JP2016202044A - Mutagenesis study method using transformed cells - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物質の変異原性を評価するための方法(変異原性試験法)、並びに、該方法に使用される組換えベクター、および、形質転換体に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the mutagenicity of a substance (mutagenicity test method), a recombinant vector used in the method, and a transformant.
近年の科学技術の発達に伴い、様々な新規化学物質が開発されている。これらすべての化学物質が環境や人体等に悪い影響を及ぼすわけではないが、中には、がんやその他の遺伝性疾患の発症の要因となるような突然変異を引き起す物質も存在する。そのため、化学物質の変異原性を確認することは重要であり、特に、新規に開発される化学物質の変異原性を迅速、かつ正確に試験を行うことが必要となっている。 With the development of science and technology in recent years, various new chemical substances have been developed. Not all of these chemicals have a negative impact on the environment, the human body, etc., but there are substances that cause mutations that can cause cancer and other inherited diseases. Therefore, it is important to confirm the mutagenicity of a chemical substance, and in particular, it is necessary to quickly and accurately test the mutagenicity of a newly developed chemical substance.
現在普及している変異原性試験の1つにAmes試験がある(非特許文献1)。Ames試験は、サルモネラ菌属ネズミチフス菌(Salmonella typhimurium)のヒスチジン要求性突然変異株が、変異原と接触することによって誘導される復帰突然変異により、ヒスチジン非要求株に変わることを指標にして変異原性の評価を行う方法で、現在、最も信頼性が高く広く普及している試験方法である。この試験は、塩基対置換や塩基対の挿入・欠失などによって引き起こされるフレームシフト型突然変異を含む様々な変異を検出することができる。また、この方法によると、変異原性の強さに依存して、生じるコロニー数が変動するため、コロニー数をカウントするだけで変異原性の評価ができる点において簡便な方法といえる。しかしながら、サルモネラ菌などの細菌と動物などに由来する高等真核生物細胞では代謝系に大きな違いがあることから、必ずしもAmes試験の結果を動物などに外挿できないことが危惧されている。 One of the currently popular mutagenicity tests is the Ames test (Non-patent Document 1). The Ames test is mutagenic using the indication that a histidine-requiring mutant of Salmonella typhimurium changes to a histidine-unrequired strain by a backmutation induced by contact with the mutagen. This is the most reliable and widely used test method. This test can detect various mutations including frameshift mutations caused by base pair substitution and insertion / deletion of base pairs. In addition, according to this method, the number of colonies generated varies depending on the strength of mutagenicity. Therefore, this method can be said to be a simple method in that mutagenicity can be evaluated simply by counting the number of colonies. However, there are concerns that it is not always possible to extrapolate the results of the Ames test to animals, etc., because there are significant differences in metabolic systems between bacteria such as Salmonella and higher eukaryotic cells derived from animals.
一般的には細菌などの微生物には薬物代謝酵素(CYP酵素等)が少ないことから、試験物質の代謝物に対する変異原性を検出する場合には、肝臓ホモジネートの9,000 × gの上清(S9)と試験物質を事前にインキュベートした後に微生物を利用した試験に用いられる。この様な事情から、微生物ではなく、哺乳動物の培養細胞を用いた試験方法である小核試験法(非特許文献2)、あるいは、コメットアッセイ法 (非特許文献3)などもよく用いられている。その他、ラムダファージのレポーター遺伝子を含む遺伝子を導入したトランスジェニックラットを用いた変異原性試験も報告されている(特許文献1)。
これらの試験は、哺乳動物細胞を利用している点において、Ames試験に比べ、被験物質のヒトに対する影響を評価しやすいと考えられる。しかしながら、これらの方法は細胞の形態異常などを検出する点、トランスジェニック動物を作製する必要がある点において、試験実施者の熟練した技術が要求される。従って、より操作が簡便で、評価が容易な新しい試験方法が求められている。
In general, microorganisms such as bacteria have few drug-metabolizing enzymes (CYP enzymes, etc.). Therefore, when detecting the mutagenicity of a test substance against metabolites, a 9,000 x g supernatant of liver homogenate (S9 ) And a test substance are pre-incubated and then used for a test using microorganisms. Under these circumstances, the micronucleus test method (Non-patent document 2) or the comet assay method (Non-patent document 3), which is a test method using cultured mammalian cells instead of microorganisms, is often used. Yes. In addition, a mutagenicity test using a transgenic rat introduced with a gene containing a lambda phage reporter gene has also been reported (Patent Document 1).
These tests are considered to be easier to evaluate the influence of the test substance on humans than the Ames test in that mammalian cells are used. However, these methods require the skill of the tester in terms of detecting abnormal cell morphology and the like, and in the need to produce transgenic animals. Accordingly, there is a need for a new test method that is easier to operate and easy to evaluate.
哺乳動物細胞を用いた簡便な方法として、p53による転写調節機構を利用した変異原性試験法が報告されている(特許文献2、特許文献3)。この方法は、哺乳動物細胞に対する変異原の影響を簡便に評価する方法として優れているが、p53の転写調節機能を介して変異原性を評価するものであるため、別途、染色体DNAへの直接的なダメージを検出する簡便な評価法の開発が望まれている。 As a simple method using mammalian cells, a mutagenicity test method using a transcriptional regulatory mechanism by p53 has been reported (Patent Documents 2 and 3). This method is excellent as a simple method for evaluating the effect of mutagen on mammalian cells, but it is for evaluating mutagenicity through the transcriptional regulatory function of p53. The development of a simple evaluation method for detecting specific damage is desired.
上記事情に鑑み、本発明者らは、従来法よりも簡便な変異原性試験法の開発を試みた。
すなわち、本発明は、真核生物細胞を用いた変異原性試験法、並びに、該方法に使用される組換えベクター、および、該ベクターを含む形質転換細胞の提供を目的とする。
In view of the above circumstances, the present inventors have attempted to develop a mutagenicity test method that is simpler than conventional methods.
That is, an object of the present invention is to provide a mutagenicity test method using eukaryotic cells, a recombinant vector used in the method, and a transformed cell containing the vector.
発明者らは、蛍光タンパク質(GFP)遺伝子の開始コドン(ATG)の直下に、DNA損傷を検出するための標的配列(以下、変異原性検出配列とする)を挿入した改変GFP遺伝子が、発現可能に挿入された組換えベクターを作製し、このベクターを用いて形質転換した動物細胞に対する被験物質の変異原性を評価したところ、簡便かつ感度良く変異原性の評価が可能であることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors expressed a modified GFP gene in which a target sequence (hereinafter referred to as a mutagenicity detection sequence) for detecting DNA damage was inserted immediately below the start codon (ATG) of the fluorescent protein (GFP) gene. A recombinant vector that can be inserted is prepared, and the mutagenicity of the test substance against animal cells transformed with this vector is evaluated, and it is found that the mutagenicity can be evaluated easily and with high sensitivity. The present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下の(1)〜(9)である。
(1)終始コドンを含まず、3の倍数個の塩基からなる変異原性検出配列を含む組換えベクターであって、
開始コドン、変異原性検出配列、開始コドンを含まないレポーター遺伝子配列の順に配置され、該レポーター遺伝子が発現可能に挿入された組換えベクター。
(2)前記変異原性検出配列が50塩基以上で構成されていることを特徴とする上記(1)に記載の組換えベクター。
(3)前記変異原性検出配列において、そのアンチセンス鎖中の一部の配列が、チミンおよびシトシンのみで構成されていることを特徴とする上記(1)または(2)のいずれかに記載の組換えベクター。
(4)前記レポ−ター遺伝子が、蛍光タンパク質をコードするものであることを特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の組換えベクター。
(5)前記変異原性検出配列の一部の配列が、配列番号1で表される配列であることを特徴とする上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の組換えベクター。
(6)上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の組換えベクターを含む細胞。
(7)前記細胞が動物細胞であることを特徴とする上記(6)に記載の細胞
(8)下記(a)および(b)の工程を含む変異原性試験法。
(a)上記(6)または(7)に記載の細胞を被験物質に接触させる工程、
(b)被験物質を接触させた細胞中におけるレポーター遺伝子の発現量と、被験物質を接触させていない細胞中におけるレポーター遺伝子の発現量を比較し、被験物質がレポーター遺伝子の発現に影響を及ぼすか否かを判定する工程
(9)少なくとも上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の組換えベクターを含む、上記(8)に記載の変異原性試験法を実施するためのキット。
That is, this invention is the following (1)-(9).
(1) A recombinant vector containing a mutagenicity detection sequence comprising no base codon and consisting of a multiple of 3 bases,
A recombinant vector in which an initiation codon, a mutagenicity detection sequence, and a reporter gene sequence not including the initiation codon are arranged in this order, and the reporter gene is inserted so that it can be expressed.
(2) The recombinant vector according to (1) above, wherein the mutagenicity detection sequence is composed of 50 bases or more.
(3) In the mutagenicity detection sequence, a part of the sequence in the antisense strand is composed only of thymine and cytosine, according to any one of (1) and (2) above Recombinant vector.
(4) The recombinant vector according to any one of (1) to (3) above, wherein the reporter gene encodes a fluorescent protein.
(5) The recombinant vector according to any one of (1) to (4) above, wherein a partial sequence of the mutagenicity detection sequence is the sequence represented by SEQ ID NO: 1.
(6) A cell comprising the recombinant vector according to any one of (1) to (5) above.
(7) The cell according to (6) above, wherein the cell is an animal cell (8) A mutagenicity test method comprising the following steps (a) and (b):
(A) contacting the cell according to (6) or (7) with a test substance,
(B) Whether the test substance affects the expression of the reporter gene by comparing the expression level of the reporter gene in the cell contacted with the test substance and the expression level of the reporter gene in the cell not contacted with the test substance (9) A kit for carrying out the mutagenicity test method according to (8) above, comprising at least the recombinant vector according to any one of (1) to (5) above.
本発明にかかる組換えベクターを使用した変異原性試験法を使用することで、煩雑な操作を行うことなく、真核生物に影響を及ぼす可能性のある変異原の評価を迅速に行うことができる。また、被験物質以外の物質を培養液に添加する必要がない。 By using the mutagenicity test method using the recombinant vector according to the present invention, it is possible to quickly evaluate mutagens that may affect eukaryotes without complicated operations. it can. Moreover, it is not necessary to add substances other than the test substance to the culture solution.
本発明の第1の実施形態は、終始コドンを含まず、3の倍数個の塩基からなる変異原性検出配列を含む組換えベクターであって、
5’側から、開始コドン、変異原性検出配列、開始コドンを含まないレポーター遺伝子配列の順に配置され、該レポーター遺伝子が発現可能に挿入された組換えベクターである。
本発明の第1の実施形態においては、「変異原性検出配列」を開始コドンに隣接して連結させ、その直後に開始コドンを含まないレポーター遺伝子(つまり、レポーター遺伝子単独で発現可能となるような開始コドンを含まない遺伝子)を連結させたDNA構築物を、該レポーター遺伝子が機能し得る状態で発現可能に挿入した組換えベクターが提供される。「変異原性検出配列」は、被験物質によって惹起される変異、例えば、置換、挿入、欠失、あるいは、ダイマー形成などの塩基の修飾を検出するための配列である。変異が生じていない状態の変異原性検出配列は、塩基の数が3の倍数であり、かつ、終始コドンを含まない(変異原性検出配列中に、タンパク質の翻訳フレーム枠に合うTAA、TAGおよびTGAを含まない)ため、この配列に続くレポーター遺伝子は、正常に発現することができる(つまり、GFP遺伝子を用いた場合、緑色蛍光が得られる)。しかし、被験物質によって変異原性検出配列中に変異が引き起こされると、置換、挿入、欠失などにより、読み枠にずれが生じ、その結果、変異原性検出配列中に終始コドンが生じたり、あるいは、レポーター遺伝子のアミノ酸配列とは異なる配列を有するポリペプチドが発現するなど、レポーター遺伝子が正常に発現することができなくなり、レポーター遺伝子によってコードされるタンパク質の活性が変動することになる(つまり、GFP遺伝子を用いた場合、緑色蛍光は得られない)。また、変異原性検出配列にダイマー形成などの塩基修飾が誘導されると、転写の工程が修飾された部分で停止してしまい、レポーター遺伝子が発現されなくなる(つまり、GFP遺伝子を用いた場合、緑色蛍光は得られない)。
開始コドンと変異原性検出配列、および、変異原性検出配列とレポーター遺伝子とは直接連結しても、制限酵素サイトなどの塩基配列を挿入して間接的に連結してもよい。間接的に連結する場合には、レポーター遺伝子が発現可能となるような塩基数の塩基配列を挿入する必要がある。
A first embodiment of the present invention is a recombinant vector comprising a mutagenicity detection sequence comprising no base codon and comprising a multiple of 3 bases,
A recombinant vector in which a start codon, a mutagenicity detection sequence, and a reporter gene sequence not including the start codon are arranged in this order from the 5 ′ side, and the reporter gene is inserted so that it can be expressed.
In the first embodiment of the present invention, a “mutagenicity detection sequence” is linked adjacent to the start codon, and immediately after that, a reporter gene not containing the start codon (ie, the reporter gene alone can be expressed). A recombinant vector is provided in which a DNA construct linked with a gene that does not contain a proper start codon is inserted so that it can be expressed in a state in which the reporter gene can function. The “mutagenicity detection sequence” is a sequence for detecting a mutation caused by a test substance, for example, substitution, insertion, deletion, or base modification such as dimer formation. The mutagenicity detection sequence in a state where no mutation has occurred is a multiple of 3 bases and does not contain a termination codon (TAA, TAG that matches the translation frame frame of the protein in the mutagenicity detection sequence) And no TGA), the reporter gene following this sequence can be expressed normally (ie, green fluorescence is obtained when using the GFP gene). However, when a mutation is caused in the mutagenicity detection sequence by the test substance, displacement of the reading frame occurs due to substitution, insertion, deletion, etc., and as a result, a termination codon occurs in the mutagenicity detection sequence, Alternatively, the reporter gene cannot be normally expressed, for example, a polypeptide having a sequence different from the amino acid sequence of the reporter gene is expressed, and the activity of the protein encoded by the reporter gene varies (that is, When using the GFP gene, green fluorescence cannot be obtained). In addition, when base modification such as dimer formation is induced in the mutagenicity detection sequence, the transcription process stops at the modified part, and the reporter gene is not expressed (that is, when using the GFP gene, Green fluorescence cannot be obtained).
The initiation codon and the mutagenicity detection sequence, and the mutagenicity detection sequence and the reporter gene may be directly linked, or may be indirectly linked by inserting a base sequence such as a restriction enzyme site. When indirectly linking, it is necessary to insert a base sequence having the number of bases that enables expression of the reporter gene.
すなわち、変異原性検出配列は、被験物質による様々な変異を、終止コドンの生成、フレームのずれ、あるいは、塩基修飾として検知し、レポーター遺伝子の発現の変化として、検出可能にするための機能を担っている。そのため、変異原性検出配列の長さ(構成する塩基の数)は、長い程、検出感度は上昇することになるが、変異原性検出配列から翻訳されるタンパク質は、レポーター遺伝子から翻訳されるタンパク質と融合して発現されることになるため、レポーター遺伝子から発現されるタンパク質の本来の活性を損なうことなく、また、細胞に悪影響を及ぼすことのないタンパク質が発現されるように、変異原性検出配列の構成、および、長さを決定することが望ましい。当業者であれば、予備的な実験として、作製した組換えベクターを予め所望の細胞内で発現させ、変異原性検出配列から発現されるタンパク質の影響を事前に知ることで、変異原性検出配列の利用可能性を容易に判定することができる。ただし、変異原性検出配列が短すぎると、被験物質によって誘導される変異を検出することが難しくなると予想されるため、例えば、50塩基以上で構成される配列が望ましい。後述の実施例で示してあるように、配列番号1の配列を変異原性検出配列として使用する場合には、変異原性の評価を簡便かつ感度良く実施することができる。従って、限定はしないが、配列番号1の配列を一部に含む配列を変異原性検出配列の一例として挙げることができる。 In other words, the mutagenicity detection sequence has a function to detect various mutations caused by a test substance as generation of a stop codon, frame shift, or base modification, and to detect it as a change in reporter gene expression. I'm in charge. Therefore, the detection sensitivity increases as the length of the mutagenic detection sequence (the number of bases) increases, but the protein translated from the mutagenic detection sequence is translated from the reporter gene. Because it is expressed by fusion with a protein, mutagenicity is achieved so that a protein that does not adversely affect cells is expressed without impairing the original activity of the protein expressed from the reporter gene. It is desirable to determine the configuration and length of the detection sequence. As a preliminary experiment, a person skilled in the art will detect the mutagenicity by preliminarily expressing the produced recombinant vector in a desired cell and knowing in advance the influence of the protein expressed from the mutagenicity detection sequence. The availability of the sequence can be easily determined. However, if the mutagenicity detection sequence is too short, it is expected that it will be difficult to detect the mutation induced by the test substance. For example, a sequence composed of 50 bases or more is desirable. As shown in Examples described later, when the sequence of SEQ ID NO: 1 is used as a mutagenicity detection sequence, the evaluation of mutagenicity can be carried out simply and with high sensitivity. Therefore, although not limited thereto, a sequence that partially includes the sequence of SEQ ID NO: 1 can be exemplified as a mutagenicity detection sequence.
また、変異原性検出配列のアンチセンス鎖には、塩基修飾、特に、チミジンのダイマー形成を検出するために、チミンおよびシトシンのみで構成され配列を一部に含んでもよい。塩基修飾やチミジンダイマーなどが、アンチセンス鎖に生じることで転写への影響が生じ、タンパク質が翻訳できなくなる。その結果、レポーター遺伝子の発現が減少し、被験物質の変異原性を評価することが可能となる。 Further, the antisense strand of the mutagenicity detection sequence may be composed of only thymine and cytosine in order to detect base modification, particularly thymidine dimer formation. Base modifications, thymidine dimers, and the like occur in the antisense strand, affecting transcription and making the protein untranslatable. As a result, the expression of the reporter gene is reduced, and the mutagenicity of the test substance can be evaluated.
「レポーター遺伝子」は、本発明の実施形態にかかる組換えベクターに挿入可能な遺伝子であって、変異原が存在しない条件下において、導入した宿主細胞内で発現し、何らかの方法で、その発現を定性的または定量的に検出できるものであれば、いかなるものであっても使用可能である。本発明の実施形態の組換えベクターに挿入されるレポーター遺伝子の配列は、該レポーター遺伝子がコードするタンパク質の翻訳開始のための開始コドンを含まない。レポーター遺伝子は、その発現産物の量の変化を指標として、変異原の影響を調べるために使用するものであるから、変異原検出配列よりも下流にレポーター遺伝子の翻訳開始コドンが存在すると、変異原検出配列にいかなる変異が導入された場合でも、レポーター遺伝子の発現が誘導されてしまう可能性がある。 The “reporter gene” is a gene that can be inserted into the recombinant vector according to the embodiment of the present invention, and is expressed in the introduced host cell under the condition that no mutagen is present. Any substance that can be detected qualitatively or quantitatively can be used. The sequence of the reporter gene inserted into the recombinant vector of the embodiment of the present invention does not include an initiation codon for starting translation of the protein encoded by the reporter gene. Since the reporter gene is used to examine the effect of the mutagen using the change in the amount of the expression product as an index, if the translation initiation codon of the reporter gene exists downstream from the mutagen detection sequence, the mutagen When any mutation is introduced into the detection sequence, expression of the reporter gene may be induced.
レポーター遺伝子としては、限定はしないが、例えば、蛍光タンパク質をコードする遺伝子、基質と反応することによって発光を生じる酵素をコードする遺伝子、抗生物質耐性遺伝子などを挙げることができる。レポーター遺伝子は、これがコードするタンパク質が何らかの活性を発揮するものであればいかなるものでも使用可能であるから、必ずしも遺伝子全長を含んでいる必要はない。例えば、レポーター遺伝子として蛍光タンパク質をコードする遺伝子を用いる場合には、蛍光を発する機能を有する限り、当該蛍光タンパク質の全長をコードするDNAをレポーター遺伝子として使用する必要はなく、一部のDNAをレポーター遺伝子として使用してもよい。
蛍光タンパク質をコードする遺伝子をレポーター遺伝子として使用する場合には、レポーター遺伝子の翻訳産物からの蛍光を測定することで(例えば、セルアナライザーなどにより測定可能)その発現を定量的に検出可能である。本発明の実施形態において使用可能な蛍光タンパク質をコードする遺伝子は、特に限定はされず、当業者によって選択し得る如何なるものも使用可能である。本実施形態で使用可能な蛍光タンパク質をコードするレポーター遺伝子として、例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP:Green Fluorescent Protein)およびその誘導体(例えば、BFP、CFP、YFP、RFPなど)などのクラゲ由来の蛍光タンパク質の他、サンゴ由来、イソギンチャクモドキ由来の蛍光タンパク質をコードする遺伝子を挙げることができる。
また、基質と反応することによって発光を生じる酵素をコードする遺伝子をレポーター遺伝子として使用する場合には、該レポーター遺伝子から発現した酵素を基質と反応させ、生じる発光を、例えば、ルミノメーターなどで測定することで、レポーター遺伝子からの発現量を検出することができる。このようなレポーター遺伝子としては、例えば、ホタルルシフェラーゼ、ウミシイタケルシフェラーゼなどをコードする遺伝子を挙げることができる。
その他、場合によっては、抗生物質耐性遺伝子(ネオマイシン耐性付与遺伝子、ハイグロマイシン耐性付与遺伝子、ブラストサイジンS耐性付与遺伝子など)なども、レポーター遺伝子として使用可能である。
Examples of the reporter gene include, but are not limited to, a gene encoding a fluorescent protein, a gene encoding an enzyme that generates luminescence by reacting with a substrate, and an antibiotic resistance gene. As the reporter gene, any protein can be used as long as the protein encoded by the reporter gene exhibits some activity. For example, when a gene encoding a fluorescent protein is used as a reporter gene, it is not necessary to use a DNA encoding the full length of the fluorescent protein as a reporter gene as long as it has a function of emitting fluorescence. It may be used as a gene.
When a gene encoding a fluorescent protein is used as a reporter gene, its expression can be quantitatively detected by measuring the fluorescence from the translation product of the reporter gene (for example, it can be measured by a cell analyzer or the like). The gene encoding the fluorescent protein that can be used in the embodiment of the present invention is not particularly limited, and any gene that can be selected by those skilled in the art can be used. As a reporter gene encoding a fluorescent protein that can be used in the present embodiment, for example, a fluorescent protein derived from a jellyfish such as a green fluorescent protein (GFP) and a derivative thereof (for example, BFP, CFP, YFP, RFP, etc.) In addition, a gene encoding a fluorescent protein derived from coral or sea anemone can be mentioned.
In addition, when a gene encoding an enzyme that produces luminescence by reacting with a substrate is used as a reporter gene, the enzyme expressed from the reporter gene is reacted with the substrate, and the resulting luminescence is measured, for example, with a luminometer By doing so, the expression level from the reporter gene can be detected. Examples of such reporter genes include genes encoding firefly luciferase, Renilla luciferase and the like.
In addition, in some cases, antibiotic resistance genes (neomycin resistance-conferring gene, hygromycin resistance-conferring gene, blasticidin S resistance-conferring gene, etc.) can be used as reporter genes.
本実施形態の組換えベクターには、上述の構成要素の他に、タンパク質発現用のプロモーターが存在する。
ここで使用可能なプロモーターは、特に限定されるものではなく、本発明にかかる組換えベクターを導入する宿主細胞に対応して適切なプロモーターを使用すればよい。例えば、宿主が動物細胞である場合は、CMVプロモーター、SRαプロモーター、CAGプロモーター、SV40プロモーターなどが、宿主が昆虫細胞である場合は、ポリヘドリンプロモーター、P10プロモーターなどが使用可能である。
In the recombinant vector of this embodiment, in addition to the above-described components, a promoter for protein expression is present.
The promoter that can be used here is not particularly limited, and an appropriate promoter may be used corresponding to the host cell into which the recombinant vector according to the present invention is introduced. For example, when the host is an animal cell, CMV promoter, SRα promoter, CAG promoter, SV40 promoter and the like can be used, and when the host is an insect cell, polyhedrin promoter, P10 promoter and the like can be used.
本発明の第2の実施形態は、第1の実施形態である組換えベクターで形質転換した細胞(形質転換細胞)である。本発明にかかる組換えベクターで形質転換した細胞としては、真核細胞が好ましく、特に、動物細胞などの高等真核生物細胞が好ましい。ここで使用可能な動物細胞は、特に限定されず、動物由来の細胞であれば、如何なるものであっても使用可能である。あえて使用可能な細胞を例示すると、例えば、ヒト由来のHEK293細胞、マウス由来のNIH3T3細胞、ハムスターの由来のCHO細胞、BHK細胞、アフリカミドリザル由来のCOS-1細胞、COS-7細胞、Vero細胞などを挙げることができる。
組換えベクターの宿主細胞への導入方法としては、当業者において実施可能な如何なる方法を選択してもよい。例えば、エレクトロポレーション法(Cytotechnology, 3, 133 1990)、リポフェクション法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413 1987)などが使用可能である。
本実施形態の形質転換細胞には、レポーター遺伝子が一過的に発現する細胞、および、安定的に発現する細胞のいずれも含まれるが、安定的に発現する細胞の方が望ましい。
本実施形態にかかる形質転換細胞は、変異原の存在しない環境において培養を行い、レポーター遺伝子が当該細胞内において正常に発現することを確認しておくことが望ましい。
The second embodiment of the present invention is a cell (transformed cell) transformed with the recombinant vector of the first embodiment. As a cell transformed with the recombinant vector according to the present invention, a eukaryotic cell is preferable, and a higher eukaryotic cell such as an animal cell is particularly preferable. Animal cells that can be used here are not particularly limited, and any animal cells can be used as long as they are derived from animals. Examples of cells that can be used are, for example, human-derived HEK293 cells, mouse-derived NIH3T3 cells, hamster-derived CHO cells, BHK cells, African green monkey-derived COS-1 cells, COS-7 cells, Vero cells, etc. Can be mentioned.
As a method for introducing the recombinant vector into the host cell, any method that can be carried out by those skilled in the art may be selected. For example, electroporation method (Cytotechnology, 3, 133 1990), lipofection method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413 1987), etc. can be used.
The transformed cells of this embodiment include both cells that express the reporter gene transiently and cells that stably express, but cells that stably express are more desirable.
The transformed cell according to this embodiment is preferably cultured in an environment where no mutagen is present, and it is confirmed that the reporter gene is normally expressed in the cell.
本発明の第3の実施形態は、
次の(a)および(b)の工程;
(a)第2の実施形態にかかる細胞(第1の実施形態にかかる組換えベクターを含む細胞)を被験物質に接触させる工程、
(b)被験物質を接触させた細胞中におけるレポーター遺伝子の発現量と、被験物質を接触させていない細胞中におけるレポーター遺伝子の発現量を比較し、被験物質がレポーター遺伝子の発現に影響を及ぼすか否かを判定する工程、
を含む変異原性試験法である。
The third embodiment of the present invention
The following steps (a) and (b);
(A) contacting the cell according to the second embodiment (the cell containing the recombinant vector according to the first embodiment) with a test substance;
(B) Whether the test substance affects the expression of the reporter gene by comparing the expression level of the reporter gene in the cell contacted with the test substance and the expression level of the reporter gene in the cell not contacted with the test substance Determining whether or not,
A mutagenicity test method including
被験物質は、特に限定されず、1種類であっても、複数種の物質の混合物であってもよい。
第1の実施形態の組換えベクターにより変異原検出用レポーター遺伝子が導入された細胞(以下、形質転換細胞とする)は、被験物質と接触させる前に、継代をし、限定はしないが、約8時間〜一晩程度培養を行ったものを使用してもよい。培養温度は、使用する形質転換細胞に適した温度を使用すればよく、また、播種する細胞数も特に限定されないが、例えば、24ウェルプレートの1ウェルに対し、1.0×104〜1.0×105個程度にしてもよい。
次に、被験物質を形質転換細胞の培地に添加する。被験物質は、その物質の物性に応じて、そのまま、または、適当な溶媒に溶解させて添加してもよい。用いる溶媒は、形質転換細胞に影響を及ぼさないものが望ましく、限定はしないが、例えば、水、PBSなどの緩衝液の他、DMSO、エタノール、メタノールなどの有機溶媒も培地に添加される濃度によっては、使用可能である。添加する被験物質の量も、用いる被験物質の至適濃度により異なるが、例えば、最終的に0.1〜1.0重量%程度になるように添加することができる。
被験物質を形質転換細胞の培地に添加後、適当な時間、例えば、12〜72時間程度、好ましくは、24〜48時間程度培養する。
The test substance is not particularly limited, and may be one kind or a mixture of plural kinds of substances.
A cell into which a reporter gene for detecting a mutagen is introduced by the recombinant vector of the first embodiment (hereinafter referred to as a transformed cell) is subcultured before contacting with a test substance, and is not limited. Those cultured for about 8 hours to overnight may be used. The culture temperature may be a temperature suitable for the transformed cells to be used, and the number of cells to be seeded is not particularly limited, but for example, 1.0 × 10 4 to 1.0 × 10 4 per well of a 24-well plate It may be about 5 .
Next, a test substance is added to the medium of transformed cells. The test substance may be added as it is or dissolved in an appropriate solvent depending on the physical properties of the substance. The solvent to be used is preferably one that does not affect the transformed cells, and is not limited. For example, in addition to a buffer solution such as water and PBS, an organic solvent such as DMSO, ethanol, and methanol depends on the concentration to be added to the medium. Can be used. The amount of the test substance to be added also varies depending on the optimum concentration of the test substance to be used. For example, the test substance can be added so that the final concentration is about 0.1 to 1.0% by weight.
After adding a test substance to the culture medium of a transformed cell, it is cultured for an appropriate time, for example, about 12 to 72 hours, preferably about 24 to 48 hours.
その後、被験物質を接触させた形質転換細胞中のレポーター遺伝子の発現量と、被験物質を接触させていない形質転換細胞中のレポーター遺伝子の発現量を比較する。
レポーター遺伝子の発現量は、その特性に応じて、公知の方法などを使用して測定することができる。例えば、レポーター遺伝子が蛍光タンパク質をコードする遺伝子である場合には、形質転換細胞内の蛍光タンパク質が発する蛍光の強度をセルアナライザーなどを使用して測定し、その発現量を定量することができる。また、レポーター遺伝子が、酵素反応の結果発光物質を生じさせるルシフェラーゼなどの場合には、形質転換細胞の細胞溶解物に酵素基質であるルシフェリンを添加し、ルシフェリンの分解による発光量をルミノメーターで測定し、その発現量を定量することができる。
Thereafter, the expression level of the reporter gene in the transformed cell contacted with the test substance is compared with the expression level of the reporter gene in the transformed cell not contacted with the test substance.
The expression level of the reporter gene can be measured using a known method or the like according to the characteristics. For example, when the reporter gene is a gene encoding a fluorescent protein, the intensity of fluorescence emitted from the fluorescent protein in the transformed cell can be measured using a cell analyzer or the like, and the expression level can be quantified. If the reporter gene is a luciferase that produces a luminescent substance as a result of the enzymatic reaction, add the enzyme substrate luciferin to the cell lysate of the transformed cell, and measure the amount of luminescence by luciferin degradation using a luminometer. And the expression level can be quantified.
被験物質を接触させた形質転換細胞中のレポーター遺伝子の発現量が、被験物質を接触させていない形質転換細胞中のレポーター遺伝子の発現量に対する割合が、添加する被験物質の濃度依存的に、統計的有意差があると判断される程度に変動する場合に、当該被験物質を変異原性物質であると判定することができる。 The ratio of the expression level of the reporter gene in the transformed cell contacted with the test substance to the expression level of the reporter gene in the transformed cell not contacted with the test substance depends on the concentration of the test substance to be added. The test substance can be determined to be a mutagenic substance when the test substance fluctuates to the extent that it is determined that there is a significant difference.
本発明の第4の実施形態は、本発明に係る変異原性試験法を実施するためのキットである。
本実施形態のキットには、少なくとも、第1の実施形態にかかる組換えベクターが含まれる。また、当該組換えベクターで形質転換された細胞が含まれていてもよい。その他、組換えベクターを細胞に導入するために必要な試薬類、当該キットの使用説明書なども含まれていてもよい。
The fourth embodiment of the present invention is a kit for carrying out the mutagenicity test method according to the present invention.
The kit of this embodiment includes at least the recombinant vector according to the first embodiment. Moreover, the cell transformed with the said recombinant vector may be contained. In addition, reagents necessary for introducing the recombinant vector into cells, instructions for using the kit, and the like may also be included.
以下に実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
1.実験方法
1−1. 試薬
本実施例においては、特記しない限り和光純薬社製の特級試薬を用いた。また、酵素類は、特記しない限り宝酒造社製を使用した。
1. Experimental method 1-1. Reagent In this example, a special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used unless otherwise specified. In addition, enzymes manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd. were used unless otherwise specified.
1−2.変異原性検出配列および組換えベクターの構築
変異原を検出するための組換えベクターの構築には、CMVプロモーターと緑色蛍光タンパク質遺伝子(AcGFP1)を有する哺乳動物用発現ベクターであるpAcGFP1-N1(Clontech)を使用した。
まず、このベクター中のマルチクローニングサイトを除くために、下記のプライマーセットを使用し、pAcGFP1-N1をテンプレートとしてPCRを行った。
AcGFP1_del_F1;5’-ATCCCCCGGGAGATCTGTGAGCAAGGGCGCCGA-3’(配列番号2)
AcGFP1_del_R2;5’-CACGTCAGATCTCGATAGCGCGGATCCCATGGTGGCGATC CTCCTGAATTCGAGTCCGGTAGCGCTAGC-3’(配列番号3)
得られたPCR産物をBamHIおよびBglIIで消化後、セルフライゲーションすることでプラスミドpMC-Gを構築した。
また、このプラスミドのAcGFP1遺伝子の直下に存在する制限酵素XbaIの認識配列は、dam methylase の影響によりメチル化が生じ、XbaIで消化できない。従ってこのpMC-Gを、XbaIで消化できるよう脱メチル化する目的でメチル化を引き起こさないコンピテントセルであるHST04 E. coli(TaKaRa)に導入し、脱メチル化されたpMC-Gを精製し、BamHIおよびXbaIで消化し、アガロース電気泳動後、AcGFP1遺伝子を含むゲルを切り出し、AcGFP1遺伝子の精製を行った。
1-2. Construction of mutagenicity detection sequences and recombinant vectors For construction of a recombinant vector to detect mutagens, pAcGFP1-N1 (Clontech), an expression vector for mammals with a CMV promoter and a green fluorescent protein gene (AcGFP1) )It was used.
First, in order to remove the multicloning site in this vector, PCR was performed using the following primer set and pAcGFP1-N1 as a template.
AcGFP1_del_F1; 5'-ATCCCCCGGGAGATCTGTGAGCAAGGGCGCCGA-3 '(SEQ ID NO: 2)
AcGFP1_del_R2; 5'-CACGTCAGATCTCGATAGCGCGGATCCCATGGTGGCGATC CTCCTGAATTCGAGTCCGGTAGCGCTAGC-3 '(SEQ ID NO: 3)
The obtained PCR product was digested with BamHI and BglII and then self-ligated to construct plasmid pMC-G.
In addition, the restriction enzyme XbaI recognition sequence immediately under the AcGFP1 gene of this plasmid is methylated by the influence of dam methylase and cannot be digested with XbaI. Therefore, this pMC-G was introduced into HST04 E. coli (TaKaRa), a competent cell that does not cause methylation for the purpose of demethylation so that it can be digested with XbaI, and the demethylated pMC-G was purified. After digestion with BamHI and XbaI and agarose electrophoresis, the gel containing the AcGFP1 gene was excised and the AcGFP1 gene was purified.
一方、dam methylase の影響を受けてもXbaIが消化できるよう、除去する目的でpMC-G のXbaIの認識配列に続くTCの配列をCCに変えるために、次の様な操作を行った。
まず、pMC-Gをテンプレートとし、下記のプライマーセットを使用してPCRを行った。
pMC-TBG-dAcGFP_F1;5’-GAGCTCTAGACCATAATCAGCCATACCACATTTGTAGAG-3’(配列番号4)
pMC-TBG-dAcGFP_R1;5’-TGAACAGCTCGGCGCCCTTG-3’(配列番号5)
得られたPCR産物は、XbaI認識配列がTCTAGACCに置換されており、かつ、AcGFP1遺伝子が除かれている。このPCR産物をBamHIおよびXbaIで消化し、先のAcGFP1遺伝子と連結させ、プラスミドpMC-G2を構築した。
On the other hand, in order to remove XbaI even under the influence of dam methylase, the following procedure was performed to change the TC sequence following the XbaI recognition sequence of pMC-G to CC for the purpose of removal.
First, PCR was performed using pMC-G as a template and the following primer set.
pMC-TBG-dAcGFP_F1; 5'-GAGCTCTAGACCATAATCAGCCATACCACATTTGTAGAG-3 '(SEQ ID NO: 4)
pMC-TBG-dAcGFP_R1; 5'-TGAACAGCTCGGCGCCCTTG-3 '(SEQ ID NO: 5)
In the obtained PCR product, the XbaI recognition sequence is replaced with TCTAGACC, and the AcGFP1 gene is removed. This PCR product was digested with BamHI and XbaI and ligated with the previous AcGFP1 gene to construct plasmid pMC-G2.
次に、ピリミジン塩基に二量体を形成するDNA損傷を検出し得る配列(Thymine Dimer Target Site; TDTS)を設計した(図1)。このTDTS配列は、アンチセンス鎖が、チミンおよびシトシンのみで構成される59塩基の配列となるように設計した。センス鎖としてTDTS_U(配列番号6)を、アンチセンス鎖としてTDTS_L(配列番号7)を合成し、TDTS配列を持つDNA断片を作製した。
TDTS_U;5’-GATCCCTCGAGGAAGAAGAGGAGGGAAAAGGGAAAAAGAAAAGAAAAGAAAAAAGGAAAGAGAAAGGTACCA-3’
TDTS_L;5’-GATCTGGTACCTTTCTCTTTCCTTTTTTCTTTTCTTTTCTTTTTCCCTTTTCCCTCCTCTTCTTCCTCGAGG-3’
まず、0.1 μg/μl TDTS_U及び0.1 μg/μl TDTS_Lを10 μl ずつ1.5 ml のマイクロチューブに加え、96℃のヒートブロックで30秒加温し、室温で1時間静置した。得られた二本鎖DNAは、BamHIおよび BglIIによって切断した場合に生じる粘着末端配列を有している。この末端配列を利用して、得られた二重鎖DNAをpMC-G2に挿入し、変異原検出用の組換えベクター(pMC-TG)を作製した(図1)。
Next, a sequence (Thymine Dimer Target Site; TDTS) capable of detecting DNA damage that forms a dimer on a pyrimidine base was designed (FIG. 1). This TDTS sequence was designed so that the antisense strand was a 59-base sequence composed only of thymine and cytosine. TDTS_U (SEQ ID NO: 6) was synthesized as the sense strand and TDTS_L (SEQ ID NO: 7) was synthesized as the antisense strand to prepare a DNA fragment having the TDTS sequence.
TDTS_U ; 5'-GATCCCTCGAGGAAGAAGAGGAGGGAAAAGGGAAAAAGAAAAGAAAAGAAAAAAGGAAAGAGAAAGGTACCA-3 '
TDTS_L; 5'-GATCTGGTACCTTTCTCTTTCCTTTTTTCTTTTCTTTTCTTTTTCCCTTTTCCCTCCTCTTCTTCCTCGAGG-3 '
First, 0.1 μg / μl TDTS_U and 0.1 μg / μl TDTS_L were added 10 μl at a time to a 1.5 ml microtube, heated in a 96 ° C. heat block for 30 seconds, and allowed to stand at room temperature for 1 hour. The resulting double-stranded DNA has a sticky end sequence generated when cleaved with BamHI and BglII. Using this terminal sequence, the obtained double-stranded DNA was inserted into pMC-G2 to prepare a recombinant vector (pMC-TG) for detecting a mutagen (FIG. 1).
1−3.変異原性試験用培養細胞
本実施例で使用した細胞は、ヒト腎細胞由来の細胞(HEK 293 cells)にFlp-In システムが組込まれた安定株である付着性細胞のFlp-InTM 293 T-REx cell lines(Life Technologies ;以下「293細胞」とする)を用いた。細胞の培養には、293細胞の添付マニュアルに記載されている完全培地を用いた。また、細胞の継代は、60 mmディッシュ、24穴プレートあるいは48穴プレートを用いた。
70〜80%コンフルエントとなった細胞のディッシュおよびプレートから完全培地を取り除き、1×PBS(pH=7.4)を300 μl〜4 mlを加えて、ゆっくりと撹拌し、上清を除く工程を2回行った。その後、トリプシン/EDTA(T4049-500ML、GIBCO)を300 μl〜4 ml加えて、CO2インキュベーター(RCO3500TABB、Revco Technologies)で、5分間インキュベートを行い、倒立顕微鏡(TS100、Nikon)を用いて細胞の剥離を確認後、完全培地を300 μl〜500 μl加えて、4 ℃、1,000 rpmで5分間、遠心分離を行った。その後、上清を除き、細胞に完全培地を5 ml加えて再懸濁し、新しい60 mmディッシまたは24穴プレートあるいは48穴プレートに細胞の懸濁液を各ウェルに添加し、植え替えを行った。
1-3. Cultured cells for mutagenicity test The cells used in this Example were adherent cells, Flp-In TM 293 T, which is a stable strain in which the Flp-In system is incorporated into cells derived from human kidney cells (HEK 293 cells). -REx cell lines (Life Technologies; hereinafter referred to as “293 cells”) were used. For the cell culture, the complete medium described in the attached manual of 293 cells was used. For cell passage, 60 mm dishes, 24-well plates or 48-well plates were used.
Remove the complete medium from the dish and plate of 70-80% confluent cells, add 300 μl to 4 ml of 1 × PBS (pH = 7.4), gently agitate, and remove the supernatant twice. went. After that, trypsin / EDTA (T4049-500ML, GIBCO) is added in 300 μl to 4 ml, incubated in a CO 2 incubator (RCO3500TABB, Revco Technologies) for 5 minutes, and the cells were examined using an inverted microscope (TS100, Nikon). After confirming the detachment, 300 μl to 500 μl of complete medium was added, followed by centrifugation at 4 ° C. and 1,000 rpm for 5 minutes. Then, the supernatant was removed, 5 ml of complete medium was added to the cells, and the cells were resuspended. The cell suspension was added to each well in a new 60 mm dish, 24-well plate, or 48-well plate, and replanted. .
細胞の形質転換は、リポフェクション法を用いて、以下のように行った。
1.5 ml マイクロチューブに50 μl ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM、GIBCO)とLipofectamine(登録商標)2000 Transfection Reagent(Life Technologies)を1 μl 混和させた(リポフェクション溶液)。また、異なる1.5 ml マイクロチューブにDMEM 50 μlと1 μg/μlのプラスミドを1 μl混和させた(プラスミド溶液)。これらのリポフェクション溶液及びプラスミド溶液は、室温で5分間インキュベートを行い、これら全量を混合し、室温で更に20分間のインキュベートを行った。この溶液を、抗生物質の入っていない培地を使用して12 穴プレート(NUNC)で培養した293細胞に全量滴下し、4時間後に培地を取り除き、新しい培養液で交換した。その後、3〜4日間、CO2インキュベーターで培養した。形質転換細胞は、アミログリコシド系の抗生物質のG418(Geneticin(登録商標)、 Life Technologies)を選択薬剤として長期間のスクリーニングを行うことで、野生株と一過性発現株を除去した。12穴プレート1穴中の形質転換細胞が大半を占めるようになった後に、ペニシリンカップ法を用いて形質転換体を分取し、その細胞を96 穴プレート(NUNC)に移してクローニングを行った。倒立顕微鏡(TE300、Nikon)でクローン化した細胞の蛍光観察を行い、蛍光を発している細胞株を継代し、pAcGFP1-N1及びpMC-TGを導入した細胞をそれぞれGFP293細胞及びT-GFP293細胞とし、使用するまで常法に従って-80℃または液体窒素中に保存した。
Cell transformation was performed using the lipofection method as follows.
50 μl Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM, GIBCO) and 1 μl of Lipofectamine (registered trademark) 2000 Transfection Reagent (Life Technologies) were mixed in a 1.5 ml microtube (lipofection solution). In addition, 50 μl of DMEM and 1 μl of 1 μg / μl of plasmid were mixed in different 1.5 ml microtubes (plasmid solution). These lipofection solution and plasmid solution were incubated at room temperature for 5 minutes, mixed in total, and incubated at room temperature for an additional 20 minutes. The whole amount of this solution was dropped onto 293 cells cultured in a 12-well plate (NUNC) using a medium not containing antibiotics. After 4 hours, the medium was removed and replaced with a new culture medium. Thereafter, the cells were cultured in a CO 2 incubator for 3 to 4 days. Transformed cells were screened over a long period of time using G418 (Geneticin (registered trademark), Life Technologies), an amyloglycoside antibiotic, as a selective drug, thereby removing wild strains and transiently expressed strains. After most of the transformed cells in one well of the 12-well plate became occupied, the transformants were collected using the penicillin cup method, and the cells were transferred to a 96-well plate (NUNC) for cloning. . Fluorescence observation of cells cloned with an inverted microscope (TE300, Nikon) was performed, the cell lines emitting fluorescence were subcultured, and cells transfected with pAcGFP1-N1 and pMC-TG were GFP293 cells and T-GFP293 cells, respectively. And stored in -80 ° C. or liquid nitrogen according to a conventional method until use.
1−4.被験物質
被験物質としてDNAを直接標的とし変異原性試験の陽性対象試薬として汎用されているmitomycin C(MMC)、5-fluorouracil(5-FU)、methyl methanesulfonate(MMS)、ethyl methanesulfonate(EMS)、N-methyl-N-nitrosourea(MNU)、およびN-ethyl-N-nitrosourea(ENU)に加え、発がん性の疑いのある物質として認識されている1-nitropyrene(1-NP)を用いた。これらの被験物質に関する情報を表1に示す。
各被験物質は適切な溶媒に溶解させた後に、MILLEX(登録商標) GV Filter Unit 0.22 μm(Millipore)で濾過滅菌し、使用するまで-20 ℃で保存した。これらの被験物質は用時に抗生物質を含まない培地に加えて暴露実験に用いた。ただし、溶媒にdimethyl sulfoxide (DMSO)を用いた場合、培養液中のDMSO濃度が終濃度0.5 %となるように被験物質を添加した。
Each test substance was dissolved in an appropriate solvent, sterilized by filtration through MILLEX (registered trademark) GV Filter Unit 0.22 μm (Millipore), and stored at −20 ° C. until use. These test substances were used for exposure experiments in addition to a medium not containing antibiotics at the time of use. However, when dimethyl sulfoxide (DMSO) was used as the solvent, the test substance was added so that the DMSO concentration in the culture solution became a final concentration of 0.5%.
1−5.暴露実験
変異原性検出配列(配列番号1)とGFP遺伝子が染色体上に挿入されているT-GFP293細胞と、GFP遺伝子のみが染色体上に挿入されているGFP293細胞を用いて、暴露実験を行った。
60 mmディッシュで80 %コンフルエントになった細胞を、トリプシン/EDTAを用いて剥離後、24ウェルプレートの1ウェルに対し7.5×104 個になるように培地とともに播種し、CO2インキュベーター内で1日インキュベーションを行った。インキュベーション後、培地を全量取り除き、段階的に濃度を変えた被験物質を400 μlずつ加え、再びCO2インキュベーター内で3日間暴露を行った(図2)。なお、実験は、一つの濃度に対して6試料を用いて行った。
1-5. Exposure experiment An exposure experiment was conducted using T-GFP293 cells in which the mutagenicity detection sequence (SEQ ID NO: 1) and the GFP gene were inserted on the chromosome, and GFP293 cells in which only the GFP gene was inserted on the chromosome. It was.
Cells that have become 80% confluent in a 60 mm dish are detached with trypsin / EDTA, seeded with 7.5 × 10 4 cells per well of a 24-well plate, and 1 in a CO 2 incubator. Day incubation was performed. After the incubation, all the medium was removed, 400 μl of test substance whose concentration was changed stepwise was added, and again exposed for 3 days in a CO 2 incubator (FIG. 2). The experiment was performed using 6 samples for one concentration.
1−6.セルアナライザーによる分析
被験物質を3日間暴露した細胞は、蛍光顕微鏡を用いて細胞の状態を観察した。次に各ウェルの培地を全量取り除き、PBSで洗浄を行った後、洗浄液をすべて取り除いた。続いて、トリプシン/EDTA 100 μlを加え、CO2インキュベーター内で10分間インキュベートした。プレートから細胞が遊離したことを確認し、任意の割合でホルムアルデヒドを含むPBS溶液を400 μl加え再懸濁させ、1.5 ml マイクロチューブに移した。この細胞懸濁液を氷上で1時間遮光し、その後、細胞懸濁液から、41 μmのナイロンメッシュ(NY41-HC、NYTAL)とディスポーザブルテストチューブ(93-5001-6、三商)を用いて細胞を単離し、各細胞のGFP強度をセルアナライザー(EC800、Sony)で測定した。変異原性の評価は、細胞のサイズおよび内部構造が一定の状態にある細胞であって、GFP蛍光が消失した細胞数の割合を調べることで行った。
1-6. Analysis by Cell Analyzer Cells exposed to the test substance for 3 days were observed for the state of cells using a fluorescence microscope. Next, the entire medium in each well was removed, and after washing with PBS, all of the washing solution was removed. Subsequently, 100 μl of trypsin / EDTA was added and incubated for 10 minutes in a CO 2 incubator. After confirming that the cells were released from the plate, 400 μl of PBS solution containing formaldehyde at an arbitrary ratio was added and resuspended, and transferred to a 1.5 ml microtube. This cell suspension is shielded from light for 1 hour on ice, and then the cell suspension is used with a 41 μm nylon mesh (NY41-HC, NYTAL) and a disposable test tube (93-5001-6, Sansho). Cells were isolated and the GFP intensity of each cell was measured with a cell analyzer (EC800, Sony). The mutagenicity was evaluated by examining the ratio of the number of cells in which the cell size and internal structure were constant and the GFP fluorescence disappeared.
1−7.統計解析
得られたデータは、各群の平均値(mean)± 標準偏差(S.D.)を算出し、Bartlett検定(Snedecor and Cochran, 1989a)により各群の分散の均一性の検定を行った(有意水準 : 両側 1 %)。分散が均一の場合にはDunnett検定(Dunnett, 1955, 1964)を用いて対照群と各暴露群との平均値の差の検定(有意水準 : 両側5および1 %)を、分散が均一でない場合にはSteel検定(Steel, 1959)を用いて、対照群と各暴露群との平均順位の差の検定(有意水準 : 両側5及び1 %)を、それぞれ行った。
1-7. Statistical analysis For the data obtained, the mean value ± standard deviation (SD) of each group was calculated, and the uniformity of each group was tested by the Bartlett test (Snedecor and Cochran, 1989a) (significant Level: 1% on both sides). If the variance is uniform, use Dunnett's test (Dunnett, 1955, 1964) to test the mean difference between the control group and each exposed group (significance level: 5 and 1% on both sides). The steel test (Steel, 1959) was used to test the difference in the average rank between the control group and each exposure group (significance level: 5 and 1% on both sides).
2.結果
2−1.変異原性試験用細胞の作出
まず、GFP293細胞およびT-GFP293細胞から緑色蛍光が生じるかを確認した。GFP293細胞については、蛍光顕微鏡の一視野で観察される全ての細胞が、均一で強い緑色蛍光を発していた(図3B)。このことから、FP293細胞は遺伝的に均一なGFPを発現できたと考えられる。同様に、変異原性検出配列が導入されているT-GFP293細胞について緑色蛍光を観察したところ、一様に緑色蛍光を発していることがわかった(図3C)。従って、の開始コドン直下に変異原性検出配列(配列番号1)から翻訳される24アミノ酸長のペプチドが付加されたGFPは、緑色蛍光を発するタンパク質であることが確認できた。
2. Result 2-1. Production of Mutagenicity Test Cells First, it was confirmed whether green fluorescence was generated from GFP293 cells and T-GFP293 cells. For GFP293 cells, all cells observed in one field of the fluorescence microscope emitted uniform and strong green fluorescence (FIG. 3B). This suggests that FP293 cells could express genetically uniform GFP. Similarly, when green fluorescence was observed for T-GFP293 cells into which a mutagenic detection sequence was introduced, it was found that green fluorescence was uniformly emitted (FIG. 3C). Therefore, it was confirmed that the GFP in which a peptide having a length of 24 amino acids translated from the mutagenicity detection sequence (SEQ ID NO: 1) was added immediately under the start codon was a protein emitting green fluorescence.
2−2.暴露実験
各被験物質を細胞に暴露させた後、GFPからの蛍光が消失した細胞数の割合を調べるために、まず正常なGFP蛍光強度範囲を定義した。
293細胞、GFP293細胞およびT-GFP293細胞を用いて、FSおよびSSの値が200以上の細胞の内、その50%が存在している領域の面積が最小となるような領域に対してゲーティングして測定結果を得た。その結果を図4に示す。293細胞はGFP蛍光を持たないため、その正規分布しているヒストグラムの蛍光強度が強い方の裾野がベースラインに接する点付近を境に、蛍光強度が弱い領域を無蛍光領域とし、強い領域を正常蛍光領域とした(図4)。この定義に従って、各被験物質を添加した暴露実験の結果の評価を行った。
2-2. Exposure experiment In order to examine the ratio of the number of cells in which fluorescence from GFP disappeared after each test substance was exposed to cells, a normal GFP fluorescence intensity range was first defined.
Using 293 cells, GFP293 cells, and T-GFP293 cells, gating on the area where the area of the area where 50% of FS and SS values of 200 or more are present is minimized To obtain measurement results. The result is shown in FIG. Since 293 cells do not have GFP fluorescence, the region where the fluorescence intensity is weak is defined as the non-fluorescence region and the strong region is defined around the point where the base of the fluorescence intensity of the normally distributed histogram is in contact with the baseline. A normal fluorescent region was set (FIG. 4). According to this definition, the results of an exposure experiment in which each test substance was added were evaluated.
T-GFP293細胞の有用性を調べるために、T-GFP293細胞とGFP293細胞を用い、MMCに対する感受性の違いを調べた。MMCの濃度を25から250 nMまで25 nMの等差数列的に変更して実験を行った。その結果、T-GFP293細胞は、コントロールに対して125 nM以上の濃度で有意の差を持って無蛍光領域の細胞数の割合が増加することがわかった(表2)。他方、GFP293細胞は、250 nMのMMCを添加した場合においてのみコントロールに対して有意の差を持って増加していた(表2)。従って、T-GFP293細胞は、GFP293細胞より高感度に変異原性を検出できることが確認できた。他の被験物質の暴露実験では、T-GFP293細胞のみを用いて実験を行った。
次に、T-GFP293細胞のMMCに対する変異原性の検出限界濃度を求めるために、無蛍光領域の細胞数が濃度依存的に増加していない領域の値で求めた回帰直線式と、濃度依存的に増加していく領域の値で得られた回帰直線式との交点の濃度を検出限界濃度とすると、117 nMであることがわかった(図5)。同様に、5-FUも濃度依存的に無蛍光領域の細胞数の割合が減少し、その検出限界濃度は 13.6 μMと算出された。さらに、EMS、MNU、ENU、及び1-NPも濃度依存的な変化を示し、その検出限界濃度はそれぞれ2.1 mM、2.1 mM、2 mM、及び20 μMだった(図5)。
なお、MMSは50、100、125、200、500及び1,000 μMの濃度で暴露した場合、濃度依存的な増加を示した(図6)。
Next, in order to obtain the detection limit concentration of mutagenicity for MMC of T-GFP293 cells, the regression linear equation obtained from the value of the region where the number of cells in the non-fluorescent region did not increase in a concentration-dependent manner and the concentration-dependent Assuming that the concentration at the intersection with the regression line equation obtained with the value of the region that increases gradually is the detection limit concentration, it was found to be 117 nM (FIG. 5). Similarly, the ratio of the number of cells in the non-fluorescent region decreased with 5-FU in a concentration-dependent manner, and the detection limit concentration was calculated to be 13.6 μM. Furthermore, EMS, MNU, ENU, and 1-NP also showed concentration-dependent changes, and their detection limit concentrations were 2.1 mM, 2.1 mM, 2 mM, and 20 μM, respectively (FIG. 5).
MMS showed a concentration-dependent increase when exposed at concentrations of 50, 100, 125, 200, 500 and 1,000 μM (FIG. 6).
変異原性物質の検出限界濃度について、本発明にかかる変異原性試験法により得られた結果と他の方法により得られる結果を比較したところ、ほぼ同等の検出感度を有していることが確認できた(表3、図6)。図6は、本発明に係る試験法の結果と、文献に示されている他の方法の結果をグラフ化したものである。ここで示した他の方法は、Ames試験、小核試験(Micronucleus test)、姉妹染色分体交換試験(Sister chromatid exchange test)、Umu試験、染色体異常試験(Chromosomal aberration test)および不定期DNA合成試験(Unscheduled DNA synthesis test)である。
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Ohta et al;Ohtaら,Mutation Research 131:101-109 1987
Oda et al;Odaら,Mutation Research 140:219-229 1985
Yajima et al;Yajimaら,Mutation Research 88:241-254 1981
Matsushima et al;Matsushimaら,Mutagensis 14:569-580 1999
Micheline et al;Michelineら,Mutation Research 540:153-163 2003
Samuel et al;Samuelら,Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 71:3162-3166 1974
Kaina and Aurich et al;Kainaら,Mutation Research 149:451-461 1985
Thomas et al;Thomasら,Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 75:4465-4469 1978
Te-Chang Lee et al;Te-Chang Leeら,Cancer research 46:1854-1857 1986
Sofumi et al;Sofumiら,Environ. Mutagen Res. 27:67-73 2005
Yamada et al;Yamadaら,Journal of Bacteriology 175:5539-5547 1993
Kaina et al;Kainaら,Mutation Research 142:49-54 1985
Kerklaan et al;Kerklaanら,Mutation Reserch 122:257-266 1983
Tokiwa et al;Tokiwaら,Jncl. 73:1984
Anna et al;Annaら,Mutagenesis 2:23-26 1987
Eddy et al;Eddyら,Cancer Research 47:3163-3168 1987
Regarding the detection limit concentration of mutagenic substances, the results obtained by the mutagenicity test method according to the present invention were compared with the results obtained by other methods, and it was confirmed that they had almost the same detection sensitivity. (Table 3, FIG. 6). FIG. 6 is a graph of the results of the test method according to the present invention and the results of other methods shown in the literature. Other methods shown here are Ames test, Micronucleus test, Sister chromatid exchange test, Umu test, Chromosomal aberration test, and irregular DNA synthesis test. (Unscheduled DNA synthesis test).
Seino et al; Seino et al., Cancer research 38: 2148-2156 1978
Ohta et al; Ohta et al., Mutation Research 131: 101-109 1987
Oda et al; Oda et al., Mutation Research 140: 219-229 1985
Yajima et al; Yajima et al., Mutation Research 88: 241-254 1981
Matsushima et al; Matsushima et al., Mutagensis 14: 569-580 1999
Micheline et al; Michelin et al., Mutation Research 540: 153-163 2003
Samuel et al; Samuel et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 71: 3162-3166 1974
Kaina and Aurich et al; Kaina et al., Mutation Research 149: 451-461 1985
Thomas et al; Thomas et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 75: 4465-4469 1978
Te-Chang Lee et al; Te-Chang Lee et al., Cancer research 46: 1854-1857 1986
Sofumi et al; Sofumi et al., Environ. Mutagen Res. 27: 67-73 2005
Yamada et al; Yamada et al., Journal of Bacteriology 175: 5539-5547 1993
Kaina et al; Kaina et al., Mutation Research 142: 49-54 1985
Kerklaan et al; Kerklaan et al., Mutation Reserch 122: 257-266 1983
Tokiwa et al; Tokiwa et al., Jncl. 73: 1984
Anna et al; Anna et al., Mutagenes 2: 23-26 1987
Eddy et al; Eddy et al., Cancer Research 47: 3163-3168 1987
本発明は、動物細胞などの真核細胞に対する変異原性を簡便に検出する方法を提供するものであり、変異原性の評価が行われるあらゆる産業分野において利用可能な技術である。 The present invention provides a method for easily detecting mutagenicity of eukaryotic cells such as animal cells, and is a technique that can be used in any industrial field where mutagenicity is evaluated.
Claims (9)
開始コドン、変異原性検出配列、開始コドンを含まないレポーター遺伝子配列の順に配置され、該レポーター遺伝子が発現可能に挿入された組換えベクター。 A recombinant vector containing a mutagenicity detection sequence that does not contain a termination codon and is a sequence consisting of multiples of 3 bases,
A recombinant vector in which an initiation codon, a mutagenicity detection sequence, and a reporter gene sequence not including the initiation codon are arranged in this order, and the reporter gene is inserted so that it can be expressed.
(a)請求項6または7に記載の細胞を被験物質に接触させる工程、
(b)被験物質を接触させた細胞中におけるレポーター遺伝子の発現量と、被験物質を接触させていない細胞中におけるレポーター遺伝子の発現量を比較し、被験物質がレポーター遺伝子の発現に影響を及ぼすか否かを判定する工程 A mutagenicity test method comprising the following steps (a) and (b):
(A) contacting the cell according to claim 6 or 7 with a test substance;
(B) Whether the test substance affects the expression of the reporter gene by comparing the expression level of the reporter gene in the cell contacted with the test substance and the expression level of the reporter gene in the cell not contacted with the test substance Step of determining whether or not
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