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JP4276843B2 - モノヌクレオソーム及びその製造方法、ヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法、自己免疫病診断方法、ヌクレオソームdna製造方法、dnaプレート、dnaプレート製造方法、並びに抗dna抗体測定法 - Google Patents

モノヌクレオソーム及びその製造方法、ヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法、自己免疫病診断方法、ヌクレオソームdna製造方法、dnaプレート、dnaプレート製造方法、並びに抗dna抗体測定法 Download PDF

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Description

技術分野
本発明は、自己免疫病診断に好適なモノヌクレオソーム及びヌクレオソームDNA、並びに前記モノヌクレオソーム及び前記ヌクレオソームDNAのいずれかを利用する診断方法に関し、更に詳しくは、前記モノヌクレオソーム及びヌクレオソームDNAの効率的な製造方法、前記モノヌクレオソオームの製造方法により製造され診断等に好適なモノヌクレオソーム、前記モノヌクレオソームを効果的に製造し得るモノヌクレオソーム製造用キット、モノヌクレオソームの分析等に有用なヒストン検査方法、前記モノヌクレオソームを含むヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法、簡便かつ確実な自己免疫病診断方法、取扱性に優れた自己免疫病診断用キット、前記ヌクレオソームDNAを有し自己免疫病診断等に好適なDNAプレート、前記DNAプレートの効率的な製造方法、及び、自己免疫病診断等に好適な抗DNA抗体測定法に関する。
背景技術
ヌクレオソーム(nucleosome)とは、クロマチン(染色質)の基本構造をなす単位構造体である。ヌクレオソームは、ヒストンH2a、H2b、H3及びH4各2分子ずつの会合体であるヒストン8量体の周りにDNAが1.75巻回してなるヌクレオソームコアと、DNAの巻き始めと巻き終わりの部位に結合した1分子のH1ヒストンとで構成されている。H2a、H2b、H3及びH4ヒストンは、主として分子中央からC末端側で相互作用し、N末端領域でDNAとイオン結合している。各ヌクレオソームは、リンカーDNAにより互いに連結され、規則的に配置している。細胞より単離した核をヌクレアーゼ処理すると、リンカーDNAが切断され、ヌクレオソームを単位として単量体(即ち、モノヌクレオソーム)、及び二量体、三量体等の多量体が切り出される。
前記単量体のリンカーDNAを完全に切断すると、H1ヒストンが離脱し、その他の4種のヒストン8分子の会合体と146塩基対DNAとを含む、直径11nm、高さ5、5nmの円筒形のヌクレオソームコアとなる。ヌクレオソームは連なって直径約1nmの繊維(ヌクレオフィラメント)を形成し、更に高次構造をとることにより直径30nmの繊維を形成していると考えられている。
前記ヌクレオソームの概念及び実体は、Kornberg,R.D.:クロマチン構造:ヒストン及びDNAの反復単位(Chromatin structure;a repeating unit of histones and DNA),Science,184:868−871(1974)によって明確にされ、ここからヌクレオソーム研究の歴史がスタートした。
ヌクレオソームの分離・精製については、Kornberg,R.D.ら;ヌクレオソーム及びクロマチンの調製(Preparation of nucleosomes and chromatin),Method Enzymol.170:3−14(1989)に記載されている。これは、臓器又は組織から細胞核を分離し、マイクロコッカル・ヌクレアーゼ(microccocal nuclease;以下、MNと略称する)で消化し、ショ糖濃度勾配・超遠心法によってモノヌクレオソームからポリヌクレオソームまでを時間をかけて分離するという古典的な方法である。
前記Kornbergらの方法を簡易化したものとしては、Widlund,H.R.ら;ゲノムヌクレオソーム・ポジショニング配列の同定と解析(Identification and characterization of genomic nucleosome−positioning sequences),J.Mo.Biol.,267:807−817(1997)に記載されている。
しかし、この方法は、クロマチンからヒストンH1を除去し、MNで切断されたヌクレオソームをアガロースゲル電気泳動で分離した後、ゲルを切り出してヌクレオソームを抽出することが必要であり、操作が煩雑な上に時間も要するという問題があった。また、ヌクレオソームの回収率も純度も低く、リンカーDNAを回収することも不可能であるという問題があった。
なお、従来、二本鎖DNAに特異的であると信じられていた4種類のモノクローナル抗体を詳細に解析した結果、その2種類が二本鎖DNAよりもヌクレオソームに強い親和性を有する、抗ヌクレオソーム抗体であったことが明らかにされた(Christine Stemmerら;二本鎖DNA及びヒストンH3の短いセグメントに対する幾つかのモノクローナル抗ヌクレオソーム自己抗体の二重活性(Dualreactivity of several monoclonal anti−nucleosome autoantibodies for double−stranded DNA and a short segment of histone H3),J.Biol.Chem.,271:21257−21261(1996)参照)。
Franek,F.及びDornicova,J.,タンパク質を含まないハイブリドーマ細胞培養上清中に生じるヌクレオソーム:プログラムされた細胞死の実証(Nucleosome occurrling in protein−free hybridoma cell−culture:evidence for programmed cell death),FEBS lett.284:285−287(1991)には、抗DNAモノクローナル抗体産生ハイブリドーマの培養液中にヌクレオソームとモノクローナル抗体との免疫複合体が形成されることが報告されている。
最近、膠原病である全身性エリテマトーデス(SLE)の病態形成に重要と考えられている抗クロマチン抗体産生に関連して、ヌクレオソームの形態を保持したまま細胞が崩壊してゆくアポトーシスとの関係が注目されている。生体は血液細胞を例に取り上げても、一分間に少なくとも百万細胞単位で生死を繰り返している。その一方の死がアポトーシスである。このようなアポトーシスに由来するヌクレオソームが抗ヌクレオソーム抗体産生及び抗DNA抗体産生のための自己抗原として作用しているという説が注目されるようになった(総説としては、Amoura,Z.ら,SLEにおけるヌクレオソームの重要な役割[The key role of nucleosomes in lnpus],Arthritis Rheum.,42:833−843(1999)参照)。
また、全身性エリテマトーデスの早期診断・病態把握の上で、抗DNA抗体と並んで抗ヌクレオソーム抗体が非常に重要な臨床的意義を有することが報告されている(Coristsidis,G.N.ら、ヌクレオソームの糸球体取り込み:レセプター仲介メサンギウム細胞結合の証拠[Glomerular uptake of nucleosomes:evidence for receptor mediated mesangial cell binding],Kidney Int,47:1258−1265(1995);Burlingam,R.W.ら、ネズミSLEにおける抗クロマチン自己抗体の起源と産生は自己抗原によるT細胞依存性免疫による[Genesis and evolution of antichromatinautoantibodies in murine lupus implicates T−dependent immunization with self antigen],J.Clin.Invest.,91:1687−1696(1993);及びAmoura,Z.ら、SLEモデルであるMRL/lpr及びその対照として使われるMRL/nが蛋白尿を呈する場合、抗ヌクレオソーム抗体は抗DNA抗体や抗ヒストン抗体に先んじて検出される[Nucleosome−restricted antibodies are detected before anti−dsDNA and/or antihistone antibodies in serum of MRL−Mp lpr/lpr and +/+ mice with proteinuria],Arthritis Rheum.,37:1684−1688(1994)参照)。
また、抗ヌクレオソーム自己抗体の正確な検出にはアポトーシス由来のヌクレオソームが理想とされる。自然又は病的状態で生じるアポトーシスの結果得られるヌクレオソームと、正常な構造を保持しているクロマチンを人工的にエンドヌクレアーゼで切断して得られたヌクレオソームとでは、詳細な点で構造が異なっていると考えられる。自己免疫現象を考える場合、アポトーシスによって得られたヌクレオソームは種々の修飾を受け、いわゆる自己抗原性を獲得し易くなると考えられる。したがって、代表的自己免疫疾患であるSLEで最近注目されている抗ヌクレオソーム抗体の出現は、このような修飾ヌクレオソームが抗原になっていると考えられる。修飾ヌクレオソームの本体は、コアヒストンの修飾、例えば、リン酸化、アセチル化、メチル化、ADP−リボシル化、グリコシル化、ユビキチン化などが考えられる。修飾ヌクレオソームが高純度で単離できれば、修飾の状態が15〜17%SDS−PAGEあるいは0.5%アガロースゲル電気泳動などによる移動度の変化から検索可能である。
このような、自己免疫疾患のメカニズムの解明のためには、自己抗原となり得る修飾ヌクレオソームを高純度・高収率で単離することができる方法が必要とされ、従来のヌクレオソームの単離・精製方法では不十分であるという問題があった。
一方、全身性自己免疫疾患、なかでも全身性エリテマトーデス(SLE)の診断並びにその病態把握のための抗DNA抗体の測定法としては、従来から多くの手法が試みられてきた(Kanai,:代謝、20巻:253−261,1983)。その一覧を表1に示した。
Figure 0004276843
これらの手法の中でも、正確な測定法として定評のあるのがFarr法であるが、Farr法においてはDNA抗原を放射性物質で標識することが必要とされ、高度の医療施設でないと測定できない欠点がある。これに対して、現在特に実験室レベルで頻用されているのがELISA法である。Farr法が液状で抗原抗体反応を行うのに対し、ELISA法は抗原をプラスチックプレートなどに付着させて行うものである。DNA抗原を固相に効率よく付着させるために、一般的には塩基性タンパク質、例えばポリ−L−リジン(PLL)で予めプラスチックプレートを被覆してからDNAを付着させる手法が用いられている。
しかし、この方法で抗体を測定した場合には、測定された抗体の中に、PLLとDNAのイオン結合によって形成されるヌクレオソーム様構造や人工的な未知の抗原に対する抗体が含まれる可能性を否定できないという欠点がある。
正確な抗DNA抗体の測定にPLLのようなスペーサーを用いずに直接プレートに付着させる方法の開発がなされたが、まだ実用には至っていない。
前述したように、SLEの病態形成に重要と考えられている抗DNAを主とする抗クロマチン抗体産生に関連して、アポトーシスに由来するヌクレオソームが抗DNA抗体産生のための自己抗原として作用しているという説が注目されるようになった(Amoura,Z.et al,:Arthritis Rheum.42:833−843,1999)。
このように、ヒトのヌクレオソームが自己抗原であると指摘されていながら、現在抗DNA抗体の測定には、ヒトのヌクレオソームDNAではなく、仔牛胸腺由来DNAや組換えDNAが抗原として使用されており、必ずしも正確な診断ができない問題点があった。これは、ヒトヌクレオソームDNAを抗原として調製することが容易でないことに起因している。
本発明は、従来における、前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、自己免疫病診断等をはじめ各種用途に好適なヌクレオソームを、形態安定性を維持し、簡便な操作で効率よく、しかも高純度で得ることができるモノヌクレオソームの製造方法、前記モノヌクレオソオームの製造方法により製造されたモノヌクレオソーム、取扱性に優れたモノヌクレオソーム製造用キット、モノヌクレオソーム分析、自己免疫病診断等に好適なヒストン検査方法、前記モノヌクレオソームを含む、ヌクレオソームに特異的で各種診断等に好適な抗体の測定方法、簡便かつ確実な自己免疫病診断方法、高性能で取扱性に優れた自己免疫病診断用キット、自己免疫病診断等をはじめ各種用途に好適なヌクレオソームDNAを、簡便な操作で効率よく、しかも高純度で得ることができるヌクレオソームDNA製造方法、高性能で取扱性に優れたDNAプレート、前記DNAプレートの効率的な製造方法、及び、自己免疫病診断等に好適な抗DNA抗体測定法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。即ち、ヌクレオソームを、前記ヌクレオソームに特異的な抗体を介してプロテインAカラム等に吸着させた後、高濃度の塩化ナトリウムを含むトリス緩衝液等を用いて溶出させ、ヌクレオソーム集合体をマイクロコッカル・ヌクレアーゼ等で処理してモノヌクレオソームにした後、HPLC等によってモノヌクレオソームのみを回収することによって、モノヌクレオソームを簡易にかつ効率よく、しかも高純度で製造することができるという知見である。
本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段は以下の通りである。即ち、
<1> 試料中に含まれるヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的な抗体によって捕獲収集する捕獲収集工程と、
捕獲したヌクレオソームを前記抗体から解離回収させる解離回収工程と、
回収したヌクレオソームからモノヌクレオソームを分子量に基づいて単離・精製する単離精製工程と、
を含むことを特徴とするモノヌクレオソームの製造方法である。
<2> 抗体が、抗ヌクレオソーム抗体、抗DNA抗体、及び抗ヒストン抗体から選択される少なくとも一種である前記<1>に記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<3> 抗体が、140mMの塩濃度において抗原との結合能を有する前記<1>又は<2>に記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<4> 抗体が、2C10の可変域のアミノ酸配列、又は、該アミノ酸配列において1以上20以内のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有し、2C10の抗原特異性を有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<5> 抗体が、2C10である前記<4>に記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<6> 捕獲収集工程において、抗体を該抗体と親和性を有する固相に結合させることにより、該抗体にヌクレオソームを捕獲させる前記<1>から<5>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<7> 固相が、プロテインAカラムである前記<6>に記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<8> 捕獲収集工程において、抗体を予め固相に結合させておき、試料を該固相と接触させることにより、該抗体にヌクレオソームを捕獲させる前記<1>から<5>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<9> 単離精製工程において、ゲルろ過カラムを用いて分子量20万から25万の分画を回収してモノヌクレオソームを単離・精製する前記<1>から<8>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<10> 捕獲収集工程前にヌクレオソームをモノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼで処理する前記<1>から<9>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<11> 解離回収工程後、単離精製工程前にヌクレオソームをモノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼで処理する前記<1>から<9>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<12> ヌクレアーゼが、マイクロコッカル・ヌクレアーゼである前記<10>又は<11>に記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<13> 細胞を低塩濃度の溶液中で破砕させ、溶液中にヌクレオソームを放出させる放出工程と、
前記ヌクレオソームを収集する収集工程と、
収集した前記ヌクレオソームを低塩濃度の溶液に懸濁し、モノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼで処理するヌクレアーゼ処理工程と、
前記ヌクレアーゼ処理後の溶液からモノヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的な抗体を用いて、及び/又は分子量に基づいて製造する単離精製工程と、
を含むことを特徴とするモノヌクレオソームの製造方法である。
<14> 単離精製工程で用いる抗体が、2C10である前記<13>に記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<15> 単離精製工程において、ゲルろ過カラムを用いて分子量20万から25万の分画を分離する前記<13>又は<14>に記載のモノヌクレオソームの製造方法である。
<16> 前記<1>から<15>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたことを特徴とするモノヌクレオソームである。
<17> 純度が98%以上である前記<16>に記載のモノヌクレオソームである。
<18> 試料中に含まれるヌクレオソームを捕獲収集するための該ヌクレオソームに特異的な抗体と、
捕獲収集したヌクレオソームから分子量に基づきモノヌクレオソームを単離するためのカラムと、
を含むことを特徴とするモノヌクレオソーム製造用キットである。
<19> 前記抗体が、2C10である前記<18>に記載のモノヌクレオソーム製造用キットである。
<20> 前記<1>から<15>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により被検試料から得たモノヌクレオソームより被検ヒストンを回収し、該被検ヒストンの電気泳動パターンと対照ヒストンの電気泳動パターンとを比較することを含むことを特徴とするヒストン検査方法である。
<21> 前記<1>から<15>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたモノヌクレオソームを固相化する固相化工程と、
被検試料を、固相化された該モノヌクレオソームと反応させる反応工程と、
前記モノヌクレオソームに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
を含むことを特徴とするヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法である。
<22> モノヌクレオソームが、アポトーシス由来のヌクレオソームである前記<21>に記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法である。
<23> 被検試料が、自己免疫病患者の血清又は血漿である前記<21>又は<22>に記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法である。
<24> 固相化工程において、固相化したモノヌクレオソームを少なくともスキムミルクを含むブロッキング液でブロッキングさせ、反応工程において、試料を少なくともスキムミルクを含む反応液で稀釈してから該試料を、前記固相化されたモノヌクレオソームと反応させる前記<21>から<23>のいずれかに記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法である。
<25> 反応液が、トリス、NaCl、NaN、血清アルブミン、スキムミルク、及びEDTAを含有する前記<24>に記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法である。
<26> 測定工程において、IgGサブクラスを認識する抗ヒト抗体を二次抗体として反応させる前記<21>から<25>のいずれかに記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法である。
<27> 前記<1>から<15>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたモノヌクレオソームを固相化する固相化工程と、
被検試料を、固相化された該モノヌクレオソームと反応させる反応工程と、
前記モノヌクレオソームに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
その抗体価を評価する評価工程と、
を含むことを特徴とする自己免疫病診断方法である。
<28> 前記<1>から<12>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により製造したモノヌクレオソームを固相化してなる固相と、緩衝液と、プレート及びカラムのいずれかと、を含むことを特徴とする自己免疫病診断用キットである。
<29> 試料中に含まれるヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的な抗体によって捕獲収集する捕獲収集工程と、
捕獲したヌクレオソームを前記抗体から解離回収させる解離回収工程と、
回収したヌクレオソームからモノヌクレオソームを分子量に基づいて単離・精製する単離精製工程と、
単離・精製されたモノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離・精製するヌクレオソームDNA単離精製工程と、
を含むことを特徴とするヌクレオソームDNA製造方法である。
<30> 前記<1>から<15>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法からなるモノヌクレオソーム製造工程と、
モノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離精製するヌクレオソームDNA単離精製工程とを含むことを特徴とするヌクレオソームDNA製造方法である。
<31> プレート上に、前記<29>又は<30>に記載のヌクレオソームDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAであって、ヒト由来のヌクレオソームDNAが固相化されてなることを特徴とするDNAプレートである。
<32> プレート上に、前記<16>又は<17>に記載のモノヌクレオソームであって、ヒト由来のモノヌクレオソームから単離精製されたヌクレオソームDNAが固相化されてなることを特徴とするDNAプレートである。
<33> ヌクレオソームDNAが、ヌクレオソーム構成2本鎖DNAであり、ヌクレオソームDNAの平均鎖長が、145bp以上200bp以下である前記<31>又は<32>に記載のDNAプレートである。
<34> ヌクレオソームDNAが、プレート上に直接固相化されてなる前記<31>から<33>のいずれかに記載のDNAプレートである。
<35> プレートが、ポリスチレンを含んでなる前記<31>から<34>のいずれかに記載のDNAプレートである。
<36> 前記<1>から<15>のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法であって、試料がヒト由来の試料であるモノヌクレオソーム製造工程と、
モノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離精製するヌクレオソームDNA単離精製工程と、
前記ヌクレオソームDNAをプレート上に固相化する固相化工程と、
を含むことを特徴とするDNAプレート製造方法である。
<37> 固相化工程において、プレート上に、ヌクレオソームDNAを0.1M以上1.0M以下のNaClを含む、トリス緩衝液及びホウ酸−カセイソーダ緩衝液のいずれかに溶解させて添加する前記<36>に記載のDNAプレート製造方法である。
<38> プレート上に、前記<29>又は<30>に記載のヌクレオソームDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAであってヒト由来のヌクレオソームDNAを、0.1M以上1.0M以下のNaClを含む、トリス緩衝液及びホウ酸−カセイソーダ緩衝液のいずれかに溶解させて添加することにより固相化することを特徴とするDNAプレート製造方法である。
<39> 前記<31>から<35>のいずれかに記載のDNAプレートを用いてなり、
被検試料を、該DNAプレートの固相化されたヌクレオソームDNAと反応させる反応工程と、
前記ヌクレオソームDNAに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
を含むことを特徴とする抗DNA抗体測定法である。
発明を実施するための最良の形態
(モノヌクレオソームの製造方法)
本発明のモノヌクレオソームの製造方法は、試料中に含まれるヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的な抗体によって捕獲収集する捕獲収集工程と、
捕獲したヌクレオソームを前記抗体から解離回収させる解離回収工程と、
回収したヌクレオソームからモノヌクレオソームを分子量に基づいて単離・精製する単離精製工程と、を含む。
本発明において、「ヌクレオソーム」とは、ヌクレオソームを単位とする単量体(モノヌクレオソーム)のみならず、二量体、三量体等の多量体、これらの混合物、更には、総てのヌクレオソームを含有する試料(即ち、ヌクレオソーム供給源)をも意味する。
前記ヌクレオソーム含有試料としては、例えば、ヒトや動物の臓器又は組織から直接分離した細胞から細胞核を分離したもの、一般の培養細胞から細胞核を分離したもの、ヌクレオソームを分泌する培養細胞(KML−7細胞(Kanai,Y.et al.Purification of a novel B cell growth and differentiation factor associated with lupus Syndrome,Immunol.Lett,32:43−48,1992)あるいはHL−60細胞(Collins,S.J.et al.:Continuous growth and differentiation of human myeloid cells in suspension culture.Nature,270:347−349,1997))の培養上清、等が挙げられる。
本発明において、「モノヌクレオソーム」とは、約146塩基対の二本鎖DNAとコアヒストン(H3、H2B、H2A及びH4)とからなる、ヌクレオソームの単量体をいう。
前記捕獲収集工程は、試料中に含まれるヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的な抗体によって捕獲収集する工程である。
本発明において、「ヌクレオソームに特異的な抗体(以下、単に「抗体」ということがある)」とは、DNAとヒストンとの複合体であるヌクレオソームに特異的な反応を示す抗体を意味し、ヌクレオソームと共に免疫複合体を形成できるものであればよく、ヌクレオソーム自体、ヌクレオソームを構成している二本鎖DNA、及びヌクレオソームを構成しているヒストンのいずれに親和性を有するものであってもよいし、ヌクレオソームと特異的な反応を示すと共に二本鎖DNAの単体やヒストン単体とも反応を示すものであってもよい。前記ヌクレオソームに特異的な抗体の中には、二本鎖DNAに特異的であると信じられていたが、むしろヌクレオソームにより高い親和性を有することが判明した公知の抗体も含まれる。前記ヌクレオソームに特異的な抗体としては、二本鎖DNAよりも、ヌクレオソームにより強く反応するものが好ましく、また、その抗体のFcを介してプロテインAカラム等のアフィニティーカラムに吸着できるものが好ましい。
なお、前記アフィニティーカラムとしては、プロテインA以外に、Pharmacia Biotech(PB)Hitrap affinity columnなどが挙げられ、具体的には、Hitrap NHS−activatedの1ml又は5mlのカラムが好適に挙げられる。前記ヌクレオソームに特異的な抗体の前記アフィニティーカラムへの吸着(カップリング)の方法としては、特に制限はないが、該抗体として後述の2C10を使用する場合には、例えば、カップリングバッファー(0.2MNaHCO/0.5M塩化ナトリウム、pH8.3)で0.5〜1.0mg/mlになるように2C10を調整して行うことができ、吸着カップリング後の操作はアフィニティーカラム毎に指定されたプロトコールに準じて行うことができる。
前記ヌクレオソームに特異的な抗体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高塩濃度においても抗原との結合能を有するものが、高塩濃度溶液での洗浄によりカラムに非特異的に結合したタンパク質を除去することができる点で好ましく、自己免疫疾患モデルとして知られているMRL/lprマウス由来B細胞ハイブリドーマの産生する自己抗体であるモノクローナル抗体2C10(IgG2bに属する)が、高塩濃度においても抗原との結合能を有する点で、特に好ましい。
前記モノクローナル抗体2C10は、二本鎖DNAに特異的であり(Kubota,T.ら,Immunol.Lett.14:53−58,1986を参照されたい)、本発明者らのグループによって作製されたものであり、その製造方法については、前記Immunol lett.を参照することができ、詳細な性質等については、Kubota,T,ら、2つの抗二本鎖DNA抗体の結合部位によるDNAの酸化的開裂の促進(Enhabcement of oxidative cleavage of DNA by the binding sites of two anti−double−stranded DNA antibodies),J.Biol.Chem.,271:6555−6561(1996)に記載されている。
また、前記モノクローナル抗体2C10の軽鎖可変域のアミノ酸配列は、以下の通り同定されている(Jang YJ,Stollar BD他、Mol Immunol 1998 Dec;35(18):1207−1217)。
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前記モノクローナル抗体2C10の抗原特異性を有するものは、2C10の可変域を有するヒト型抗体等や、前記2C10の可変域の1個から20個程度の、より容易には1又は数個の、アミノ酸を欠失、置換、若しくは付加した変異型を作製することにより、当業者であれば容易に得ることができる。前記モノヌクレオソームを含むヌクレオソームに特異的な抗体には、前記変異型も含まれる。
前記モノクローナル抗体2C10の製造方法を以下に簡単に述べる。
6ケ月齢のMRL/lprマウスの脾臓を培養液(DMEM)の入ったプラスチックデッシュの中で眼科せん刀を用いて細切した後、2枚のスライドグラスのフロスト面で細切を圧挫し、結合組織からリンパ球を遊離させる。数分後に浮遊細胞を遠心分離する。直ちに44.4質量%ポリエチレングリコール(PEG)存在下でマウスミエローマ細胞(SP2)とリンパ球との細胞融合を二分間かけて行う。融合後、直ちに培養液でPEGを稀釈・除去し、最後に選別培地であるHATに置き換え、200μlずつ96穴のマイクロタイタープレートに加え、37℃のCOインキュベーター(5質量%CO存在下)で培養する。二週間後、コロニーの増殖した各ウエルの培養上清の抗DNA抗体価をELISA(enzyme−linked immunosorbent assay)にて測定し、該抗DNA抗体価の高いウエル中の2C10ハイブリドーマを選択し、該2C10ハイブリドーマを適宜培養することにより前記モノクローナル抗体2C10が得られる(T.Kubota他、Immuno lett.,14:53−58,1986/1987)。
次に、前記モノクローナル抗体2C10の性質を以下に簡単に述べる。
前記モノクローナル抗体2C10は、一本鎖DNA中の二本鎖部分と反応するが、二本鎖DNAの雛型である、ΦX174プラスミドDNAに対し強い親和性を示し、かつ塩基配列のA・Tを好む、優れた抗二本鎖DNA抗体である。
なお、前記モノクローナル抗体2C10は、これまで二本鎖DNAに特異的であると考えられていたが、本発明に到達するまでの研究において、プロテインAカラムによる抗二本鎖DNA抗体精製過程で、二本鎖DNAと並びヌクレオソームに対しても強い親和性を有することが判明した。このことから、本発明のモノヌクレオソームの製造方法において、二本鎖DNAに特異的な抗体のみならず、ヌクレオソームに特異的な抗体や、二本鎖DNA及びヌクレオソームの両者に特異的な抗体を用いることができると考えられる。
前記「プロテインAカラム」とは、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)細菌壁に由来する分子量42,000のタンパク質であるプロテインAを固相化したものをカラムに充填したものである。前記プロテインAは、IgGの定常領域(Fcフラグメント)に結合するので抗原抗体反応を妨害せずに、免疫複合体と結合することができる。この性質を利用して、前記プロテインAによって免疫複合体を捕獲するプロテインAカラム法は、IgGの精製法として確立された手法である。本発明で用いることができる市販のプロテインAカラムとしては、例えば、ヒットラップ(Hitrap)プロテインAカラム(アマシャムファルマシアバイオテック社製)等が挙げられる。
本発明において、ヌクレオソームをプロテインAカラム等のカラムに吸着させる媒介物となる抗体は、ヌクレオソームを含む培養液等の液中に遊離の形で存在していてもよいし、プロテインAカラム等のカラムに予め固定化されていてもよい。なお、前記カラムは、前記プロテインAカラム以外に、担体カラムでもよい。前記抗体が遊離の形で液中に存在する場合は、液中で免疫複合体を形成した後、形成された免疫複合体をプロテインAカラム等のカラムに流すことにより、該抗体は、そのFC部分を介してプロテインAカラムに吸着される。前記抗体がプロテインAカラム又は適当な担体カラムに固定化されている場合には、ヌクレオソームを含む液をカラムに流すことによって、プロテインAカラムに固定化されている抗体を介してヌクレオソームを吸着することができる。
前記抗体をプロテインAカラムに固定化する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、プロテインAカラムをpH6.8〜8.3までのレンジでTrisを主体とした緩衝液で平衡化し、予め同じ緩衝液で平衡化した抗体又は抗体−ヌクレオソーム複合体をそれに流入し、それを同カラムに数回循環させた後、抗体又は抗体−免疫複合体を含まないTris緩衝液でカラムを洗浄する。洗浄後のカラム通過液はA260=0.0が好ましい。
ヌクレオソーム及び抗体(免疫複合体)が培養液上清等に含まれている場合には、限外濾過等の手段によって上清をプロテインAカラムに注ぐ前に濃縮しておくことが好ましい。濃縮を行うことによって、より効率的なモノヌクレオソームの製造が達成できる。限外濾過によって濃縮を行う場合、例えば、分子量30,000カットオフのダイアフロー膜(PH30)(ミリポア社製)等を用いることができる。
前記解離回収工程は、前記捕獲収集工程において捕獲収集されたヌクレオソームを前記抗体から解離回収させる工程である。前記解離回収は、ヌクレオソームに特異的な抗体とヌクレオソームとの結合を高濃度塩化ナトリウム液等を用いて解離させることにより行うことができ、その結果、ヌクレオソームのみを分離することができる。
ヌクレオソームを解離させるために用いられる溶出液としては、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、塩化ナトリウム濃度が0.8〜1.2M程度であり、好ましくは0.6〜0.8Mであり、特に好ましくは1.2Mであり、pHが、pH4.5〜9.0程度であり、好ましくはpH6〜8であり、特に好ましくはpH7〜7.5である緩衝液などが好適に挙げられ、具体的には、濃度が25〜100mM程度であり、好ましくは25〜75mMであり、特に好ましくは25〜50mMであるトリス緩衝液が好適に挙げられる。
前記溶出液中の塩の種類や緩衝液の種類としては、特に制限はなく、適宜選択でき、上記以外には、例えば、リン酸緩衝液や、炭酸緩衝液などが挙げられる。
なお、プロテインAカラムなどの担体からヌクレオソームを解離させる前に、カラムに非特異的に結合しているタンパク質を洗浄によって完全に除去することが不可欠である。その際用いる洗浄液としては、例えば、トリス緩衝液(25mMトリス、140mM塩化ナトリウム、pH7.4)等が挙げられるが、種々の条件によって濃度、塩類の種類、pH等を適宜調整することができる。非特異結合タンパク質が完全に除去されたか否かは、例えば、260nmでの吸光度が0.00であることによって確認することができる。
プロテインAに結合した2C10・クロマチン複合体(2C10ハイブリドーマ自身がこれに該当する)又は2C10を予め結合したプロテインAカラムあるいは2C10を共有結合で固定化したアフィニティーカラムに結合した培養上清中の総てのヌクレオソーム(モノマーからオリゴ又はポリマーまで)は、1.2Mの塩化ナトリウムを含むトリス緩衝液(25mM Tris,0.04質量%NaN,pH7.4)(以後、これを緩衝液Bと呼ぶ)を溶出液として用いて、解離させることができる。この溶出液をウルトラフリー膜(分子量3万カットオフ、ミリポア社)を用いて濃縮、それを0.25M塩化ナトリウム添加トリス緩衝液A(以下、これを「緩衝液C」と呼ぶ)で平衡化したスーパーデックス200のカラムを用いたHPLCによりモノヌクレオソームのみを分離することができる。しかし、培養上清中にはそれよりもオリゴマーやポリマーが圧倒的に多く、効率良くモノマーを回収するには緩衝液Aでの溶出液(濃縮後)をマイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)で消化し、できるだけモノマーにしてから反応を停止する。このモノマーを前記HPLCにより分離するのが好ましい。その際、従来のショ糖濃度勾配超遠心法やゲル切り出し法では、回収することはできなかったヌクレオソームを繋いでいるリンカーDNAも、本クロマトグラフィーで分子量約10K位の所に溶出される(図3)。この切断されたリンカーDNAは、遺伝子情報を知るためのクローニングに最適である。
前記単離精製工程は、前記解離回収工程において回収したモノヌクレオソームからモノヌクレオソームを分子量に基づいて単離精製する工程であり、具体的には、ヌクレオソームを含むプロテインAカラム溶出液を、所望によりヌクレオソームをモノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼ(例えば、マイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)など)で消化した後、回収したヌクレオソームからモノヌクレオソームを分子量に基づいて精製する工程である。
前記分子量に基づく精製は、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、モノヌクレオソームのみを高収率に回収することにより行うことができ、又は、ゲルろ過カラムを用いて分子量20万から25万の分画を回収することにより行うことができる。
前記HPLC用カラムとしては、分子量10,000〜1,000,000までを分離できるものが好ましく、例えば、スーパーデックス200(Superdex200)カラム(アマシャムファルマシアバイオテック社製)スーパーデックス100(Superdex100)カラム(アマシャムファルマシアバイオテックス社製)等が挙げられる。
前記HPLCの展開溶媒としては、塩化ナトリウム濃度が140〜1200mM程度であり、好ましくは250mMであり;アジ化ナトリウム等の濃度が0.02〜0.1質量%程度であり、好ましくは0.04質量%である、25〜75mM、好ましくは25mMのトリス緩衝液(pH6.8〜8.3、好ましくはpH7,4)が挙げられる。なお、前記濃度、pH等は、目的に応じて適宜選択することができる。
HPLCカラムを上記展開溶媒で平衡化した後、プロテインAカラム溶出液を流し、モノヌクレオソームのピーク画分を集めると、単離・精製されたモノヌクレオソームが得られる。保存用としてのモノヌクレオソームのタンパク質濃度は、ウシ血清アルブミンをスタンダードとして、BCAプロテインアッセイキット(ピース(PIERCE)社製)で測定した場合、100〜1000μg/ml程度が好ましく、500μg/mlであることがより好ましい。
モノヌクレオソームの検出は、15%SDS・PAGE電気泳動でH1を除くコアヒストンH3、H2a、H2b、H4及びその修飾産物の同定並びにヌクレオソームから抽出したDNAの大きさが150〜200bpの点にのみ集簇していることを1〜2%アガロースゲル電気泳動にて確かめることによって行うことができる。
なお、プロテインAカラム溶出液をそのままHPLCにかけてもある程度のモノヌクレオソームを回収できるが、その前に、溶出液をマイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)で処理(消化)することが好ましい。これによって、重合しているヌクレオソームをモノヌクレオソームに分解することによって、モノヌクレオソームの回収率を顕著に高めることができる。溶出液の消化に用いることができるマイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)としては、例えば、マイクロコッカル・ヌクレアーゼEC3.131.1(シグマ社製)、等が挙げられる。消化されるヌクレオソームを含む溶液の濃度としては、1〜100ユニット/ml、程度が好ましく、5〜50ユニット/mlがより好ましい。
マイクロコッカル・ヌクレアーゼによる消化は、溶出液にCa2+を1〜10mM程度、好ましくは2.5mM、マイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)を0.25〜1U、好ましくは0.5U添加し、30〜40℃、好ましくは37℃で、45〜120分間、好ましくは60分間保温することによって行うことができる。反応容量は適宜設定することができ、例えば200μlとすることができる。保温終了後、直ちに5mM(EGTA)を添加してマイクロコッカル・ヌクレアーゼを失活させ反応を停止させる。不溶物をマイクロヒュージ(13Krpm、5分)で除去し、上清をHPLCにかけ単離精製工程を行う。
なお、抗体がプロテインAカラムに固定化されている場合、前記捕獲収集工程の前に、ヌクレオソームを含むサンプルをマイクロコッカル・ヌクレアーゼによって処理(消化)してもよい。これによって、前記単離精製工程の前に処理(消化)するのと同様にモノヌクレオソームの回収率を高めることができる。
本発明によって得られたモノヌクレオソームの純度は、通常95質量%以上、好ましくは99質量%以上である。なお、得られたモノヌクレオソームのピーク画分に含まれるものがモノヌクレオソームであることは、Ishizakaらの方法(Ishizakaら、Nucleic Acid Res.,19:5792,1991)によって該画分から抽出されたDNAが、2質量%アガロースゲル電気泳動で150〜200塩基対のサイズに集中して検出されること、及び15質量%SDS−PAGEでコアヒストン(ヒストンH3、H2B、H2A、及びH4)のみが検出され、ヒストンH1は検出されないことによって証明される。
本発明のモノヌクレオソームの製造方法は、モノヌクレオソームの分離が極めて厳格であるため、得られたヌクレオソームから分離されるDNAの純度が高く、その遺伝子情報入手のためのクローニングの能率化に寄与することができる。
本発明のモノヌクレオソームの製造方法は、自己免疫疾患等で注目されている修飾ヌクレオソームを製造することができるため、それらの疾患のメカニズム、アポトーシスの生理的意義等の解明に貢献でき、学術的にも大きな意義を有する。
また、ゲノムプロジェクトの一環として、疾患感受性、薬剤抵抗性の解明が、単一ヌクレオチド多形態(single−nucleotide polymorphism;SNP)の点から大規模に進められている。しかし、それは全ゲノムが対象で、膨大な人力と資金を要する。これに対し、ヌクレオソーム単位でのSNPの解析は、より低コストで且つ効率が良いと考えられる。したがって、ヌクレオソーム単位でのSNP解析を行うに当たって、本発明のモノヌクレオソームの製造方法は大きく貢献できる。
本発明のモノヌクレオソームの製造方法の他の態様としては、細胞を低塩濃度の溶液中で破砕させ、溶液中にヌクレオソームを放出させる放出工程と、
前記ヌクレオソームを収集する収集工程と、
収集した前記ヌクレオソームを低塩濃度の溶液に懸濁し、モノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼで処理するヌクレアーゼ処理工程と、
前記ヌクレアーゼ処理後の溶液からモノヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的な抗体を用いて、及び/又は分子量に基づいて製造する単離精製工程と、を含む。
通常の状態ではヌクレオソームを培養液中に放出しない細胞からモノヌクレオソームを製造する場合には、前記放出工程により、溶液中にヌクレオソームを放出させてから、モノヌクレオソームを単離すればよい。前記ヌクレアーゼ処理工程は、前記ヌクレアーゼを用いた処理(消化)と同様に行うことができ、前記単離精製工程は、上述したとおり行うことができる。
(モノヌクレオソーム)
本発明のモノヌクレオソームは、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により製造される。
本発明のモノヌクレオソームは、厳格な条件により製造されるため、純度が通常95質量%以上、好ましくは99質量%以上と高く、保存安定性に優れ、モノヌクレオソーム本来の形態をよく維持している(形態維持性に優れる)。したがって、各種測定乃至診断に好適に用いることができる。
また、本発明のモノヌクレオソームは長期間安定に保存することができる。具体的には、トリス、NaCl及びNaNからなるNaCl添加トリス緩衝液(TBS)中で、又は、1質量%牛血清アルブミン(BSA)、0.4質量%スキムミルク、10質量%ブロックエース、及び1mM EDTAを含むTBS中で、4℃で2ヶ月間保存しても前記モノヌクレオソームは、なおかつ抗原性を維持した。ヌクレオソームは、一般的に安定性が低く、また、凍結すると破壊されるため、前記安定性は大きな利点である。
また、アポトーシス由来のモノヌクレオソームは、アポトーシスによる修飾を保持しており、自己抗原性を獲得し易いため、自己免疫病患者の抗体測定(自己免疫病診断)に、特に好適に利用できる。
(モノヌクレオソーム製造用キット)
本発明のモノヌクレオソーム製造用キットは、試料中に含まれるヌクレオソームを捕獲収集するための該ヌクレオソームに特異的な抗体と、
捕獲収集したヌクレオソームから分子量に基づきモノヌクレオソームを単離するためのカラムと、を含む。
本発明のモノヌクレオソーム製造用キットを本発明のモノヌクレオソームの製造方法に使用することにより、モノヌクレオソーム分析、自己免疫病診断等をはじめ各種用途に好適で、保存安定性に優れたモノヌクレオソームを、形態安定性よく、簡易にかつ効率よく、しかも高純度で製造することができる。
(ヒストン検査方法)
本発明のヒストン検査方法は、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により得たモノヌクレオソームより被検ヒストンを回収し、該被検ヒストンの電気泳動パターンと対照ヒストンの電気泳動パターンとを比較することを含む。
自己免疫疾患における、自己免疫現象は、アポトーシスにより修飾されたヌクレオソームが抗原となっていると考えられ、この修飾ヌクレオソームの本体はコアヒストンの修飾であると考えられる。したがって、モノヌクレオソームのコアヒストンの修飾を検査することで、ヌクレオソームの修飾状態を把握し、自己免疫疾患の診断、解明に利用することができる。
前記ヒストン検査方法は、具体的には、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により被検試料から得られるモノヌクレオソームを、SDS−PAGEにより解析する。この解析結果を、正常細胞から得られるヒストンのSDS−PAGEによる解析結果と比較することにより行うことができる。
(ヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法)
本発明のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたモノヌクレオソームを固相化する固相化工程と、
被検試料を、固相化された該モノヌクレオソームと反応させる反応工程と、
前記モノヌクレオソームに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、を含む。
前記固相化工程においては、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたモノヌクレオソームを用いる。このモノヌクレオソームは、純度が通常95質量%以上、好ましくは99質量%以上と高く、モノヌクレオソームの形態をよく保持している(形状安定性に優れる)。したがって、ヌクレオソームに特異的な抗体に対する抗原として好適である。
また、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により得られる、アポトーシス由来のモノヌクレオソームは、アポトーシスによる修飾を保持しており、自己抗原性を獲得し易いため、自己免疫病患者の抗体測定に、特に好適である。
前記モノヌクレオソームの固定化緩衝液としては、モノヌクレオソームの形態を変化させないものであれば、特に制限はなく、適宜選択することができるが、例えば、50mM炭酸緩衝液(pH9.6)を使用することができる。
前記固相化工程に用いられる固相としては、モノヌクレオソームを固定化できるものであれば特に制限はなく、適宜選択することができるが、例えばポリスチレン製のマイクロタイタープレートImmulon2HB(ダイネックステクノロジー社製 Dynex Technologies,Chantilly,VA)等が、好適に使用することができる。前記モノヌクレオソームの前記固相化の条件としては、固相の種類等に応じて適宜選択することができ、前記固相化の具体例としては、前記ポリスチレン製マイクロタイタープレートを固相として使用する場合には、従来からdsDNA抗原のプレートへの吸着に用いられているポリ−L−リジン(PLL)(1μg/ml蒸留水)を介して、1μg/mlの濃度で4℃で一晩吸着させ、過剰な抗原を一度吸引除去した後、NaCl添加トリス緩衝液洗浄する方法等が、好適に挙げられる。
前記固相化工程においては、モノヌクレオソームの固定化されていない固相を遮蔽し、非特異性反応を防止するため、モノヌクレオソームの固相への固定化後に固相をブロッキング液でブロッキングすることが好ましい。ヌクレオソームは複雑な高次構造を有するため、特に非特異性反応の影響が大きく、ブロッキングの役割は大きい。前記ブロッキングは、前記固相とブロッキング液とを反応させた後、洗浄することにより行うことができる。前記ブロッキング液としては、少なくともスキムミルクを含む溶液が好ましく、トリス、NaCl及びNaNからなるNaCl添加トリス緩衝液(TBS)に、0.1〜0.3質量%のスキムミルクを含む溶液が特に好ましい。
固相化工程の終了後、直ちに反応工程を開始しない場合には、各ウエルにTBS又は後述の反応液を加え、プレートシールで密閉し、4℃で保存することができる。
前記反応工程は、被検試料を、固相化された該モノヌクレオソームと反応させる工程であるが、該被検試料としては、健常者又は患者の血清又は血漿が好ましく、自己免疫病等の病気の診断に利用できる点で、自己免疫病の疑いのある患者の血清又は血漿が特に好ましい。
前記試料を前記モノヌクレオソームと反応させる方法については、前記試料中のヌクレオソームに特異的な抗体が前記モノヌクレオソームに結合できる方法であれば特に制限はなく、適宜選択することができる。例えば、前記マイクロタイタープレートを用いた場合には、試料を反応液で稀釈し、振盪しながら反応させ、前記反応後吸引除去し、洗浄する等の方法により行うことができる。
なお、試料を稀釈する反応液としては、前記非特異性反応を防止する観点から、スキムミルクを含むことが好ましく、1質量%牛血清アルブミン(BSA)、0.4質量%スキムミルク、10質量%ブロックエース、1mM EDTAを含むTBSであることが特に好ましい。前記BSAは、アルブミン フラクション V(Albumin,Fraktion V,ベーリンガーマンハイム社製 Boehringer Mannheim,Germany)が好ましく、前記ブロックエースは、大日本製薬株式会社製が好ましく、前記EDTAはEDTA二ナトリウム塩(同仁化学製)が好ましい。
前記測定工程は、前記モノヌクレオソームに結合する特異的な抗体を測定する工程であるが、前記モノヌクレオソームに結合する抗体を測定することができれば特に制限はなく、目的に合わせて適宜選択することができる。なお、前記測定工程においては、前記抗体の代りに、前記モノヌクレオソームに結合する抗体を認識する二次抗体を測定してもよい。例えば、前記マイクロタイタープレートを用いた場合には、前記洗浄後、直ちに、アルカリホスファターゼ(AP)コンジュゲート抗ヒトIgG抗体(ヤギ)稀釈液を、各ウエルに加え、振盪反応させ、洗浄した後、p−ニトロフェニル ホスフェイト(PNP)(シグマ社製 Sigma,St.Louis,MO)試薬を各ウエルに添加し、再び振盪反応させ、発色させる等の方法により行うことができる。なお、前記発色は、反応直後に発色の度合(吸光度)を、オートリーダーを用いて、吸光波長405nmで測定する。対照又は盲検は、前記一連の反応系で、血清又は血漿を加えなかった時に得られる吸光度とし、各資料における吸光度からこれを差し引いた値が実測値となる。抗体価は、前記吸光度の実測値として表すことも可能であるが、高力価の血清で予め標準曲線を作成し、それとの対比により試料における抗体価をユニット単位で表示することが好ましい。
前記測定工程は、また、IgGサブクラスを認識する抗ヒト抗体を二次抗体として反応させる工程を含んでもよく、この場合にはサブクラス別の抗体の測定が可能となる点で、特に好ましい。
即ち、IgG抗体には、IgG1、IgG2、IgG3及びIgG4の四種類のサブクラスがあり、患者の有する、ヌクレオソームに特異的な抗体の、サブクラスの片寄りが、疾患病態を特徴付けることがある。したがって、サブクラス別抗体の測定が可能であれば、疾患病態をよりよく把握することができる。
前記サブクラス別抗体の測定には、例えばビオチン標識した抗ヒトサブクラス抗体(マウス)(Zymed,San Francisco,CA)を前記アルカリホスファターゼ(AP)コンジュゲート抗ヒトIgG抗体(ヤギ)の代りに使用して反応及び洗浄後、アルカリホスファターゼ標識ストレプトアビジン(Zymed,San Francisco,CA)を反応させ、前記と同様に基質のPNPを加えて、発色させ、オートリーダーで吸光度を測定することができる。
本発明のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法は、純度が高く、本来の形態をよく保持したモノヌクレオソームを用いることにより、自己抗原が陽性の場合にはヌクレオソームに対する極めて高い抗体価を示し、自己抗原が陰性の場合には常に低い抗体価しか示さない、極めて精度の良い測定方法である。また、必要に応じて、ブロッキング剤、及び反応液の組成を調整することによっても、非特異性反応を防ぎバックグラウンドの閾値を低くすることができる。更に必要に応じて、サブクラス別に抗体を測定することにより、SLE等の自己免疫病患者病態をより詳しく分析することができる。
本発明のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法は、ヌクレオソームに特異的な抗体を極めて精度良く測定することができ、自己免疫病、特にSLEの診断、ループス腎炎、血管炎、CNSループス、小児SLEの診断に極めて有効である。
(自己免疫病診断方法)
本発明の自己免疫病診断方法は、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたモノヌクレオソームを固相化する固相化工程と、
試料を、固相化された該モノヌクレオソームと反応させる反応工程と、
前記モノヌクレオソームに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
その抗体価を評価する評価工程と、を含む。
前記自己免疫病診断方法は、前記ヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法において記載した方法により、ヌクレオソームに特異的な抗体を測定し、その測定された抗体価を評価する。前記抗体価の評価は、例えば、平均値+標準偏差の3倍などにより、予め設定した所定閾を超えるか否かにより陽性か陰性かを評価することができる。
また、IgGサブクラスを認識する抗ヒト抗体を二次抗体として使用して、ヌクレオソームに特異的な抗体をIgGのサブクラスごとに測定し、それぞれの抗体価がIgGのサブクラスごとに予め設定した各々の所定閾を超えるか否かを評価することもできる。また、サブクラス別の抗体価のパターンを分析して評価することもできる。サブクラスごとの評価は、病態をより詳しく表すものである。
(自己免疫病診断用キット)
本発明の自己免疫病診断用キットは、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により製造したモノヌクレオソームを固相化してなる固相と、緩衝液と、プレート及びカラムのいずれかを含む。
前記自己免疫病診断用キットは、本発明のモノヌクレオソームの製造方法により製造され、形態安定性に優れたモノヌクレオソームを高純度で含むため、ヌクレオソームに特異的な抗体を極めて精度良く測定することができ、自己免疫病、特にSLEの診断に極めて有効である。また、前記自己免疫検査キットは、緩衝液を満たして密封シールすることができ、前記ヌクレオソームの保存安定性が高いことからその保存安定性に優れている。前記自己免疫病診断用キットは、必要に応じて、反応液、稀釈液、洗浄液、二次抗体等を更に含んでいてもよい。また、前記二次抗体が抗ヒトサブクラス抗体であってもよい。
前記自己免疫病診断用キットは、例えば、前記ヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法の固相化工程で説明した方法等により作製することができる。
(ヌクレオソームDNA製造方法)
本発明のヌクレオソームDNA製造方法は、前記本発明のモノヌクレオソームの製造方法からなるモノヌクレオソーム製造工程と、
モノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離精製するヌクレオソームDNA単離精製工程とを含むこと以外は特に制限はない。
モノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離精製するヌクレオソームDNA単離精製工程は、公知の方法から適宜選択して行うことができる(Kanai,Y et al:Induction and natural occurrence of serum nucleosomal DNA in autoimmune MRL/lpr/lpr mice:its relation to apoptosis in the thymus.Immunol Lett.46:207−214,1995)。例えば、一定量の精製ヌクレオソームを、1%SDS及び0.5mg/ml Proteinase Kを含むトリス−EDTA緩衝液に懸濁し、室温で60分間処理する。次に、6MのNaI(ヨウ化ナトリウム)を含む変性剤を3倍量加え、60℃で15分間加熱する。この操作で可溶化したDNAを50%イソプロピルアルコールで沈殿させ、沈殿したDNAを上記トリス−EDTA緩衝液に溶解し、少量のRNaseを添加し、混在する可能性のあるRNAを分解する方法を用いることができる。
前記ヌクレオソームDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAは、前述したような純度が高くかつ形態をよく保持したモノヌクレオソームから抽出されるため、モノヌクレオソームに由来する純度の高いDNAである。前記ヌクレオソームDNA製造方法の一例により製造されたヌクレオソームDNAのアガロースゲル電気泳動によると、150bp付近に強いバンドがあり、これはモノヌクレオソームの2本鎖DNAであると考えられる。これらのヌクレオソームDNAの平均鎖長は、145bp〜200bpであることが好ましく、320〜400bpのDNAをわずかに含んでいることもある。
前記ヌクレオソームDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAは、ヒト由来の試料から製造すればヒト由来のヌクレオソームDNAが得られるため、SLE等の病態判断のための抗原として、異種のDNAを用いることに起因する非特異的反応を排除できる点、近年注目されているように抗DNA抗体産生の自己抗原となる可能性が強いヌクレオソームのDNAである点で優れている。本発明のヌクレオソームDNA製造方法は、今まで必ずしも製造が容易ではなかったこのようなヌクレオソームDNAの製造を容易に、かつ、精度よく行う方法を提供したものであり、これによりSLE等の診断に好適なヌクレオソームDNAを提供することができる。
(DNAプレート)
本発明のDNAプレートは、プレート上に、前記ヌクレオソームDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAであって、ヒト由来のヌクレオソームDNAが固相化されてなること以外は特に制限はない。また、本発明のDNAプレートは、プレート上に前記ヒト由来のモノヌクレオソームから単離精製されたヌクレオソームDNAが固相化されてなることを特徴とするDNAプレートであってもよい。これらのDNAプレートは、SLE等の病態判断のための抗原として、ヒトのDNAを用いることにより、異種のDNAを用いることに起因する非特異的反応を排除できる点、近年注目されているように抗DNA抗体産生の自己抗原となる可能性が強いヌクレオソームのDNAを用いる点で優れている。
前記DNAプレートは、ヌクレオソームDNAがプレート上に直接固相化されてなることが、ポリ−L−リジン(PLL)等の塩基性タンパク質を介してDNAを付着させた従来プレートが有する、PLLに対する抗体及びPLL−DNA複合体が形成する未知の抗原構造に対する抗体反応による問題点を排除できる点で好ましい。プレートの材質は、ポリスチレンを含むことがDNAを直接付着させやすい点で好ましく、マイクロタイタープレートImmulon2HB、Immulon4HB及びImmulonHB(ダイネックステクノロジー社製 Dynex Technologies,Chantilly,VA)が特に好ましい。
このように、本発明のDNAプレートは正常血清のバックグランドが減少するため、目的とする疾患血清の抗体価の信頼性が高くなり、SLE等の病態判断のための抗DNA抗体反応の測定に極めて好適に用いることができる。
(DNAプレート製造方法)
本発明のDNAプレート製造方法は、前記モノヌクレオソームの製造方法であって、試料がヒト由来の試料であるモノヌクレオソーム製造工程と、
モノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離精製するヌクレオソームDNA単離精製工程と、
前記ヌクレオソームDNAをプレート上に固相化する固相化工程とを含むこと以外は特に制限はない。
前記固相化工程は、PLL等の前処理なしに、プレート上に、直接ヌクレオソームDNAを付着させることが好ましい。
前記モノヌクレオソームの固定化緩衝液としては、ヌクレオソームDNAの形態を変化させないものであれば、特に制限はなく、適宜選択することができるが、PLL等の前処理なしに、ヌクレオソームDNAを付着させる観点から、固定化緩衝液は、0.1M以上1.0M以下のNaClを含む、トリス緩衝液又はホウ酸−カセイソーダ緩衝液であることが好ましく、0.1M以上1.0M以下のNaClを含むトリス緩衝液がより好ましい。NaClの濃度は0.25M以上であることがコーティング効率、及び製造されたDNAプレートの抗DNA抗体反応性の面から特に好ましい。
前記固相化工程に用いられる固相としては、ヌクレオソームDNAを固定化できるものであれば特に制限はなく、適宜選択することができるが、前記、ヌクレオソームDNAを直接プレートに付着させる観点から、ポリスチレン製のマイクロタイタープレートであることが好ましく、Immulon2HB(ダイネックステクノロジー社製 Dynex Technologies,Chantilly,VA)が、特に好ましい。前記ヌクレオソームDNAの前記固相化の条件としては、固相の種類等に応じて適宜選択することができ、前記固相化の具体例としては、前記ポリスチレン製マイクロタイタープレートを固相として使用する場合には、ヌクレオソームDNAを0.5μg/mlの濃度で0.25MのNaClを含むトリス緩衝液に溶解した溶液で、4℃で一晩吸着させ、過剰な抗原を一度吸引除去した後、NaCl添加トリス緩衝液洗浄する方法等が、好適に挙げられる。
ブロッキングは、前記ヌクレオソームの固定化の場合に準じて行うことができる。
本発明のDNAプレート製造方法は、プレート上に、前記ヌクレオソームDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAであってヒト由来のヌクレオソームDNAを、0.1M以上1.0M以下のNaClを含む、トリス緩衝液及びホウ酸−カセイソーダ緩衝液のいずれかに溶解させて添加することにより固相化するものであってもよい。
(抗DNA抗体測定法)
本発明の抗DNA抗体測定法は、前記DNAプレートを用いてなり、
被検試料を、該DNAプレートの固相化されたヌクレオソームDNAと反応させる反応工程と、
前記ヌクレオソームDNAに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
を含むものであれば、特に制限はなく、前記測定工程は、前記ヌクレオソームに特異的な抗体の測定法に準じて適宜選択することができる。
実施例
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の効果を害しない限り適宜変更することができる。
(実施例1)
抗二本鎖DNA抗体産生ハイブリドーマ培養細胞上清からのモノヌクレオソームの製造
自己免疫疾患モデルとして知られているMRL/lprマウス由来B細胞ハイブリドーマの産生する、二本鎖DNAに特異的な自己抗体2C10(IgG2bに属する)を、IgG抗体の分離・精製法として既に確立されているプロテインAカラム法を用いて上記ハイブリドーマの培養上清から分離し、分離した抗体をSDS−ボリアクリルアミドゲル(PAGE)電気泳動で、その成分を調べると、ヒストンをはじめとするDNA結合タンパク質(核タンパク質複合体)を含んでいることが知られている(金井ほか:ハイブリドーマモノクローナル抗体からの自己抗原の分離とその応用、厚生省特定疾患 混合性結合組織病調査研究班 平成5年度研究報告書 pp56−59、1994)。
前記2C10−核タンパク質複合体が捕獲されているプロテインAカラムを、1.2Mの塩化ナトリウムを含む25mMトリス緩衝液(以下、この1.2M塩化ナトリウム含有25mMトリス緩衝液を「緩衝液A」という)を溶出液として用いて解離溶出させ、その溶出液を濃縮し、DNAを抽出した。得られたDNA抽出物を、2%アガロースゲル電気泳動で調べたところ、モノヌクレオソームDNA(約150塩基対)及びその重合体が検出された(図1)。
一方、タンパク質をSDS−PAGH(15%)で調べたところ、コアヒストン、即ち、ヒストンH3、H2b、H2a及びH4のみが検出された。これらの結果から、この溶出液中には、モノヌクレオソーム及びその種々の重合度の多量体が存在することが明らかになった。
上記事実に基づき、スケールを上げてモノヌクレオソームの回収を試みた。2C10ハイブリドーマを無血清培地(培地は、5質量%ウシ胎児血清添加DMEM、RPMI通常培地でもよい)で大量培養(約1リットル)し、培養上清を分子量30,000カットオフのダイアフロー膜PM30(ミリポア社製)を用いた限外濾過法により20倍に濃縮した。この濃縮液を上記ヒットラップ(Hitrap)プロテインAカラム(5ml)(アマシャムファルマシアバイオテック社製)に注いで核タンパク質複合体を捕獲し、140mM塩化ナトリウムを含有する25mMトリス緩衝液(以下、この140mM塩化ナトリウム含有25mMトリス緩衝液を「緩衝液C」という)(pH7.4)で洗浄し、非特異的結合タンパク質を完全に除去した。非特異的結合タンパク質の除去は、260nmでの吸光度が0.00となったときに完了とした。次に、緩衝液Aでヌクレオソームを溶出させた。この溶出液には、モノヌクレオソーム、及びモノヌクレオソームが2個以上連なったオリゴ乃至ポリヌクレオソームが含まれていた。
次に、モノヌクレオソームのみを単離するため、分子量10,000〜1,000,000までの分子を分離できるスーパーデックス200(Superdex200)カラム(アマシャムファルマシアバイオテック社製)を用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を導入した。展開溶媒としては、250mM塩化ナトリウム及び0.04質量%アジ化ナトリウムを含む25mMトリス緩衝液(以下、この250mM塩化ナトリウム及び0.04質量%アジ化ナトリウムを含む25mMトリス緩衝液を「緩衝液B」という)(pH7.4)を使用した。
溶出画分の吸光度のプロファイルを図2に示す。ポリヌクレオソーム画分の大きなピークに遅れてモノヌクレオソーム画分のピークが分子量20万から25万の位置に検出された。
モノヌクレオソームの収率を上げるために、ポリヌクレオソームをモノヌクレオソーム単位に消化することを行った。具体的には、得られた溶出液にCa2+を2.5mM、マイクロコッカル・ヌクレアーゼを0.5ユニット/mlになるように添加して200μlとし、37℃で45分間保温した。保温終了後、直ちにHGTAを5mMになるように添加して反応を停止した。不溶物をマイクロヒュージ(15k rpm)で除去した。
得られた上清を、緩衝液Bで平衡化したスーパーデックス200カラムを用いたHPLC(321ポンプ、ギルソン(Gilson)社製を使用)にかけた。溶出画分の吸光度のプロファイルを図3に示す。ゲルろ過カラムにかける前にヌクレアーゼ処理することにより、モノヌクレオソームの画分を増加させることができた。この画分を再度クロマトグラフィーにかけた結果を図4に示す。ほぼ単一なピークとして精製することができた。一方、この方法を用いることにより同時にモノヌクレオソームの間をつなぐリンカーDNAも回収することができた(図3)。
モノヌクレオソームのピーク画分をウルトラフリー(ULTRAFREE)(50kカットオフ)(ミリポア(Millipore)社製)で濃縮した。濃縮液のタンパク質濃度を、BCAプロテインアッセイキット(ピース(PIERCE)社製)で測定したところ、300〜500μg/mlであった。
なお、濃縮前の細胞培養液以外は総て、タンパク質分解を防止するためにプロデアーゼ阻害剤カクテル、コンプリート(complete)TM,EDTAフリー(ベーリンガーマンハイム(Boehringer Mannheim)社製)を処方通り添加し、更にセリンプロテアーゼ阻害剤AEBSF(4−(2−アミノエチル)−ベンゼンスルホニルフルオライド)(シグマ社製)を100μMになるように添加した。以下の実施例でも同様である。
(実施例2)
一般培養細胞上清からのモノヌクレオソームの製造
本発明のモノヌクレオソームの製造方法は、二本鎖DNA及び/又はヌクレオソームに特異的な抗体を生産しない一般の樹立細胞又はヒトを含む動物組織から直接分離した細胞(一次培養細胞)にも適用できる。
自己免疫疾患モデルであるMRL/lprマウス由来株価細胞KML−7(Kanaiら、Intl.Archs.Allergy Appl.Immunol.,81:92−94,1986)は、血清添加培地及び無血清培地の如何に係わらず、無刺激でその培養上清中にヌクレオソームを分泌することが知られている。したがって、この培養上清がそのままヌクレオソームの供給源として使用することができる。
また、樹立されている市販の各種癌細胞株又は一次培養細胞でもアポトーシス誘導剤の添加培養によって培養上清中にヌクレオソームを放出させることができ、上記と同様に、培養上清をヌクレオソームの供給源として使用することができる。
この培養上清を適切な濃度(10〜20倍)まで濃縮した後、マイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)で処理(消化)し、モノクローナル抗体2C10が固定化されたプロテインAカラムに流す。
前記プロテインAカラムを、緩衝液Cで洗浄して非特異的結合タンパク質を除去した後、緩衝液Aで溶出する。溶出液を直ちに緩衝液Bに対して透析した後、濃縮を行う。この濃縮は、大容量であれば前記ダイアフロー膜PM30を用いた限外濾過で行うことができ、少量であれば前記ウルトラフリーを用いて行うことができる。
以下、実施例1と同様にして、上記濃縮液をスーパーデックス200カラムを用いたHPLCにかけ、モノヌクレオソームを回収した。HPLCによる分画パターンは図3及び図4と同様であった。
なお、モノクローナル抗体2C10の固定化は、次のようにして行った。
段落番号0060に記したトリス緩衝液でプロテインAカラムを平衡化しておき、それにトリス緩衝液で調製した2C10(0.5〜1.0mg/ml)をチャージした。カラム中の流速は5ml/分で、サイクルは2回である(2回目で吸着は完璧となる)。吸着・固定化の後、再度カラムは、トリス緩衝液で平衡化した。
(実施例3)
培養細胞又は末梢血単核球からのヌクレオソームの製造
低張緩衝液(50mMトリス、50mM塩化カリウム、0.5mM塩化マグネシウム、0.15mM2−ME、0.25Mショ糖、0.2mM AEBSF、0.04質量%アジ化ナトリウム(NaN)、pH7.4)10ml当たり2×10個の細胞を懸濁し、ポッター・テフロン(R)製ホモジナイザー(20ストローク)で手動でホモジナイズする。これを500gで7分間遠心分離し、細胞核を沈降させた。細胞核を上記緩衝液にて一度洗浄して不純物を除去した。
次いで、洗浄した核を、ショ糖を含まない以外は上記緩衝液と同じ組成の緩衝液0.5mlに懸濁し、マイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)1.25U/ml及び5mMCa2+を添加し、実施例1と同様に酵素消化し、EGTAが5mMになるように添加して反応を停止させた。13kで5分間還心分離し、得られた沈渣に緩衝液Bを添加し、可溶性画分を13kの遠心分離で回収した。前記可溶性画分を直ちにモノクローナル抗体2C10結合プロテインAカラムにかけ、結合したヌクレオソームのみを上記溶出液(緩衝液A)にて選択的に溶出させた。得られた溶出液を濃縮後、実施例2と同様のスーパーデックス200カラムを用いたHPLCにかけ、モノヌクレオソームを単離した。HPLCによるモノヌクレオソームの単離の結果を図5に示す。
更に、ここで得られたモノヌクレオソーム画分を再度、スーパーデックス200カラムにかけると図6に示すほぼ単一なピークとして精製された。
一方、モノヌクレオソームは、抗体2C10結合カラムを用いずに、直接スーパーデックス200カラムにかけ、分子量20万から25万の画分を分画することによっても精製することができた。2C10結合カラムを用いずに精製した場合は、2C10結合カラムを用いて精製した場合に比して若干純度が劣るが、再度HPLCにかけると2C10カラムの場合とほぼ同様の効果が得られた。
(実施例4)
本実施例4では、上記実施例2で得られたアポトーシスを起こした培養細胞由来のモノヌクレオソームと、実施例3で得られた正常な培養細胞由来のモノヌクレオソームとの比較解析を行った。
両ヌクレオソームを0.5%アガロース電気泳動により分画した。図7に示すように、正常な細胞由来のモノヌクレオソームに比較してアポトーシスを起こした細胞由来のヌクレオソームは、ブロードなバンドとして泳動された。
更に、これらモノヌクレオソームを詳細に分析するために、モノヌクレオソームを構成するコアヒストン、DNAをそれぞれ解析した。
DNAについては、アガロースゲル電気泳動によりその泳動パターン、位置などを比較したところ、大きな差異は観られなかった(図8)。
一方、コアヒストンについては15%SDS−PAGEにより画ヒストン成分を分画して解析した。結果を図9に示す。正常な細胞由来のヒストンは、図10に示すH3、H2b、H2a及びH4の通常のパターンと同様の分画パターンが示された。しかし、一方のアポトーシスを起こした細胞由来のコアヒストンは、分画パターンに異常が観られた。即ち、H2bに相当するバンドが減少し、H4のバンドを挟むように2本の新たなバンドが現れた。
このようにモノヌクレオソーム単位の製造が簡便になったことから、従来のその単離が困難であったヒストンの分離も簡便となった。更には上記のようなヒストンに基づいた生物現象の解析や疾患の診断や解明をも簡便に行うことが可能となる。
(実施例5)
ヌクレオソームのELISAプレートへの固相化
自己抗原に対する免疫応答を調べる場合のELISAプレートへの抗原の固相化条件を検討した。まず、抗原付着用溶媒の検討を行った。経験上、抗原のプレートへの固相化には、50mM炭酸緩衝液(pH9.6)が使用される場合が多いことから、該炭酸緩衝液が、本プレートの抗原付着用溶媒として適するかを、該緩衝液によるヌクレオソームの形態的変化の有無により調べた。具体的には、ヌクレオソームの溶媒である0.5MNaClを該50mM炭酸緩衝液に置換し、当該緩衝液で平衡化したスーパーデックス200カラムを用いたHPLCにより調べた。その結果、溶液の置換に伴う溶出位置及びパターンに変化は観られなかった。これにより、当該緩衝液を、抗原付着用溶媒として用いることができることが判った。
次に、抗原の支持体としてポリスチレン製のマイクロタイタープレートImmulon2HB(ダイネックステクノロジー社製 Dynex Technologies,Chantilly,VA)を用い、ヌクレオソームを、該支持体に、従来からdsDNA抗原のプレートへの吸着に用いられているポリ−L−リジン(PLL)(シグマ社製 Sigma,St.louis,MO)(1g/ml蒸留水)を介して、2μg/mlの濃度で4℃で一晩吸着させた。吸着後、過剰な抗原を一度吸引除去した後、NaCl添加トリス緩衝液(25mM トリス、140mM NaCl、0.04質量% NaN、pH7.4)(TBS)で、4回洗浄した。1プレート当たり約10mlのTBSを使用した。洗浄後、各ウエル当たり100μlのブロッキング溶液(2質量%スキムミルク(ディフコ社製 Difco,Detroit,MI)含有TBS)を加えて、一時間反応させ、抗原の付着していない部位を遮蔽した。最後に先の抗原吸着後の洗浄と同様にTBSで4回洗浄することにより、抗原付着プレートを作製した。使用に供するまで、各ウエルにTBSを100μlずつ加え、プレートシールで密閉し、4℃で保存した。
(実施例6)
患者血清中の抗ヌクレオソーム抗体測定
加療中の12例のSLE患者及び26例の健常者の血清を対象として抗ヌクレオソーム抗体の測定を行った。
血清は、12人のSLE患者及び26人の健常者からそれぞれ血清を採取した。
反応液[1質量%牛血清アルブミン(BSA)、0.4質量%スキムミルク、10質量%ブロックエース、1mM EDTAを含むTBS]にて血清を100倍に稀釈し、マイクロタイタープレートの各ウエルに50μlずつ加えた。前記BSAは、アルブミン フラクション V(Albumin,Fraktion V,ベーリンガーマンハイム社製 Boehringer Mannheim,Germany)、前記ブロックエースは、大日本製薬株式会社製、前記EDTAはEDTA二ナトリウム塩(同仁化学製)を使用した。
前記マイクロタイタープレートを、水平振盪器上で軽く振盪しながら、室温で30分反応させた。反応後、直ちに反応液を吸引除去し、今度は0.05質量%Tween20を含有したTBSで、抗原付着後のプレートの洗浄と同様の手技で、プレートを4回洗浄した。
前記洗浄後、直ちに、アルカリホスファターゼ(AP)コンジュゲート抗ヒトIgG抗体(ヤギ)(ジムド社製 Zymed,San Francisco,CA)を前記反応液にて2000倍稀釈し、各ウエルに加え、前記血清の場合と同様に室温で30分振盪反応させた。前記血清の場合と同様に洗浄した後、2.5mM Mg2+添加炭酸緩衝液(50mM,pH9.8)で1mg/mlになるように調整したAPの基質である、p−ニトロフェニル ホスフェイト(PNP)(シグマ社製 Sigma,St.Louis,MO)試薬を100μlずつ各ウエルに添加し、前記血清の場合と同様に、室温で30分振盪反応させた。
反応直後に発色の度合(吸光度)を、オートリーダーを用いて、吸光波長405nmで測定した。なお、対照又は盲検は、前記一連の反応系で、血清を加えなかった時に得られる吸光度とし、これを差し引いた価を実測地とした。抗体価は吸光度で表した。
測定結果を、図11に表した。加療中のSLE患者から採取した12例の血清うち、2例の血清が、ヌクレオソームに対する極めて高い抗体価を示し、陽性と判定された。健常者から採取した26例の血清は、いずれも低い抗体価しか示さず、これらの平均値+3倍の標準偏差(m+3SD)で定義したバックグラウンドの閾値は二例の陽性血清の抗体価よりも極めて低かった。なお、2例の陽性と判定された患者以外のSLE患者からの血清が、高い力価を示さないのは、加療中処方されている薬剤の影響により既に治癒に近い状態である等の理由により、既に血清中にヌクレオソームに特異的な抗体が多く存在しないことを示すものである。
以上の結果から、本発明の測定方法により、ヌクレオソームに特異的な抗体を極めて精度良く測定することができ、本発明のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法がSLEの診断に極めて有効であることが実証された。
(実施例7)
抗体サブクラス別の測定法
IgG抗体には、IgG1、IgG2、IgG3及びIgG4の四種類のサブクラスがある。患者の有する、ヌクレオソームに特異的な抗体のサブクラスの片寄りが、疾患病態を特徴付けることがある。したがって、サブクラス別抗体の測定が疾患病態を把握する上で重要である。
実施例6の図11でヌクレオソーム抗体の最高値を呈した症例について、サブクラス別抗体の測定を行った。
前記サブクラス別抗体の測定には、ビオチン標識した抗ヒトサブクラス抗体(マウス)(Zymed,San Francisco,CA)を実施例6のアルカリホスファターゼ(AP)コンジュゲート抗ヒトIgG抗体(ヤギ)の代りに使用した。反応様式・反応時間は上記と同様に行った。次に、アルカリホスファターゼ標識ストレプトアビジン(Zymed,San Francisco,CA)を反応させ、最後に実施例6と同様に基質のPNPを加えて、発色させ、オートリーダーで吸光度を測定した。
測定結果を図12に表した。
(実施例8)
ヌクレオソームDNAの製造
ヒト前骨髄性白血病細胞培養株HL−60クロマチンから、実施例1と同様にモノヌクレオソームを製造し、さらに、ヌクレオソームDNAを抽出した。ヌクレオソームDNAの抽出は、公知の方法により行った(Kanai,Y et al:Induction and natural occurrence of serum nucleosomal DNA in autoimmune MRL/lpr/lpr mice:its relation to apoptosis in the thymus.Immunol Lett.46:207−214,1995)。具体的には、一定量の精製ヌクレオソームを、1%SDS及び0.5mg/ml Proteinase Kを含むトリス−EDTA緩衝液に懸濁し、室温で60分間処理した。次に、6MのNaI(ヨウ化ナトリウム)を含む変性剤を3倍量加え、60℃で15分間加熱した。この操作で可溶化したDNAを50%イソプロピルアルコールで沈殿させた。沈殿したDNAを上記トリス−EDTA緩衝液に溶解し、少量のRNaseを添加し、混在する可能性のあるRNAを分解した。
このヌクレオソームDNAのアガロースゲル電気泳動パターンを図13に示した。150bp付近に単一のバンドが見られ、モノヌクレオソームのDNAが抽出されたことがわかる。
(実施例9)
ヌクレオソームDNAのELISAプレートへの固相化
実施例8で得られたヌクレオソームDNA、その母体であるHL−60細胞のゲノムDNA、及び、従来使用されてきた仔牛胸腺DNAをELISAプレートに固相化した。HL−60細胞のゲノムDNAは、前記細胞のクロマチンから、前記ヌクレオソームからのDNAの抽出法に準じて抽出した。ゲノムDNAの大きさは、ヌクレオソームDNAがおよそ150bpであるのに対して、およそ20kbpであった。
次に、抗原の支持体としてポリスチレン製のマイクロタイタープレートImmulon2HB(ダイネックステクノロジー社製 Dynex Technologies,Chantilly,VA)を用い、前記DNAを、該支持体に、0.5μg/mlの濃度で0.25MのNaClを含むトリス緩衝液(pH7.4)に溶解し、それを25ng/wellで添加し、4℃で一晩吸着させた。吸着後、過剰な抗原を一度吸引除去した後、NaCl添加トリス緩衝液(25mM トリス、140mM NaCl、0.04質量% NaN、pH7.4)(TBS)で、4回洗浄した。1プレート当たり約10mlのTBSを使用した。洗浄後、各ウエル当たり100μlのブロッキング溶液(2質量%スキムミルク(ディフコ社製 Difco,Detroit,MI)含有TBS)を加えて、一時間反応させ、抗原の付着していない部位を遮蔽した。最後に先の抗原吸着後の洗浄と同様にTBSで4回洗浄することにより、抗原付着プレートを作製した。使用に供するまで、各ウエルにTBSを100μlずつ加え、プレートシールで密閉し、4℃で保存した。
(実施例10)
DNAプレートによる抗DNA抗体の測定
SLE患者1症例の血清について、実施例9の各マイクロタイタープレートにより、実施例6の抗ヌクレオソーム抗体測定と同様に、抗DNA抗体の測定を行った。測定結果を図14に表す。前記患者のヒトヌクレオソームDNAに対する免疫応答は、仔牛胸腺DNAに対するより遥かに強いことが分かった。さらに、ヒトゲノムDNAと比較してもヌクレオソームDNAの方が免疫応答が強いことが分かった。この傾向は抗DNA抗体価の高い他の3例のSLE患者症例でも認められた。
(実施例11)
抗体の抑制実験
実施例10で用いた血清につき、予め血清中の抗体を、抗原を用いて溶液中で吸収した後、抗ヌクレオソームDNA抗体活性の測定を行う抑制実験を行った。抗原には、それぞれ、ヌクレオソームDNA、ゲノムDNA及び仔牛胸腺DNAを用いた。抑制実験の結果を図15に表す。抗ヌクレオソームDNA抗体活性を40%阻害するのに要する仔牛胸腺DNAの量はヌクレオソームDNAの3倍であったことから、異種DNAの抗原性の弱さが明確になった。
同様の抑制実験を、マイクロタイタープレートをPLLで前処理してからヌクレオソームDNA(500ng/ml)をマイクロタイタープレートに添加して作製したプレートについて行った。抑制実験の結果を図16に表す。この場合は、抗ヌクレオソームDNA抗体活性を40%阻害するのに要する仔牛胸腺DNAの量はヌクレオソームDNAの1.3倍とPLLで前処理しないプレートの場合に比べて低く、異種DNAとの差が目立たなくなる。このことは、PLLによるDNA抗原構造の修飾によるものと考えられる。即ち、PLLで前処理したDNAプレートにより測定された抗体活性が、DNAとPLLとで新たに形成された未知の抗原に対する反応を含むため、本来のDNA抗原による抑制効果が目立たなくなったものと考えられる。
(実施例12)
PLLで前処理せずにDNAを付着させたプレートとPLLで前処理してDNAを付着させたプレートとの抗原性の差についてさらに調べた。
24例のSLE患者の血清と、24例の健常者の血清とについて、PLLで前処理せずにヌクレオソームDNAを付着させたプレートとPLLで前処理してヌクレオソームDNAを付着させたプレートとにおいて抗DNA抗体反応を測定した。また、それぞれのプレートでヌクレオソームDNA抗原を付着させないプレートにおいても抗DNA抗体反応を測定した。PLLで前処理せずにヌクレオソームDNAを付着させたプレートにおける測定結果を図17に、PLLで前処理してヌクレオソームDNAを付着させたプレートにおける測定結果を図18に表す。
PLLで前処理したプレートでは、ヌクレオソームDNA抗原を付着させないプレート(図中−Ag)に対するSLE患者の血清の反応性が高かった。また、ヌクレオソームDNA抗原を付着させたプレート(図中+Ag)に対する健常者の血清の反応性も高かった。このことから、PLLで前処理したプレートにおいては、非特異的反応が排除できないことが分かった。
前記PLLで前処理せずにヌクレオソームDNAを付着させたプレートとPLLで前処理してヌクレオソームDNAを付着させたプレートとにおいて、各々で測定された健常者の平均+3SDを正常域として、SLE患者の測定値を比較した結果を図19に表す。前者における陽性率が41.6%(10/24)であったのに対し、後者における陽性率は16.6%(4/24)であり、PLLで前処理せずにヌクレオソームDNAを付着させたプレートがSLEの診断に関して格段に優れていることが明確になった。
これらのことから、PLLで前処理しないDNAプレート、即ち、PLLを介さずに付着されたDNAプレートがより正確にDNA抗原に対する免疫応答を測定することができ、SLE等の正確な診断に用いることができることが明らかになった。
(実施例13)
ヌクレオソームDNAをプレートに直接吸着(コーティング)する場合の溶媒中のNaCl濃度と抗体反応度、つまり、コーティング効率について、抗ヌクレオソームDNA抗体価の高い1例のSLE患者の血清を用いて調べた。
0.14M、0.25M及び0.5MのNaClを含むトリス緩衝に、それぞれヌクレオソームDNA(0.5μg/ml)を溶解してプレートに吸着させた場合について、抗DNA抗体の測定を行った。測定結果を図20に表す。0.25Mの場合が最も抗DNA抗体の反応性がよく、コーティング効率がよいことが分かる。
さらに、24例のSLE患者及び24例の健常者を対象とした前記3種の濃度で作製されたプレートにおける抗DNA抗体の測定を行った。0.14MのNaCl濃度で作製したプレートの測定結果を図21に、0.25MのNaCl濃度で作製したプレートの測定結果を図22に、0.5MのNaCl濃度で作製したプレートの測定結果を図23にそれぞれ表す。0.25M以上のNaCl濃度で作製したプレートにおいて、特に抗DNA抗体の検出に優れていることが分かった。
本発明によると、自己免疫病診断等をはじめ各種用途に好適なヌクレオソームを、形態安定性を維持し、簡便な操作で効率よく、しかも高純度で得ることができるモノヌクレオソームの製造方法、前記モノヌクレオソオームの製造方法により製造されたモノヌクレオソーム、取扱性に優れたモノヌクレオソーム製造用キット、モノヌクレオソーム分析、自己免疫病診断等に好適なヒストン検査方法、前記モノヌクレオソームを含む、ヌクレオソームに特異的で各種診断等に好適な抗体の測定方法、簡便かつ確実な自己免疫病診断方法、高性能で取扱性に優れた自己免疫病診断用キット、自己免疫病診断等をはじめ各種用途に好適なヌクレオソームDNAを、簡便な操作で効率よく、しかも高純度で得ることができるヌクレオソームDNA製造方法、高性能で取扱性に優れたDNAプレート、前記DNAプレートの効率的な製造方法、及び、自己免疫病診断等に好適な抗DNA抗体測定法を提供することができる。
【配列表】
Figure 0004276843

【図面の簡単な説明】
図1は、2C10−核タンパク質複合体が捕獲されているプロテインAカラムの洗浄液を濃縮し、そこから得たDNA抽出物を、2%アガロースゲル電気泳動した結果を示す写真である。
図2は、2C10−プロテインAカラム溶出液を濃縮し、スーパーデックス200−HPLCクロマトグラフィーにて解析したヌクレオソームのプロファイル(マイクロコッカル・ヌクレアーゼ処理前)を示すグラフである。
図3は、図2のサンプルをマイクロコッカル・ヌクレアーゼ(MN)で処理した後のスーパーデックス200−HPLCクロマトグラフィーのプロファイル(モノヌクレオソームと、MNで切断されたリンカーDNAの形成がよくわかる)を示すグラフである。
図4は、図3のモノヌクレオソームに相当する部分(−)の、スーパーデックス200−HPLCによるリクロマトグラフィーの結果を示すグラフである。
図5は、培養細胞又は末梢リンパ球から得られたヌクレオソームのSnperdex200−HPLCによるリクロマトグラフィー(代表例)の結果を示すグラフである。
図6は、図5のモノヌクレオソームに相当する部分(−)の、スーパーデックス200−HPLCによるリクロマトグラフィーの結果を示すグラフである。
図7は、アポトーシスを起こした培養細胞由来のモノヌクレオソームと、正常な培養細胞由来のモノヌクレオソームを0.5%アガロース電気泳動により分画した結果を示す写真である。
図8は、モノヌクレオソームを構成するDNAをアガロースゲル電気泳動で分析した結果を示す写真である。
図9は、モノヌクレオソームを構成するコアヒストンを15%SDS−PAGEにより分画して解析した結果を示す写真である。
図10は、正常な細胞由来の全ヒストン(H1を含む)の15%SDS−PAGEによる泳動像を示す写真である。
図11は、ELISAによるモノヌクレオソームに特異的な抗体の測定結果を示すグラフである。
図12は、ELISAによるモノヌクレオソームに特異的な抗体のサブクラス別測定結果を示すグラフである。
図13は、ヌクレオソームDNAをアガロース電気泳動した結果を示す写真である。
図14は、ヌクレオソームDNA、ゲノムDNA及び仔牛胸腺DNAをそれぞれDNA抗原とするDNAプレートに対する、SLE患者血清の免疫応答を示すグラフである。
図15は、PLL前処理なしのプレートにおける抗ヌクレオソームDNA抗体反応の抑制効果を示すグラフである。
図16は、PLL前処理したプレートにおける抗ヌクレオソームDNA抗体反応の抑制効果を示すグラフである。
図17は、Immulon 2HBプレートにPLL前処理なしでヌクレオソームDNAをコートしたプレート及びコートしないプレートに対するSLE患者血清の抗体反応を示す図である。
図18は、Immulon 2HBプレートにPLL前処理してヌクレオソームDNAをコートしたプレート及びコートしないプレートに対するSLE患者血清の抗体反応を示す図である。
図19は、PLL前処理の有無と抗ヌクレオソームDNA抗体価の関係を示す図である。
図20は、Immulon 2HBプレートにヒトヌクレオソームDNAをコーティングする場合のNaCl濃度の効果を抗DNA抗体価により測定した結果を示すグラフである。
図21は、0.14MのNaCl濃度で作製したDNAプレートの抗DNA抗体反応の測定結果を示す図である。
図22は、0.25MのNaCl濃度で作製したDNAプレートの抗DNA抗体反応の測定結果を示す図である。
図23は、0.5MのNaCl濃度で作製したDNAプレートの抗DNA抗体反応の測定結果を示す図である。

Claims (30)

  1. 試料中に含まれるヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的であり、140mMの塩濃度において抗原との結合能を有する2C10である抗体によって捕獲収集する捕獲収集工程と、
    捕獲したヌクレオソームを前記抗体から解離回収させる解離回収工程と、
    回収したヌクレオソームからモノヌクレオソームを分子量に基づいて単離・精製する単離精製工程と、
    を含むことを特徴とするモノヌクレオソームの製造方法。
  2. 捕獲収集工程において、抗体を該抗体と親和性を有する固相に結合させることにより、該抗体にヌクレオソームを捕獲させる請求の範囲第1項に記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  3. 固相が、プロテインAカラムである請求の範囲第2項に記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  4. 捕獲収集工程において、抗体を予め固相に結合させておき、試料を該固相と接触させることにより、該抗体にヌクレオソームを捕獲させる請求の範囲第1項に記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  5. 単離精製工程において、ゲルろ過カラムを用いて分子量20万から25万の分画を回収してモノヌクレオソームを単離精製する請求の範囲第1項から第4項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  6. 捕獲収集工程前にヌクレオソームをモノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼで処理する請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  7. 解離回収工程後、単離精製工程前にヌクレオソームをモノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼで処理する請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  8. ヌクレアーゼが、マイクロコッカル・ヌクレアーゼである請求の範囲第6又は第7項に記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  9. 細胞を低塩濃度の溶液中で破砕させ、溶液中にヌクレオソームを放出させる放出工程と、
    前記ヌクレオソームを収集する収集工程と、
    収集した前記ヌクレオソームを低塩濃度の溶液に懸濁し、モノヌクレオソーム単位に切断し得るヌクレアーゼで処理するヌクレアーゼ処理工程と、
    前記ヌクレアーゼ処理後の溶液からモノヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的であり、140mMの塩濃度において抗原との結合能を有する2C10である抗体を用いて、及び/又は分子量に基づいて製造する単離精製工程と、
    を含むことを特徴とするモノヌクレオソームの製造方法。
  10. 単離精製工程において、ゲルろ過カラムを用いて分子量20万から25万の分画を分離する請求の範囲第9項に記載のモノヌクレオソームの製造方法。
  11. 試料中に含まれるヌクレオソームを捕獲収集するための該ヌクレオソームに特異的であり、140mMの塩濃度において抗原との結合能を有する2C10である抗体と、
    捕獲収集したヌクレオソームから分子量に基づきモノヌクレオソームを単離するためのカラムと、
    を含むことを特徴とするモノヌクレオソーム製造用キット。
  12. 請求の範囲第1項から第10項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により被検試料から得たモノヌクレオソームより被検ヒストンを回収し、該被検ヒストンの電気泳動パターンと対照ヒストンの電気泳動パターンとを比較することを含むことを特徴とするヒストン検査方法。
  13. 請求の範囲第1項から第10項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたモノヌクレオソームを固相化する固相化工程と、
    被検試料を、固相化された該モノヌクレオソームと反応させる反応工程と、
    前記モノヌクレオソームに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
    を含むことを特徴とするヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法。
  14. モノヌクレオソームが、アポトーシス由来のヌクレオソームである請求の範囲第13項に記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法。
  15. 被検試料が、自己免疫病患者の血清又は血漿である請求の範囲第13項又は第14項に記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法。
  16. 固相化工程において、固相化したモノヌクレオソームを少なくともスキムミルクを含むブロッキング液でブロッキングさせ、反応工程において、試料を少なくともスキムミルクを含む反応液で稀釈してから該試料を、前記固相化されたモノヌクレオソームと反応させる請求の範囲第13項から第15項のいずれかに記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法。
  17. 反応液が、トリス、NaCl、NaN 、血清アルブミン、スキムミルク、及びEDTAを含有する請求の範囲第16項に記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法。
  18. 測定工程において、IgGサブクラスを認識する抗ヒト抗体を二次抗体として反応させる請求の範囲第13項から第17項のいずれかに記載のヌクレオソームに特異的な抗体の測定方法。
  19. 請求の範囲第1項から第10項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により製造したモノヌクレオソームを固相化してなる固相と、緩衝液と、プレート及びカラムのいずれかとを含むことを特徴とする自己免疫病診断用キット。
  20. 試料中に含まれるヌクレオソームを、該ヌクレオソームに特異的であり、140mMの塩濃度において抗原との結合能を有する2C10である抗体によって捕獲収集する捕獲収集工程と、
    捕獲したヌクレオソームを前記抗体から解離回収させる解離回収工程と、
    回収したヌクレオソームからモノヌクレオソームを分子量に基づいて単離・精製する単離精製工程と、
    単離・精製されたモノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離・精製するヌクレオソームDNA単離精製工程と、
    を含むことを特徴とするヌクレオソームDNA製造方法。
  21. 請求の範囲第1項から第10項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法からなるモノヌクレオソーム製造工程と、
    モノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離精製するヌクレオソームDNA単離精製工程と、
    を含むことを特徴とするヌクレオソームDNA製造方法。
  22. 請求の範囲第1項から第10項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法であって、試料がヒト由来の試料であるモノヌクレオソーム製造工程と、
    モノヌクレオソームからヌクレオソームDNAを単離精製するヌクレオソームDNA単離精製工程と、
    前記ヌクレオソームDNAをプレート上に固相化する固相化工程と、
    を含むことを特徴とするDNAプレート製造方法。
  23. 固相化工程において、プレート上に、ヌクレオソームDNAを0.1M以上1.0M以下のNaClを含む、トリス緩衝液及びホウ酸−カセイソーダ緩衝液のいずれかに溶解させて添加する請求の範囲第22項に記載のDNAプレート製造方法。
  24. プレート上に、請求の範囲第20項又は第21項に記載のヌクレオソームDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAであってヒト由来のヌクレオソームDNAを、0.1M以上1.0M以下のNaClを含む、トリス緩衝液及びホウ酸−カセイソーダ緩衝液のいずれかに溶解させて添加することにより固相化することを特徴とするDNAプレート製造方法。
  25. プレート上に、請求の範囲第20項又は第21項に記載のヌクレオソー ムDNA製造方法により製造されたヌクレオソームDNAであって、ヒト由来のヌクレオソームDNAが固相化されてなるDNAプレートを用いてなり、
    被検試料を、該DNAプレートの固相化されたヌクレオソームDNAと反応させる反応工程と、
    前記ヌクレオソームDNAに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
    を含むことを特徴とする抗DNA抗体測定法。
  26. プレート上に、請求の範囲第1項から第10項のいずれかに記載のモノヌクレオソームの製造方法により製造されたモノヌクレオソームであって、ヒト由来のモノヌクレオソームから単離精製されたヌクレオソームDNAが固相化されてなるDNAプレートを用いてなり、
    被検試料を、該DNAプレートの固相化されたヌクレオソームDNAと反応させる反応工程と、
    前記ヌクレオソームDNAに結合する特異的な抗体を測定する測定工程と、
    を含むことを特徴とする抗DNA抗体測定法。
  27. モノヌクレオソームは、純度が98%以上である請求の範囲第26項に記載の抗DNA抗体測定法。
  28. ヌクレオソームDNAが、ヌクレオソーム構成2本鎖DNAであり、ヌクレオソームDNAの平均鎖長が145bp以上200bp以下である請求の範囲第25項から第27項のいずれかに記載の抗DNA抗体測定法。
  29. ヌクレオソームDNAが、プレート上に直接固相化されてなる請求の範囲第25項から第28項のいずれかに記載の抗DNA抗体測定法。
  30. プレートが、ポリスチレンを含んでなる請求の範囲第25項から第29項のいずれかに記載の抗DNA抗体測定法。
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