e2α)該二本鎖核酸ハイブリッドを固体支持体に捕捉するステップ、
(e2β)任意で、該固体支持体に結合している該二本鎖核酸ハイブリッドを非結合核酸から分離するステップ、および
(e2γ)二本鎖核酸ハイブリッドの有無を検出するステップ
を含む方法によって検出される、請求項19に記載の方法。 - (e2α)前記二本鎖核酸ハイブリッドを、固相に結合しているかまたは該固相に結合するように適合された第1の結合物質と接触させて二本鎖核酸/第1の結合物質の複合体を形成することによって、該二本鎖ハイブリッドが前記固体支持体に捕捉され、かつ
(e2γ)(a)該二本鎖核酸/第1の結合物質の複合体を、検出可能なマーカーにより標識されたさらなる結合物質と結合させて二本鎖核酸ハイブリッド/第1の結合物質/標識された結合物質の複合体を形成することによって、(b)任意で、該二本鎖核酸ハイブリッド/第1の結合物質/標識された結合物質の複合体を洗浄することによって、および(c)該さらなる結合物質の標識の有無を検出し、それによって前記標的核酸の有無を示すことによって、二本鎖核酸ハイブリッドの有無が検出される、
請求項20に記載の方法。 - 前記固体支持体が前記第1の結合物質によりコーティングされている、請求項21に記載の方法。
- (a)、(b)、(c)、(d)、または(e)のうちの少なくとも1つが自動化されている、請求項17に記載の方法。
- 前記標的核酸がウイルス核酸であり、該ウイルス核酸の存在がウイルス関連疾患を示す、請求項17に記載の方法。
- 前記二本鎖核酸ハイブリッドがDNA:RNAハイブリッドである、請求項17〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 生体分子を検出するためのキットであって、細胞を結合させるように適合されたカルボキシル化表面を有する固体支持体を含み、かつ任意で、該細胞から該生体分子を放出させるための液体組成物を含む、キット。
- 細胞を固定するため、および任意で、該細胞をサンプルから単離するための、カルボキシル化表面を含む固体支持体の使用。
- 固定物質の存在下でカルボキシル化表面に結合された哺乳動物細胞を含む、組成物。
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