JP4660776B2 - 腫瘍マーカー及びそれを用いた診断キット - Google Patents
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Description
上記実施形態について効果の立証するため以下の実験を行った。以下図面を用いて説明する。
組織試料は、組織試料採取前にいかなる抗癌補助療法も受けていない12症例の胸部食道癌患者それぞれから癌部組織及び非癌部組織を採取することによって得た。ここで癌部組織とは、食道癌病変部であって肉眼的に変性の無い部位における組織であって、非癌部組織とはこの食道癌病変部から5cm以上離れ、ルゴール試薬にて染色される部位における組織である。なお組織試料は、採取後1時間以内に液体窒素にて急速冷凍し、−80℃フリーザーを用いて凍結保存した。
−80℃で冷凍した組織試料を液体窒素下で更に冷却し、凍結状態で物理的粉砕を行った後、約500μlの溶解バッファーとともにPolytronホモジェナイザー(Kinematika、Littau−Luzern、Switzerland)に加え、約30秒間溶解し、超高速遠心機(100,000×g)を用いて4℃で1時間遠心分離し上清を回収した(以下この上清を「タンパク質溶解液」という。)。なお溶解バッファーは、30mM Tris−HCl pH8.5、7M 尿素、2M チオ尿素、4%(w/v) 3−[(3−Cholamidopropyl)dimethylammonio]−1−propanesulfonate(CHAPS))、プロテアーゼインヒビターカクテル(Complete;Roche、Mannheim、Germany)を用いた。
蛋白質の蛍光色素標識はAmersham Biosciences社のプロトコール(2D−DIGE)に従った。上記の処理にて得たタンパク質溶解液50μg相当に対し蛍光色素400pmolを混合し30分氷温遮光下にて静置し、lysine10nmolにて反応を中断したあと等量の2×サンプルバッファを加えた。なお、2×サンプルバッファとしては7M尿素、2Mチオ尿素、4%CHAPS、2%Dithiothreitol(DTT)、2%PharmalyteTM Bbroad range pH3−10)を用いた。また、採取した組織試料が癌部組織から採取したものである場合は蛍光色素Cy5を、非癌部組織から採取したものである場合は蛍光色素Cy3を用いて標識した。
アガロースゲルを用いた電気泳動の詳細は北里大学の大石らの論文(Oh-Ishi M, Satoh M, Maeda T. Preparative two-dimensional gel
electrophoresis with agarose gels in the first
dimension for high molecular mass proteins. Electrophoresis 2000;21:1653-69.)に記載されている方法に従って行った。一次元目用アガロースゲル(アガロースIEFゲル)の作成も同じ論文に記載されている。各色素で標識された蛋白溶解液混合液(計150μg
をアガロースIEFゲルに添加し一次元目の等電点電気泳動は4℃にて12000Vhr(800V×15h)行い、引き続いて10%トリクロロ酢酸+5%スルホン酸による固定45分、蒸留水による洗浄45分を室温で行った。
(Amersham Bioscience社製)にて解析した。
二次元ポリアクリルアミドゲル上のクマシーブルーにて認識されたスポットを用手的に切り抜き、1mm角程度の大きさにした上でゲル内トリプシン消化を行った。まず50%アセトニトリル/50mM炭酸水素アンモニウム溶液で脱色し、超純水で洗浄した。
(Trypsin sequence grade、Roche、Mannheim、Germany)溶液10〜30μlに45分間浸透(氷温)した。未吸収のトリプシン溶液を取り除いた後50mM
Tris−Cl(pH9)/20%アセトニトリル溶液を10〜20μl加え37℃で20時間ミキシングした。その後溶液を回収し、残ったゲルに5%ギ酸/50%アセトニトリルを10〜30μl加え20分間室温で撹拌、ゲル内に残っているペプチド分解物を回収、先に回収した溶液と混合した。
二次元電気泳動ゲルから用手的に抽出されたペプチド分解溶液は、直径2.1mm長さ30mmの逆相C8カラム(Aquapore RP−300
カラム (Perkin−Elmer、Shelton、CT))が取り付けられたHPLC装置(Nanospace SI−2、Shiseido Fine Chemicals、Tokyo、Japan)によって取り込み、更に液体クロマトグラフィにより質量分析計に取り込んだ。HPLCの流速は200μl/分で、バッファーAに0.05%ギ酸、バッファーBに90%アセトニトリル+0.05%ギ酸を用いた。HPLCではバッファーAで5分洗浄しその後バッファーBの0〜60%直線濃度勾配を3〜30分の間に行い液体クロマトグラフィ装置に続いて金属針装着エレクトロスプレイイオン化装置AP12でイオン化しイオントラップ型質量分析計LCQ−Deca(ThermoQuest,San
Jose,CA)、にて質量分析およびタンデムMS測定を行った。質量分析データは データ解析ソフトSEQUEST(ThermoQuest)にて解析、蛋白質を同定した。
ヤギポリクローナル抗periplakinはSanta Cruz社(CA)製の市販品を用いた。各組織よりの蛋白溶液15μg相当を、Bio−Rad社(Hercules、CA、United
States)製泳動装置を用い10%ポリアクリルアミドゲルで電気泳動を行いBio−rad社タンク型転写装置を使いMillipore社(Bedford,MA)製PVDF膜に転写、ウエスタンブロットを行った。PVDF膜は5%スキムミルク/PBS1時間でブロックし、500倍希釈の抗periplakin抗体/ブロッキング液1時間で一次抗体反応を行った。500倍希釈HRP標識ウサギ−抗ヤギIgG(Cappel,West
Chester,PA)/ブロッキング液にて二次抗体反応を行いECLTM 検出試薬(Amersham Biosciences)にて検出した。同様の方法でSanta
Cruz社(CA)製ヤギポリクローナル抗βactin(500倍希釈)を用いβactinを検出し、これを標準化に用いた。NIH Imageソフトウエアを用い信号強度を測定しperiplakin発現量の比較検定をpaired
t−testにて行った。
2D−DIGEに用いた症例とは別に当施設での食道癌手術症例30例の凍結組織標本より4μm厚の薄切切片を作成し、免疫組織化学染色を行った。4℃アセトン10分にて固定、0.3% H2O2/メタノール溶液15分室温にて処理.PBSにて3回洗浄の後1%ブタ血清/PBS
1時間でブロッキング、50倍希釈(1% BSA/PBS)抗−periplakin抗体(Santa Cruz)30分間(室温)にて一次抗体反応を行いPBSにて洗浄後DAKO LSAB+キット(DAKO Japan,京都)
にてマニュアルに従いDAB発色にて検出した。30秒間ヘマトキシリンで核染色を行った後100%エタノールおよびキシレンで脱水透徹、マリノールとカバーグラスで封入し、観察した。
多重蛍光標識二次元電気泳動法(2D−DIGE)の合成画像を図1に示す。食道癌部から採取された蛋白質は赤色で非癌部粘膜から採取された蛋白は緑色で表示されている。従って癌部非癌部で変化のないものは白色ないしは黄色を呈する。別々の12例分のゲルを合わせての蛋白発現の検出および標準化,発現量変化の検定には,2D−DIGEシステム専用に開発されたDeCyderTM(Amersham Biosciences)を用いた(結果は図1参照)。163の蛋白スポットで癌部での発現増加を、245の蛋白スポットで癌部での発現減少を認めた。発現量の変化を蛍光イメージから肉眼的に確認出来たスポットを74スポット選んだ。蛋白同定を行うため500μgの蛋白抽出液をアガロース2D法で泳動しクマシーブルーで染色したゲルからスポットを切りだし(結果は図2参照)、74個の蛋白スポットから51スポット(33蛋白質)を質量分析により同定した(表1)。
等食道癌で報告のある蛋白質や calreticulin,tropomyosin,caldesmon 1,calponin 1,Annexin 6,vinculin,procollagen−proline,Aldolase
A,lumican,Desmin,phosphoglycerate kinase 1,heterogeneous
nuclear ribonucleoprotein A2 等他の悪性新生物での報告がある蛋白が同定され、我々が大腸癌で確立したアガロース2DE法に矛盾しない結果が得られた。
(図3参照) 。periplakinはplakin族に属するタンパク質であり、重層扁平上皮で表層に分化した角化細胞の細胞膜表面に発現する蛋白として見つかった。また増殖型類天疱瘡ではperiplakinに対する自己抗体の産生が分かっており、抗原であるperiplakinとの抗原抗体反応が発症に関わっていることが分かりつつある。
(図4(E)、特に図中の▲参照)。9例の癌部においてはperiplakinが若干発現しているのが確認されたが、これらの症例ではperiplakinの発現は細胞質内であり、局在が変化していた(図4(B)、(C)、(D))。
以上の結果により、デスモソーム関連の195kDaのタンパク質であるperplakinが食道癌において発現の低下を示すことがプロテオーム解析によって示された。なお我々が用いるアガロース2DE法の最大の特徴は一般的に用いられる固相化ゲル法に比べはるかに多量の蛋白質が分離できるという特徴を持つ。最初に添加できる蛋白質が多ければ固相化ゲルでは銀染色などの方法でないと検出できない存在比率が少ない蛋白質もクマシーブルーにて検出可能となる。質量分析に用いるペプチドの量が増えるので,蛋白同定に非常に有利となる。加えて,固相化ゲルでは分子量150kDa以上の高分子蛋白の分離が困難であるが、アガロース2DE法で高分子蛋白の分離も可能である。このような特徴のあるアガロース2DE法に多重蛍光染色法(2D−DIGE)を加えることにより、発現量解析の信頼性を増すとともに多数のゲル間の比較を自動化により可能とした。
は他のplakin族蛋白と協同して角化細胞同士の結合や角化細胞の分化・角質形成に役割をなしている。食道扁平上皮癌において、periplakinの発現減少は癌化や癌の浸潤・転移に何らかの役割をなしている可能性がある。プロテインキナーゼB(PKB/c−Akt)はアポトーシス(細胞死)の導に関わるForkhead蛋白質活性を抑制的に調節していることが解っているが、最近の文献でperiplakinがプロテインキナーゼB(PKB/c−Akt)と結合し、プロテインキナーゼBの細胞内局在を制御していることが示された(van
den Heuvel, A.P. J Cell Sci, 2002)。すなわち,仮説ではあるが,periplakinが正常に発現することによりプロテインキナーゼBが
periplakinに結合することによりForkhead蛋白質活性の抑制が起きなくなり(つまり活性化され)、このためアポトーシスの誘導が起きる。癌化状態におけるperiplakinの発現異常は、プロテインキナーゼBが補足されなくなるためForkhead蛋白質の抑制を生じることとなる。Forkhead蛋白質の抑制はアポトーシス誘導の抑制(不死化)であり癌化状態を示す。また、TrkB遺伝子の,与していることが示されているがるがnari いる可能性がある.発現が癌細胞の浸潤や着床(転移)に関与していることが示されているが(Douma, S. Nature, 2004. ),
TrkB蛋白質によりプロテインキナーゼBが活性化されることから,periplakinの発現異常は何らかの形で食道癌の浸潤や転移に関与している可能性がある。今後検証及びperiplakin蛋白質が発現異常を来すメカニズムの解明の必要があるが、食道癌においてperiplakin蛋白の発現異常は癌化の重要な役割を担っており、食道癌においてperiplakinが発現異常を示すことは,新たな知見として重要であると考えられる。
Claims (3)
- periplakinを用いる食道悪性腫瘍の検出マーカー。
- 抗periplakin抗体を含有する食道悪性腫瘍の検出キット。
- periplakinの塩基配列からなるプライマーを用いた食道癌診断キット。
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