JP5779577B2 - 形質細胞同定及び単離用蛍光プローブ並びにこのプローブを用いた形質細胞の同定又は単離方法 - Google Patents
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Description
(1)タンパク質の翻訳・折りたたみ・成熟に関与する細胞内小器官である小胞体が異常に発達し、細胞質の大部分を占有する。
(2)細胞核は、小型で細胞の一方に偏在化し、核内には染色体が凝集化し車輻状化したヘテロクロマチンの構造が認められる。
[1]
細胞の小胞体に対する染色選択性が、小胞体以外の細胞小器官に対する染色選択性に比べて高い蛍光プローブであって、該蛍光プローブによる染色により、形質細胞及び形質芽細胞と形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞とを識別可能な、形質細胞及び/又は形質芽細胞の同定又は単離に用いるための蛍光プローブ。
[2]
(1)両親媒でカチオニックであり、かつ中程度の脂溶性を有する物質、および(2)小胞体局在を示すタンパク質に対して一定以上の親和性を有する物質から成る群から選ばれる[1]に記載の蛍光プローブ。
[3]
前記両親媒は、両親媒性インデックス(AI)が、+6>AI>0であり、中程度の脂溶性は、疎水性インデックス(logP)が、+6>logP>0であり、一定以上の親和性は、解離定数が0.1μM〜0.1nMの範囲である[2]に記載の蛍光プローブ。
[4]
前記小胞体以外の細胞小器官が、形質膜、ミトコンドリア、ゴルジ体、リソソーム、パーオキソーム、核、中心体、細胞質基質、ファゴソーム、エンドソーム、又はアグリソームである[1]〜[3]のいずれかに記載の蛍光プローブ。
[5]
前記蛍光プローブが、蛍光標識glibenclamide、蛍光標識Brefeldin A、蛍光プローブ、および蛍光タンパク質から成る群から選ばれる[1]〜[4]のいずれかに記載の蛍光プローブ。
[6]
細胞核に対する染色選択性が、細胞核以外の細胞小器官に対する染色選択性に比べて高い蛍光プローブであって、該蛍光プローブによる染色により、形質細胞及び形質芽細胞と形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞とを識別可能な、形質細胞及び/又は形質芽細胞の同定又は単離に用いるための蛍光プローブ。
[7]
蛍光プローブはDNAに対して結合性を有する物質である、[6]に記載の蛍光プローブ。
[8]
前記DNAに対して結合性を有する物質が、2個の窒素がポリメチレン鎖により連結されており、個々の窒素は独立に芳香環を形成し、窒素の少なくとも一つは4級アンモニウム基として陽電荷を有する物質である、[7]に記載の蛍光プローブ。
[9]
前記物質は、両親媒性インデックス(AI)が<8であり、疎水性インデックス(logP)が、-5<log P(cation)<0である、[8]に記載の蛍光プローブ。
[10]
前記蛍光プローブがSYTO (登録商標)59又はSYTO(登録商標)24である[6]〜[9]のいずれかに記載の蛍光プローブ。
[11]
形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞が、赤血球、血小板、単球、好塩基球、好酸球、好中球、Bリンパ球、Tリンパ球及びマクロファージから成る群から選ばれる少なくとも1種の細胞である[1]〜[5]のいずれかに記載の蛍光プローブ。
[12]
形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞が、単球、好塩基球、好酸球、好中球、Bリンパ球、Tリンパ球及びマクロファージから成る群から選ばれる少なくとも1種の細胞である[6]〜[10]のいずれかに記載の蛍光プローブ。
[13]
リンパ節組織、血球試料又は骨髄からの形質細胞及び形質芽細胞の単離に用いるための[1]〜[12]のいずれかに記載の蛍光プローブ。
[14]
[1]〜[5]のいずれかに記載の蛍光プローブ又はその組合せを用いてリンパ節組織、血球試料又は骨髄由来の細胞に染色を施し、次いで染色した細胞からの蛍光強度に基づいて形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を同定することを含む、リンパ節組織、血球試料又は骨髄中の形質細胞及び形質芽細胞を同定する方法。
[15]
[14]に記載の方法で同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を採取することを含む、形質細胞及び形質芽細胞の調製方法。
[16]
同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補の採取を、セルソーターによる分取により行う[15]に記載の方法。
[17]
[6]〜[10]のいずれかに記載の蛍光プローブ又はその組合せを用いてリンパ節組織、血球試料又は骨髄由来の細胞に染色を施し、次いで染色した細胞からの蛍光強度に基づいて形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を同定することを含む、リンパ節組織、血球試料又は骨髄中の形質細胞及び形質芽細胞を同定する方法。
[18]
[17]に記載の方法で同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を採取することを含む、形質細胞及び/又は形質芽細胞の調製方法。
[19]
同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補の採取を、セルソーターによる分取により行う[17]に記載の方法。
[20]
[15]又は[16]で採取された細胞に[6]〜[10]のいずれかに記載の蛍光プローブ又はその組合せを用いて染色を施し、次いで細胞からの蛍光強度に基づいて形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞又は形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の候補を同定し、同定された細胞を採取し、残りの細胞を形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補として採取することを含む、形質細胞及び/又は形質芽細胞の調製方法。
[21]
同定された形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞又は形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の候補の採取、および残りの細胞の採取を、セルソーターによる分取により行う[20]に記載の方法。
[22]
リンパ節組織、血球又は骨髄が、ヒト、類人猿、サル、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ロバ、ラクダ、ラマ、アルパカ、トナカイ、スイギュウ、ヤク、モルモット、ウサギ、ミンク、マウス、ラット、スナネズミ、ハムスター、ゴールデンハムスター、アルメニアンハムスター、フェレット、ミニブタ、アライグマ、フクロネズミ、スンクス、カンガルー、イルカ、ニワトリ、ウズラ又はダチョウ由来である[13]〜[21]のいずれかに記載の方法。
本発明の第一の態様の蛍光プローブ(蛍光プローブ1)は、形質細胞及び形質芽細胞の同定又は単離に用いるための蛍光プローブであって、細胞の小胞体に対する親和性が、他の小器官に対する親和性に比べて高い、換言すると、細胞の小胞体を選択的に染色する蛍光プローブである。形質細胞及び形質芽細胞は、形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞に比べて、小胞体が異常に発達しており、その結果、蛍光プローブ1での染色により得られる蛍光強度は、形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞が蛍光プローブ1で染色された場合の蛍光強度に比べて、形質細胞及び形質芽細胞と形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞とを識別可能な程度の差を示す。蛍光プローブ1が示す、上記蛍光強度比(形質細胞及び形質芽細胞の蛍光強度/形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の蛍光強度)は、例えば、3倍以上である。
本発明の第二の態様の蛍光プローブ(蛍光プローブ2)は、形質細胞及び形質芽細胞の同定又は単離に用いるための蛍光プローブであって、形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の核に対する親和性が、形質細胞及び形質芽細胞の核に対する親和性に比べて2倍以上高い蛍光プローブであって、該蛍光プローブによる染色により、形質細胞及び形質芽細胞並びに形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞とを識別可能な蛍光プローブである。この蛍光プローブは、共存する可能性がある他の細胞の核を強染するが形質細胞及び形質芽細胞の核に対しては親和性の低い蛍光プローブである。そのため、蛍光プローブ2によりより強く染色された細胞を採取(除去)することで、試料中の形質細胞及び形質芽細胞の濃度を挙げることができる。形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の核内の染色体は凝集が緩やかであるのに対して、形質細胞及び形質芽細胞の核内の染色体はきつく凝集したヘテロクロマチン構造を呈している。その結果、染色体を選択的に染色する蛍光プローブは、形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の核に対してはより強い染色を示すのに対して、形質細胞及び形質芽細胞の核に対する染色は弱く、両者に差がでる。
本発明は、リンパ節組織、血球試料又は骨髄中の形質細胞及び形質芽細胞を同定する方法、およびこの方法で同定された細胞を採取して、形質細胞及び形質芽細胞を得る方法を包含する。リンパ節組織、血球試料又は骨髄中の形質細胞及び形質芽細胞を同定する方法においては、蛍光プローブ1を用いる。
本発明は、リンパ節組織、血球試料又は骨髄中の形質細胞及び形質芽細胞を同定する方法、およびこの方法で同定された細胞を採取して、形質細胞及び形質芽細胞を得る方法を包含する。リンパ節組織、血球試料又は骨髄中の形質細胞及び形質芽細胞を同定する方法においては、蛍光プローブ2を用いる。
1.マウスリンパ節からの形質細胞及び形質芽細胞の濃縮
6週齢のICRメスマウスのフットパッドに、同容量のアジュバント(Titer Max Gold)を加え乳化させたオワンクラゲ由来緑色蛍光タンパク質(GFP)50μgを注射した。免疫4週間後に膝下リンパ節を取り出し、これより細胞懸濁液を調製した。細胞懸濁液からの形質細胞及び形質芽細胞の濃縮は、細胞表面マーカーに対する抗体を用いた磁気ビーズ細胞分離法(ミルテニーバイオテク社、Plasma Cell アイソレーションキット)を用い、CD49b陰性、CD45R陰性、CD138陽性の細胞群を得た。
2-1.小胞体染色
小胞体親和性蛍光プローブとして、Invitrogen社のER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipidを用いた細胞染色を行った。すなわち細胞をRPMI1640培地1mlに懸濁した後、ER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipid溶液1μlを加え遮光下37℃にて15分間保温することで蛍光プローブの取り込みを行った。次に細胞を1,000rpm 5分の遠心分離により回収し、これをPBS溶液(10mM phosphate buffer、120mM NaCl、2.7mM KCl、pH 7.6)にて懸濁した。蛍光顕微鏡観察を行う場合、本細胞懸濁液の適量をポリリジンがコートされた培養皿にプレーティングし、細胞が培養皿底部に接着後4%ホルマリンPBS溶液にて室温で5分間固定し、オリンパスBX51蛍光顕微鏡にて染色画像の取り込みを行った。励起および蛍光検出は、WUフィルターを用いて実施した。
ユウクロマチン親和性蛍光プローブとして、Invitrogen社のSYTO(登録商標) 59を用いた細胞染色を行った。すなわち細胞をRPMI1640培地1mlに懸濁した後、SYTO(登録商標) 59溶液1μlを加え遮光下37℃にて15分間保温することで蛍光プローブの取り込みを行った。次に細胞を1,000rpm 5分の遠心分離により回収し、これをPBSにて懸濁した。顕微鏡観察は上記と同様の方法で行った。励起および蛍光検出は、WIGフィルターを用いて実施した。
細胞の小胞体及び核の二重染色は、始めに2-2の方法に従ってSYTO(登録商標) 59による核染色を行った後、2-1の方法に従ってER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipidによる染色を行った。
GFP免疫マウスより調製した細胞懸濁液を上記の方法に従いSYTO(登録商標) 59並びにER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipidを用いて染色し、最終細胞濃度が約1〜5 x 106/mlとなるようにPBS溶液にて調製した。形質細胞及び形質芽細胞の分離は、ベイバイオサイエンス社のJSAN セルソーターを用い、SYTO(登録商標) 59シグナルをFL3、ER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipidシグナルをFL7チャンネルにて検出した。形質細胞及び形質芽細胞を他の細胞と分離するためのゲート設定は、FL7チャンネルゲートが平均シグナル値の4倍、FL3チャンネルゲートを平均シグナル値の0.5倍とした。
磁気ビーズ細胞分離法により得られた細胞群又はセルソーターによる分取を行った後の細胞を2-1に記載の方法に従って培養皿底面に固定化し、染色画像の取り込みを行った。次に細胞膜を0.1%TritonX-100を含むPBS溶液にて可溶化後、InvitrogenのAlexafluor488標識抗マウス免疫グロブリン抗体を用いて細胞染色を行い、染色画像の取り込みを行った。
実施例1
小胞体を染色する蛍光プローブを用いた形質細胞及び形質芽細胞の同定
GFP免疫マウスリンパ節より、実験方法1に記載の手法に従いCD49b陰性、CD45R陰性、CD138陽性の細胞群を得た。これら細胞をER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipidにて染色し、蛍光顕微鏡にて観察を行った。結果を図1に示す。本プローブにより約20%の細胞が強い蛍光を発しており、これらの細胞では細胞質全体に発達した小胞体領域が濃染されていた。残りの細胞の多くは弱い蛍光を発しており、これらの細胞では細胞膜領域と小型の小胞体が弱染されていた。強い蛍光を発している細胞と残りの弱い蛍光を発している細胞の蛍光強度の比率は、約5:1であった。そこで本プローブで強染された細胞が形質細胞及び形質芽細胞であるか否かを明らかにするため、実験方法4に記載の細胞内部に存在する免疫グロブリンの検出を行った。その結果本プローブ強陽性の細胞のほとんどが、マウスIgGを発現する形質細胞及び形質芽細胞であることが明らかになった。以上の結果より、小胞体を染色する蛍光プローブを用いることで、形質細胞及び形質芽細胞を簡便に同定することが可能であることが判明した。
小胞体親和性蛍光プローブとユウクロマチン親和性蛍光プローブを用いた形質細胞及び形質芽細胞の同定
実験方法1に記載の手法に従い得られたCD49b陰性、CD45R陰性、CD138陽性の細胞群を用い実験方法2-2及び2-3に記載の方法に従って、SYTO(登録商標) 59並びにER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipidを用いた細胞染色を行った。結果を図2に示す。ER-Tracker(登録商標) Blue-White DPX/lipidに強染される細胞のほとんどが、SYTO(登録商標) 59では弱く染色されていることが明らかになった。細胞核が濃染されている細胞と細胞核が弱く染色されている細胞のSYTO58の蛍光強度の比率は、約4:1であった。
リンパ節細胞集団中の形質細胞及び形質芽細胞の割合は約0.1%以下である。この細胞集団から細胞表面抗体を用いず高純度の形質細胞及び形質芽細胞を得るために、上記の蛍光プローブとセルソーターを用いた形質細胞及び形質芽細胞の分取を試みた。GFP免疫マウスリンパ節より調製した細胞懸濁液を用い、実験方法2-3に従って小胞体及び核の二重染色を行い、実験方法3に記載のセルソーターを用いた形質細胞及び形質芽細胞の分取法に従って実験を行った。
実験方法
免疫動物はウイスター系ラット♀6週齢を用いた。抗原としては卵白アルブミンを用いた。免疫は、ラット尾根部の両側に卵白アルブミン50μgを一ヶ月おきに3回筋肉注射した。免疫成立後、ラットより腸骨リンパ節を採取した。細胞を0.5%牛血清アルブミン含有PBSにて懸濁後、DMEM培地に懸濁させ、ER-Tracker (1μM)を加え5分間室温で放置することで小胞体を染色した。細胞をPBSで洗浄後、形質細胞画分をER-tracker強陽性細胞としてセルソーターにて分離した。
ER-trackerを用いて分離したラット形質細胞において、形質細胞及び形質芽細胞が占める割合を明らかにするため、実験方法4に記載の手法に従って細胞内部に存在する免疫グロブリンの検出を行った。結果を図4に示す。左はヘキスト33342で細胞核を染色したもの。右は細胞内免疫グロブリンを、FITC標識抗ラット抗体で染色したもの。ほとんどの細胞が細胞内に免疫グロブリンを有することから、分収された細胞が形質細胞であることが明らかである。
実験方法
免疫動物はHartleyモルモット♀6週齢を用いた。抗原としては卵白アルブミンを用いた。免疫は、モルモット尾根部の両側に卵白アルブミン50μgを一ヶ月おきに3回筋肉注射した。免疫成立後、モルモットより腸骨リンパ節を採取した。細胞を0.5%牛血清アルブミン含有PBSにて懸濁後、DMEM培地に懸濁させ、ER-Tracker (1μM)を加え5分間室温で放置することで小胞体を染色した。細胞をPBSで洗浄後、形質細胞画分をER-tracker強陽性細胞としてセルソーターにて分離した。
ER-trackerを用いて分離したモルモット形質細胞において、形質細胞及び形質芽細胞が占める割合を明らかにするため、実験方法4に記載の手法に従って細胞内部に存在する免疫グロブリンの検出を行った。結果を図5に示す。左は小胞体親和性蛍光色素(ER-IDTM, ENZO Life Sciences社)を用い小胞体を染色したもの。右は細胞内免疫グロブリンを、FITC標識抗モルモット抗体で染色したもの。ほとんどの細胞が発達した小胞体と細胞内に免疫グロブリンを有することから、分収された細胞が形質細胞であることが明らかである。
Claims (16)
- 細胞の小胞体に対する染色選択性が、小胞体以外の細胞小器官に対する染色選択性に比べて高い蛍光プローブ(前記蛍光プローブは、蛍光標識glibenclamide、蛍光標識Brefeldin A、下記式A、B、Cで表される蛍光プローブ、下記色素1、5、7、10で表される蛍光プローブ、および蛍光タンパク質から成る群から選ばれる)
又はその組合せを用いてリンパ節組織、血球試料又は骨髄由来の細胞に染色を施し、次いで染色した細胞からの蛍光強度に基づいて形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を同定すること、
同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を採取すること、
前記同定および採取は、形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞で得られる蛍光強度に比べ3倍以上の蛍光強度を有する細胞を、形質細胞、形質芽細胞及びそれらの候補と同定し、かつ採取することで行うこと
を含む、形質細胞及び形質芽細胞の調製方法。 - 前記小胞体以外の細胞小器官が、形質膜、ミトコンドリア、ゴルジ体、リソソーム、パーオキソーム、核、中心体、細胞質基質、ファゴソーム、エンドソーム、又はアグリソームである請求項1に記載の方法。
- 形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞が、赤血球、血小板、単球、好塩基球、好酸球、好中球、Bリンパ球、Tリンパ球及びマクロファージから成る群から選ばれる少なくとも1種の細胞である請求項1又は2に記載の方法。
- 同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補の採取を、セルソーターによる分取により行う請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 細胞核に対する染色選択性が、細胞核以外の細胞小器官に対する染色選択性に比べて高い蛍光プローブ(蛍光プローブはDNAに対して結合性を有する物質であって、2個の窒素がポリメチレン鎖により連結されており、個々の窒素は独立に芳香環を形成し、窒素の少なくとも一つは4級アンモニウム基として陽電荷を有する物質である)又はその組合せを用いてリンパ節組織、血球試料又は骨髄由来の細胞に染色を施し、次いで染色した細胞からの蛍光強度に基づいて形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を同定すること、
但し、蛍光強度比(形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞/形質細胞及び形質芽細胞)が2倍を超える細胞を形質細胞、形質芽細胞及びそれらの候補と同定する、
を含む、リンパ節組織、血球試料又は骨髄中の形質細胞及び形質芽細胞を同定する方法。 - 前記DNAに対して結合性を有する物質は、両親媒性インデックス(AI)が<8であり、疎水性インデックス(logP)が、-5<log P(cation)<0である、請求項5に記載の方法。
- 前記蛍光プローブがSYTO (登録商標)59又はSYTO(登録商標)24である請求項5または6に記載の方法。
- 形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞が、単球、好塩基球、好酸球、好中球、Bリンパ球、Tリンパ球及びマクロファージから成る群から選ばれる少なくとも1種の細胞である請求項5〜7のいずれかに記載の方法。
- 請求項5〜8のいずれかに記載の方法で同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補を採取することを含む、形質細胞及び形質芽細胞の調製方法。
- 同定された形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補の採取を、セルソーターによる分取により行う請求項9に記載の方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で採取された細胞に
細胞核に対する染色選択性が、細胞核以外の細胞小器官に対する染色選択性に比べて高い蛍光プローブ(蛍光プローブはDNAに対して結合性を有する物質であって、2個の窒素がポリメチレン鎖により連結されており、個々の窒素は独立に芳香環を形成し、窒素の少なくとも一つは4級アンモニウム基として陽電荷を有する物質である)又はその組合せを用いて染色を施し、次いで細胞からの蛍光強度に基づいて形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞又は形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の候補を同定し、同定された細胞を採取し、残りの細胞を形質細胞及び/若しくは形質芽細胞又は形質細胞及び/若しくは形質芽細胞の候補として採取すること、
但し、蛍光強度比(形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞/形質細胞及び形質芽細胞)が2倍を超える細胞を形質細胞、形質芽細胞及びそれらの候補と同定する、
を含む、形質細胞及び形質芽細胞の調製方法。 - 前記DNAに対して結合性を有する物質は、両親媒性インデックス(AI)が<8であり、疎水性インデックス(logP)が、-5<log P(cation)<0である、請求項11に記載の方法。
- 前記蛍光プローブがSYTO(登録商標)59又はSYTO(登録商標)24である請求項11または12のいずれかに記載の方法。
- 形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞が、単球、好塩基球、好酸球、好中球、Bリンパ球、Tリンパ球及びマクロファージから成る群から選ばれる少なくとも1種の細胞である請求項11〜13のいずれかに記載の方法。
- 同定された形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞又は形質細胞及び形質芽細胞以外の細胞の候補の採取、および残りの細胞の採取を、セルソーターによる分取により行う請求項11〜14のいずれかに記載の方法。
- リンパ節組織、血球又は骨髄が、ヒト、類人猿、サル、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ロバ、ラクダ、ラマ、アルパカ、トナカイ、スイギュウ、ヤク、モルモット、ウサギ、ミンク、マウス、ラット、スナネズミ、ハムスター、ゴールデンハムスター、アルメニアンハムスター、フェレット、ミニブタ、アライグマ、フクロネズミ、スンクス、カンガルー、イルカ、ニワトリ、ウズラ又はダチョウ由来である請求項1〜15のいずれかに記載の方法。
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