JP2584594B2 - 代謝標識dnaの検出方法及び前記方法に使用される試薬キット - Google Patents
代謝標識dnaの検出方法及び前記方法に使用される試薬キットInfo
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Description
射性検出方法並びにこの方法を行うのに適する試薬キッ
トに関する。
おける研究にとって非常に重要なものである。この方法
においては、試験される細胞個体群のDNAを代謝標識
する。即ち、増殖中の細胞にDNA生合成の標識された
前駆体をDNA中に取り込ませる。ゲノミックDNAの
代謝標識の標準的方法では、そのような前駆体としてト
リチウム標識チミジンが用いられる。しかしながら、ト
リチウム標識チミジンの供与量が増加しまた標識化時間
が増加するにつれて標識DNAの切断化が増加するのが
認められる(ソラリー(E. Solary) ら, Experimental C
ell Research 203(1992), 495-498)。チミジン類縁体
である5−ブロモ−2'−デオキシウリジンに対するモノ
クローナル抗体の産生は、ブロモデオキシウリジンの取
り込みにより代謝標識された非放射性標識DNAの検出
を可能にする(グラツナー (H. Gratzner), Science 21
8 (1982), 474-475)。最初、天然の、即ち、未変性のD
NA中のブロモデオキシウリジンを認識することを要求
されるモノクローナル抗体が記載された(ゴンチォロフ
(N. Gonchoroff) ら, Cytometry 6 (1985), 506-512)
が、ブロモデオキシウリジンに対するモノクローナル抗
体の結合性のその後のより正確な研究では、ブロモデオ
キシウリジンに対するそれまでに知られた全てのモノク
ローナル抗体は一本鎖領域内のブロモデオキシウリジン
にのみ結合することが記載された(ミラー(M. Miller)
ら, J. Immunol., 136 (1986), 1791-1795) 。従って、
ブロモデオキシウリジンをDNAを代謝標識するのに用
いるときは、該抗体の結合により標識DNAを検出する
ために、該DNAの変性が必要である。該記載された細
胞試験系では、細胞をHCl/エタノールで処理するこ
とにより固定すると同時にそのDNAに結合したタンパ
ク質を解離して該DNAをこの方法で変性する。しかし
ながら、これら細胞試験系の欠点は、高い非特異性バッ
クグランド、並びに細胞物質全体が固定されているので
代謝標識DNAの抗体への接近が不確実なことである。
結局のところ、かかる細胞試験系では十分に再現性のあ
る定量的測定を行えない。
ab. Immunol., 23 (1987), 153-159)は、ブロモデオキ
シウリジンで標識されたDNAの検出のためのサンドイ
ッチELISA法を記載しており、ブロモデオキシウリ
ジンに対する第1抗体を用いて該DNAを不動化し、ブ
ロモデオキシウリジンに対する別の標識抗体を用いて該
結合したDNAを検出するものである。この場合、検出
される代謝標識DNAは、固相への結合のために既に一
本鎖として存在していなければならないので、この方法
は、該固相への結合前に酸、塩基又は熱変性工程で処理
することによる、試験されるDNAの溶液中での時間を
浪費する変性を必要とする。従って、この方法は、代謝
標識DNAの日常的測定法としては、あまりに工程が長
く時間を浪費するものである。
は、容易に行うことができかつ再現性のある定量的測定
を可能にする代謝標識DNAの検出方法を提供すること
にある。
を行うことを特徴とする細胞フラクション中の代謝標識
DNAの非放射性検出方法によって達成される。 a)該細胞フラクションをDNAに結合する抗体と一緒
にインキュベートし、かつこの抗体をインキュベーショ
ンの前又は後に固相に結合させ、 b)該DNAを変性し、 c)該代謝標識に対する標識抗体を添加し、 d)該固相と液相とを分離し、そして e)段階c)からの抗体の標識を代謝標識DNAの尺度
として該2相のうちの1相中で測定する。
キシウリジンの取り込みにより通常の方法で代謝標識さ
れたDNAを、簡単な方法でかつ再現性のある条件下で
検出するのに用いることができる。従って、本発明によ
る方法は、DNAを代謝標識することにより増殖能力を
測定する、細胞の増殖能力を測定するための既知の方法
を簡略化する。本発明による代謝標識DNAの簡単な検
出法は、化学物質、抗体又は細胞障害性細胞の細胞障害
作用を測定するのにも特に重要である。この場合、これ
ら化合物又は細胞の細胞増殖能力への影響が測定され、
又は試験される細胞の細胞核外部の標識DNAの検出に
より、細胞損傷が測定される。本発明の方法による試験
のための代謝標識付けは、DNA生合成の天然前駆体の
あらゆる所望のヌクレオシド類縁体を取り込むことによ
って行うことができる。但し、この類縁体は、天然前駆
体と同じようにしてDNA中に取り込まれ、かつこの類
縁体に対する抗体が既知のものであることを条件とす
る。
合する抗体をまず直接又は間接に固相に結合させる。こ
の結合は当業者に周知の方法で行われ、例えば、固相へ
の抗体の吸着結合により又はストレプトアビジンをコー
ティングした固相へのDNAと結合するビオチニル化抗
体の結合(ストレプトアビジンをコーティングした固相
の作成は、例えば、EP−A0269092に従う)に
より行われる。DNAに結合する抗体としては、直接に
又は付加的結合パートナーを介してDNAに結合するあ
らゆる抗体を用いることができる。DNAに直接結合す
る抗体は、例えば、アンドレシュワルツ(AndreSchwart
s) ら, Clin. Immunol. Immunopathol.,31 (1984),261
に記載されている。更に、特にヒストンの如きDNAと
結合したタンパク質に対する抗体を用いることも、その
ようなタンパク質と結合した代謝標識DNA、即ち、こ
のタンパク質を結合した形で含有する代謝標識DNAを
検出しようとする場合に可能である。これら抗体それぞ
れは、完全イムノグロブリンとして並びにFab又はF
(ab')2 断片の如きイムノグロブリンの機能性断片と
して用いることができる。サンプルとして用いる細胞フ
ラクションは、細胞の全DNAであっても、細胞核若し
くは細胞質からの濃縮DNAフラクションであっても、
溶解した細胞の細胞培養上澄み液からのDNA断片であ
ってもよい。この場合、溶解した細胞は、少なくとも細
胞のDNA又はDNA断片が該細胞から細胞培養上澄み
液の中に移行できる程度までその細胞質膜が溶解した細
胞と理解される。かかる溶解細胞は、例えば、界面活性
剤、好ましくは非イオン性界面活性剤で処理することに
より、又は細胞障害性T細胞又はナチュラルキラー細胞
とのインキュベーションにより得られる。この方法で得
られるDNA断片は前処理しないで用いることができ
る。
好ましくは、ブロモデオキシウリジン取り込みにより行
われる。次いで、ブロモデオキシウリジンに対する標識
抗体を該代謝標識に対する標識抗体として用いる。驚い
たことに、抗体によって固相に結合したDNAのみを解
離することなく、該結合DNAを抗体結合に要求される
通りに変性することが可能であるということが判明し
た。この場合、溶液中での変性又は細胞試験系について
の当業者に周知の方法で、例えば、マイクロ波処理によ
り又はヌクレアーゼ、好ましくはエキソヌクレアーゼII
I の添加により変性を行うことができる。マイクロ波処
理による変性については、マイクロ波で0.5〜5分間5
00〜1000Wの電力で反応混合液を処理する。ヌク
レアーゼによる変性は、4〜300ユニット/mlのヌ
クレアーゼを添加し、37℃で30分間トリス緩衝液
(66mmol/l トリス、0.66mmol/l MgCl2及
び1mmol/l 2−メルカプトエタノール)中でpH7.
5〜8.5、好ましくはpH8.0でインキュベーションす
ることによって行われる。
と変性DNAとのインキュベーション及び固相と液相と
の分離後、DNAの代謝標識を該抗体標識による簡単な
方法で測定することができる。この抗体は、酵素、化学
発光色素又は蛍光色素で直接に標識しても、例えば、適
切に標識された追加の抗体により標識してもよい。本発
明による方法のサンプル溶液として細胞培養上澄み液を
用いると、例えば、細胞障害性T細胞又はナチュラルキ
ラー細胞によるような損傷の結果として溶解された細胞
の代謝標識DNA断片の特異的検出が可能になる(ベル
ケ (Berke), Immunol. Today 6 (1991) 21-27 及びベル
ケ, Immunol. Today 12 (1991) 396-399)。 従って、
本発明の好ましい主題は、溶解細胞の細胞培養上澄み液
を細胞フラクションとして添加する本発明による方法の
別の態様である。
胞により溶解された細胞とは対照的に、いわゆるアポト
ーシスにより死んだ細胞は、その細胞質内にだけ代謝標
識DNA断片を含有する。アポトーシス細胞でも、長時
間インキュベーション(4時間以上)した後だけ、(長
時間インキュベーションの結果である)二次損傷の結果
としてDNA断片が細胞培養液中に出てくる。アポトー
シスは、プログラム細胞死をもたらす真核細胞の能動的
過程であるか、又は、例えば、カンプトテシン、ダイオ
キシン又はある種の抗体の如き化学物質により又は電離
線により起こされるような誘導された細胞死の結果であ
る(デュバル (Duvall) ら, Immunol. Today 7 (1986)
115-119 )。かくして、細胞質細胞フラクションを用い
ることにより、本発明の方法の更なる態様において、ア
ポトーシス細胞の代謝標識DNA断片を特別に検出する
ことも可能である。従って、本発明の特に好ましい主題
は、細胞質細胞フラクションとDNAに結合する抗体と
を一緒にインキュベートする本発明による方法の別の態
様である。この方法においては、細胞質細胞フラクショ
ンは、好ましくは、非イオン性界面活性剤で処理するこ
とによって得られる。かかる界面活性剤は当業者に既知
である。NP−40(エチルフェニル・ポリエチレング
リコール)、ツィーン20(ポリオキシエチレンソルビ
タン・モノラウリン酸エステル)又はトリトン−X10
0(オクチルフェノールポリエチレングリコールエーテ
ル)が好ましく用いられる。それらは、細胞質膜を溶解
するだけで真核細胞の核膜を溶解しない。アポトーシス
細胞では、代謝標識DNAは、細胞培養物上澄み液中に
出てこないので、細胞質フラクションを単離する前に細
胞培養上澄み液を分離する必要はない。従って、前記界
面活性剤での細胞培養物の直接処理により得られる粗溶
解産物を細胞質細胞フラクションとして用いることが可
能である。
ン、ある種の抗体若しくはカンプトテシンのような化学
物質の如きアポトーシスを起こす物質の作用又は活性を
測定するために、本発明による方法を使用することに関
する。本発明による方法を用いて検出される代謝標識D
NA断片は、細胞障害性T細胞で溶解した場合には、短
時間後に細胞培養上澄み液中に放出されるのに反して、
アポトーシスにより死んだ細胞においては、これら断片
は通常のインキュベート期間中、細胞質細胞フラクショ
ン内で見出されるだけである(上記を参照のこと)。従
って、本発明による方法は、細胞障害性T細胞により溶
解された細胞とアポトーシス細胞を区別するのに適して
いる。このためには、試験される細胞培養物のDNA
を、既知の方法で、好ましくはブロモデオキシウリジン
取り込みによって代謝標識する。続いて、本発明による
方法を用いて、代謝標識DNA断片が細胞培養上澄み液
中で検出されるか細胞質細胞フラクション中で検出され
るかを2つの平行試料で試験する。細胞質フラクション
中の代謝標識DNA断片を検出するには、試験される細
胞培養物を上記のようにして非イオン性界面活性剤で処
理する。この試料においてのみ、アポトーシス細胞の場
合でも代謝標識DNA断片が細胞培養上澄み液中で検出
可能である。これに対して、界面活性剤処理をしない第
2平行試料では、代謝標識DNA断片は、細胞障害性T
細胞により溶解された細胞が存在する場合、細胞培養上
澄み液中でのみ検出可能である。
びに代謝標識に対する抗体を含有する代謝標識DNA断
片検出用試薬キットに関する。好ましくは、ブロモデオ
キシウリジンに対する抗体を代謝標識に対する抗体とし
て用いる。従って、本発明の好ましい主題は、DNAに
結合する抗体並びに抗ブロモデオキシウリジン抗体を含
有する代謝標識DNA断片検出用試薬キットである。本
発明の特に好ましい主題は、DNAに結合する抗体が固
相への結合のためにビオチニル化された形態で存在し、
かつストレプトアビジンでコーティングされた固相を更
に含有する本発明による試薬キットである。更に、最後
に、本発明は、抗体結合DNAを変性するためにヌクレ
アーゼを更に含有する本発明による試薬キットに関す
る。この場合、好ましくは、エキソヌクレアーゼIII が
ヌクレアーゼとして用いられる。以下の実施例により本
発明をより詳細に説明する。
CL240)を、まず、0.01mmol/lのブロモデオキ
シウリジンと一緒に37℃で18時間インキュベーショ
ンすることにより代謝標識した。DNA内に取り込まれ
なかった過剰のブロモデオキシウリジンを培地で洗浄す
ることによって除去した後、該細胞(各場合において2
00μl、細胞数については表1を参照のこと)を2μ
g/mlのカンプトテシン(シグマ,ミュンヘン)と一
緒にマイクロタイタープレート中で37℃で4時間イン
キュベートした。その後、細胞溶解のために20μlの
10倍濃縮細胞溶解緩衝液(PBS/50mmol/lED
TA/2%ツィーン20)を各試料に添加し、該マイク
ロタイタープレートを遠心分離し、試験のために100
μlの上澄み液を各ウェルから取った(PBS=137
mmol/l NaCl;2.7mmol/l KCl;8mmol/
l Na2HPO4及び1.5mmol/l KH2PO4)。
mmol/lのNaCO3緩衝液(pH9.6)中で別のマイク
ロタイタープレートにDNAに対する抗体(5μg/m
l,ベーリンガー・マンハイムGmbH,指定番号15
25760)をコーティングした。続いて、ウェル当た
り100μlの上澄み液(上記を参照のこと)を添加す
ることによって、該代謝標識DNAを壁面抗体に結合さ
せ、室温で90分間インキュベーションした。PBSで
洗浄した後、残りの液を該マイクロタイタープレートの
ウェルから例えば叩いて取り出した。結合した二本鎖D
NAをマイクロ波処理(5分間650ワット,AEGマ
イクロマット275Z)により又は別に100μl(マ
イクロタイタープレートのウェルあたり1ユニットに相
当)のエキソヌクレアーゼIII (ベーリンガー・マンハ
イムGmbH,カタログ番号779717)の添加によ
り変性又は部分的に分解した。続いて、マイクロ波処理
によりDNAを変性した試料を冷蔵庫中8℃で10分間
冷やした。続いて、エキソヌクレアーゼIII で処理した
試料をPBSで3回洗浄した。その後、ウェル当たり1
00μlのブロモデオキシウリジンに対するパーオキシ
ダーゼ標識抗体(ベーリンガー・マンハイムGmbH,
カタログ番号、指定番号1449338,250mU/
ml)を両方の試料に添加して抗体を結合させ、ABT
S(登録商標)を基質(100μl/ウェル,ベーリン
ガー・マンハイムGmbH,カタログ番号120452
1)に用いてパーオキシダーゼ反応を行い、405nm
で吸光度を測定することにより標識DNA断片を測定し
た。次の表1は、マイクロ波処理による変性において及
びヌクレアーゼ処理による変性において得られた測定信
号と代謝標識DNAの量の間の良好な相関関係を示すも
のである。
の代謝標識DNA断片の検出 マウスP815細胞系の細胞(ATCC TIB64)
を実施例1に記載したようにしてブロモデオキシウリジ
ンで代謝標識した。過剰のブロモデオキシウリジンを洗
い落とした後、2×104 の細胞(100μl)を異な
る量の同種異系刺激細胞障害性T細胞と一緒に各場合に
ついてマイクロタイタープレート中で37℃で4時間イ
ンキュベートした(該エフェクター対標的細胞の比率に
ついては表2を参照のこと)(細胞障害性T細胞の調製
は、コリガン (J. Coligan) 、クロイスビーク (A. Kru
isbeek) 、マルグリース (D. Margulies) 、シェバック
(E. Shevach) 及びストロバー (W. Strober) 編,Curr
ent Protocols in Immunology, John, Wiley and Sons,
New York (1992), chapter 3.11に従って行った)。そ
の後、該マイクロタイタープレートを遠心分離し、各場
合について各試料の100μl上澄み液を用い、実施例
1に記載したマイクロ波処理により変性を行って測定を
行った。
代謝標識DNAの量が添加したエフェクター細胞の量と
相関し、従って、細胞障害活性の程度と相関することを
示すものである。これに対して、エフェクター細胞なし
でインキュベートしたP815標的細胞の細胞培養上澄
み液中及び細胞障害性エフェクター細胞の細胞培養上澄
み液中では代謝標識DNAは検出できなかった。
ートした同量のP815標的細胞の細胞培養上澄み液中
では有意な量の代謝標識DNAを検出できなかった(吸
光度(405nm)0.073)。 2)予備標識標的細胞なしでインキュベートした対応量
の細胞障害性T細胞の細胞培養上澄み液をコントロール
として用いた。
出 HL60細胞(ATCC CCL240)を、まず、実
施例1で記述したようにして、ブロモデオキシウリジン
で代謝標識した。過剰のブロモデオキシウリジンを洗い
落とした後、該細胞を種々の濃度のカンプトテシン(5
000〜0ng/ml)と一緒にマイクロタイタープレ
ート中で37℃で3又は4時間インキュベートした。続
いて、該マイクロタイタープレートを遠心分離し、実施
例2に従って細胞培養上澄み液中の代謝標識DNAの検
出のために、該細胞培養上澄み液のアリコート(100
μl/ウェル)を取り、そして100μl/ウェルの2
倍濃縮細胞溶解緩衝液(PBS/10mmol/lEDTA
/0.4%ツィーン20)を添加することにより、該マイ
クロタイタープレート中の残りの細胞を溶解した。次い
で、こうして得られた溶解産物中の代謝標識DNAの検
出を実施例1に記載した通りに行った。
場合、アポトーシス細胞中の代謝標識DNAは細胞質フ
ラクション中でのみ(即ち、上澄み液中の界面活性剤で
の処理後にのみ)検出可能で、細胞培養上澄み液中では
検出可能でないことを示している。表4は、4時間イン
キュベートした試料の場合、これら細胞質の代謝標識D
NA断片の量は、カンプトテシンの量、即ち、アポトー
シスを引き起こす活性と相関することを示している。
Claims (5)
- 【請求項1】 細胞フラクション中の代謝標識DNAの
非放射性検出方法であって、 a)該細胞フラクションをDNAに結合する抗体と一緒
にインキュベートし、かつこの抗体をインキュベーショ
ンの前又は後に固相に結合させ、 b)該DNAを変性し、 c)該代謝標識に対する標識抗体を添加し、 d)該固相と液相とを分離し、そして e)段階c)からの抗体の標識を代謝標識DNAの尺度
として該2相のうちの1相中で測定する方法。 - 【請求項2】 ブロモデオキシウリジンに対する標識抗
体を標識抗体として用いるブロモデオキシウリジン取り
込みによる代謝標識DNAの検出方法である、請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 電離線;ダイオキシン、抗体又はカンプ
トテシンのような化学物質;の如きアポトーシスを起こ
す物質、並びに細胞障害性細胞、ナチュラルキラー細
胞、マクロファージ又はLAK細胞の作用又は活性を測
定する請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 DNAに結合する抗体、代謝標識に対す
る抗体並びに抗体に結合したDNAを変性するためのヌ
クレアーゼを含有する代謝標識DNA断片検出用試薬キ
ット。 - 【請求項5】 代謝標識に対する抗体が抗ブロモデオキ
シウリジン抗体である、請求項4記載の試薬キット。
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