JP5117373B2 - モノクローナル抗体を使用するアルツハイマー病のin vitro診断の方法 - Google Patents
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Description
Val−His−His−Gln−Lys (配列番号3)
Aβ40イソ型に対するよりAβ42イソ型に対して大きい親和力を示すが、ペプチドが可溶形、凝集形又はSDSにより変性されているかどうかにかかわりなく、前記配列を含むβ−アミロイドペプチドのイソ型に結合することができるモノクローナル抗体に関する。
a)生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプルに磁性粒子に結合した配列番号3に結合することができる本発明の抗体又はその少なくとも1つのフラグメントを含む組成物を加える段階と、
b)β−アミロイドペプチドの少なくとも1つのイソ型と組成物に含まれている抗体又は抗体のフラグメントとの間で抗原−抗体又は抗原−抗体フラグメント複合体が形成するのに十分な時間待つ段階と、
c)溶液から抗原−抗体又は抗原−抗体フラグメント複合体を抜き取るための磁界を印加する段階と、
d)溶液を除去する段階と、
e)β−アミロイドペプチドの分子から抗体又は抗体のフラグメントを分離する段階と、
f)生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプルから抜き取られたβ−アミロイドペプチドのイソ型を同定し、定量する段階。
Val−His−His−Gln−Lys (配列番号3)
抗体の産生
本発明で用いるポリクローナル抗体EM2及びEM5は、以前に報告した方法[24]で生成させた。
BALB/cマウスに、KLH(スカシガイヘモシアニン)に結合させ、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)に溶解し、同量のフロイント完全アジュバントで乳化した40μgのペプチドAβ1−40を皮下注射した。マウスにフロイント不完全アジュバントで隔週ごとに3回注射を繰り返した。融合の3日前に、マウスにPBS中25μgのAβ1−40−KLHを腹腔内注射した。融合当日に、マウスミエローマ系P3/X63−Ag.653で免疫化した動物の脾細胞を確立された方法[25]に従ってポリエチレングリコール1400(Sigma)を用いて融合させた。融合細胞を1ウエル当たり105細胞の密度で無菌の96ウエルプレートに分配し、ヒポキサンチン、チミジン及びアミノプテリンを含む培地中で選択した。抗体産生ハイブリドーマは、後に述べるELISAにより同定した。
ポリスチレン製マイクロタイタープレート(Maxisorb、Nunc)を炭酸緩衝液50mM、pH9.6(被覆緩衝液)中5μg/mlのAβ1−40で4℃で一夜被覆した。プレートをPBS中0.05%のTween20(PBS−T)で洗浄し、非特異的結合部位をPBS−T中2%のウシ血清アルブミン(BSA)(ブロッキング溶液)で37℃で1時間ブロックした。洗浄後、プレートを、ブロッキング溶液で2倍に希釈した組織培養上清とともに1時間インキュベートした。プレートを再び洗浄し、西洋ワサビペルオキシダーゼ(Sigma)を結合させたヤギ抗マウスIgGとともに37℃で1時間インキュベートした。洗浄後、基質(クエン酸緩衝液100mM、pH5.0中0.05%o−フェニレンジアミン及び0.015%過酸化水素)を溶液に加えた。10分後に2.5M硫酸を用いて反応を停止させ、492nmでの吸光度をマイクロプレートリーダーにより測定した。上清が無関係のハイブリドーマ(抗グリアジン抗体)の上清について得られた値の少なくとも2倍の吸光度値をもたらしたハイブリドーマを選択した。特異抗体を産生したハイブリドーマを限界希釈法を用いて繰返しクローンし、ゲル免疫沈降により濃縮した細胞培養上清中のモノクローナル抗体のイソ型を特異抗血清(Sigma)を用いて定量した。選択したハイブリドーマを事前にプリスタンを投与したBALB/cマウスの腹水として増殖させた。
腹水からのEM5モノクローナル抗体をプロテインA−セファロース(Pharmacia)のカラムを用いたアフィニティクロマトグラフィーにより精製した。精製した抗体をPBS中で十分に透析し、使用するまで−85℃で保存した。
見かけの解離定数の計算:ペプチドAβ1−40及びAβ1−42に対する親和力
N−t−ブチルオキシカルボニル法を用いてYale大学のWM Keckプラントで合成された最近溶解した固定化ペプチドAβ1−40及びAβ1−42を用いてEM5及び6E10モノクローナル抗体の親和力を検討するためにELISAを用いた。
免疫転移分析
EM5によるAβ1−40及びAβ1−42の特異的認識を検討し、免疫転移分析によりEM2及びEM3ポリクローナル抗体と比較した。このために、Aβペプチド(0.5μg/レーン)を16%アクリルアミド、トリス−トリシン−SDS中PAGE電気泳動に供した。10%メタノールを含む3−シクロヘキシルアミノ−1−プロパンスルホン酸、pH11を用いてペプチドを400mAで4℃で1時間電気泳動によりポリ(フッ化ビニリデン)膜(Immobilon−P、Millipore)に転移させた。膜を5%粉末スキムミルクを含むTBS−Tで4℃で16時間ブロックし、次いで、2μg/mlのIgGs EM2、EM3又はEM5とともに室温で1時間インキュベートした。西洋ワサビペルオキシダーゼ(Amersham)に結合させ、1:2000に希釈したヤギ抗ウサギIgG(EM2及びEM3)又はヤギ抗マウスIgG(EM5)を第2抗体として用いた。製造業者の仕様に従って化学ルミネセンス(Amersham)により免疫転移を可視化した。
エピトープの位置推定
EM5抗体により認識された正確なエピトープの正確な位置推定のために、一連の合成Aβペプチドに対する抗体の結合を解析した。ペプチドAβ1−16、Aβ1−28及びAβ25−35は、Sigma(San Luis、MO)から入手し、ペプチドAβ1−42、Aβ1−42(E22Q)、Aβ1−40、Aβ1−40(E22G)、Aβ1−40(E22Q)、Aβ1−28(げっ歯類)、Aβ1−28(E22Q)、Aβ17−40、Aβ16−42及びAβ25−35は、N−t−ブチルオキシカルボニル法を用いてYale大学のWM Keckプラントで合成され、Aβ21−28、Aβ21−28(E22Q)、Aβ37−41及びAβ37−40は、通常のFmoc法を用いてPeptide Synthesis Unit(National Biotechnology Center、Madrid)において合成された。ペプチドAβ37−42及びAβ37−49の設計は、配列CSGGSGGG(配列番号4)を有していた結合のためのシステイン残基を有するアミノ末端におけるテイルを含んでいた。すべてのペプチドを高速液体クロマトグラフィーにより逆相モードで精製し、それらの純度をMALDI−TOF質量分析により評価した。
試験を行うために、平底ポリスチレン製マイクロタイタープレート(Immulon2、Dynex Technology Inc.、Chantilly、VA)を炭酸−重炭酸緩衝液0.1M、pH9.6中1μg/ウエルの対応するAβペプチドで4℃で16時間被覆した。2%BSAを含むNaCl150mM、トリス20mM、0.05%Tween20、pH7.4(TBST)でブロックした後、EM5抗体の連続希釈物(20〜0.02mg/mlのIgGフラクション)を37℃で1時間インキュベートした。ペルオキシダーゼに結合させた抗マウスIgG(Sigma、San Luis、MO)を1:2000に希釈し、37℃で30分間適用した。反応をTMB(BioRad、CA)で発生させ、2M硫酸で停止し、450nmで定量した。非特異的結合を測定し、第1抗体を除去した。
結果を確認するために、トリプシン又はα−キモトリプシンによる消化により得られたAβ1−42由来の一連のペプチドを、EM5抗体を被覆した磁性粒子と接触させ、以下のステップを行う追加の試験を行った。
免疫組織化学:抗体の組織反応性
び漫性プラークに対立するものとしてのアルツハイマー病に特有の沈着物(神経炎性プラーク及び血管沈着物)を明らかにするためのEM5抗体の妥当性を実証するために、アルツハイマー病に罹患した脳組織の切片の免疫染色を、抗体EM2(Aβ40ペプチドのカルボキシル末端に対するポリクローナル抗体)、EM3(Aβ42ペプチドのカルボキシル末端に対するポリクローナル抗体)及びEM5(Aβペプチドの残基12〜16に対する特異性が実証されたモノクローナル抗体)を用いて行った。EM2及びEM3は、初期の試験[24]で用いた。
脳組織は、Tissue Bank for Neurological Investigations(Madrid)により供給された。明確なADを有する男性3例、女性3例の6例の対象を試験に含めた。それらの年齢範囲は、68〜75歳であった。すべての場合に、ADの診断はCERAD(アルツハイマー病の登録を確立するためのコンソーシアム(Consortium to Establish a Registry for Alzheimer’s Disease))[10]の臨床病理ガイドラインに基づくものであった。いずれの患者も他の神経学的所見、例えば、パーキンソン病又は著しい血管変化を有さなかった。すべての脳を脳バンクの切断、固定及び包埋のプロトコールに従って組織学的検査用に処理した。死後期間は、10〜18時間であった。剖検直後に脳の半分(大脳半球、小脳及び脳幹の中央矢状切断により得た)を4%リン酸塩で緩衝したホルムアルデヒドで固定した。3〜4週間の固定後に、ADに有意な関わりのあるすべての皮質及び皮質下部位から組織のブロックを得、エタノールで徐々に脱水し、キシレンによる組織の清澄化した後、パラフィンに包埋した。すべての場合に、頭頂後頭外側皮質、側頭側方皮質(これらの2つの部位はCERADガイドライン[10]により推奨されている)、海馬、尾状核−被殻(尾状核の頭部)及び小脳半球の皮質に対応する5μm組織切片を免疫組織化学検査のために最初のパラフィンブロックから得た。非特異的アミロイド染色の対照として、アミロイド免疫組織化学用に処理したものに連続する切片について修正メテナミン−銀染色を行った。
用いた一次抗体は、EM2、EM3及びEM5であった。EM2及びEM3は、初期の試験[24]で用いた。切片を一次抗体とともに室温で30分間インキュベートした。ポリクローナル抗体は、ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)を色素原として用いてアルカリホスファターゼ(APh)を含むEnvisionシステム(Dako Laboratories)により検出し、EM5は、前述のシステム又はジアミノベンジジン(DAB)を色素原として用いて西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)を含むEnvisionシステム(Dako Laboratories)のいずれかにより検出した。共局在法の場合、ポリクローナル抗体は常にAPhを含むEnvisionシステム(色素原としてNBTを用いた)により検出したが、EM5はHRPを含むEnvisionシステム(色素原としてDABを用いた)により検出した。
抗体の各対の共局在の程度並びにそれらの各々の最適作業希釈の確立の目的のための予備的操作として、第1の一次抗体としてEM5を、第2の一次抗体としてEM2又はEM3を用いた二重免疫染色法を用いた。2症例の頭頂後頭皮質の組織切片に限定した試験のこの段階中、第1の一次抗体としてのEM5の使用は、二重免疫染色法において第1の抗体として用いたとき、他の2つの抗体のマスキング効果を除外したことが立証された。両選択パラフィンブロックの連続切片において、EM5の漸増希釈物(1:50、1:100、1:500、1:1000及び1:2000)をEM2又はEM3の漸減希釈物(1:2000、1:1000、1:500、1:100及び1:50)で共局在した。EM2抗体がEM5により高度に共局在されたことが認められたので、試験の残りは、EM5及びEM3により示される反応性の異なるパターンを実証することを目的とした。この目的のために、すべての選択した部位の切片におけるその後の二重免疫染色をすべての例において第1の一次抗体としてのEM5(1:1000希釈)及び第2の一次抗体としてのEM3(1:1000希釈)の使用に限定した。さらに、同じ組織における各抗体により示される反応性のパターンのより正確な可視化のために、EM5、EM2又はEM3を一次抗体として用いて各ブロックの連続切片における単一染色を行った。試験のこの部分の主目的が抗体の間の定量的な差ではなく、免疫反応性の異なるパターンを定性的に比較することであるので、染色の結果は定量化しなかった。
症例のうちの1例の結果は、前述した分布とともに示した図5で確認することができる、すなわち、
(A)及び(B):色素原としてNBTを用いて一次抗体としてのEM5(A)及びEM3(B)で免疫染色した後頭皮質の同じゾーンの連続切片。プラークの位置の推定を容易にするために血管(V)を標識している。EM3(B)は、び漫性プラーク(DP)及び神経炎性プラーク(NP)並びに血管(V)中の沈着物を明らかにしているが、EM5(A)は、び漫性プラークに対してはそうではないが、血管及び一部の神経炎性プラークのより強い染色をもたらす。
(C):一次抗体としてEM3(色素原としてNBT(青色)を用いた)及びEM5(色素原としてDAB(褐色)を用いた)を用いた二重免疫染色法の高倍率の顕微鏡写真。神経炎性プラーク及び血管の壁の二重免疫染色が認められる。
(D)及び(E):EM5(D)又はEM2(E)のいずれかを用いて免疫染色した後頭皮質の同じ部位の連続切片。再び、プラークの同定を促進するために血管(V)を標識した。血管及び神経炎性プラークが両抗体と反応することを確認することができる。より少数の神経炎性プラークがEM5よりEM2により染色され、び漫性プラークはそれらのいずれとも反応しない。
(F):後頭皮質の組織の同じ切片における一次抗体としてEM2(色素原としてNBT(青色)を用いた)及びEM5(色素原としてDAB(褐色)を用いた)を用いた二重免疫染色法による高倍率の顕微鏡写真。血管壁及び神経炎性プラークにおける両抗体の反応性の正確な共局在が認められる。
尿中のβ−アミロイドペプチドの形と反応する抗体の能力
生物学的液体中のβ−アミロイドペプチドの形の存在を検出するEM5抗体の有効性を実証するために、該尿サンプルを入手した後にβ−アミロイドペプチドの異なる長さの形に対応した合成ペプチドの混合物を加えた健常患者からの尿サンプル中のそれらを検出する試験を行った。このために、磁性粒子に結合させたモノクローナル抗体を尿サンプルに加え、結合したペプチドをMALDI−TOF質量分析を用いて検出した。用いた方法の詳細を下に示す。
免疫グロブリンのグリコシド残基の緩やかな酸化によりアルデヒド基を生成させ、これを、エチレンジアミンによる修飾により表面上にアミノ基を生成させた磁性粒子と反応させることに基づく、Fuentesら[26]によって記載された方法に従って、EM5抗体に結合した磁性粒子を調製した。簡単に述べると、EM5抗体の酸化は、過ヨウ素酸ナトリウム10mMとともに2時間インキュベートすることにより誘発し、その後、酸化抗体を4℃の蒸留水中で透析した。表面上にカルボキシル基を有するEM/100−30磁性粒子(Merck Co、France)を10mg/mlの濃度で1MエチレンジアミンpH4.75とともに90分間インキュベートして修飾した後、蒸留水で十分に洗浄する前に、固体EDCl(1−エチル−3−(3’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドヒドロクロリド)を10mMの最終濃度で加え、90分間放置して反応させた。
尿などの生物学的液体のサンプル中に存在するβ−アミロイドペプチドのイソ型に対する結合に関するその有効性を確認する前に、本発明者らは、溶液中のβ−アミロイドペプチドの形に結合する本発明の抗体の能力、並びにその後の同定及び/又は定量に進むために、磁性粒子に結合した抗体が、β−アミロイドペプチドが発生した溶液からβ−アミロイドペプチドの形を抜き出すことを可能にするかどうかを試験した。したがって、蒸留水に溶解したβ−アミロイドペプチドの形Aβ12−29、Aβ1−40及びAβ1−42に対応した合成ペプチドをともに蒸留水に混合して、Aβ12−29及びAβ1−42の0.44μg/μl並びにAβ1−40の0.11μg/μlの最終濃度を有する混合物を得た。4μlのこのペプチドの混合物を981μlの水に加えた。
別の日に、尿の10mlのサンプルを健常者から採取し、室温で3500rpmで5分間遠心分離した。尿をPBS緩衝液中1MNaOHでpH7.0に中和した。
EM5モノクローナル抗体を被覆した15μlの磁性粒子(PBS緩衝液で1:4に希釈した)を、3種のβ−アミロイドペプチド(Aβ12−18、Aβ1−40及びAβ1−42)を含んでいた上記の981μlの尿サンプルとともに37℃で1時間インキュベートした。
α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸のマトリックス中の免疫沈降により得られた1.5μlのサンプル混合物を、100サンプルの容量を有するステンレススチールプローブに入れ、室温で5分間乾燥させた。
EM5抗体を産生するハイブリドーマをEuropean Collection of Cell Cultures(ECACC)(CAMR、Salisbury、Wiltshire、United Kingdom)に寄託した。寄託の日付及びアクセス番号は以下のとおりである。
ハイブリドーマの名称 寄託の日付 アクセス番号
EM5クローンA 2006年3月1日 06030101
Claims (35)
- 寄託番号ECACC06030101で表されるハイブリドーマ細胞系。
- ハイブリドーマ細胞系ECACC06030101により産生されるモノクローナル抗体。
- アルツハイマー病のin vitro診断のための、アルツハイマー病に罹患した人から採取した脳組織のサンプルにおける神経炎性プラークの存在の検出における、請求項2記載のモノクローナル抗体の使用。
- 前記疾患の進行の段階が、モノクローナル抗体へのその結合により明らかにされる神経炎性プラークのサブセットのサンプル中の存在と相関関係にある、請求項3記載の使用。
- 前記抗体又はそのフラグメントが検出されることを可能にする物質に結合した請求項2記載のモノクローナル抗体を含む組成物。
- モノクローナル抗体が結合した物質が第1抗体に結合することができる第2抗体であり、この第2抗体が、特定の物質の、検出することができる他の物質への変換を触媒することができる酵素に結合している、請求項5記載の組成物。
- 変換が酵素により触媒される物質が色素原である、請求項6記載の組成物。
- 第2抗体がアルカリホスファターゼに結合しており、用いる色素原がニトロブルーテトラゾリウムである、請求項6又は7に記載の組成物。
- 第2抗体が西洋ワサビペルオキシダーゼに結合しており、用いる色素原がジアミノベンジジンである、請求項6又は7に記載の組成物。
- β−アミロイドペプチドと異なる少なくとも1つの配列領域に対して特異的な少なくとも1つの他の抗体を含む、請求項5〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 検出することができる物質に結合している、請求項2に記載のモノクローナル抗体、及び同様に検出することができる種々の物質に結合している、β−アミロイドペプチドの1つ又は複数の異なる配列領域に対して特異的な他の抗体又は他の複数の抗体を含む、請求項10記載の組成物。
- 請求項2に記載のモノクローナル抗体が西洋ワサビペルオキシダーゼに結合している第2抗体に結合しており、色素原ジアミノベンジジン(DAB)を、検出することができる変換のための物質として用いる、請求項11に記載の組成物。
- 請求項2に記載のモノクローナル抗体が西洋ワサビペルオキシダーゼに結合している第2抗体に結合しており、色素原ニトロブルーテトラゾリウムを、検出することができる変換のための物質として用いる、請求項11記載の組成物。
- アルツハイマー病の診断のための、アルツハイマー病に罹患した人から採取した脳組織のサンプル中の神経炎性プラーク及び/又は血管アミロイド沈着物の検出における、請求項11に記載の組成物の使用。
- アルツハイマー病に罹患した人から採取した脳組織のサンプルからの前記疾患のイン・ビトロ(in vitro)診断のための、神経炎性プラーク及び/又は血管アミロイド沈着物を検出する方法であって、請求項2に記載のモノクローナル抗体の結合により神経炎性プラーク及び/又は血管アミロイド沈着物の前記サンプル中の存在の検出を含む方法。
- モノクローナル抗体が請求項5〜11のいずれか一項に記載の組成物に含まれている、請求項15記載の方法。
- 請求項2に記載のモノクローナル抗体により検出される神経炎性プラークの存在が疾患の進行の段階と相関関係にある、請求項15記載の方法。
- モノクローナル抗体により検出される神経炎性プラークにおけるβ−アミロイドペプチドのAβ1−40イソ型の存在がβ−アミロイドペプチドのAβ1−40イソ型のカルボキシ末端に対して特異的な抗体の結合により確認される、請求項15〜17のいずれか一項に記載の方法。
- さらなる神経炎性プラーク及び/又はび漫性プラークの存在がβ−アミロイドペプチドのAβ1−42イソ型のカルボキシ末端に対して特異的な抗体の結合により検出される、請求項15〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 抗原−抗体フラグメント複合体が発生する溶液からの該抗原−抗体フラグメント複合体の抜き取りを促進する物質又は粒子に結合している、請求項2に記載のモノクローナル抗体を含む組成物。
- 抗原−抗体複合体が発生する溶液からの該抗原−抗体複合体の抜き取りを促進する物質又は粒子が磁性粒子である、請求項20記載の組成物。
- 抗体と磁性粒子との結合が共有結合である、請求項21記載の組成物。
- アルツハイマー病のイン・ビトロ(in vitro)診断のための、生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプルの中のβ−アミロイドペプチドの検出における、請求項2に記載のモノクローナル抗体の使用。
- モノクローナル抗体が請求項20〜22のいずれか一項に記載の組成物に含まれている、請求項23記載の使用。
- 生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプル中に存在するβ−アミロイドペプチドの形を有する抗原−抗体を形成するために、請求項20〜22のいずれか一項に記載の組成物を生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプルに加える、請求項24記載の使用。
- 抗原−抗体複合体が発生する生物学的液体又は溶液からの形成した該抗原−抗体複合体の抜き取りが磁界の使用によってもたらされる、請求項25記載の使用。
- 生物学的液体又はそれから得られる溶液から抜き取られる抗原−抗体複合体の形のβ−アミロイドペプチドの形を、それらが発生した生物学的液体又は溶液からのそれらの抜き取りの後、それらの同定及び/又は定量を受ける前に抗体から分離する、請求項26記載の使用。
- β−アミロイドペプチドの形をMALDI−TOF質量分析により同定及び/又は定量する、請求項27記載の使用。
- 生物学的液体のサンプルが尿のサンプルである、請求項25〜28のいずれか一項に記載の使用。
- アルツハイマー病の進行の段階がサンプル中のAβ1−42イソ型の濃度と相関関係にある、請求項25〜29のいずれか一項に記載の使用。
- 生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプルからのアルツハイマー病のイン・ビトロ(in vitro)診断のための、β−アミロイドペプチドを検出する方法であって、
a)生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプルに請求項20〜22に記載の組成物を加える段階と、
b)β−アミロイドペプチドの少なくとも1つのイソ型と組成物に含まれている抗体との間で抗原−抗体複合体が形成するのに十分な時間待つ段階と、
c)溶液から抗原−抗体複合体を抜き取るための磁界を印加する段階と、
d)溶液を除去する段階と、
e)β−アミロイドペプチドの分子から抗体を分離する段階と、
f)生物学的液体又はそれから得られる溶液のサンプルから抜き取られたβ−アミロイドペプチドのイソ型を同定し、定量する段階と
を含む方法。 - 生物学的液体のサンプルが尿のサンプルである、請求項31記載のアルツハイマー病のイン・ビトロ(in vitro)診断のための検出方法。
- 段階a)で加える組成物が、モノクローナル抗体のFc領域に存在する1つ又は複数の残基の修飾により対応する磁性粒子に共有結合している請求項2に記載のモノクローナル抗体を含む、請求項31記載のアルツハイマー病のイン・ビトロ(in vitro)診断のための検出方法。
- 尿のサンプルから抜き取られたβ−アミロイドペプチドのイソ型の同定及び定量をMALDI−TOF質量分析により行う、請求項33記載のアルツハイマー病のイン・ビトロ(in vitro)診断のための検出方法。
- β−アミロイドペプチドの分子から抗体又は抗体のフラグメントを分離する段階e)をトリフルオロ酢酸を含む水性アセトニトリル中α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸中で行う、請求項34記載のアルツハイマー病のイン・ビトロ(in vitro)診断のための検出方法。
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