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JP6468555B2 - 検出キット,及び検出方法 - Google Patents
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本発明は,検出キット,及び検出方法に関する。より詳しく説明すると,本発明は,ヒト以外の実験動物において移植等したヒト細胞がどのように分布しているかを検出するための生体分布の検出キットや,そのキットを用いる,ヒト以外の実験動物において発現したヒト細胞の検出方法に関する。
国際公開WO2013−069661号パンフレットには,iPS細胞を用いた細胞シートが開示されている。このようにiPS細胞など幹細胞を移植する試みがなされている。この場合,移植片の安全性を評価する必要が生ずる。このため,人体実験に先立って,動物実験が行われる。その場合,移植した細胞が,実験動物の生体内においてどのように分布したか評価することが望まれる。
国際公開WO2013−069661号パンフレット
従来の技術では,iPS細胞などヒト由来の移植片に由来して発現した細胞が,ヒト由来のものであるか実験動物由来のものであるかを判別することが困難であった。特に,マカク属に細胞を移植した場合,移植片に由来して発現した細胞が,ヒト由来のものであるか実験動物由来のものであるか判別することが困難であった。
そこで,本発明は,ヒト細胞をヒト以外の実験動物において移植や発現等させた場合に,ヒト細胞の発現を検出するための検出キットや,そのキットを用いる,ヒト以外の実験動物において発現したヒト細胞の検出方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の側面は,フォワードプライマーとリバースプライマーとを含む検出キットに関する。
フォワードプライマーは,配列番号1で示される塩基配列中の連続する17〜21塩基を有するオリゴヌクレオチドである。
一方,リバースプライマーは,配列番号2で示される塩基配列中の連続する18〜22塩基を有するオリゴヌクレオチドである。
配列番号1:5’−CCAGCCCTATGGAAGTTCCTT−3’
配列番号2:5’−CGTCAAGAGAAAAGCCAACATG−3’
フォワードプライマーは,好ましくは,配列番号1で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである。
リバースプライマーは,好ましくは,配列番号2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである。
この検出キットは,更にプローブを有していてもよい。プローブは,5’末端及び3’末端のいずれか又は両方に蛍光標識が付加された,配列番号3で示される塩基配列中の連続する11〜15塩基を有するオリゴヌクレオチドである。
プローブは,好ましくは,5’末端及び3’末端のいずれか又は両方に蛍光標識が付加された,配列番号3で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである。
配列番号3:5’−TGCATTGGAGGAAAA−3’
プローブは,下記の配列を有するものが好ましい。
5’−FAM−TGCATTGGAGGAAAA−TAMRA−3’
本発明の第2の側面は,上記したいずれかに記載の検出キットを用いたヒト以外の対象動物におけるヒト細胞の発現検出方法に関する。
対象動物は,好ましくは,ヒトの幹細胞を移植されたヒト以外の動物である。
対象動物は,好ましくは,ヒトの幹細胞を移植されたマカク属に分類される動物である。
この発現検出方法は,好ましくは,移植されたヒト細胞の対象動物における発現分布を検出する方法である。
本発明は,ヒト細胞をヒト以外の実験動物において移植や発現等させた場合に,ヒト細胞の発現を検出するための検出キットを提供できる。
また,本発明は,そのキットを用いる,ヒト以外の実験動物において発現したヒト細胞の検出方法を提供することができる。
図1Aは,実施例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図1Bは,実施例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す図面に替わるグラフである。 図2は,実施例1におけるラットゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図3Aは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図3Bは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す図面に替わるグラフである。 図4は,実施例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図5Aは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図5Bは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における検量線を示す図面に替わるグラフである。 図6Aは,実施例1におけるラットゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図6Bは,実施例1におけるラットゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における検量線を示す図面に替わるグラフである。 図7Aは,比較例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図7Bは,比較例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す図面に替わるグラフである。 図8は,比較例1におけるラットゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図9Aは,比較例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す図面に替わるグラフである。 図9Bは,比較例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す図面に替わるグラフである。
本発明の第1の側面は,フォワードプライマーとリバースプライマーとを含む検出キットに関する。この検出キットは,ヒト細胞が発現したか否か,すなわちヒト細胞の分布を検出することに好ましく用いることができる。また,後述する実施例により実証されたとおり,本発明の検出キットは,マカク属に属するヒト以外の動物において,ヒト細胞を移植等した際に,ヒト細胞が発現したか否かを適切に評価できる。本発明の検出キットは,プライマーを含むため,例えば,PCRなど公知の核酸増幅法を用いて発現を分析できる。PCR自体やPCRを行うための装置は,公知であるから,公知のPCR法などの核酸増幅法において,本発明の検出キットを用いることができる。
各プライマーセットを用いた増幅反応の結果を確認するには,公知の様々な検出方法を利用することができる。増幅反応を確認する方法の例は,アガロースゲル電気泳動法,ポリアクリルアミド電気泳動法,フラグメント解析法及び蛍光物質による検出方法である。
核酸増幅方法の例は,PCRの他,NASBA(Nucleic acid sequence−based amplification method;Nature 第350巻,第91頁(1991)),LCR(国際公開89/12696号公報,及び特開平2−2934号公報),SDA(Strand Displacement Amplification:Nucleic acid research 第20巻,第1691頁(1992)),RCR(国際公開90/1069号公報),TMA(Transcription mediated amplification method;J.Clin.Microbiol. 第31巻,第3270頁(1993))である。
PCR法は,試料核酸,4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸,一対のオリゴヌクレオチド,及び耐熱性DNAポリメラーゼの存在下で,変性,アニーリング,伸長の3工程からなるサイクルを繰り返すことにより,上記一対のオリゴヌクレオチドで挟まれる試料核酸の領域を指数関数的に増幅させる方法である。変性工程で試料の核酸を変性し,続くアニーリング工程において各オリゴヌクレオチドと,それぞれに相補的な一本鎖試料核酸上の領域とをハイブリダイズさせ,続く伸長工程で,各オリゴヌクレオチドを起点としてDNAポリメラーゼの働きにより鋳型となる各一本鎖試料核酸に相補的なDNA鎖を伸長させ,二本鎖DNAとする。この1サイクルにより,1本の二本鎖DNAが2本の二本鎖DNAに増幅される。従って,このサイクルをn回繰り返せば,理論上上記一対のオリゴヌクレオチドで挟まれた試料DNAの領域は2倍に増幅される。増幅されたDNA領域は大量に存在するので,電気泳動等の方法により容易に検出できる。
フォワードプライマーは,配列番号1で示される塩基配列中の連続する17〜21塩基を有するオリゴヌクレオチドである。
一方,リバースプライマーは,配列番号2で示される塩基配列中の連続する18〜22塩基を有するオリゴヌクレオチドである。
配列番号1:5’−CCAGCCCTATGGAAGTTCCTT−3’
配列番号2:5’−CGTCAAGAGAAAAGCCAACATG−3’
フォワードプライマーは,配列番号1で示される塩基配列中の連続する18〜21塩基(19〜21塩基又は20〜21塩基)を有するオリゴヌクレオチドであってもよい。フォワードプライマーは,好ましくは,配列番号1で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである。
リバースプライマーは,配列番号2で示される塩基配列中の連続する19〜22塩基(20〜22塩基又は21〜22塩基)を有するオリゴヌクレオチドであってもよい。リバースプライマーは,好ましくは,配列番号2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである。
本発明のフォワードプライマー及びリバースプライマーは,ヒト由来のあるDNAと特異的にハイブリダイズするものと考えられる。「特異的にハイブリダイズする」とは,通常のハイブリダイゼーション条件下,好ましくはストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下(例えば,サムブルックら,Molecular Cloning, Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York, USA, 第2版,1989に記載の条件)において,他のDNAとクロスハイブリダイゼーションを有意に生じないことを意味する。
この検出キットは,上記のフォワードプライマー及びリバースプライマーに加え,DNAポリメラーゼ及び4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTP)を含むものであってもよい。
この検出キットは,更にプローブを有していてもよい。プローブは,配列番号3で示される塩基配列中の連続する11〜15塩基を有するオリゴヌクレオチドである。プローブは,5’末端及び3’末端のいずれか又は両方に標識が付加されてもよい。配列番号3で示される塩基配列中の連続する12〜15塩基(13〜15塩基又は14〜15塩基)を有するオリゴヌクレオチドであってもよい。プローブは,好ましくは,5’末端及び3’末端のいずれか又は両方に蛍光標識が付加された,配列番号3で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである。
配列番号3:5’−TGCATTGGAGGAAAA−3’
標識の例は,蛍光化学物質による蛍光標識,発光団,酵素,蛍光蛋白質,発光蛋白質,磁性体,導電性物質,ビオチン,ハプテン,抗原及び抗体である。蛍光化学物質の例は,FITC,6−FAM,HEX,TET,TAMRA,テキサスレッド,Cy3,及びCy5である。発光団の例は,ルテニウムである。酵素の例は,アルカリフォスファターゼ及びペルオキシダーゼである。プローブのみならず,上記したフォワードプライマー及びリバースプライマーにも適宜標識が付されていてもよい。
プローブは,下記の配列を有するものが好ましい。
5’−FAM−TGCATTGGAGGAAAA−TAMRA−3’
5’末端及び3’末端のFAM及びTAMRAは蛍光標識である。
本発明の検出キットを用いた検出方法は,標識の種類に応じて選択されればよい。例えば,プライマーとプローブが異なる蛍光化学物質で標識されている場合は,蛍光検出器,又はフローサイトメーターを用いることにより目的とする増幅核酸を検出することができる。さらに,FRETを利用することで,目的とする増幅核酸を検出してもよい。例えば,一方がビオチン,他方が蛍光化学物質や発光団により標識されている場合は,例えば,ビオチン標識を利用してハイブリッドの捕捉を行い,捕捉されたハイブリッドの標識を測定する方法などが考えられる。またビオチンと抗原等の両方が捕捉可能な物質の場合は,例えばアビジンを固定した通液フィルターでハイブリッドを捕捉し,次に酵素標識抗体を反応させ,当該酵素による発色もしくは発光基質を添加することによる発光を利用して検出することができる。
本発明の第2の側面は,上記したいずれかに記載の検出キットを用いたヒト以外の対象動物におけるヒト細胞の発現検出方法に関する。ヒト細胞の発現を検出するためには,上記において説明した各種の方法を適宜用いればよい。
対象動物は,好ましくは,ヒトの幹細胞を移植されたヒト以外の動物である。ヒトの幹細胞の例は,ヒトのiPS細胞であり,ヒトのiPS細胞シートであってもよい。対象動物は,形質転換されたヒト以外の動物であってもよい。さらに,対象動物は,ヒト細胞が投与されたヒト以外の動物であってもよい。
対象動物は,好ましくは,ヒトの幹細胞を移植されたマカク属に分類される動物である。マカク属に分類される動物の例は,カニクイザルである。
この発現検出方法は,好ましくは,移植されたヒト細胞の対象動物における発現分布を検出する方法である。この場合,対象動物の各部位から細胞を取り出して,本発明の検出キットを用いて,各部位においてヒト細胞が発現しているかを分析(例えば定量分析)すればよい。具体的に説明すると,移植片が移植された部位のみならず,その周辺や各種の器官から細胞を採取し,ヒト細胞が発現等しているか否か分析すればよい。
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。本発明は,上記した説明や,実施例に限定されるものではなく,当業者に公知な方法や条件を適宜採用することができる。
カニクイザルまたはラットのゲノムDNA由来の増幅は起こらず,ヒトのゲノムDNAを特異的に増幅できることを確認するため,ヒト,カニクイザル及びラットそれぞれのゲノムDNAを5〜50000コピー(16.5pg〜165ng,ゲノムDNA 1コピー = 3.3pg換算)含む希釈系列を作製し,これらを鋳型としてqPCR定量を行った。
この際,フォワードプライマー及びリバースプライマーとして,それぞれ,配列番号1及び配列番号2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを用いた。
配列番号1:5’−CCAGCCCTATGGAAGTTCCTT−3’
配列番号2:5’−CGTCAAGAGAAAAGCCAACATG−3’
また,プローブとして,5’−FAM−(配列番号3)−TAMRA−3’で示されるものを用いた。
配列番号3:5’−TGCATTGGAGGAAAA−3’
qPCRは,公知の装置を用いて行った。qPCR条件は,50℃2分/95℃10分/(95℃15秒及び60℃1分)を1サイクルとし,40サイクル行うことを基本とした。
ラット及びカニクイザルのゲノムDNAに市販のヒトゲノムDNAを規定量(5〜50000コピー)添加した希釈系列を作成し,これらを鋳型としてqPCR定量を行うことで,ヒトゲノムDNAを特異的に検出できるか否かを評価した。バックグラウンド試料として,代表的な臓器である肝臓を使用した。具体的には,ラットやカニクイザルのゲノムDNAをそれらの肝臓から抽出し,qPCR定量のバックグラウンド試料として用いた。
検量線を作成する際には,バックグラウンド試料を含まないヒトゲノムDNAを使用し,PCR増幅に対する影響の有無を確認した。その結果を図1〜図6に示す。
図1Aは,実施例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す。
図1Bは,実施例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す。
図2は,実施例1におけるラットゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す。
図3Aは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す。
図3Bは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す。
図4は,実施例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す。
図5Aは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における増幅曲線を示す。
図5Bは,実施例1におけるカニクイザルゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における検量線を示す。
図6Aは,実施例1におけるラットゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における増幅曲線を示す。
図6Bは,実施例1におけるラットゲノムDNA中のヒトゲノムDNA検出における検量線を示す。
増幅曲線において,縦軸(Delta Rn)は,反応生産物量を示す。数値は蛍光量の対数で記載されたものである。理論上,(テンプレートの初期濃度×2のn乗)で増幅する。増幅曲線において,横軸(Cycle Number)は,PCR反応のサイクル数を示す。増幅曲線において,補助線(Trashhold Line(図中の横線))は,指数関数的に増幅されている領域に引かれたベースラインである。補助線は,ユーザーが任意の場所に変更できるものである。増幅曲線において,Ct値は,補助線と増幅曲線との交点のサイクル数を示す。Ct値は,検量線作成や,サンプルの濃度推定に使用する数値である。
検量線において,縦軸(Ct値)はサイクル数を示す。Ct値は,増幅曲線のCt値が使用される。検量線において,横軸(Log C0)は,検量(濃度)を対数表記したものである。既知濃度サンプルを検量線試料とすることで,未知のサンプル濃度を推定できる。
検量線試料より,50000コピーに応じたサイクル数はCt=16.3±0.06であり,5000コピーに応じたサイクル数はCt=19.3±0.07であり,500コピーに応じたサイクル数はCt=22.7±0.06であり,50コピーに応じたサイクル数はCt=26.4±0.14であり,5コピーに応じたサイクル数はCt=30.1±0.11であった。バックグラウンド試料中の各コピー数に応じたサイクル数は,カニクイザルでは,Ct=16.3±0.02,19.3±0.13,22.8±0.10,及び30.1±0.11であった。ラットでは,Ct=16.3±0.04,19.4±0.08,22.8±0.16,及び30.2±0.17であった。この結果,バックグラウンド試料存在下でもPCR増幅に影響なく,ヒトゲノムDNAを定量できることが明らかとなった。
[比較例1]
フォワードプライマー及びリバースプライマーとして,それぞれ,配列番号4及び配列番号5で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを用いた。これは,ヒトではマルチに存在し,マカク属には100%一致する配列が存在しない領域であるQ8IX62_17−83を選択的に増幅するプライマーセットである。この領域は,ヒト特異的な配列であり,DUF1220配列とよばれるものである。また,プローブとして,5’末端及び3’末端がそれぞれVIC,及びTAMRAで蛍光修飾された配列番号6で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを用いた。qPCRの条件は,実施例1と同様とした。その結果を図7〜図9に示す。
配列番号4:5’−GCTGGAGGTAGTAGAGCCTGAAGTC−3’
配列番号5:5’−GGAGTCAGGCTGTTCAAGACAA−3’
配列番号6:5’−TGCAGGACTCACTGGATAGATGTTATTCAACTCC−3’
図7Aは,比較例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す。
図7Bは,比較例1におけるヒトゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す。
図8は,比較例1におけるラットゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す。
図9Aは,比較例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の増幅曲線を示す。
図9Bは,比較例1におけるカニクイザルゲノムDNAを用いた場合の検量線を示す。
図7から,ヒトDNAを鋳型として用いた場合,全ての希釈系で指数関数的増幅を示すことが確認された。
図8から,ラットDNAを鋳型として用いた場合,全ての希釈系で増幅がみられないことが分かった。
図9から,カニクイザルDNAを鋳型として用いた場合には,50000コピー(165ng)の濃度において,28サイクル目(Ct=27.7±0.05)から,増幅が検出された。ヒトDNAを鋳型として用いた場合には,Ct=17.7±0.04であり,これと比べると2×10の差が生じているものの,ヒトDNAと同様に指数関数的な増幅が確認でき,定量分析を行うことができることがわかる。比較例では,ヒト及びカニクイザルといった霊長類特異性を確認することができたものの,ヒト特異的ではなく,マカク属を対象動物とした移植片等の分布評価には,適していないことがわかった。
本発明の検出キットを用いることで,ヒトDNAのみを測定することができた。バックグラウンドに動物DNAが存在してもその特異性は変化することなく安定して測定することができた。
本発明は,製薬産業,医療機器産業,及び医療診断産業において利用されうる。
配列番号1:プライマー
配列番号2:プライマー
配列番号3:プローブ
配列番号4:プライマー
配列番号5:プライマー
配列番号6:プローブ

Claims (8)

  1. フォワードプライマーとリバースプライマーとを含む検出キットであって,
    前記フォワードプライマーは,配列番号1で示される塩基配列中の連続する17〜21塩基を有するオリゴヌクレオチドであり,
    前記リバースプライマーは,配列番号2で示される塩基配列中の連続する18〜22塩基を有するオリゴヌクレオチドである,
    検出キット。

    配列番号1:5’−CCAGCCCTATGGAAGTTCCTT−3’
    配列番号2:5’−CGTCAAGAGAAAAGCCAACATG−3’
  2. 請求項1に記載の検出キットであって,
    前記フォワードプライマーは,配列番号1で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドであり,
    前記リバースプライマーは,配列番号2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである,
    検出キット。
  3. 請求項1又は2に記載の検出キットであって,
    配列番号3で示される塩基配列中の連続する11〜15塩基を有するオリゴヌクレオチドであるプローブを,更に有する
    検出キット。
    配列番号3:5’−TGCATTGGAGGAAAA−3’
  4. 請求項3に記載の検出キットであって,
    前記プローブは,5’末端及び3’末端のいずれか又は両方に蛍光標識が付加された,配列番号3で示される塩基配列を有する検出キット。
    5’−TGCATTGGAGGAAAA−3’
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の検出キットを用いたヒト以外の対象動物におけるヒト細胞の発現検出方法。
  6. 請求項5に記載の発現検出方法であって,前記対象動物は,ヒトの幹細胞を移植されたヒト以外の動物である,方法。
  7. 請求項5に記載の発現検出方法であって,前記対象動物は,ヒトの幹細胞を移植されたマカク属に分類される動物である,方法。
  8. 請求項5に記載の発現検出方法であって,移植されたヒト細胞の前記対象動物における発現分布を検出する,方法。

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