JPH04501953A - ポリメラーゼ活性測定法 - Google Patents
ポリメラーゼ活性測定法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ポリメラーゼ活性測定法
本発明は新規なポリメラーゼ活性の定量法に係る。
細胞内寄生生物、例えばウィルスは細胞の合成機構を利用し、それ自身の遺伝情
報に基づいて細胞物質の代わりに特異的な寄生生物のエレメントを産生ずる。寄
生生物のゲノムでコードされるエレメントには通常、それらの複製に必要なある
種の酵素例えばRNAもしくはDNAポリメラーゼまたは逆転写酵素(RNA依
存性DNAポリメラーゼともいう)、または遺伝物質産生の前駆物質を確実に得
るために必須のある種の酵素例えばキナーゼ、リボヌクレオチド還元酵素及びデ
オキシリボヌクレアーゼが挙げられる。
ウィルスがコードする酵素のウィルス複製能との関係と共に当該酵素の免疫学的
特異性は、臨床サンプル中でこのような活性を測定する方法を考案することに興
味を持たせてきた。これは上記のポリメラーゼについて特に言えることである。
従って、ある種の悪性疾患及びウィルス性疾患と関連して、血清中でDNAポリ
メラーゼ活性を検出できるかもしれない。逆転写酵素活性は種々の腫瘍状態(例
えばある種のヒト白血病)、及びヒト免疫不全ウィルスHIVによる免疫不全疾
患AIDS及びその前段階等の、ある種のウィルス性疾患に関与する特定のウィ
ルスに特異的な特性であることが証明されている。
従って、ポリメラーゼ活性の測定は、臨床症状が現れる前の早期に治療を開始で
きることを目的とした診断法(つまり、このような疾患の存在の検出、り患患者
での治療効果のモニタリングまたは治療後の患者で再発についてのモニタリング
のための診断法)として有用でありうる。
一般に、DNA及びRNAポリメラーゼ並びに逆転写酵素活性の測定は、該当ポ
リメラーゼが作用でき、その目的で反応溶液に溶解したDNA型またはRNA型
の鋳型と、ポリメラーゼ活性により鋳型に取り込まれる放射線標識したヌクレオ
シド三燐酸の形の基質とを含有する反応溶液に適当に処理した試料を加え、取り
込まれた放射活性を測定して実施できる。DNAポリメラーゼについては一本鎖
領域からなる二本鎖DNA (いわゆるニック)を鋳型として使用できる。一方
、逆転写酵素はRNA型の一本鎖ヌクレオチド鎖に作用するが、その一部はいわ
ゆるデオキシリボヌクレオチドオリゴマーまたはt−RNAの形態のプライマー
とハイブリッド形成しなければならず、このことがポリメラーゼが触媒する重合
反応を開始するには必要である。基質を標識する放射性同位元素としては Hま
たは32Pが通常使用されてきた。
より具体的には、US−A−3,755,086は哺乳類または鳥から得た精製
した細胞抽出物または血漿サンプルの逆転写酵素活性を測定する方法を開示して
おり、使用した鋳型はプライマーとしての2−24ヌクレオチド単位の合成チミ
ジンポリヌクレオチドオリゴマーとハイブリッド形成したRNA型のポリマーで
ある。
この方法では、精製したサンプルを鋳型と3H−標識ヌクレオシド三燐酸とを含
有する反応溶液に加える。インキュベート後に反応を停止し、鋳型をトリクロル
酢酸(T CA)添加により沈澱させ、フィルター上に取る。乾燥させたフィル
ターをシンチレーション液中に置き、ポリメラーゼ活性の測定値である、鋳型に
取り込まれた放射活性物(量)を、液体シンチレーション法で測定する。
逆転写酵素を介したHIV測定法にとりわけ関与する同様な方法は特に^、 D
、 Hof+manら、Virolog7147. 326−335 (198
5)及びM、H,Lee ら、1. Cl1n、 Microbiol、198
7年9月、pp。
+717−1721に記載されている。
しかし、これらの逆転写酵素活性測定の慣用法にはいくつかの欠点がある。例え
ば、妨害因子例えばRNアーゼ、ホスファターゼ及び競合するヌクレオチドが存
在するために臨床試料で直接的に分析を実施することはできない。また、フィル
ター上でのTCA沈澱は使用可能なサンプル容量をかなり限定する。
かくして放射活性のシンチレーション測定の感受性、バックグラウンドはフィル
ターの大きさに依存する。比較的半減期が長いために比活性が低くなり、従って
低い基質濃度では使用できず、また、放射線のタイプに因ってサンプル中での放
射線の吸収の問題、いわゆる消光が生じることから、放射性同位元素として3H
を使用することがもう1つの欠点である。また、活性測定にシンチレーション液
を使用する必要があり、そのために臨床使用の可能性が限定される。同様の目的
に使用されてきている上記の同位元素32Pは比活性が高いため低い基質濃度で
も使用できるが半減期が短い(14日)ために実際の使用には適さない。これら
の目的で使用されているもう1つの同位元素35Sはβ−放射線が弱いためにか
なり消光の問題が生じる。
以前、担体例えばアガロースに固定化した合成ポリヌクレオチドがポリメラーゼ
のアフィニティー精製に使用されてきた。
さらに、担体に結合した鋳型が特異的な一本鎖鋳型の製造に使用されてきた(P
、L、^5hle7 ら、Anal、Biochem、140: 95−103
(1984)) 、さらに、B、I、 Milave目2ら、Mo1. Pba
rmgcol、、H。
496−503 (1977)は、DNAの重合中に起こる結合反応を同定し、
DNA合成に対する種々の薬剤(アンサマイシン)の阻害作用を研究するための
固定化鋳型としてポリ(A)−アガロースの使用を開示している。薬剤の阻害を
研究するために、例えば、プライマーとしてのオリゴ(dT)12−18とハイ
ブリッド形成したポリ(A)−アガロースに結合したポリメラーゼを含有するカ
ラムであって、ポリメラーゼをポリ(A)−アガロースに吸着させてからプライ
マーを加えて作製したカラムに、バッファー中に溶解させた薬剤を通過させた。
次に、3H−デオキシチミジン三燐酸(3H−dTTP)を含有する反応溶液中
でインキュベートして上記カラム物質のポリメラーゼ活性を測定した。NaOH
で加水分解し、鋳型/プライマー物質をTCAで沈澱させた後、鋳型に取り込ま
れた放射活性物を測定した。実際の重合反応は固定化鋳型上で行われたが、次の
放射活性の測定には担体から鋳型を放出させ、ポリメラーゼ活性測定法について
上記したようにTCAで沈澱させる必要がある。
逆転写酵素について上記したものと同様の方法がDNAポリメラーゼの測定(定
量)にも使用されてきた。すなわち、溶液中の遊離DNA鋳型に放射活性ヌクレ
オチドを取り込ませてから、TCAまたはエタノールを使用して濾紙上に沈澱さ
せ、次に測定した。通常、鋳型としてはヌクレアーゼ処理した、いわゆる活性化
したDNAを使用し、放射性同位元素としては3Hまたは32Pを使用してきた
。従って、これまで使用されてきた逆転写酵素測定法の上記の欠点はDNAポリ
メラーゼ測定にも関係する。
本発明の1つの目的は、改良したポリメラーゼ定量法を提供することであり、こ
の方法では従来技術の欠点の全てまたはほとんどがなくなるであろう。本発明の
もう1つの目的はポリメラーゼ活性測定用キットを提供することである。これら
の目的は各々請求の範囲に述べる特徴及び本明細書以下に詳細に述べる方法及び
キットにより達成される。
従って、本発明は第一の側面としてサンプル中のポリメラーゼ活性を定量する方
法に関し、この方法は、天然または部分的もしくは完全に合成したポリヌクレオ
チド鋳型と鋳型に相補的な少なくとも1つの放射性標識ヌクレオシド三燐酸を含
む必要基質とをサンプルと共にインキュベートし、基質から鋳型を分離し、サン
プルのポリメラーゼ活性と実質的に比例する、鋳型中に取り込まれた放射活性物
を測定することによるものであり、この方法の特徴は鋳型を担体に固定化するこ
と、放射性標識ヌクレオシド三燐酸をγ線同位元素で標識すること、及び取り込
まれた放射活性物を担体から解離させずに固定化した鋳型上で直接測定すること
である。
本発明に従って、固定化鋳型を使用し、鋳型から前もって解離させることなく固
定化鋳型に取り込まれた放射活性を直接測定することにより、多くの利点が得ら
れる。すなわち、以前のようにサンプル容量が限定され、そのため感受性を低下
させるフィルター上へのTCA沈澱がなくなり、従って、より大量のサンプルが
使用でき、それに従って感受性が上昇しうる。固定化鋳型上で直接測定を実施す
ることにより、技術的分析手順もかなり簡略化されよう。さらに、γ線同位元素
を使用するために従来の消光の問題やシンチレーション液の必要性もなくなるで
あろう。
本発明の好ましい実施態様によると、最初に鋳型をサンプルまたは検体とインキ
ュベートして検体中に存在するポリメラーゼを鋳型に取り込み;次に、洗浄後、
アフィニティー結合したポリメラーゼを有する鋳型を放射性標識した基質及び必
要なとき(例えば測定すべきポリメラーゼが逆転写酵素であるとき)にはプライ
マーを含有する試薬溶液を接触させる。その場合、プライマーは最初から鋳型上
に存在してもよく、測定手順中に加えてもよい。
実際にポリメラーゼを測定する前に鋳型を検体と共にインキュベートすると、驚
くべきことに、患者から直接採取した血清及びリンパ球抽出物のような臨床検体
で直接ポリメラーゼ測定を実施できることが発見された。従って、臨床検体にあ
る妨害因子例えば(細胞抽出物中及び細胞上溝中に高濃度にある)RNアーゼ及
び競合性ヌクレオチドは鋳型に対するアフィニティーが低いと思われる。
後にさらに詳細に検討するように、ポリメラーゼのアフィニティー結合すなわち
「フィッシュステップ」の間、及び/または次いで好適な試薬で酵素活性を測定
する間、鋳型を適宜保護することができる。
「半固体」物質例えばゲル及び固体の両方を基質固定化担体として使用できる。
種々の担体にポリヌクレオチドを結合させる方法は公知であり、本明細書には詳
細に記載はしない。ゲルの例として、アガロースゲル及び5ephsrose
[登録商標](Phsrmxcis^B1スウェーデンから市販のビーズ型アガ
ロースゲル)を挙げつる。本発明の目的に使用できる市販の固定化鋳型は例えば
ポリ(A)−アガロース(CNBr活性化したアガロースに共有結合したポリ(
A) ; P−L Biochemicsls、米国)、ポリ(A) −5ep
hsrose [登録商標] (Phsriscis AB、スウェーデン)で
ある。固体担体の例は例えばプラスチック例えばポリスチレンのボール、球また
はビーズ(及び小球または天球)またはポリカーボネートの球である。分離の簡
単さから好ましい固体担体は磁気法またはビーズ例えばトシル化した磁気DYn
*besds (D7nxl AS、オスロー、ノルウェー)である。
もちろん各側で、使用すべき担体に固定化した鋳型は主として測定すべきポリメ
ラーゼに依存する。従って、逆転写酵素測定用には鋳型はRNA型のポリヌクレ
オチド鎖であるべきで、この場合ホモポリマー例えばポリ(rA)、ポリ(rU
)、ポリ(rG)、ポリ(rC)及びポリ(r I)のようなホモポリマー、ま
たはこれらの組合せからなる合成、半合成及び天然コポリマーでありうる。ホモ
ポリマーの場合には対応の相補ヌクレオシド三燐酸またはそのアナローブしか基
質として必要としないが、コポリマーではもちろん全ヌクレオチドの相補基質を
使用することが必要であろう。しかし後者の場合、標識する必要があるのは基質
の1つだけである。
前記のように、逆転写酵素のアッセイでは重合反応の開始にプライマーが必要で
あろう。本明細書では、プライマーとは鋳型とハイブリッド形成しつるヌクレオ
チド鎖例えばオリゴヌクレオチドを意味する。例えば、オリゴ(dT)はポリ(
rA)のプライマーとして、オリゴ(dG)はポリ(rC)のプライマーとして
作用するであろう。その起源に応じて、種々の逆転写酵素は種々の鋳型/プライ
マーの組合せに対して異なる選択性を示すことがある。
DNAポリメラーゼ当然はいわゆるニック(すなわち鎖の1本に穴)を有する二
本鎖DNAの形態の鋳型に作用するので、この場合、担体が支持している鋳型は
この場合一本鎖領域を有するDNA型の天然、半合成または合成の二本鎖ヌクレ
オチド鎖からなる。また、この場合、ヌクレオチド鎖はホモポリマーでもコポリ
マーでもよい。また、長鎖DNAからなる少なくとも1つの二本鎖部分を有する
一本鎖ヌクレオチド鎖や、RNAまたはDNAの短鎖も鋳型として機能しうる。
RNAポリメラーゼ用固定化鋳型物質として二本鎖の天然、合成または半合成り
NA鎖を使用できる。この場合、一本鎖領域は必要ないが、個々のRNAポリメ
ラーゼに応じてプライマーが必要なときもある。RNA依存性RNAポリメラー
ゼについては、もちろん好適な方法で「プライムした」固定化RNAが必要であ
ろう。
(例えばリンパ球中の)RNアーゼはホスホエステル結合を切断するであろうこ
とから、完全にまたは部分的に切断を阻害するように鋳型を適当に化学修飾して
してきた。これは、例えば2“ −〇−メチル化(ポリ(Cm)等)、P−メチ
ル化またはP−スルホン化により実施できる。このようなポリヌクレオチドの修
飾はそれ自身公知である(例えばMu+ra7及び^1kinson。
Biochem、7 (11)、4G23−4029. (196g)参照、こ
の開示も参考として本明細書に含む)。
ポリメラーゼが触媒する重合反応に使用すべき基質は使用する鋳型に依存し、従
って鋳型内に存在するヌクレオチド全部に相補的なヌクレオシド三燐酸またはそ
のアナローブからなるべきである。上記のように、本発明によると、少なくとも
1つのヌクレオシド三燐酸をγ線放射性同位元素で標識する。
γ線同位元素は好ましくは半減期約20日から1年のものである。本発明の目的
に特に好ましいものは半減期60日、比活性2000Ci/mMo I e以上
のヨウ素の同位元素好ましくは125■である。
γ線同位元素を使用すると、消光の問題やシンチレーシラン液の必要性はなくな
り、本発明方法に従った固定化鋳型上での直接測定が可能となる。
本発明の目的に特に好適な放射性標識基質は1251−5−ヨウ素−2′−デオ
キシウリジン三燐酸であり、以下125I−■UdRTPと呼ぶ。 ■は目的に
適した半減期を有し、そのγ線に因り操作が実用的であり、測定も簡単である上
に、IUdRTPは天然基質TTP (デオキシチミジン三燐酸)と非常に類似
しており、基質間ではIUdRTPはヌクレオチド塩基の5位にヨウ素原子を持
つのに対し、TTPはメチル基を持つ(ファンデルワール値のみが僅かに小さい
)ことが違うだけである。
例えば、 I−IUdRTPは、 ■−ヨウ素−デオキシウリジン(IUdR)
を単純ヘルペス酵素で処理し、次に得られた生成物すなわち125■−ヨウ素−
デオキシウリジン−燐酸(IUdRMP)及び”I−IUdRTPをクロマトグ
ラフィーで分離して調製できる。 I −IUdRTP及びその基質アナローブ
は後に詳細に説明する。
血清検体及び基質分解酵素を含有する同様のもので直接測定するためには、重合
反応には関与しないが該当の分解酵素を引き付けるであろう1つ以上のトリヌク
レオチドを添加することにより基質を保護することができる。特に上記の基質1
25、−TUdRTPについては、シチジン三燐酸(CTP)が優れた保護因子
であることが発見されている。予想できる他の保護因子には例えばUPT、IU
TP、5−MeUTPがある。
ウィルスポリメラーゼについてはベレット化したウィルス材料または精製したサ
ンプルに限定されていた従来技術の方法とは対照的に、最初の「フィッシュステ
ップ」を含む本発明方法の変法は臨床検体、種々の単離材料、リンパ球、上清等
に直接使用することができる。例えば、予め培養または精製することなくリンパ
球抽出物で直接アッセイを実施することができる。
逆転写酵素活性測定に関して現在の所興味深い本発明の用途は、最終的にはAI
DSを引き起こすHTVの複製能の測定である。患者検体のHTVからの逆転写
酵素の量はこの活性の測定値であり、その正確な測定は疾患の進展と活性との関
係及び治療の結果の追跡に非常に価値のあるものである。この意味で、治療薬と
して使用されている種々のヌクレオチドアナローブに対する個々の患者の酵素の
感受性を測定できる可能性があることは非常に興味深いことと思われる。
HIVに関して、本発明はHIV逆転写酵素活性を阻害する抗体の測定にも有利
に使用できる。血清中の逆転写酵素に対する抗体の量は疾患の段階と相関するこ
とが発見されており(例えば、R,5chalte+ieeら、J、 Cl1n
、Immun、、 Vol、7. No、3゜1987参照)、従って抗体量の
測定は予後判定の観点から重要である。このような抗体測定では、以前には血清
からのIgG画分の精製を必要としていたが、本発明方法を使用すると臨床血清
検体で直接測定できる。従って、規定量のHIV逆転写酵素を種々の希釈の血清
希釈物と共にインキュベートし、次に阻害されなかった酵素の残留量を本発明方
法で測定する。
本発明方法による直接アッセイが可能となるために必要なことは、第一に、少量
の酵素を測定でき、高い抗体価が得られる高い感受性であり、第二には、上記の
ようにシチジン三燐酸(CT P)のような酵素を妨害しないヌクレオチドを加
えて血清中の基質分解酵素を引き付けうろことである。後者により血清存在下で
の長時間のアッセイが可能となるであろう、HIV逆転写酵素測定において感受
性を高めるためのこれらの基準は健常人及び種々の疾患の患者からの血清でのD
NAポリメラーゼの直接測定にも必須である。
従来技術の測定法と比べて本発明方法の感受性が上昇していることから、本発明
はこれまで不可能であフたポリメラーゼ測定にも利用できよう。
例えば、Sibrowski ら、2. G55lroenlero1oH:e
1987.25゜673−676は、病原性レトロウィルスの逆転写酵素活性
を測定することによりNANB肝炎を検出できる可能性を示唆している。
さらに、例えば、DNAポリメラーゼの基準値を健常人の血清で直接測定でき、
種々の疾患での値の上昇と組み合わせると疾患判定の新しい臨床指標が提供され
るであろう。
本発明のポリメラーゼ測定法はもちろんヒトの検体に限定されるものではなく、
例えばロイコウィルス活性の測定用に動物検体にも同様に適用できる。
HIV逆転写酵素を定量するために本発明方法を次のように実施する:
ウィルス逆転写酵素用の固定化鋳型(例えばポリ(rA)−ポリスチレンビーズ
)を粗製検体(例えば、上清、細胞抽出物、血清)と直接ブレインキュベートす
る。(例えば蒸留水で)注意深く洗った後、プライマー(例えばオリゴ(dT)
10−18)、標識基質(例えば I−IUdRTP)及び(Mg2+を含む)
他の必要成分からなる好適な反応混合物を加える。インキュベートし、洗浄した
(蒸留水)後、ガンマカウンターで鋳型に取り込まれた放射活性物を測定する。
得られた測定値は検体中の逆転写酵素の活性と直接相関する。
慣用の試験管中でゲル状または粒状の鋳型を使用して本発明を実施しても現在の
方法と比べてかなり有利であろうが、例えば、鋳型を片手で操作できる大球また
はボールに結合させることにより、またはミ二カラムシステムでアッセイを実施
することにより技術手順をさらに簡略化できる。
上記のように、本発明の目的に好ましい放射性標識基質は1251−IUdRT
P及びその基質アナローブからなる。
1251−IUdRTPの基質アナローブとは、 I−IUdRTPと実質的に
同じ基質機能を有する125■標識した修飾ヌクレオシド三燐酸を意味する。
I−IUdRTPは次の構従って、予想される基質アナローブの例としては、3
.6.2”、3°、4°及び5°位の水素の1つ以上がフッ素で置換されている
及び/または4°及び5°位の水素の1つ以上がCHCHF、CHF2、CF3
、ヨウ素または臭素で置3ゝ 2
換されている及び/または分子内に存在する酸素原子の1つ以上特にα−燐酸基
の酸素原子が硫黄原子で置換されているものが挙げられる。あるいは、上記の修
飾と併せて、4“または5゜位中に125■一原子があってもよい。その5°位
は適宜CH3ゝ
CHF2、CF3、ヨウ素または臭素で置換されてもよい。
1251− IUdRTP及びその基質アナローブを使用すると、−I UdR
P及びその基質アナローブの使用は全般に[ポリメラーゼ活性測定用基質」とい
う標題の本出願人の同時PCT出願の目的であり、その開示も参考として本明細
書に含むものとする。
本発明は第二の面でポリメラーゼ活性測定用キットも提供する。このようなキッ
トは担体と結合した鋳型と、鋳型に相補的なγ線放射性標識したヌクレオシド三
燐酸好ましくは125 ■−IUdRTPまたはその基質アナローブ1つ以上か
らなる。プライマーが必要なときには、キット中に別に容れることもでき、また
はプライムした形で鋳型を提供することもできる。上記に概説したようなHIV
−RTに対する抗体を測定するキットはさらに所与の量の好ましくは凍結乾燥し
たHIV−RTを含むであろう。上記キットは好ましくは陽性及び/または陰性
の対照及び洗液を含む。
以下に、好ましい基質125■〜IUdRTP、いくつかの固定化鋳型の調製、
本発明方法の特定実施態様でのパラメータの研究及びいくつかの実施例を詳細に
述べる。
次の略号及び商品名を使用する:
1UdRTP= 5−ヨウ素−2° −デオキシウリジン三燐酸IUdRPM=
5−ヨウ素−2゛ −デオキシウリジン−燐酸111dR=5−ヨウ素−2゛
−デオキシウリジンprA =ポリ(rA)=ポリアデニル酸prG =ポリ
(rG)ミボリグアニル酸^TP =アデノシン三燐酸
り丁E =ジチオエリスリトール
DEAE−セルロースニジエチルアミノエチル−セルロースRT =逆転写酵素
ECT人 =エチレングリフールビスー(β−アミノエチルエーテル) −N、
N’ −四酢酸
NP 4G =ノニデット P40
HEPES =N−2−ヒドロキシエチルピペラジン−N’−Z−エタンスルホ
ン酸
odT =オリゴデオキシチミジル酸
TTP =チミジン三燐酸
CTP =シチジン三燐酸
TC^ =トリクロロ酢酸
BS^ =ウシ血清アルブミン
^MV=l−り骨髄性白血病
HIV =ヒト免疫不全ウィルス
PBL =末梢血リンパ球
5sphsrose =Ph*rmzcit^B1スウェーデンから市販のアガ
ロースゲルの登録商標名
Ficoll=Pbtrmtcis AB、スウェーデンから市販の蔗糖とエピ
クロルヒドリンとのコポリマーの登録商標名T+1lon X−100=ポリエ
チレングリコール−p−イソオクチルフェニルエーテル
TLC=薄層クロマトグラフィー
添付図面を参照するが、各図は次の通りである;第1A図は、固定化鋳型として
プライマー修飾した5eph*rose(登録商標)−prAゲルを使用して、
AMV−RTによる基質代謝回転の時間依存性を説明している。
第1B図は、固定化鋳型としてプライマー修飾した5ephstose(登録商
標)−p+^ゲルを使用して、部分的に精製したHIV−RTによる基質代謝回
転の時間依存性を説明している。
第1C図は、固定化鋳型としてNorvegisn磁気ビーズを使用して、AM
V−RTによる基質代謝回転の時間依存性を説明している。
第2A図及び第2B図は、固定化鋳型としてpr^−5ephuose(登録商
標)(第2A図)及びp+A−Notweg目n磁気ビーズ(第2B図)を使用
して、AMV−RT量と触媒活性との相関を示している。
第3A図は、固定化鋳型としてp+A−No+vegian磁気ビーズを使用し
たときの、プライマー(odT −)濃度とAMV−+218
RTの触媒活性との相関を説明している。
第3B図は、固定化鋳型として5ephxro+s (登録商標)に結合したp
I^を使用して、プライマー(odT )濃度とAMV−RTの触媒活性との相
関を説明している。
第4A図及び第4B図は、固定化鋳型としてプライマー修飾した5ephuos
e [登録商標コ (第4A図)及びpr^−Norvegign磁気ビーズを
使用して、一定の鋳型/プライマー比での、基質代謝回転に対する固定化鋳型濃
度の作用を説明している。
第5A図は、時間の関数として、培養PBL抽出物からのAMV−RTの回収量
を示している。破線は直接アッセイを示し、実線は最初の「フィッシュ」ステッ
プを有する変法を示している。o−oはPBL抽出物を含まない対照酵素を示し
、−、十−+及び△−△は各々対照酵素に種々のリンパ球抽出物を加えたものを
表す。
第5B図は、時間の関数として、血清に混合したAMV−RTの「フィッシュ」
アッセイでの回収を示している。X−Xは血清を含まない対照酵素を表し、0−
0は対照酵素と混合した種々の血清を表す。
第6A図は、時間の関数として、感染したPBL培養物上清からのHrV−RT
の回収量を示している。0−0は非希釈サンプルを表し、x−xは115希釈サ
ンプルを表す。破線は直接アッセイであり、実線は「フィッシュ」アッセイであ
る。
第6B図は、時間の関数として、感染したPBL抽出物からのHIV−RTの回
収量を示している。0−0はサンプルの115希釈を、x−xはl/25希釈を
示す。破線は直接アッセイであり、実線は「フィッシュ」アッセイである。 ′
第7図は、RTアッセイに対するPBL抽出物の影響を説明している。0−0は
固定化鋳型による直接アッセを表し、・−・は最初の「フィッシュ」ステップに
よるアッセイを表し、−−一はPBLのないときの対照酵素量を示す。
第8図は、固定化鋳型及び最初の「フィッシュ」ステップを使用する、1.5・
105のリンパ球の抽出物からのAMV−RTの回収量に対する種々の洗浄手順
の作用を説明している。
x−xは及び△−△は種々の洗浄手順を示し、0−0はバッファーから回収され
た対照を表す。
第9図は、PBL抽出物中の鋳型破壊因子の影響を示している。o−ol、9・
10’ PBL細胞、−−−7,8−10’PBL細胞;△−Δ3.1・10’
PBL細胞からの抽出物と共にpr^ゲルをブレインキュベートした。−m−
はバッファー中でのブレインキュベートを示す(対照レベル)。次に、AMV−
RTにより、RTアッセイ中にゲルが鋳型として機能しうる能力を測定した。
第10図は、PBL抽出物中のRNA−DNAハイブリッド破壊酵素に対する種
々の濃度の還元剤(DTE)の作用を説明している。−m−はゲルでの測定値を
、ローロは上清での測定値を示す。
第11図は、PBL抽出物中のRNA−DNA/\イブリッド破壊酵素の活性に
対するprGの阻害作用を説明している。■−■はゲルでの測定値を、ローロは
上演での測定値を示す。
第12A図及び第12B図は、最初の「フィッシュ」ステップのない(第12A
図)及びそれのある(第12B図)固定化鋳型アッセイでのHIV−RT検出に
対する種々の濃度のprGの作用を説明している。
第13A図は、HIV陰性の血清(o −o)と比較したHrV陽性の血清(ロ
ーロ)のRT阻害能を説明している。
第13B図は、種#(7)HI V−RT希釈: −−−・1/l :x x
1 / 5 ;■−■1/25;ムーム1/125でのI(IV−RT50%阻
害に必要なRT阻害HTV陰性血清の量を示しテイル。o −o ハA M V
(1/ 5 )を示す。
第14A図は、 I−IUdRTP及び固定化鋳型を使用するRTアッセイを用
いる、健常人血液提供者からの血清及びHIV ウェスタンプロット陽性血清を
HTV−IRT阻害抗体についてスクリーニングした結果を示す棒グラフである
。
第14B図は、患者が旧Vウェスタンプロット陽性になる前後に採った多くの血
清群のRT阻害能の分布を示す棒グラフである。ステージ0はWB陰性;ステー
ジ2はWB陽性、無症状;ステージ3はWB陽性、リンパ節の腫脹のみ;ステー
ジ4はWB陽性、より多くの症状、ARCまたはAIDSに等しい。
第15A図は、種々のCTP濃度での、時間による125 I−IUdRTPの
血清での分解を説明している。
第15B図は、血清DNAポリメラーゼ活性に対する種々のCTP濃度の作用を
説明している。
* 1251−IUdRTP (基質)の作製A、酵素の産生
G+onovilt S、、Kslltnder C,、Infect、1ma
+on、29:425−434(1980)に記載されているように、Bt!に
−C13S細胞で単純ヘルペスウィルス1型、C42株を培養した。ウィルス感
染16−24時間後に遠心によりその細胞をペレット化し、細胞を生理食塩水で
洗った後、HEPES、 255M; MgSO4,10d;ATP、4mM;
DTE。
lQeM;及びグリセロール25%からなるpl+7.4のバッファー10m1
に再懸濁させた。次に、細胞を2×30秒超音波処理した。次に、250.00
0 x gで120分間、細胞を遠心した後、上清を蒸留水で1/8に希釈し、
少量に分けて一70℃で凍結125I −T UdRMP及び125r −I
UdRTPの合成のために、次の成分の反応混合物を調製した: HEPES、
89.4mM;MgCl 8.1mM; KCI、17.7a+M; N*F
、 2.1mM; ATP、 4111&1;及び2 ゛
DTE、 5o+M; pH7,4、標準手順では2−3mC1の125■−I
UdR(2000Ci/mMo1e)の担体溶液(水:エタ/−4)を蒸発させ
た。残りのl251−IUdRを反応混合物500μlに再度溶解し、上記ステ
ップAで得た酵素調製物50μlと共に、所望の時間、通常90から120分間
、37℃でインキュベートした。インキュベーション後に試験管を5分間沸騰水
に入れて反応を止めた。
C0精製
クロマトグラフィーシステムはDEAEセルロースゲル(Wlzlmsn )
3m 1床を充填した内径10mmの標準ガラスカラムからなる。カラムをペリ
スタポンプ、P−3(PhIrm*cis^B1スウェーデン)に接続し、順流
及び逆流の両者を可能にする。使用する流速は0.5−0.75m l 7分で
あり、吸光度(OD255)はSingle−山nnel Recot+Ier
REC−481(Ph*rms山^B1スウェーデン)接続したSingle
Prjb Mon1tor UV−1で連続的にモニターした。
γ線検出用に改良したポータプルモニターからなる単純な装置(シンチレーシg
ンメータ5.40型、Mini−instrumentsLtd、、 Burn
hsm on Crouch 、英国)で溶出液の放射活性をモニターした。N
aIの結晶をカラムからの溶出液を導く管の正面に置いた。単管ペンレコーダを
モニターのスピーカと平行に接続した。
各操作(run)の前に、カラムをIM HCIで洗い、水で平衡化した。ポン
プを使用してカラム上部にサンプルを載せ、カラム容量の3倍の蒸留水で未結合
物質を溶出した。反応で使われなかったIUdRはエタノール(95%)10m
lで溶出した。カラムの流れを逆転させ、ゲルに入っていなかったあるいは吸着
されなかった物質を水で洗い流した。IUdRMPは10mM酢酸アンモニウム
、pH5でカラムから特異的に溶出された。これは、−燐酸基の電荷に非常に影
響を与え、DEAEセルロースへのIUdRMPの結合を減少させた。I Ud
RTPは最終的に25mMのMgCl2で溶出された。TLCにより生成物の同
定と精製を実施した。
保存料として0.02%のメルチオレートを添加した後、集めたピークを+4℃
で保存した。この調製物はさらに処理することなく次の実験及びアッセイに使用
した。
*固定化鋳型の製造
磁気ビーズに結合したprA
過剰なprAの存在下で、高分子p r A (Phamicia AB 、ス
ウェーデン)をトシル化した磁気D7nxbexds 1445G (D!is
l^S1オスロ、ノルウェー)と結合させた。結合手順及びビーズの処理は、I
gGの代わりにprA(最終濃度150μg/ml)を使用した以外はIgGの
結合についての当該製造業者の説明アルキルアミン型のポリスチレンビーズ(直
径1/4” ’>(Pierce)を無水琥珀酸で活性化し、標準法に従ってエ
チル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミドを使用して高分子
p r A (Pharmgcis AB、スウェーデン)をビーズに結合させ
た。
5ephxrose [登録商標]に結合したprA(prAゲル)ポリ−A
−5ephuose [登録商標] (Ph!rm*eis^B1スウェーデン
)は5zphstose [登録商標]に結合した低分子prAの市販品である
。
ポリカーボネートビーズに結合したprAprAアミノ基をビーズのカルボキシ
ル基に結合させる標準法に従って、エチル−3−(3−ジエチルアミノプロピル
)−カルボジイミドを使用して、ポリカーボネートビーズに高分子p 1 A
(Pha+mgeix^B1スウェーデン)を共有結合させた。
Sephg+ose [登録商標]に結合した活性化DNAA)活性化したCH
−5epharose [登録商標]への結合活性化した(デオキシリボヌクレ
アーゼ処理した)子牛胸腺DNA (Phxtmseix AB、スウェーデン
)を活性化したCH−3epharose [登録商標] (Phumacia
AB、スウェーデン)に結合させた。当該製造業者の結合手順及び推奨インキ
ュベーション時間を使用した。5epxh+oxe O,5gにDNA1.5m
gを入れた。生成物は保存料として0.05%メルチオレートを含有する50m
MのHepesバッファー、pH8,0に入れた。
B) CN B r −5epharose (登録商標)への結合結合バッフ
7 : lomll! KH2PO4:阻害剤:エタノールアミン;洗液:
200IIM KCI とトリスバッファーとの交互使用;のような変更を行っ
て、製造業者の説明に従って、上記のように活性化したDNAを臭化シアンで活
性化した5epha+ost [登録商標] (jha+mgcia )に結合
させた。生成物を0.05%メルチオレート含有トリス−バッファー中で保存し
た。(5epha+ose[登録商標]0.5gにDNA1.5gを入れた。)
固相に結合した非活性化DNA
従来の研究から、一本鎖DNAは容易に固相に結合できるが、二本鎖DNAを結
合する試みでの収率が低いことが示されている。この問題はこれまで二本鎖DN
Aの末端に一本鎖領域を確立することにより回避してきた。高収量で結合二本鎖
DNAを得るために、本発明ではDNA−ハイブリッド形成の温度依存性を利用
した。すなわち、90−100℃の高温は一本鎖の条件がまさるため、この高温
で固体マトリックスへの化学結合を実施した。次に、塩基対形成がどの程度行わ
れるべきかに応じて、すなわち多くのニック及び大きな損傷が望ましいのかどう
かに応じて、温度を急速にまたはゆっくりと低下させた。ニック及び一本鎖領域
の量を増加させるために、上記のようにDNAに結合した固体マトリックスも9
0−100℃に加熱し、この温度で、十分強力にニック形成した相同DNAすな
わち同様のDNAの短い断片または相同RNAを加えた。これら全ての目的は、
DNA重合酵素定量時の基質として、結合したDNAの利用度を上昇させるため
であった。
A)固定化鋳型の初回製造
90−95℃に加熱しながら、D N A (2,5mg/ml)を0.01M
KH2PO4に溶解した。次に、CNBr−4Bゲル(Phara+i山AB、
スウェーデン)を、その製造業者の指示に従って膨潤させ、洗い、それを撹拌し
ながら滴加した(乾燥重量1g/’DNA溶液100m l)。90−95℃で
連続的に撹拌しながら4時間から一晩結合反応を進め、そこでゲルを沈澱させ、
上清を除去した。次に、エタノールアミン100m1を加え、得た混合物を消費
されていないCNBr基を全て不活性化するために2時間撹拌した。最後に、得
たゲルを1)5mMトリス−HCl中の200mM KCI、pH8,0の、及
び2)5mM)リス−HClのみの、90−100℃の温溶液で、ガラスフィル
ターロート内で洗った。その後、ゲルを5mMトリス−HCI(p H8)に懸
濁し、次に冷却するか、または全体を90℃の浴内に置いてから、加熱を止めて
ゲルを徐々に冷却した。次に、アジドナトリウム添加後、完成したマトリックス
をトリス−HCl中で保存した。
B)固定化DNA鋳型をさらに活性化
いくつかのニックまたはプライマー部位を導入することにより、DNAポリメラ
ーゼアッセイにおける固定化鋳型の有用性を増強できる。最適な鋳型の条件はD
NA重合酵素の型が異なると変化する。鋳型活性化の基礎的説明を本明細書に後
記する。
上記のような固定化鋳型を90−100℃に加熱してから、所望のプライマー例
えばDNアーゼで種々の程度に変性させた相同DNAを加えた。続いて温度を下
げて塩基対を得、次に厳格な条件下で塩及びトリスバッファーでゲルを洗って部
分的に結合したDNAを除去した。同様の方法で、相同RNAプライマーまたは
合成りNAもしくはRNAプライマーを高温で添加して標準鋳型を改良すること
ができる。
RT活性測定法(FT量定量法)
遊離鋳型によるRT活性の測定
アッセイ手順は既述の例えば、A、D、 Hoffm5nnら、V:roION
147、 325−335 (19115)に記載の方法の変法である。
反応混合物は次のものからなる(最終濃度)ニドリス−HCl。
10mM、pH8,o; wgc12.4mMHBSAlG、!+ag/s+l
; NH4C1,[00d;NP4G、 017%; EGTA、 0.25m
M; pr^、 [1,625Ig/ah 0dT12−18゜BX10 1g
/ml、!(−TTP、 6X10 M0特記しない限り、3H−TTPの変わ
りに [−IUdRTPを約5X10−8M(非活性220 Ci/mMo 1
e)で使用した。検体10%を含むアッセイ容量は250μmであった。反応
混合物と(ポリメラーゼを含有する)検体とを試験管内で混合し、30℃でゆっ
くりと振とうしながら所望の時間インキュベートした。30m2小さなガラス繊
維フィルター上に通常40μ】のアリコートをピペットで取って反応を停止し、
TCAでRNA/DNAハイブリッドを沈澱させ、洗浄後にガンマカウンター(
P*cksrd^utogima+s 200 )で沈澱の放射活性を測定した
。放射活性は鋳型への標識1251− I UdRTPの取り込み量を表す。
本発明の標準法によるRT活性の測定
特記しない限り、アッセイ中の成分の最終濃度は次の通りであったニドリス−H
Clバッファー、pi(8,IhM; 1fcl、75mM;lJgc12 、
4mM; EGTA、 0.19mM; D丁E、 IhM; BSA、 0.
5m!/+l; NP−40、0,38%; odTIO−18,短い鋳型につ
いては1.0Hg/+I、長い鋳型については0. O5μg/ml; IUd
RTP 5.0 ・10−8+M及び試験管当り0、1−1.0μC1の 1−
1tldllTPの使用;磁気ビーズ(1077al )またはゲル(5g/4
0m1)またはマクロボール(Pitrce型)に固定化した鋳型50μm/試
験管;酵素分析用サンプル50μm。特記しない限り、全アッセイ容量は500
μmであった。成分(保存溶液)を混合し、固定化鋳型及び酵素サンプルを添加
した後、試験管を30−35℃でインキュベートし、所望の時間後に0.5%T
rijon X−100を含有する蒸留水2.5ml中で固体マトリックスを5
回洗って反応を止めた。固体マトリックス上に取り込まれた125I−IUdR
MPをガンマカウンターで測定した。通常、アッセイは3サンプルの組で実施し
、第1の試験管は約1−2時間後に、第2の試験管は3−4時間後に反応を終結
させ、最後の試験管は経時的な酵素活性の直線性を調整するために一晩インキユ
ベートした。
本発明によるRT活性の測定−酵素精製を行う変法妨害因子を除去し、RTを濃
縮するために、細胞培養液、リンパ球抽出液または血清0.025−1.0mi
を先ず固体鋳型0.050m1と共に30℃または8℃で20−30分間インキ
ュベートした。次に、固定化鋳型を蒸留水(2,5m1)で4回、トリス−HC
lバッファー(pH7,7)で2回洗浄し、本発明のRT活性測定用成分を上記
の特定した最終濃度まで加え、上記標準法でRT活性を測定した。
固定化鋳型によるDNAポリメラーゼの測定反応混合物はトリス−)1cI、1
G+nM、 pH8; MgCl2. 4mM;ウシ血清アルブミン、 0.5
g/I;デオキシアデノシン三燐酸、デオキシグアノシン三燐酸及びデオキシシ
チジン三燐酸各10hJ シチジン三燐酸、0.5mM;非放射活性ヨウ素−デ
オキシウリジン三燐酸、 5hM; CNBr−4Bゲル(Pbgrmxcix
AB、スウェーデン)上に固定化した子牛胸腺DN^、ゲル懸濁液50μm
ニジチオエリスリトール、5B+M; ”I−IUdRTP、I−5BM(2l
−5a+Ci/I)からなった。
サンプル10容量%を含めた最終容量は500μmであった。
蒸留水中の10μM NaH2PO4で5回洗浄して、消費されなかった基質を
鋳型から洗い流した後、ガンマカウンターでゲルを測定することによりDNAに
取り込まれた放射活性ヌクレオチドの量を測定した。
*RT活性測定手順の研究
以下に、標準及び種々のパラメータについて改変したRT活性測定法を記載する
。
使用したRT及び臨床検体
精製したAMV−RT (Phrrm*cis^B)。この酵素と調べる検体と
を混合することにより臨床検体をシュミレーションした。
遺伝子クローニングした細菌由来のHI V−RT (Prop。
Bro+ Slr*ndbe+g、8MC1ウプサラ、スウェーデンから入手)
。
Trilon X100 (最終濃度1.3%)で処理した)TIV感染リンパ
球培養物からの溶解物(Ngjional Swedish Bxclerio
logic!l Labo+a+io+7.ストックホルム、スウェーデンから
入手)。
ウィルス単離実験からの上溝(Nojionxl Bxc+eriologic
slLxborsro17、ストックホルム、スウェーデンから入手)。
全血液細胞抽出物はRiksbospilglel、コペンハーケン、テンマー
クから入手し、生理溶液で6回細胞を洗って調製し、その後細胞をTrilon
!−100中に元の濃度で再懸濁させ、アッセイに使用する前に〜70℃で凍
結させた。
固定化鋳型の有効性
上記の本発明に従うRT活性測定の標準法に従い、AMV−RT及び遺伝子クロ
ーニングHrV−RTの各々の能力を測定するために上記固定化鋳型を使用して
種々の量の分析を実施した。結果は添付の第1図から第4図に示す。
第1A図及び第1B図は、固定化鋳型としてプライマーで修飾した5ephsr
ose [登録商標]−prAゲルを使用して、AMV−RT (第1A図)及
び不完全に精製したHIV−RT(第1B図)による基質代謝回転の時間依存性
を示している。使用可能す12”T−I UdRTPt!試験管当))約230
.000cprt’J51)、AMV−RT(7)1/3200希釈は酵素0.
28単位に相当する。第1A図から、酵素量の低いときには時間に対して直線的
に取り込まれ、一方過剰なAMV酵素を使用すると短時間後に既に基質はほとん
ど取り込まれたようである。第1A図に示す結果は、IUdRTP基質と比べ十
分な鋳型がマトリックス上に存在したことも示している。
第1C図は、固定化鋳型としてNorwegian磁気ビーズと結合したprA
を使用した、AMV−RTによる基質代謝回転の時間依存性を示している。使用
可能な125I −I UdRTPは試験管当り約103.000cpmであり
、AMV−RTの1/1600希釈は酵素0.56単位に相当する。
第2A図及び第2B図は、固定化鋳型としてprA−Sepha+ose [登
録商標コ (第2A図)またはp r A−Norvegisn磁気ビーズ(第
2B図)を使用したときのAMV−RT量と触媒活性との関係を示している。使
用しえた125I−IUdRTPはA図及びB図について各々、試験管当り約2
30.000及び103.000cpmであり、AMV−RTの1/1600希
釈は酵素0.56単位に相当する。これらの図から、過剰の基質が存在する限り
、広範な範囲で基質代謝回転は酵素量に比例したようである。
第3A図は、p r A−Norwegian磁気ビーズを使用したときのプラ
イマー(odT )濃度とAMV−RTの触媒活性2−1it
との関係を示す。試験管当り3.5単位のAMV−RTを使用した。プライマー
の1/100希釈は試験管当り0. 5μgに相当する。図から明らかなように
、プライマーがないときには酵素反応は得られなかった。
第3B図は、AMV−RT (7,5単位/試験管)及び5ephIrose
[登録商標]に結合したprAを使用して実施した対応の実験を示す。
第4A図及び第4B図は、プライマー修飾したprA−8ephsr。
se[登録商標コ (第4A図)またはprA−Norvegign磁気ビーズ
(第4B図)を使用したときの、一定の鋳型/プライマー比での固定化鋳型濃度
の作用を示している。使用できる125■。
UdRTPは試験管当り約600.000cpmであり、試験管当り約2.5単
位のAMV−RTを使用した。修飾prA−5ephzrose[登録商標]の
1/1量は試験管当り50μlであり、prA−11orve山n磁気ビーズ1
/1量は試験管当り4X107個のビーズに相当する。第4B図からは、鋳型/
プライマー量がNorvegiln ビーズの全試験濃度で低基質量の取り込み
について律速的であることが判り、一方、第4A図はアッセイ試験管当り修飾p
rA−ゲル約25μmで飽和が達成されたことを示している。
本発明標準法における粗製臨床検体及びリンパ球抽出物の作用本発明の標準法及
び遊離鋳型を使用することに基づく公知の方法を使用して粗製臨床検体及びリン
パ球抽出物について直接的にRT活性を測定することの困難さを示すために、P
BL培養由来の抽出物及び上清について以下の実験を実施した。
サンプルを好適量の精製AMV−RTと混合し、次にpr^−3eph>tos
e [登録商標]を使用する前記本発明のRT活性測定用標準法でRT活性を分
析して実験を行った。結果は第1表に示すが、第1表にはアッセイ時間と関連さ
せてAMV−RT活性(物)の回収率を示している。
第 1 表
c748 50 35.2 12J
PBL培養物
c 748 50 8.4 0.5
n、d、=測定せず
上記第1表から明らかなように、PBL抽出物は短時間のアッセイ後に既にRT
活性の回収を非常に低下させたが、長時間アッセイでは生成物が分解されたこと
を示した。対照的に、非感染細胞培養物からの上清では5つの内1つのみがR7
回収に有意な作用を示した。
血清濃度の高い試料からRT活性を回収する試みも、恐らく蛋白質の沈澱による
、非特異的なバックグラウンドの上昇により困難になった。しかし、例えば第1
表の悪性貧血(p)のような種々の疾患の患者の血清と健常人の血清を比較する
と、血清濃度及び血清の由来の両者により妨害の程度が異なることが実験結果か
ら示される。さらに、血清の作用は競合性のものであり、生成物の分解はほとん
ど起こらないようであった。
標準法及び変法各々での鋳型へのRTの結合固定化鋳型のRT結合能を次のよう
に検討した:AMV−RTまたはHTV−RTをp1^−5ephttose
[登録商標]と混合し、一定の混合を続けながら30℃で20−90分間インキ
ュベートし、次にゲルを4回洗い、上記のような反応開始のためのプライマーを
含む反応混合物を添加して結合したRT量を測定した。反応混合物添加前にゲル
を洗わないこと以外は対応する実験、すなわち上記の本発明標準法と等しい実験
を実施した。AMV−RT及び遺伝子クロニングしたHIV−RTを使用した代
表的な実験の結果を下記第2A表に示す。第2A表のアッセイ手順について、「
直接」は標準法を、「フィッシュ」は最初の[フィッシュJRTを有する本発明
変法を示す。
第2A表から判るように、対照と比べAM V −RT活性の約80−>100
%が通常ゲル上に回収されるが、手積製HIV−RTを使用したときのアフィニ
ティー精製または固定化鋳型を使用する「フィッシュ」ではさらに高い活性が回
収された。
表にはアフィニティー精製の種々のインキュベーション時間の作用も示している
。
PBL上清、抽出物及び血清からのR7回収の時間依存性第5A図は、時間の関
数として、培養PBL抽出物からのAMV−RT活性の回収に関する実験結果を
示す。図中、実線はフィッシュステップを有する変法を表し、一方、破線は直接
アッセイを行う標準法に関する。3つの異なるPBL抽出物(C各々803、C
808及びC809)を使用して実験を行った。
対照として、PBL抽出物と混合していない対応量のAMV−RT(試験管当り
1.8単位)を使用した。
第5B図は、血清と混合したAMV−RTを使用する「フィッシュ」法による対
応の結果を示す。酵素10μl (試験管当り0.9単位)を加えた非希釈血清
200μmからなる6種の血清サンプル混合物について実験を実施した。対照と
してバッファーからのAMV−RTの回収率を利用した。
第6A図、第6B図は、臨床検体すなわち感染したPBL培養物の上清(第6A
図)由来の及びPBL抽出物(第6B図)由来のHI V−RTのフィッシュに
よる実験の結果を示す。直接法を使用する標準法(破線)とフィッシュを使用す
る変法(実線)を比較した。固定化鋳型として修飾p r A −5ephxt
。
se[登録商標]を使用した。
新手法がHIVに感染した患者の赤血球抽出物中のRT活性を検出するために十
分感受性のあるものであるかを調べるために、1251−IUdRTP及びp
r A −5ephuose [登録商標]による直接法及びフィッシュ法を使
用して5つのサンプル及び対照を分析した。
下記第2B表に示す結果は、HI V感染患者由来の物質を使用したときには直
接法及びフィッシュア・ソセイの両者でRT活性は検出できたが、対照では活性
は認められなかったことを示している。フィッシュ法で最高値を示したが、第2
B表の結果は、時間及びサンプル量に対して良好な直線性が得られなかったこと
から、妨害因子の存在を示している。
上記の結果から、PBL上清からは良好な回収率が得られ、アフィニティー妨害
因子のないことが示され、また血清からも良好な回収率が得られ、競合剤は結合
しておらず、洗い流された可能性が示されているようである。PBL抽出物につ
いてのデータは、生成物破壊物質の大部分はアフィニティーステップ中に除去さ
れ、AMV−RT活性の40−75%が回収されたことを示している。
実質的に定量的な回収が望ましいため、また生成物破壊因子が固相上のprA量
を低下させ、またprA鋳型に結合したRTの一部を除去することは避けられな
いため、下記の実験を実施した。
*PBL抽出物中の生成物鋳型破壊因子の測定及び保護剤の研究
粗製検体中の妨害活性を測定するために2種のパイロットシステムを使用した。
第1のシステムによると、粗製検体を所与の時間、プライマーを含まない固定化
鋳型(p r A −5ephx+ose [登録商標コ)と共にインキュベー
トし、次に鋳型を十分に洗った後に、変法ではない本発明のアッセイ法で鋳型の
機能を分析した。
第2のシステムでは、過剰のAMV−RTと完全な反応溶液とを長時間インキュ
ベートし、十分に洗浄して125、−標識した鋳型ハイブリッドを作製した。次
に、種々の臨床検体についてゲルからの生成物の除去を測定した。
実験用に、Ficoll [登録商標]勾配遠心により正常人バッファ−中から
単離したPBLの抽出物を大量に製造した。
RT活性測定におけるPBL抽出物の妨害prAゲル上で本発明の標準法及び変
法を実施してPBL抽出物のRTアッセイ妨害能を調べた。PBL抽出物の段階
希釈物(希釈していない細胞抽出物は細胞107/mlに相当する)をAMV−
RTo、28m1及び使用t”きる 1251−IUdRTP 30G、[11
00cpを含むアッセイ混合物中で240分間インキュベートした。PBL抽出
物不在下でのRT活性を対照として測定した。結果を第7図に示す。この図から
、PBL抽出物は少なくともリンパ球1.0XIO’/mlに対応する希釈まで
、直接RT−測定(標準法)に対する妨害能を有していた。
最初の「フィッシュ」ステップを含むアッセイ変法を使用すると、140分アッ
セイでの妨害作用はリンパ球7.8X10’/mlのPBL濃度まで除去できた
。
R7回収率に対する種々の洗浄手順の作用240分アッセイを利用して回収され
た活性を測定することにより、1.5xto5PBL/ml抽出物からのAMV
−RT活性回収率に対するフィッシュステップ中の種々の洗浄手順の作用を測定
した。フィッシュステップ後のRT活性測定を顕著に妨害するが、測定可能な酵
素活性は保持するようにPBL濃度を選択した。次の2つの洗浄手順を使用した
:各ステップ、6.6倍希釈で5回洗浄(手順1);及び各ステップ、40倍希
釈で5回洗浄(手順2)。手順1に従って、バッファー中のRT及びprAゲル
の洗液を対照として使用した。結果を第8図に示す。図から明らかなように、使
用した洗浄手順により回収されたRT活性は変化した。従って、5回繰り返し洗
浄した後でさえ、少量の妨害因子が存在することが結果から示される。
PBL抽出物中のprA鋳型妨害因子
上記の第1のパイロットシステムを使用して、PBL抽出物中のprA鋳型妨害
因子の存在を次のように測定した:修飾したprAゲルを、7.1lxlO’
PBL/mlからの抽出物、1.9xlO’ PBL/mlからの抽出物、3.
IX 106PBL/+nlに相当する全バッフィコートからの抽出物及び7
. lJx 105PBL/mlに相当する全パッフィコートからの抽出物のい
ずれか1つと共に、各々15.30及び70分間ブレインキュベートした。次に
、インキュベーションし、ゲルを十分に洗った後、AMV−RTO128単位を
使用する240分アッセイでprAゲルが鋳型として機能する能力を測定した。
バッファーとインキュベートしたprA鋳型でのRT活性を対照として使用した
。結果を第9図に示す。図から、PBL抽出物とのブレインキュベーションが長
くなるとprAが鋳型として機能する能力が低下することが明かとなり、分解酵
素の存在が示唆された。
RNA/DNAハイブリッドの作製及びその阻害に対するPBL−抽出物中の妨
害因子の作用
RNA−DNA反応生成物に対するPBL抽出物中の妨害酵素の作用を調べるた
めに、上記第2のパイロットシステムを使用した。(ここには示さないが)実験
から、時間及び使用したPBL抽出物量の直線関数として、標識RNA−DNA
ハイブリッドが実際に分解したことが示された。
次に、このパイロットシステムを使用して妨害酵素及び可能な阻害剤の活性を研
究した。すなわち、種々のDTE濃度で、mlからの抽出物と共に240分間イ
ンキュベートし、次にゲル及び液相に各々残留した放射活性を測定して、RNA
−DNAハイブリッド破壊酵素の活性に対する還元剤(DTE)の作用を測定し
た。バッファー中でインキュベートした放射性標識ハイブリッドを対照として使
用した。第10図に示す結果は、アッセイ手順はDTEの存在しないところで実
施すべきであることを示している。
対応する方法で、種々のprG濃度で、 I−標識RNA−DNAハイブリッド
を2X105PBL/mlからの抽出物と共に240分間インキュベートし、対
照としてはバッファー中でインキュベートされた放射性標識ハイブリッドをイン
キュベートして、RNA−DNAハイブリッド破壊酵素活性に対するprGの阻
害作用を測定した。結果は第11図に示すが、prGが妨害酵素の反応の競合阻
害剤であることを示している。
prGによるprA鋳型の保護
上記の妨害因子に関する種々の実験から明らかなように、恐ら<RNアーゼによ
り、PBL抽出物とのインキュベーションの間にprA鋳型が部分的に破壊され
る。これは、フィッシュステップでのRTの回収及び次の活性測定の反応速度ま
たは直線性の両者を妨害することがある。RT活性測定中の妨害はその酵素が反
応生成物すなわちRNA−DNAハイブリッドを破壊または離す作用をもたらす
可能性がある。本発明のRT測測定変法のフィッシュステップにより生成物破壊
酵素の大部分が除去されるのは明かであるが、洗浄手順を減らすためにはRNA
−DNAハイブリッドを保護する薬剤が有用であろう。従って、本質的な問題は
フィッシュステップでのprA鋳型の保護である。これは、選択的な物理的また
は化学的条件の導入により実施できる。従って、直接的RNアーゼ阻害剤の添加
及びRNアーゼ活性に必須の物質の排除の両者が考えられる。同じ酵素がprA
鋳型とRNA−DNAハイブリッドの破壊に関与しているのであれば、上記のよ
うにRT測定手順のフィッシュステップはDTE不在下で実施するのが好ましい
。また、上記の情報から明らかなように、prGをフィッシュステップ後の次の
活性測定でRNA−DNAハイブリッドの保護に使用することができる。
HIV−RTのprGアフィニティーは比較的低いことが知られているので、p
rGは固定化prA鋳型の保護剤としての可能性がある。RT活性測定の種々の
ステップに対する種々の濃度のprGの作用を測定するために、(i)種々の濃
度のprGの存在下、odT−prAゲル上で直接活性を測定する標準法、及び
(i i)種々の量のprAを含有する溶液からHIV−RTを先ず「フィッシ
ュコし、次にゲルをよく洗い、その後prGの不在下で結合した酵素活性を測定
する変法を使用して、精製した遺伝子クローニングHIV−RTの活性の75分
アッセイを実施した。直接酵素活性測定の結果は第12A図に示し、別のフィッ
シュステップでの測定結果は第12B図に示す。結果から、prGはアッセイ中
にRT活性を実質的に妨害しないが、フィッシュ手順中にprAへのRTの結合
を妨げることが明かである。このことから、prGはフィッシュの後でRNA−
DNAを保護する、すなわち残留RNアーゼ活性を除去するために有用でありう
ると結論できる。
HrV−RT阻害抗体の測定
血清サンプル中のHIV−RT阻害抗体の存在を次のように測定した。各々HI
V−感染患者及び健常人の血清の種々の希釈物をHr V−RTまたは対照とし
てのAMV−RTと共に37℃で75分間インキュベートした。次に、(i)固
定化鋳型及びフィッシュステップ及び(i i)溶液中の遊離鋳型(基質保護と
してCTPを使用し、0.5mmスペルミンが存在する)を使用して残留RT活
性を測定した。結果は第13A図、第13B図に示す。
このように、第13A図は1/10希釈のHIV−RTを使用して、HIV陰性
のヒトの血清と比べたHIV陽性患者の血清の酵素阻害能を示している。HIV
−RTの50%阻害に必要な血清量はIg(y18ngに相当する。第13B図
は、RT50%阻害に必要な血清量とアッセイ中のRT量との関係を示している
。図から、I(IV陽性の血清はAMV−RTを阻害しないことが明かである。
これらの結果から、システムの感受性が高いために本発明によるRT活性の測定
は血清で直接実施できることが示される。
この高い感受性は基質として1251−IUdRTPを使用すること、及び長時
間アッセイでCTPを使用して基質を保護できる可能性によるところが大きい。
Chxlterieeら、J、 Cl1n。
1mll1unol、Mo1.7. No、3. 1987によると最強のHI
V血清には300ngのTgGが必要であるのに比べ上記のアッセイでは10n
gのIgGLか必要ではないことで例示されるように、高い感受性が得られるこ
とはより広範囲の抗体価が得られることを意味している。
上記と同様だが、固定化鋳型としてポリカーボネートに結合したprAを使用す
るアッセイを利用して、大量の血清サンプルを)IIV−IRT阻害抗体につい
てスクリーニングした。HIV−1感染前後の種々の時間に採取した897血清
及び200人の健常人からの対照血清を調べた。第14A図は、RT阻害抗体の
特異性は非常に良好であり、血液提供者のうちには陽性のものはなく、一方、H
lv−ウェスタンプロット陽性の血清の殆ど全員はアッセイで高い感受性を示す
HIV−RT抗体陽性であることを示している。
第14B図は、上記のRT抗体テストの感受性をさらに説明している。HIV感
染患者からの値は疾患の段階に従って分布している。図から明らかなように、ス
テージ2−4のほとんど全ての患者ではRT抗体陽性であり、ウェスタンプロッ
ト分析でHIV陽性となる前のステージ0で既に陽性の患者もいた。
*DNAポリメラーゼ活性測定の研究
フレノウ酵素活性の測定
固定化鋳型を使用するDNAポリメラーゼ測定用の上記の方法を使用して、種々
のゲル鋳型上でフレノウ酵素の活性を測定した。アッセイ中、上記のように製造
したゲルに結合した鋳型を、(i)そのまま(「プライムせず」)及び(i i
)スペルミジン(2mM)の存在下または不在下で、DNアーゼ処理したDNA
0.4mlと共にゲル1mlを沸騰させて活性化し、使用前に高濃度の塩で洗っ
て使用した。125ng/mlのDNアーゼ(最終濃度)で、DNA5mg/m
lを含有するDNA溶液40m1を37℃で4時間半「ニラキング」してDNア
ーゼ処理DNA (プライマー)を得た。次に、70℃で20分間加熱してDN
アーゼを不活性化し、そこでDNAをエタノールとKCIで沈澱させ、洗い、再
希釈して8mlとした。測定では、各々2X10’単位及び2X10−2単位の
フレノウ酵素を使用した。結果を次の第3表に示す。
第 3 表
表から、(約10倍に)活性化した鋳型を使用すると活性が非常に改善されるこ
とが明らかに認められる。
鋳型の不在下で1251− I UdRTPを血清と共にインキュベートすると
、DNAへの取り込みによらない基質の消費を示す。これはDNAポリメラーゼ
より他の酵素が基質を利用することによるであろう。従って、例えば、血清中の
いくつかの形のTTP分解酵素、チミジド三燐酸ヌクレオチドヒドロラーゼの存
在が検出された。反応混合物中にシチジン三燐酸(CT P)が存在すると血清
中での鋳型依存性の基質分解がなくなることが発見された。血清及び基質を2m
MのCTPと一晩インキユベートした結果を第15A図及び第15B図に示す。
第15A図から明らかなように、2mMのCTPの存在下では基質の10%未満
が分解されたが、CTPがないと基質の90%以上が破壊された。しかし、第1
5B図に示すように、高濃度のCTPは血清ポリメラーゼ活性を阻害する。反応
混合物中に0.5mMのCTPがあると、全体として最良の結果が得られ、標識
基質取り込みの直線性が顕著に改善された。もちろん、CTPが所望の反応を妨
害しない限り、I−IUdRTP基質の分解を避けることが望ましい全ての場合
にCTPを使用できる。従って、CTPはHIV−RTについてのようなRT活
性の測定にも有利に使用できる。
もちろん本発明は上記特定の実施態様に限定されるものではなく、多くの変更や
改変は添付の請求の範囲に述べた様な一般的な発明の概念の範囲内である。
アッセイ時間 分
アッセイ時間 分
1/+61/41/2 1/1 1/161/41/2 1ハ5epharos
e−prA−odTの量 magn beads−prA−odTの量FICr
、 5△ FIG、5B
ゲルのプレインキュベーション時間
FIG、9
FIG、12A FIG、12B
種々の段階でのRT阻害Ab
アッセイ時間(分)
FIG、15A
アッセイ時間(分)
FIG、 15B
国際調査報告
’−””” ’= ”’ PCT/SE 89100696国際調査報告
PCT/SE 89100696
n−一噂一喧−pmnIIl−wns−作−由軸神1−―−−細−−噌情一一−
1−眸一一一−m−一岬一呻一
Claims (14)
- 1.サンプルを、天然または完全もしくは部分的に合成したポリヌクレオチド鋳 型及び鋳型に相補的な少なくとも1つの放射性標識ヌクレオチド三燐酸を含む必 要基質を含有する反応溶液と共に、インキュベートし、基質から鋳型を分離し、 鋳型に取り込まれた放射活性を測定することからなり、放射活性はサンプル中の ポリメリラーゼ活性と実質的に比例し、プライマーが必要なときにはプライマー は最初から鋳型とハイブリッド形成しているか測定中に加える、サンプル中の核 酸ポリメリラーゼ活性の定量法であって、鋳型を担体上に固定化していること、 ヌクレオシド三燐酸をγ線同位元素で標識すること、及び取り込まれた放射活性 を担体から解離させることなしに固定化鋳型上で直接測定することを特徴とする 定量方法。
- 2.最初にサンプルを固定化鋳型と共にインキュベートしてポリメラーゼ活性を 吸収させ、サンプルから鋳型を分離した後、放射性標識したヌクレオシド三燐酸 を含む試薬溶液と共に鋳型をインキュベートして鋳型に吸収されたポリメラーゼ 活性を測定することを特徴とする請求項1の方法。
- 3.ポリメラーゼが逆転写酵素であり、固定化鋳型がRNA型の一本鎖ヌクレオ チド鎖であること及び鋳型をデオキシリボヌクレオチドプライマーとハイブリッ ド形成させることを特徴とする請求項1または2の方法。
- 4.ポリメラーゼがDNAポリメラーゼであり、固定化鋳型が一本鎖領域を有す る二本鎖ヌクレオチド鎖または少なくとも1つの二本鎖領域を有する一本鎖ヌク レオチド鎖であることを特徴とする請求項1または2の方法。
- 5.ポリメラーゼがRNAポリメラーゼであり、RNAポリメラーゼの型に応じ て鋳型が必要なプライマーを有するDNAまたは必要なプライマーを有するRN Aであることを特徴とする請求項1また2の方法。
- 6.前記放射性同位元素がヨウ素の同位元素好ましくは125Iであることを特 徴とする請求項1から5のいずれかの方法。
- 7.前記ヌクレオシド三燐酸がヨウ素−2′−デオキシウリジン三燐酸好ましく は5−ヨウ素−2′−デオキシウリジン三燐酸であることを特徴とする請求項1 から4及び6のいずれかの方法。
- 8.固定化鋳型がRNアーゼ及びDNアーゼで分解されないように化学的に、好 ましくは2′−O−メチル化、P−メチル化またはP−スルホン化により修節し てあることを特徴とする請求項1から7のいずれかの方法。
- 9.鋳型を固定化する担体がゲル、小球、ビーズまたはポールであることを特徴 とする請求項1から8のいずれかの方法。
- 10.鋳型保護のために1つ以上のRNアーゼ阻害剤特にポリグアニン酸を添加 することを特徴とする請求項3及び5から9のいずれかの方法。
- 11.重合反応に参加しないが、分解酸素に対し放射性標識した基質を保護する 1つ以上のトリヌクレオチド特にシチジン三燐酸を添加することを特徴とする請 求項1から10のいずれかの方法。
- 12.サンプルを所定量の逆転写酵素と共にインキュベートし、次に残留した抗 体阻害されていない逆転写酵素を測定することによる、サンプル中の逆転写酵素 特にHIV逆転写酸素に対する抗体の測定における請求項1から11のいずれか の方法の使用。
- 13.担体に結合した鋳型、鋳型に相補的でγ放射線同位元素で標識した少なく とも1つのヌクレオシド三燐酸及び適宜追加されるプライマーからなる核酸ポリ メラーゼ活性測定用キット。
- 14.前記放射性標識したヌクレオシド三燐酸が125I−5−ヨウ素−2′− デオキシウリジン三燐酸またはその基質アナローダであることを特徴とする請求 項13のキット。
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