JPH08116991A - Examination of toxicity using nematode - Google Patents

Examination of toxicity using nematode

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JPH08116991A
JPH08116991A JP26375994A JP26375994A JPH08116991A JP H08116991 A JPH08116991 A JP H08116991A JP 26375994 A JP26375994 A JP 26375994A JP 26375994 A JP26375994 A JP 26375994A JP H08116991 A JPH08116991 A JP H08116991A
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JP
Japan
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nematode
toxicity
heavy metal
gene
heat shock
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Application number
JP26375994A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tabuse
洋 田伏
Joji Miwa
錠司 三輪
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a method for examining toxicity to argamisms of a chemical substance such as a heavy metal which exists in a specimen. CONSTITUTION: A thermal shock promoter is activated by existence of a chemical substance such as a heavy metal which has toxicity to organisms. Applying this property, a nematode is modified by genetic engineering technique using a plasmid ohtained by binding a firefly luciferase gene to a thermal shock promoter to prepare a transgenic nematode. The existence of a chemical substance such as heavy metal which has toxicity to organisms is detected as development of luciferase in the nematode. Luciferase in the nematode is finally detected as increase of luminous amount by luminescent reaction, by using an extracted solution of the nematode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は遺伝子工学的に改変した
トランスジェニック線虫を用い、試料中の重金属など化
学物質の生物に対する毒性を極めて短時間の内に検出す
る方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting toxicity of a chemical substance such as a heavy metal in a sample to a living organism in a very short time by using a transgenic nematode modified by genetic engineering.

【0002】今日莫大な数の種類の化学物質が存在し、
その数は日々増加している。化学物質の中には農薬、微
生物などが作る生理活性物質、重金属、大気汚染ガスな
ど毒性物質が含まれている。重金属(鉛、水銀、カドミ
ウム、クロムなど)には自然環境に有害であり、生物に
対して極めて強い毒性をもつものが多い。或る種の産業
や農業などの排水をとおして自然環境に排出された重金
属が生体濃縮され、食物連鎖により最終的にはヒトに重
い障害を起こすことはよく知られている。従って、水道
水や排水中に含まれる毒性を有する物質、なかでも重金
属の毒性を迅速に検出できることが望まれる。本発明は
水道水や産業、農業あるいは生活排水の水質の検査およ
び管理、また自然環境中に存在する重金属など化学物質
の毒性検出に適用される。
There are a huge number of chemicals in existence today,
The number is increasing every day. Chemical substances include toxic substances such as pesticides, physiologically active substances produced by microorganisms, heavy metals, and air pollution gases. Heavy metals (lead, mercury, cadmium, chromium, etc.) are harmful to the natural environment and often have extremely strong toxicity to living organisms. It is well known that heavy metals discharged into the natural environment through the effluent of some industries and agriculture are bio-concentrated and eventually cause serious damage to humans due to the food chain. Therefore, it is desired to be able to quickly detect the toxicity of toxic substances contained in tap water or waste water, especially heavy metals. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to inspection and management of water quality of tap water, industry, agriculture or domestic wastewater, and detection of toxicity of chemical substances such as heavy metals existing in the natural environment.

【0003】[0003]

【従来の技術】化学物質の毒性検出にはマウス、ラッ
ト、イヌ、ウサギ、サル等の高等動物が用いられてきて
いる。しかしながらこれらの高等動物を用いる毒性試験
は多大の労力と費用そして長期間を要し、膨大な数の化
学物質に対応することはできない。そこで従来、発ガン
性ならびに変異原性についてはサルモネラ菌などのバク
テリアを利用した試験法がよく使われている。しかしバ
クテリアは単細胞生物であり、形態形成、器官形成など
高次の生命現象は見られず、また代謝系についても多細
胞生物である動物とのギャップは大きい。そこで動物を
用いた、膨大な数の化学物質の毒性を検出するための迅
速かつ安価な方法の確立が望まれる。
2. Description of the Related Art Higher animals such as mice, rats, dogs, rabbits and monkeys have been used for detecting toxicity of chemical substances. However, the toxicity test using these higher animals requires a great deal of labor, cost and a long time, and cannot cope with a huge number of chemical substances. Therefore, conventionally, for carcinogenicity and mutagenicity, a test method using a bacterium such as Salmonella is often used. However, bacteria are unicellular organisms, no higher-order life phenomena such as morphogenesis and organ formation are observed, and the metabolic system has a large gap with animals that are multicellular organisms. Therefore, it is desired to establish a rapid and inexpensive method for detecting toxicity of a huge number of chemical substances using animals.

【0004】かくして三輪らにより線虫を用いた化学物
質の変異原性、催奇形性および神経毒性に関する毒性試
験法が提案された(特開昭55−153599号公
報)。線虫特にセノラブディティス・エレガンス(Ca
enorhabditis elegans)は体長約
1mmの自活性土壌線虫の一種で、雌雄同体が自家受精で
増殖することができる。世代交代に要する時間は25℃
で約2日と他の動物に比べ早く、雌雄同体1個体から約
300の子孫が生まれるので短期間に多数の個体を得る
ことができる。飼育は寒天培地で大腸菌を餌に行うので
極めて簡単かつ低コストであり、線虫の体構造や動きの
観察も容易にできる。線虫は動物であることから、ある
程度の類縁性をもってヒトなど高等動物への化学物質の
毒性を推定することが可能である。三輪らの試験法によ
れば2〜4日という比較的短期間のうちに試験物質の変
異原性や催奇形性が検出される。
Thus, Miwa et al. Proposed a toxicity test method using nematodes for mutagenicity, teratogenicity and neurotoxicity of chemical substances (JP-A-55-153599). Caenorhabditis elegans (Ca
Enorhabditis elegans) is a kind of self-active soil nematode with a length of about 1 mm, and hermaphrodites can grow by self-fertilization. The time required to change generations is 25 ℃
It takes about 2 days, which is faster than other animals, and about 300 offspring are born from one hermaphroditic individual, so a large number of individuals can be obtained in a short period of time. Since Escherichia coli is fed on an agar medium for feeding, the breeding is extremely simple and low cost, and the observation of the body structure and movement of the nematode can be facilitated. Since nematodes are animals, it is possible to estimate the toxicity of chemical substances to higher animals such as humans with some degree of affinity. According to the test method of Miwa et al., Mutagenicity and teratogenicity of the test substance are detected within a relatively short period of 2 to 4 days.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
三輪らの方法では化学物質の毒性を検出するために線虫
或いはその胚を観察する工程があり、まだ多くの労力と
時間を要する。また、そのためにはある程度の熟練と観
察眼を要する。
However, the method of Miwa et al. Described above involves a step of observing the nematode or its embryo in order to detect the toxicity of the chemical substance, which requires much labor and time. Further, for that purpose, a certain degree of skill and observation eye are required.

【0006】本発明は上記課題を解決し、被検試料中に
含まれる重金属など化学物質の生物に対する影響を極め
て短時間のうちにかつ比較的簡単な操作により生物学的
に検出することを可能にすることを目的とする。
The present invention solves the above problems and makes it possible to biologically detect the influence of a chemical substance such as a heavy metal contained in a test sample on an organism in an extremely short time and by a relatively simple operation. The purpose is to

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、遺伝子操
作によって改変した線虫を、被検試料を含有する培地中
で培養し、誘導された酵素活性を測定することにより、
前記被検試料の生物に対する毒性を試験することを特徴
とする線虫を用いた毒性試験方法である。
[Means for Solving the Problems] The first invention is to cultivate a nematode modified by genetic engineering in a medium containing a test sample and to measure the induced enzyme activity.
A toxicity test method using nematodes, characterized in that the test sample is tested for toxicity to organisms.

【0008】第2の発明は、前記線虫が、ホタル・ルシ
フェラーゼ遺伝子を線虫の熱ショック・プロモーターに
連結したハイブリッド遺伝子(融合遺伝子)を、セノラ
ブディティス・エレガンス(Caenorhabdit
is elegans)に導入して得られるトランスジ
ェニック線虫であり、前記酵素活性が生物毒性を有する
物質の作用により遺伝子発現を誘導する熱ショック・プ
ロモーターの活性であることを特徴とする請求項1記載
の線虫を用いた毒性試験方法である。
[0008] In a second aspect of the present invention, the nematode comprises a hybrid gene (fusion gene) in which the firefly luciferase gene is linked to a heat shock promoter of the nematode, Cenolabditis elegans.
2. A transgenic nematode obtained by introducing into E. elegans), wherein the enzyme activity is the activity of a heat shock promoter that induces gene expression by the action of a substance having biotoxicity. It is a toxicity test method using nematodes of.

【0009】第3の発明は、前記熱ショック・プロモー
ターの活性を、ルシフェラーゼの発現量の増加により測
定することを特徴とする第2の発明に記載の線虫を用い
た毒性試験方法である。
A third invention is the toxicity test method using nematodes according to the second invention, characterized in that the activity of the heat shock promoter is measured by increasing the expression level of luciferase.

【0010】第4の発明は、前記被検試料が重金属を含
有し、重金属の生物に対する毒性を試験することを特徴
とする第1の発明または第2の発明または第3の発明に
記載の線虫を用いた毒性試験方法である。
A fourth invention is the line according to the first invention, the second invention or the third invention, characterized in that the test sample contains a heavy metal, and the toxicity of the heavy metal to organisms is tested. This is a toxicity test method using insects.

【0011】[0011]

【作用】本発明では線虫の熱ショック・プロモーターの
直下にホタル・ルシフェラーゼ遺伝子を連結したプラス
ミドを構築し、これを線虫の野生株に微量注射しこのプ
ラスミドを安定的に継代できるトランスジェニック線虫
を作製した。
In the present invention, a plasmid in which the firefly luciferase gene is ligated directly under the heat shock promoter of nematode is constructed, and this plasmid is microinjected into a wild strain of nematode, and the plasmid can be stably subcultured. A nematode was produced.

【0012】遺伝子のプロモーター部分は、遺伝子が各
種組織で適時正しくmRNAに転写されることを調節し
ている。熱ショック・タンパク質はその生物にとって異
常な高温に曝されたときに発現量が増大するタンパク質
として発見されたもので、線虫に限らず多くの生物で見
られる。熱ショック・プロモーターは熱ショック・タン
パク質の発現を制御しており、高温下でプロモーター活
性が上昇し熱ショック・タンパク質の合成が誘導され
る。また熱ショック・プロモーターは高温に反応するだ
けではなく、生物に対して毒性を有するものであれば重
金属など化学物質の存在にも反応し活性化される。本発
明では熱ショック・プロモーターのこの性質を利用し、
生物毒性を有する重金属など化学物質によって上昇した
熱ショック・プロモーターの活性を、このプロモーター
に連結したホタル・ルシフェラーゼ遺伝子の発現量の増
加で測定する。ホタル・ルシフェラーゼ遺伝子の発現量
は、ホタル・ルシフェラーゼにアデノシン3リン酸存在
下で基質であるルシフェリンを添加するとルシフェリン
が分解され、その際に発光する発光量を測定することに
より得られる。発光量はシンチレーションカウンター等
で直接測定できる。発光量は一定条件下では加えたルシ
フェラーゼ量に依存する。従って、本発明では試料中で
上記トランスジェニック線虫を飼育した後、虫体を破砕
して抽出液を調製し、そこに含まれるルシフェラーゼ量
を発光量の増加として測定することで、生物毒性を有す
る重金属など化学物質の存在を容易にかつ定量的に検出
することが可能となる。
The promoter portion of the gene controls that the gene is properly and properly transcribed into mRNA in various tissues. The heat shock protein was discovered as a protein whose expression level increases when it is exposed to an abnormally high temperature for the organism, and is found in many organisms including not only nematodes. The heat shock promoter controls the expression of the heat shock protein, and the promoter activity is increased at high temperature to induce the synthesis of the heat shock protein. Moreover, the heat shock promoter is not only responsive to high temperatures, but also responsive to the presence of chemicals such as heavy metals if it is toxic to living organisms. The present invention utilizes this property of the heat shock promoter,
The activity of the heat shock promoter increased by a chemical substance such as a biotoxic heavy metal is measured by the increase in the expression level of the firefly luciferase gene linked to this promoter. The expression level of the firefly luciferase gene can be obtained by adding luciferin, which is a substrate, to firefly luciferase in the presence of adenosine triphosphate to decompose luciferin, and measuring the amount of luminescence emitted at that time. The amount of luminescence can be directly measured with a scintillation counter or the like. The amount of luminescence depends on the amount of luciferase added under certain conditions. Therefore, in the present invention, after breeding the transgenic nematodes in a sample, the worms are crushed to prepare an extract, and the amount of luciferase contained therein is measured as an increase in the amount of luminescence, thereby determining biotoxicity. It becomes possible to easily and quantitatively detect the presence of chemical substances such as heavy metals.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】(実施例1.プラスミドpLuc49.8
2の構築)線虫の熱ショック・プロモーターの下流にホ
タル・ルシフェラーゼ遺伝子を連結したプラスミドpL
uc49.83を以下のように構築した。図1を参照し
て説明する。ホタル・ルシフェラーゼ遺伝子を挿入した
市販のプラスミドpMAM−neo−lucを制限酵素
SalIおよびKpnIで切断し、ルシフェラーゼ遺伝
子を含む約1.9kbのDNA断片を分離した。一方、
線虫の熱ショック・タンパク質hsp16−41のプロ
モーターを含むプラスミドpPD49.83をSmaI
切断し開裂させ、生じた末端にSalIリンカーをT4
リガーゼを用いて連結した後、SalIおよびKpnI
で切断する。尚、熱ショックプロモーターhsp16−
41については、モレキュラー・アンド・セルラー・バ
イオロジー(Molec.Cell.Biol.3,2
1(1992))に記載されている。上記のように処理
されたpPD49.83に先のルシフェラーゼ遺伝子を
含むDNA断片を加えて、T4リガーゼを用いて連結す
ることで熱ショック・プロモーターの下流に順方向でホ
タル・ルシフェラーゼ遺伝子を挿入した。これを大腸菌
に導入して得られた形質転換体からプラスミドDNAを
回収し、これをプラスミドpLuc49.83とした。
Example 1 Plasmid pLuc49.8
2) The plasmid pL in which the firefly luciferase gene was ligated downstream of the heat shock promoter of C. elegans
uc49.83 was constructed as follows. This will be described with reference to FIG. A commercially available plasmid pMAM-neo-luc in which the firefly luciferase gene was inserted was digested with restriction enzymes SalI and KpnI, and a DNA fragment of about 1.9 kb containing the luciferase gene was isolated. on the other hand,
The plasmid pPD49.83 containing the promoter of the nematode heat shock protein hsp16-41 was transformed into SmaI.
It is cleaved and cleaved, and a SalI linker is added to the resulting end by T4
SalI and KpnI after ligation with ligase
Disconnect with. The heat shock promoter hsp16-
For 41, Molecular and Cellular Biology (Molec. Cell. Biol. 3, 2)
1 (1992)). A DNA fragment containing the above luciferase gene was added to pPD49.83 treated as described above, and ligated using T4 ligase to insert the firefly luciferase gene in the forward direction downstream of the heat shock promoter. Plasmid DNA was recovered from the transformant obtained by introducing this into E. coli and designated as plasmid pLuc49.83.

【0015】(実施例2.トランスジェニック線虫の作
製)上記プラスミドpLuc49.83をもつトランス
ジェニック線虫は以下のようにして作製した。プラスミ
ドDNAの線虫への微量注射は、基本的にはMello
らによるモレキュラー・アンド・セルラー・バイオロジ
ー(Mol.Cell.Biol.10,3959,1
991)に記載の方法に従って行った。
Example 2 Preparation of Transgenic Nematode A transgenic nematode having the above plasmid pLuc49.83 was prepared as follows. Microinjection of plasmid DNA into nematodes is essentially
Molecular and Cellular Biology (Mol. Cell. Biol. 10, 3959, 1)
It was performed according to the method described in 991).

【0016】微量注射に用いるガラス針は、直径1mmの
芯入りガラス管をマイクロエレクトロードプラーを使っ
て細工し作製した。先端の太さは1μm 以下とした。注
射に用いたプラスミドDNAは塩化セシウム密度勾配遠
心により調製し、DNAは緩衝液(2% ポリエチレン
グリコール6000、20mM リン酸カリウム、3m
M クエン酸カリウム、pH7.5)に溶かして、注射
針の中に入れた。
The glass needle used for microinjection was prepared by working a glass tube with a core having a diameter of 1 mm using a micro electro-doppler. The thickness of the tip was 1 μm or less. The plasmid DNA used for injection was prepared by cesium chloride density gradient centrifugation, and the DNA was buffered (2% polyethylene glycol 6000, 20 mM potassium phosphate, 3 m).
M potassium citrate, pH 7.5) and placed in the needle.

【0017】純水に溶解した2%アガロースを80〜9
0℃に保ち、スライドグラス上に1滴のせる。カバーグ
ラスをかぶせて、指でまん中を押さえ、薄いアガロース
パッドを作成した。アガロース面を上にしてオーブンで
100℃、1時間乾燥させた。アガロースパッド上にパ
ラフィンオイルを一滴のせ、その中に雌雄同体の若い成
虫の線虫を置く。倒立ノマルスキー微分干渉顕微鏡で観
察し、動きが鈍くなるのを待ち、マイクロマニピュレー
ターを操作して生殖巣の中に針先を刺入し、圧力によっ
てプラスミドDNA溶液を注入した。微量注射を終了し
たら、速やかにM9緩衝液(1L純水中6gNa2 HP
4 ,3gKH2 PO4 ,5gNaCl,0.5mM
MgSO4 )を虫の上から滴下した。微量注射を終えた
線虫はガラスキャピラリーを用いて取り出し、大腸菌を
増殖させたNGプレート(1L純水中3gNaCl,5
gBacto−peptone,17g寒天,5mgコ
レステロール,0.5mMCaCl2 ,1mM MgS
4 ,25mMリン酸カリウム[pH6.0])上で飼
育した。
80% to 9% of 2% agarose dissolved in pure water
Keep at 0 ° C and place a drop on a glass slide. A thin glass agarose pad was created by covering it with a cover glass and pressing the center with your fingers. It was dried in an oven at 100 ° C for 1 hour with the agarose side facing up. A drop of paraffin oil is placed on an agarose pad and a young adult hermaphroditic nematode is placed therein. Observing with an inverted Nomarski differential interference microscope, waiting for the movement to slow down, operating a micromanipulator to insert a needle tip into the gonad, and injecting a plasmid DNA solution by pressure. Immediately after the end of the microinjection, immediately use M9 buffer (6 g Na 2 HP in 1 L pure water).
O 4 , 3 g KH 2 PO 4 , 5 g NaCl, 0.5 mM
MgSO 4) was added dropwise over the insect. After the microinjection, the nematodes were taken out using a glass capillary, and NG plates on which E. coli was grown (3 g NaCl, 5 in 1 L pure water).
gBacto-peptone, 17g agar, 5mg cholesterol, 0.5mMCaCl 2, 1mM MgS
It was bred on O 4 , 25 mM potassium phosphate [pH 6.0]).

【0018】線虫においては微量注射によりその生殖巣
に導入されたDNAは、その形状が環状であるか直鎖状
であるかにかかわりなく、多数結合した大きな分子とな
る。通常染色体に組み込まれることなく、染色体外因子
として存在する。生成された分子が大きいほど次世代に
うけつがれる可能性が高いと考えられている。外来DN
Aを用いて形質転換を行う際には目的とする遺伝子と同
時に、遺伝子rol−6(su1006)を含むマーカ
ープラスミドpRF4を適当量混合して微量注射するこ
とが多い。rol−6についてはモレキュラー・アンド
・セルラー・バイオロジー(Mol.Cell.Bio
l.10,2081(1990))に記載されている。
微量注射後にDNAが結合される時には、微量注射され
たDNAは濃度に応じてランダムに取り込まれると考え
てよい。rol−6は体表のクチクラを構成するコラー
ゲンの一種をコードする遺伝子であり、その優性変異遺
伝子su1006をもつ個体はクチクラ構造が体軸に沿
って螺旋状に形成される。そのため前進あるいは後退の
際には体が体軸を中心に回転し、弧を描くような運動す
なわちローラー(roller)表現型を示す。形質転
換体は微量注射を受けた雌雄同体から生まれる第一世代
(F1)中のローラー個体として検出される。この内、
次世代(F2)にもローラーを生じるものは通常数10
%であり、これらを導入したプラスミドDNAを安定に
保持し続ける株として樹立した。
In nematodes, DNA introduced into the gonad by microinjection becomes a large molecule in which a large number are bound regardless of whether the shape is circular or linear. It usually exists as an extrachromosomal factor without being integrated into the chromosome. It is believed that the larger the molecule produced, the more likely it is to be passed on to the next generation. Outpatient DN
When transformation is carried out using A, an appropriate amount of the marker plasmid pRF4 containing the gene roll-6 (su1006) is mixed with the target gene and microinjected in many cases. For mol-6, Molecular and Cellular Biology (Mol. Cell. Bio
l. 10, 2081 (1990)).
When DNA is bound after microinjection, microinjected DNA may be taken up randomly depending on concentration. Roll-6 is a gene encoding a kind of collagen that constitutes the cuticle of the body surface, and in the individual having the dominant mutation gene su1006, the cuticle structure is spirally formed along the body axis. Therefore, when moving forward or backward, the body rotates about the body axis and exhibits an arc-like movement, that is, a roller phenotype. Transformants are detected as roller individuals in the first generation (F1) born from hermaphrodites that received microinjection. Of these,
There are usually several tens of rollers that generate rollers in the next generation (F2).
%, And was established as a strain that continues to stably hold the plasmid DNA introduced with these.

【0019】本発明では上記プラスミドpLuc.4
9.83をpRF4とともに野生株N2に微量注射し
た。pLuc49.83およびpRF4の濃度はそれぞ
れ50μg/mlおよび100μg/mlとした。微量
注射した線虫は20℃で培養した。通常、微量注射した
雌雄同体1個体から約10個体のF1ローラーが得ら
れ、その内10〜30%が次世代以降にもローラー個体
を生じた。かくして得られたトランスジェニック線虫の
うち、ここではTM−3株およびTM−4株を代表とし
て用い、毒性試験を行った。
In the present invention, the above plasmid pLuc. Four
9.83 was microinjected into wild type N2 with pRF4. The concentrations of pLuc49.83 and pRF4 were 50 μg / ml and 100 μg / ml, respectively. Microinjected nematodes were incubated at 20 ° C. Usually, about 10 F1 rollers were obtained from one microinjected hermaphroditic individual, and 10 to 30% of them produced roller individuals even after the next generation. Among the transgenic nematodes thus obtained, the TM-3 strain and the TM-4 strain were used here as representatives and a toxicity test was conducted.

【0020】(実施例3.重金属溶液で処理したトラン
スジェニック線虫からの抽出液の調製とルシフェラーゼ
の活性測定)本実施例では、被検試料として重金属溶液
を用い、生物に対し毒性を示すかどうか試験を行うが、
本発明の実施例はこれに限らず、被検試料も重金属溶液
に限定されるものではない。
Example 3 Preparation of Extract from Transgenic Nematode Treated with Heavy Metal Solution and Measurement of Luciferase Activity In this example, a heavy metal solution was used as a test sample, and whether it showed toxicity to living organisms. I'll do an examination,
The embodiment of the present invention is not limited to this, and the test sample is not limited to the heavy metal solution.

【0021】トランスジェニック線虫の重金属(鉛、カ
ドミウム)による処理は次のようにして行った。重金属
を様々な濃度で含有するNG寒天培地を調製し、大腸菌
を接種し37℃で1晩培養した。ここにトランスジェニ
ック線虫TM−3株またはTM−4株を5000個体ず
つ入れて20℃で2時間培養した。処理後、M9緩衝液
で虫体を洗い取り遠心管に移し、1000回転で1分
間、遠心した。もう一度、M9緩衝液で洗浄し遠心した
後、上清を捨て細胞破砕用緩衝液(20mM Tris
−リン酸[pH7.8],2mMジチオスレイトール,
2mM1,2−diamino cyclohexan
e−N,N,N′,N′−tetraacetic a
cid,10% グリセロール,1% トリトン X−
100)を1ml添加し、攪拌する。浮遊させた虫体を
液体窒素を入れた乳鉢中に滴下し即座に凍結した後、粉
末状になるまですりつぶした。虫体の粉末を試験管に移
し氷上で溶解したものを線虫抽出液として測定に用い
た。
Treatment of the transgenic nematodes with heavy metals (lead and cadmium) was carried out as follows. NG agar medium containing various concentrations of heavy metals was prepared, inoculated with Escherichia coli, and cultured at 37 ° C. overnight. The transgenic nematode TM-3 strain or TM-4 strain was put into each of the 5000 individuals and cultured at 20 ° C. for 2 hours. After the treatment, the worms were washed with M9 buffer, transferred to a centrifuge tube, and centrifuged at 1000 rpm for 1 minute. After washing again with M9 buffer and centrifuging, the supernatant is discarded and a buffer for cell disruption (20 mM Tris
-Phosphoric acid [pH 7.8], 2 mM dithiothreitol,
2 mM 1,2-diamino cyclohexan
e-N, N, N ', N'-tetraacetica
cid, 10% glycerol, 1% Triton X-
Add 100 ml of 100) and stir. The suspended worms were dropped into a mortar containing liquid nitrogen, immediately frozen, and then ground until powdered. The insect powder was transferred to a test tube and dissolved on ice, and used as a nematode extract for the measurement.

【0022】線虫抽出液中に含まれるルシフェラーゼの
活性は以下のようにして測定した。線虫抽出液を105
倍希釈したもの20μlに対し、発光基質ルシフェリン
(東洋インキ(株)製:ピッカジーン)100μlを加
え、シチレーションカウンターで発光量を測定した。抽
出液中に含まれる全タンパク質の量はサンプルごとに異
なるため、サンプル中に含有されるタンパク質量を測定
し、発光量はサンプル中のタンパク質1mg当たりに換
算した。タンパク質定量にはプロテインアッセイキット
(Bio−Rad製)を用い、キットの反応液900μ
lに線虫抽出液20μlを加えて、分光光度計で595
nmの吸収を見ることにより測定した。
The activity of luciferase contained in the nematode extract was measured as follows. Nematode extract 10 5
To 20 μl of the double-diluted product, 100 μl of a luminescent substrate luciferin (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd .: Piccagene) was added, and the amount of luminescence was measured by a scintillation counter. Since the amount of total protein contained in the extract was different for each sample, the amount of protein contained in the sample was measured, and the amount of luminescence was converted to 1 mg of protein in the sample. A protein assay kit (manufactured by Bio-Rad) was used for protein quantification, and the reaction solution of the kit was 900 μm.
Add 20 μl of nematode extract to 1 and add 595 with spectrophotometer.
It was measured by looking at the absorption at nm.

【0023】重金属含有の試料存在下でTM−3および
TM−4を培養することにより、トランスジェニック線
虫TM−3およびTM−4株にホタル・ルシフェラーゼ
の合成が誘導されていることが発光量の顕著な増加とし
て、2〜4時間という極めて短時間のうちに検出するこ
とができ、試料中の重金属が生物に対して毒性を有する
ことがわかった。また、その発光量の増加量は培地に含
有される重金属の種類によって程度の差があり、また重
金属の量と相関関係が認められたため、生物毒性を有す
る重金属などを定量的に検出することが可能となる。
By culturing TM-3 and TM-4 in the presence of a heavy metal-containing sample, it was found that the firefly luciferase synthesis was induced in the transgenic nematode strains TM-3 and TM-4. It can be detected in a very short time of 2 to 4 hours, and it was found that the heavy metals in the sample are toxic to the organism. In addition, the amount of increase in the luminescence amount varies depending on the type of heavy metal contained in the medium, and a correlation with the amount of heavy metal was observed, so it is possible to quantitatively detect heavy metal having biotoxicity. It will be possible.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、遺伝子工学的に改変し
たトランスジェニック線虫を用いることで従来より短時
間で、熟練さや特別な観察眼を必要とせず比較的容易
に、かつ信頼性高く重金属など化学物質の生物に対する
毒性の生物学的検出ができる。環境の保全を図る上では
膨大な数のサンプルに対応していかなければならない。
本発明はこの問題に応えるものであり、環境および生物
に対する重金属など化学物質の毒性を検出・評価するの
に有用である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, by using a genetically engineered transgenic nematode, it is relatively easy and highly reliable in a shorter time than before, without the need for skill or special observation eyes. Biological detection of toxicity of chemical substances such as heavy metals to living organisms is possible. To protect the environment, we have to deal with a huge number of samples.
The present invention addresses this problem and is useful for detecting and evaluating the toxicity of chemical substances such as heavy metals to the environment and organisms.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】トランスジェニック線虫の作製に用いたプラス
ミドpLuc49.83の作製手順。KpnI,Sal
I,SmaIは制限酵素を表す。
FIG. 1 is a procedure for constructing a plasmid pLuc49.83 used for producing a transgenic nematode. KpnI, Sal
I and SmaI represent restriction enzymes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

なし None

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】遺伝子操作によって改変した線虫を、被検
試料を含有する培地中で培養し、誘導された酵素活性を
測定することにより、前記被検試料の生物に対する毒性
を試験することを特徴とする線虫を用いた毒性試験方
法。
1. A method for testing the toxicity of a test sample to an organism by culturing a nematode modified by genetic engineering in a medium containing the test sample and measuring the induced enzyme activity. Toxicity test method using characteristic C. elegans.
【請求項2】前記線虫が、ホタル・ルシフェラーゼ遺伝
子を線虫の熱ショック・プロモーターに連結したハイブ
リッド遺伝子(融合遺伝子)を、セノラブディティス・
エレガンス(Caenorhabditis eleg
ans)に導入して得られるトランスジェニック線虫で
あり、前記酵素活性が生物毒性を有する物質の作用によ
り遺伝子発現を誘導する熱ショック・プロモーターの活
性であることを特徴とする請求項1記載の線虫を用いた
毒性試験方法。
2. A hybrid gene (fusion gene) in which the firefly luciferase gene is linked to a heat shock promoter of nematode, wherein Cenolabditis
Elegance (Caenorhabditis eleg)
Ans) is a transgenic nematode, wherein the enzyme activity is the activity of a heat shock promoter that induces gene expression by the action of a substance having biotoxicity. Toxicity test method using nematodes.
【請求項3】前記熱ショック・プロモーターの活性を、
前記ルシフェラーゼの発現量の増加により測定すること
を特徴とする請求項2記載の線虫を用いた毒性試験方
法。
3. The activity of the heat shock promoter is
The toxicity test method using a nematode according to claim 2, wherein the measurement is performed by increasing the expression level of the luciferase.
【請求項4】前記被検試料が重金属を含有し、重金属の
生物に対する毒性を試験することを特徴とする請求項1
または請求項2または請求項3記載の線虫を用いた毒性
試験方法。
4. The test sample contains a heavy metal, and the toxicity of the heavy metal to an organism is tested.
Alternatively, a toxicity test method using the nematode according to claim 2 or claim 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016903A1 (en) * 1997-09-29 1999-04-08 Hsp Research Institute, Inc. Method for screening heat shock protein expression induction regulators
JP2008029220A (en) * 2006-07-26 2008-02-14 Chube Univ Method for examining harmful substance or beneficial substance by using nematode and method for acquiring detoxicating substance by using nematode

Non-Patent Citations (1)

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ENVIROMENTAL TOXICOLOGY AND CHEMTISTRY=1994 *

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