WO2016093268A1 - 蛍光ナノ粒子用希釈液、これを用いた蛍光免疫染色用キット、蛍光免疫染色用溶液、および蛍光免疫染色法、遺伝子染色法 - Google Patents

蛍光ナノ粒子用希釈液、これを用いた蛍光免疫染色用キット、蛍光免疫染色用溶液、および蛍光免疫染色法、遺伝子染色法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a diluted solution of fluorescent nanoparticles used in a fluorescent immunostaining method (or gene detection method), a fluorescent immunostaining kit, a fluorescent immunostaining solution using the same, a fluorescent immunostaining method, and a gene staining method .
  • tissue slice the tissue sampled from the affected area is dehydrated to fix the tissue, and after processing such as blocking with paraffin, it is cut into thin slices with a thickness of 2 to 8 microns and the paraffin removed (hereinafter referred to as “tissue slice”).
  • tissue slice the target biological material is stained and observed under a microscope.
  • diagnosis is performed based on morphological information such as changes in the size and shape of cell nuclei and changes in pattern as tissue, and staining information.
  • image digitization technology in contrast to the above-mentioned pathological diagnosis, information necessary for pathologists to perform pathological diagnosis is extracted from pathological images input as digital color images using a microscope or digital camera.
  • an automated pathological diagnosis support apparatus that measures and displays.
  • HE staining using a dye and DAB staining using an enzyme have been widely used as tissue staining methods, but the staining concentration depends greatly on environmental conditions such as temperature and time, and is accurate. Quantitative measurement is difficult.
  • Patent Document 1 discloses an immunostaining method using fluorescent nanoparticles as a labeling reagent instead of a dye.
  • fluorescent nanoparticles As a labeling reagent, it becomes possible to evaluate with high accuracy and quantification that cannot be obtained by the conventional enzyme method.
  • a high-luminance phosphor When such a high-luminance phosphor is used, one particle is used. However, since it is detectable, background noise is likely to occur due to non-specific binding of fluorescent nanoparticles.
  • the present invention suppresses nonspecific adsorption of fluorescent nanoparticles and suppresses background noise when performing immunostaining (or gene staining) using fluorescent nanoparticles. It is an object of the present invention to provide a means for detecting and quantifying a target biological substance with higher accuracy by suppressing it.
  • the present inventor has paid attention to the composition of a diluted solution of fluorescent nanoparticles used in fluorescent immunostaining (or gene staining) using fluorescent nanoparticles, and has proceeded with research.
  • fluorescent nanoparticles are dispersed in a solution containing high molecular weight (Mw ⁇ 40,000: BSA, etc.) and low molecular weight (Mw ⁇ 40,000: casein, etc.) proteins at predetermined concentrations. It has been found that non-specific adsorption of nanoparticles can be suppressed, and the present invention has been completed.
  • the fluorescent nanoparticle dilution liquid reflecting one aspect of the present invention has a molecular weight of 40,000 or more used when immunostaining (or gene staining) using fluorescent nanoparticles is performed. 1 to 5% (W / W) of protein and 1 to 3% (W / W) of protein having a molecular weight of less than 40,000.
  • fluorescent immunostaining or gene staining
  • the fluorescent nanoparticle dilution liquid of the present invention when diluting fluorescent particles, it is possible to reduce the background noise seen at the time of detection and evaluate the stained image. In doing so, it is possible to improve accuracy and quantitativeness.
  • the diluted solution for fluorescent nanoparticles of the present invention contains at least 1 to 5% (W / W) high molecular weight (Mw ⁇ 40,000) protein and 1 to 3 low molecular weight (Mw ⁇ 40,000) protein. % (W / W) content, and using this solution, fluorescent nanoparticles are dispersed to prepare a fluorescent immunostaining solution (or gene staining solution) for immunostaining (or gene staining). can do.
  • a fluorescent immunostaining solution or gene staining solution
  • immunostaining or gene staining solution
  • the diluted solution for fluorescent nanoparticles of the present invention contains at least 1 to 5% (W / W) high molecular weight (Mw ⁇ 40,000) protein and / or 1 low molecular weight (Mw ⁇ 40,000) protein. Contains 3% (W / W).
  • BSA molecular weight of about 66,000
  • BSA particularly has the effect of stabilizing the protein.
  • the upper limit of the molecular weight of a high molecular weight protein is not specifically limited, Usually, it is 400,000. If the high molecular weight protein concentration is below 1%, the number of observed bright spots is reduced and the signal is weakened. On the other hand, when the protein concentration exceeds 5%, the bright spots tend to aggregate and it is difficult to accurately evaluate the signal. In view of such effects, the high molecular weight protein concentration is more preferably 1.5 to 3% (W / W).
  • casein molecular weight of about 23,000
  • casein molecular weight of about 23,000
  • the lower limit of the molecular weight of the low molecular weight protein is not particularly limited, but is usually 1,000. If the low molecular weight protein concentration is less than 1%, the background noise increases and the signal quantification decreases. On the other hand, when the protein concentration exceeds 3%, the number of bright spots observed decreases and the signal weakens. From the viewpoint of such effects, the low molecular weight protein concentration is more preferably 1.2 to 2.4% (W / W).
  • casein in natural casein contained in milk and the like, four types of casein, ⁇ -casein, ⁇ -casein, ⁇ -casein and ⁇ -casein, are 50%, 35%, 13% and 2%, respectively. Contained. Each casein may be a commercially available product, or may be fractionated by various fractionation methods. By mixing them, casein having a desired composition can be prepared. .
  • the ratio of ⁇ -casein: ⁇ -casein contained in the diluted solution for fluorescent nanoparticles according to the present invention is 40:60 to 60:40 (the total amount of ⁇ -casein and ⁇ -casein is 100).
  • the background at the time of observation is further suppressed, and a more quantitative evaluation can be performed.
  • casein is known to form various micelle structures, particularly ⁇ -casein, and the composition satisfying the above conditions is effective for the effects of the present invention through the formation of the micelle structure. It may be related to the effect.
  • the fluorescent nanoparticle diluent in the present invention specifically contains 1 to 5% (W / W) of BSA and 1 to 3% (W / W) of casein.
  • the content ratio of ⁇ -casein is preferably 10% (W / W) or less (particularly, the ratio of ⁇ -casein is more preferably 0.5 to 10% (W / W)). Further, it is particularly preferable that the ratio of ⁇ -casein: ⁇ -casein is 40:60 to 60:40 (the total amount of ⁇ -casein and ⁇ -casein is 100).
  • buffer solution such as PBS or TBS is generally used. That is, these buffer solutions can be used as a solvent for the diluted solution for fluorescent nanoparticles of the present invention.
  • the diluted solution for fluorescent nanoparticles may contain a nonionic surfactant such as Tween 20 or Digitonin, and may contain a chelating agent such as EDTA.
  • the immunostaining reagent containing fluorescent nanoparticles for the target biological material is diluted to the desired concentration, so that background noise is suppressed and fluorescent immunostaining with high quantitativeness ( Or gene staining).
  • kits in the present invention, a kit for performing immunostaining (or gene staining) using fluorescent nanoparticles is defined.
  • This kit includes at least an immunostaining reagent (or gene staining reagent) containing fluorescent nanoparticles for a target biological material and the fluorescent nanoparticle diluent.
  • This kit further includes other necessary reagents, members, etc. for immunostaining the target biological substance, and instructions for carrying out the fluorescent immunostaining (or gene staining) according to the present invention, if necessary. May be included.
  • a fluorescent immunostaining solution obtained by diluting an immunostaining reagent for a target biological substance with the above-described diluent for fluorescent nanoparticles.
  • the dilution factor of the immunostaining reagent can be optimized according to the affinity between the target biological substance and the immunostaining reagent.
  • the target biological material in the present invention is a biological material expressed in a tissue section, particularly a protein (antigen) (or gene), and a fluorescent label is mainly used for quantification or detection from the viewpoint of pathological diagnosis. It refers to the target of immunostaining used.
  • the target biological material may be selected in consideration of the use of the quantification method of the present invention such as pathological diagnosis, and is not particularly limited.
  • a biological substance that is expressed in the cell membrane of various cancer tissues and can be used as a biomarker such as EGFR (HER1) (Epidermal Growth Factor Receptor: epidermal growth factor receptor)
  • HER2 Human epidermal growth factor receptor
  • HER3, HER4, VEGFR Vasular Endothelial Growth Factor Receptor
  • IGFR Insulin-like Growth Factor Receptor) Factor receptors
  • growth factor receptors such as HGFR (Hepatocyte Growth Factor Receptor), PD-1 (Programmed cell death 1), PD-L1 (Programmed cell death ligand 1) And proteins that are receptors of the immune system.
  • EGFR / HER includes EGFR / HER1 (also referred to as ErbB1) that is overexpressed in cancer tissues such as colorectal cancer, EGFR2 / HER2 (also referred to as ErbB2, neu) that is overexpressed in cancer tissues such as breast cancer, and EGFR3. / HER3 and EGFR4 / HER4 are included.
  • VEGFR includes VEGFR-1 (also referred to as Flt-1), VEGFR-2 (also referred to as Flt-2, KDR) and lymphatic vessels, which are upregulated in vascular endothelial cells in cancer tissues such as liver cancer and esophageal cancer.
  • VEGFR-3 also called Flt-4) whose expression is upregulated in the skin cells is included.
  • HER2 is suitable as a target biological material when performing the quantification method of the present invention in pathological diagnosis related to breast cancer.
  • target biological substances include HER2, TOP2A, HER3, EGFR, P53, and MET as genes related to cancer growth and the response rate of molecular target drugs. Furthermore, the following are mentioned as a gene known as a cancer related gene.
  • Tyrosine kinase-related genes include ALK, FLT3, AXL, FLT4 (VEGFR3, DDR1, FMS (CSF1R), DDR2, EGFR (ERBB1), HER4 (ERBB4), EML4-ALK, IGF1R, EPHA1, INSR, EPHA2, IRR (INSRR) ), EPHA3, KIT, EPHA4, LTK, EPHA5, MER (MERTK), EPHA6, MET, EPHA7, MUSK, EPHA8, NPM1-ALK, EPHB1, PDGFR ⁇ (PDGFRA), EPHB2, PDGFR ⁇ (PDGFRB), EPHEP3, T RON (MST1R), FGFR1, ROS (ROS1), FGFR2, TIE2 (TEK), FGFR3, TRKA (NTRK1), FGFR4, TRKB (NT RK2), FLT1 (VEGFR1), TRKC (NTRK3) and breast cancer-related genes such as ATM, BRCA1, BRCA2, BRCA3, CC
  • genes include APC, MSH6, AXIN2, MYH, BMPR1A, p53, DCC, PMS2, KRAS2 (or Ki-ras), PTEN, MLH1, SMAD4, MS 2, STK11, MSH6 Lung cancer-related genes include ALK, PTEN, CCND1, RASSF1A, CDKN2A, RB1, EGFR, RET, EML4, ROS1, KRAS2, TP53, MYC.
  • Examples of the gene include Axin1, MALAT1, b-catenin, p16 INK4A, c-ERBB-2, p53, CTNNB1, RB1, Cyclin D1, SMAD2, EGFR, SMAD4, IGFR2, TCF1, and KRAS.
  • Examples include Alpha, PRCC, ASPSCR1, PSF, CLTC, TFE3, p54nrb / NONO, and TFEB
  • Examples of ovarian cancer-related genes include AKT2, MDM2, BCL2, MYC, BRCA1, NCOA4, CDKN2A, p53, PIK3CA, GATA4, RB, HRAS, RET, KRAS, and RNASET2.
  • Examples of prostate cancer-related genes include AR, KLK3, BRCA2, MYC, CDKN1B, NKX3.1, EZH2, p53, GSTP1, and PTEN.
  • Examples of bone tumor-related genes include CDH11, COL12A1, CNBP, OMD, COL1A1, THRAP3, COL4A5, and USP6.
  • an antibody that specifically recognizes and binds to a protein as a target biological substance as described above as an antigen
  • an anti-EGFR antibody can be used when EGFR (expressed protein) is the target biological material
  • an anti-HER2 antibody can be used when HER2 is the target biological material.
  • an antibody that specifically recognizes and binds to the primary antibody as an antigen can be used.
  • Both the primary antibody and the secondary antibody may be polyclonal antibodies, but a monoclonal antibody is preferable from the viewpoint of quantitative stability.
  • the type of animal that produces the antibody is not particularly limited, and may be selected from mice, rats, guinea pigs, rabbits, goats, sheep, and the like as in the past.
  • the primary antibody may be an antibody fragment or a derivative instead of a natural full-length antibody as long as it has the ability to specifically recognize and bind to a specific biological substance (antigen). That is, the term “antibody” in the present specification includes not only full-length antibodies but also antibody fragments such as Fab, F (ab) ′ 2, Fv, scFv and chimeric antibodies (humanized antibodies, etc.), multifunctional antibodies Derivatives such as are included.
  • the fluorescent nanoparticles used in the present invention are preferably “fluorescent substance-integrated nanoparticles” that can emit fluorescence with a sufficient intensity to express the target biological substance as a bright spot one molecule at a time.
  • the “fluorescent substance” in this specification is irradiated with electromagnetic waves (X-rays, ultraviolet rays, or visible rays) having a predetermined wavelength and absorbs energy to excite electrons and return from the excited state to the ground state.
  • electromagnetic waves X-rays, ultraviolet rays, or visible rays
  • a substance that emits surplus energy as electromagnetic waves that is, a substance that emits “fluorescence” and that can be directly or indirectly bound to a secondary antibody.
  • “fluorescence” has a broad meaning and includes phosphorescence having a long emission lifetime in which emission is continued even when irradiation of electromagnetic waves for excitation is stopped, and narrow sense fluorescence having a short emission lifetime.
  • the fluorescent substance-integrated nanoparticles in the present invention have a structure in which a plurality of fluorescent substances (for example, fluorescent dyes) are encapsulated in and / or adsorbed on the surface thereof, based on particles made of organic or inorganic substances. It has nano-sized particles.
  • the base material for example, resin
  • the fluorescent material have substituents or sites having opposite charges, and an electrostatic interaction works.
  • the organic substance is a resin generally classified as a thermosetting resin such as melamine resin, urea resin, aniline resin, guanamine resin, phenol resin, xylene resin, furan resin; Resins generally classified as thermoplastic resins such as styrene resin, acrylic resin, acrylonitrile resin, AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer), ASA resin (acrylonitrile-styrene-methyl acrylate copolymer); polylactic acid Other resins such as: polysaccharides can be exemplified, and silica, glass and the like can be exemplified as inorganic substances.
  • a thermosetting resin such as melamine resin, urea resin, aniline resin, guanamine resin, phenol resin, xylene resin, furan resin
  • Resins generally classified as thermoplastic resins such as styrene resin, acrylic resin, acrylonitrile resin, AS resin (acrylonitrile-styrene
  • a semiconductor integrated nanoparticle has the structure where the semiconductor nanoparticle as fluorescent substance is included in the parent
  • the material constituting the semiconductor nanoparticles is not particularly limited.
  • a material containing a group II-VI compound, a group III-V compound, or a group IV element for example, CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, ZnS ZnTe, InP, InN, InAs, InGaP, GaP, GaAs, Si, Ge, and the like.
  • the semiconductor in the case where the semiconductor is included in the mother body, it may be dispersed within the mother body and may or may not be chemically bonded to the mother body itself.
  • the fluorescent dye integrated nanoparticle has a structure in which the fluorescent dye is included in the matrix described above and / or adsorbed on the surface thereof.
  • the fluorescent dye is not particularly limited, and examples thereof include rhodamine dye molecules, squarylium dye molecules, cyanine dye molecules, aromatic ring dye molecules, oxazine dye molecules, carbopyronine dye molecules, and pyromesene dye molecules. It can be illustrated.
  • Alexa Fluor registered trademark, manufactured by Invitrogen
  • BODIPY registered trademark, manufactured by Invitrogen
  • Cy registered trademark, manufactured by GE Healthcare
  • DY dye molecule registered trademark, manufactured by DYOMICS
  • HiLyte registered trademark, manufactured by Anaspec
  • dye molecule DyLight (registered trademark, manufactured by Thermo Scientific)
  • ATTO registered trademark, manufactured by ATTO-TEC
  • MFP registered trademark, manufactured by Mobitec
  • the generic name of such a dye molecule is named based on the main structure (skeleton) in the compound or a registered trademark, and the range of fluorescent dyes belonging to each of them must be excessively trial and error by those skilled in the art. It can be grasped appropriately.
  • the fluorescent dye when the fluorescent dye is encapsulated in the matrix, the fluorescent dye only needs to be dispersed inside the matrix and may or may not be chemically bonded to the matrix itself.
  • Fluorescent substance-integrated nanoparticles can be produced according to a known method (for example, see JP2013-57937A). More specifically, for example, the fluorescent substance-encapsulating silica particles having silica as a base material and encapsulating the fluorescent substance therein are inorganic substances such as inorganic semiconductor nanoparticles, organic fluorescent dyes, and tetraethoxysilane. It can be produced by dropping a solution in which the silica precursor is dissolved into a solution in which ethanol and ammonia are dissolved and hydrolyzing the silica precursor.
  • a resin solution or a dispersion of fine particles is prepared in advance.
  • it can be prepared by adding a fluorescent substance such as inorganic semiconductor nanoparticles or organic fluorescent dye and stirring the mixture.
  • fluorescent substance-containing resin particles can be produced by adding a fluorescent dye to the resin raw material solution and then allowing the polymerization reaction to proceed.
  • thermosetting resin such as a melamine resin
  • a raw material of the resin (monomer or oligomer or prepolymer, for example, methylol melamine which is a condensate of melamine and formaldehyde)
  • an organic fluorescent dye
  • the organic fluorescent dye-containing resin particles can be prepared by heating a reaction mixture further containing a surfactant and a polymerization reaction accelerator (such as an acid) and advancing the polymerization reaction by an emulsion polymerization method.
  • thermoplastic resin such as a styrene copolymer
  • an organic fluorescent dye is bonded in advance as a resin raw material monomer by a covalent bond or the like.
  • the reaction mixture containing a polymerization initiator (benzoyl peroxide, azobisisobutyronitrile, etc.) is heated and the polymerization reaction proceeds by radical polymerization or ionic polymerization.
  • a polymerization initiator benzoyl peroxide, azobisisobutyronitrile, etc.
  • the fluorescent substance to be encapsulated in the fluorescent substance integrated nanoparticles in addition to the above-described semiconductor nanoparticles and fluorescent dyes, for example, Y 2 O 3 , Zn 2 SiO 4 or the like as a base material, Mn 2+ , Eu 3+ or the like And a “long afterglow phosphor” using the above as an activator.
  • the average particle size of fluorescent substance-integrated nanoparticles is particularly limited as long as it is suitable for immunostaining (or gene staining) of a pathological specimen. However, considering easiness of detection as a bright spot, it is usually 10 to 500 nm, preferably 50 to 200 nm. The coefficient of variation indicating the variation in particle size is usually 20% or less, preferably 5 to 15%.
  • the fluorescent substance integrated nanoparticles satisfying such conditions can be manufactured by adjusting the manufacturing conditions. For example, when producing fluorescent substance-integrated nanoparticles by emulsion polymerization, the particle size can be adjusted by the amount of surfactant to be added. If the amount of the active agent is relatively large, the particle size tends to be small, and if the amount is relatively small, the particle size tends to be large.
  • the particle diameter of the fluorescent substance-integrated nanoparticles is obtained by taking an electron micrograph using a scanning electron microscope (SEM), measuring the cross-sectional area of the fluorescent substance-integrated nanoparticles, and assuming that the cross-sectional shape is a circle. Further, it can be calculated as the diameter of a circle corresponding to the cross-sectional area.
  • the average particle size and coefficient of variation of a group consisting of a plurality of fluorescent material-integrated nanoparticles are calculated as described above for a sufficient number (for example, 1000) of fluorescent material-integrated nanoparticles, and the average particle size is The coefficient of variation is calculated by the formula: 100 ⁇ standard deviation of particle diameter / average particle diameter.
  • fluorescent substance integrated nanoparticles are preferable as described above.
  • immunostaining agents use primary antibodies and fluorophores indirectly, that is, antigen-antibody reaction or avidin / biotin reaction, It is preferable to use a complex linked by a bond other than a covalent bond.
  • an immunostaining agent in which a probe and fluorescent nanoparticles are indirectly linked, [primary antibody against a target biological substance] ... [antibody against primary antibody (secondary antibody)] to [fluorescent nanoparticles (fluorescent substance integrated nanoparticle) Particle)].
  • “...” represents binding by an antigen-antibody reaction, and the mode of binding indicated by “ ⁇ ” is not particularly limited.
  • covalent bonding, ionic bonding, hydrogen bonding, coordination bonding, physical Adsorption or chemical adsorption may be mentioned, and a linker molecule may be interposed as necessary.
  • a silane coupling agent that is a compound widely used for bonding an inorganic substance and an organic substance can be used.
  • This silane coupling agent is a compound having an alkoxysilyl group that gives a silanol group by hydrolysis at one end of the molecule and a functional group such as a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, an aldehyde group at the other end, Bonding with an inorganic substance through an oxygen atom of the silanol group.
  • a silane coupling agent having a polyethylene glycol chain for example, PEG-silane no.SIM6492.7 manufactured by Gelest
  • a known method can be used for the reaction procedure between the nanoparticles encapsulating the fluorescent substance and the silane coupling agent.
  • silica nanoparticles containing the obtained fluorescent substance are dispersed in pure water, aminopropyltriethoxysilane is added, and the reaction is performed at room temperature for 12 hours.
  • silica nanoparticles encapsulating a fluorescent substance whose surface is modified with an aminopropyl group can be obtained by centrifugation or filtration.
  • the antibody can be bound to the silica nanoparticles encapsulating the fluorescent substance via an amide bond.
  • a condensing agent such as EDC [1-Ethyl-3- [3-Dimethylaminopropy] carbodiide Hydrochloride; manufactured by Pierce] may be used.
  • a linker compound having a site capable of directly binding to a silica nanoparticle encapsulating a fluorescent substance modified with an organic molecule and a site capable of binding to a molecular target substance can be used.
  • sulfo-SMCC having both a site selectively reacting with an amino group and a site selectively reacting with a mercapto group [Sulfosuccinimidyl-4- [N-maleimidomethyl] cyclohexane-1-carboxylate; manufactured by Pierce ] Is used to bind the amino group of the silica nanoparticle encapsulating the fluorescent substance modified with aminopropyltriethoxysilane and the mercapto group in the antibody to obtain the silica nanoparticle encapsulating the fluorescent substance bound to the antibody. It is done.
  • an immunostaining agent to which a probe and a fluorescent substance are indirectly linked, [primary antibody against target biological substance] ... [antibody against primary antibody (secondary antibody)]-[biotin] / [avidin]-[ Fluorescent substance (fluorescent nanoparticle)] (where “...” indicates binding by an antigen-antibody reaction, and “ ⁇ ” indicates binding by a covalent bond which may be mediated by a linker molecule as necessary. And a complex consisting of three molecules linked together in a manner such that “/” indicates binding by an avidin-biotin reaction).
  • the secondary antibody-biotin conjugate uses, for example, a commercially available biotin labeling reagent (kit) based on a known technique that can bind biotin to a desired antibody (protein). Can be produced.
  • a biotin-modified secondary antibody itself in which biotin is bound to a desired antibody is commercially available, it may be used.
  • a fluorescent nanoparticle-avidin conjugate (avidin-modified phosphor) is also prepared using a commercially available avidin-labeled reagent (kit) based on a known method capable of binding avidin to the phosphor. Can do.
  • the avidin in this case may be an improved type such as streptavidin or neutravidin that has a higher binding force with biotin than avidin.
  • the fluorescent nanoparticle is a fluorescent substance-integrated nanoparticle based on a resin
  • the functional group of the resin and the functional group of avidin (protein) have functional groups at both ends of the molecule as necessary. It can be bound via a linker molecule such as PEG.
  • functional groups such as amino groups can be used for melamine resins, and monomers such as acrylic resins and styrene resins can be copolymerized with monomers having functional groups (for example, epoxy groups) in the side chains.
  • the functional group itself or a functional group converted from the functional group for example, an amino group generated by reacting aqueous ammonia
  • the functional group can be used, and further, the functional group can be used for another functional group.
  • Groups can also be introduced.
  • a desired functional group can be introduced by surface modification with a silane coupling agent, for example, aminopropyl trioxide. If methoxysilane is used, an amino group can be introduced.
  • a thiol group can be introduced, for example, by reacting N-succinimidyl S-acetylthioacetate (SATA) with the amino group of avidin.
  • SATA N-succinimidyl S-acetylthioacetate
  • a phosphor having a group can be linked to avidin into which a thiol group is introduced.
  • the secondary antibody-fluorescent nanoparticle conjugate can be obtained by using, for example, a commercially available fluorescent labeling reagent (kit) based on a known technique capable of binding a desired fluorescent dye to a desired antibody (protein). Can be produced.
  • kit fluorescent labeling reagent
  • a secondary antibody to fluorescent nanoparticle conjugate per se in which desired fluorescent nanoparticles are bound to a desired antibody is commercially available, it may be used.
  • the section is immersed in a container containing xylene to remove paraffin.
  • the temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature.
  • the immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, xylene may be exchanged during the immersion.
  • the section is immersed in a container containing ethanol to remove xylene.
  • the temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature.
  • the immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, ethanol may be exchanged during the immersion.
  • the temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature.
  • the immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, water may be exchanged during the immersion.
  • the target biological material is activated.
  • the activation conditions are not particularly defined, but as the activation liquid, 0.01 M citrate buffer (pH 6.0), 1 mM EDTA solution (pH 8.0), 5% urea, 0.1 M Tris-HCl buffer A liquid etc. can be used.
  • As the heating device an autoclave, a microwave, a pressure cooker, a water bath, or the like can be used.
  • the temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The temperature can be 50 to 130 ° C. and the time can be 5 to 30 minutes.
  • the section after the activation treatment is immersed in a container containing PBS and washed.
  • the temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature.
  • the immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, PBS may be replaced during the immersion.
  • fluorescent nanoparticles having a site that can be directly or indirectly bound to the target biological material are dispersed in the fluorescent nanoparticle dilution liquid of the present invention and placed on a tissue section. , React with the target biological material.
  • the fluorescent immunostaining solution used in the immunostaining step or the fluorescent nanoparticle diluent and other components for preparing it are as described above, and may be prepared in advance before this step.
  • the immunostaining agent is [primary antibody (probe)] ... [secondary antibody]-[biotin] / [avidin]-[fluorescent substance-containing nanoparticle (phosphor)] (" -- is bound by antigen-antibody reaction. "-" Indicates that they are bound by a covalent bond that may be mediated through a linker molecule as necessary, and "/" indicates that they are bound by an avidin-biotin reaction. ))
  • primary antibody solution primary antibody solution
  • secondary treatment a treatment of immersing the pathological specimen in the secondary antibody-biotin conjugate solution
  • Conditions and conditions for performing the immunostaining process are the temperature and the immersion time when the tissue section as a pathological specimen is immersed in a predetermined solution (reagent). According to a conventional immunostaining method, it can be appropriately adjusted so that an appropriate signal is obtained.
  • the temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature.
  • the reaction time is preferably 30 minutes or more and 24 hours or less.
  • a known blocking agent such as BSA-containing PBS or a surfactant such as Tween 20
  • a surfactant such as Tween 20
  • the solution for fluorescent immunostaining used in the fluorescent labeling treatment or the fluorescence used for the preparation thereof.
  • the pathological specimen that has undergone the immunostaining process is preferably subjected to treatments such as immobilization / dehydration, clearing, and encapsulation so as to be suitable for observation.
  • the immobilization / dehydration treatment may be performed by immersing the pathological specimen in a fixation treatment solution (crosslinking agent such as formalin, paraformaldehyde, glutaraldehyde, acetone, ethanol, methanol).
  • a fixation treatment solution crosslinking agent such as formalin, paraformaldehyde, glutaraldehyde, acetone, ethanol, methanol.
  • a clearing solution xylene or the like.
  • the encapsulating process may be performed by immersing the pathological specimen that has undergone the penetration process in the encapsulating liquid. Conditions for performing these treatments, for example, the temperature and immersion time when the pathological specimen is immersed in a predetermined treatment solution, can be appropriately adjusted according to the conventional immunostaining method so as to obtain an appropriate signal. it can.
  • a morphological observation staining step for observing the morphology of cells, tissues, organs and the like in a bright field.
  • the morphological observation staining step can be performed according to a conventional method. For morphological observation of tissue specimens, staining using eosin, in which cytoplasm, stroma, various fibers, erythrocytes, and keratinocytes are stained from red to dark red, is typically used.
  • hematoxylin in which cell nuclei, lime, cartilage tissue, bacteria, and mucus are stained blue-blue to light blue
  • HE staining eosin staining
  • each pathological specimen is irradiated with excitation light corresponding to the excitation light corresponding to the fluorescent substance labeled with the target biological substance used in the immunostaining process in the same field of view of the microscope at the desired magnification. Then, each immunostained image by fluorescence emitted from these phosphors is observed and photographed.
  • the excitation light can be irradiated by using, for example, a laser light source included in the fluorescence microscope and an excitation light optical filter that selectively transmits a predetermined wavelength as required. Imaging of an immunostained image can be performed, for example, with a digital camera provided in a fluorescence microscope.
  • an excitation light that contains only the desired fluorescence and causes unwanted fluorescence or noise by using a fluorescent optical filter that selectively transmits a predetermined wavelength as necessary. Further, an immunostained image in which light is excluded can be taken.
  • the fluorescent label signal is preferably handled as the number of fluorescent bright spots.
  • Examples of software that can be used for image processing include “ImageJ” (open source).
  • image processing software By using such image processing software, bright spots with a predetermined wavelength (color) are extracted from the immunostained image and the sum of the brightness is calculated, or the number of bright spots with a predetermined brightness or higher is measured. It is possible to semi-automatically and quickly carry out the processing to be performed, particularly the processing for performing the above-described embodiment.
  • the size is constant and can be recognized by microscopic observation.
  • a signal whose size is larger than a certain value is determined as an aggregation bright spot. This bright spot and agglomerated bright spot can be quickly and semi-automatically distinguished using software.
  • the present invention can also be applied to a method of specifically staining a gene using fluorescent nanoparticles (eg, FISH method). That is, the gene staining method according to the present invention stains a gene using a gene staining solution containing the fluorescent nanoparticle dilution solution described above, a probe, and a fluorescent nanoparticle capable of binding to or coupled to the probe. It is a method to do.
  • FISH method fluorescent nanoparticles
  • the probe is, for example, a probe of a nucleic acid that specifically binds to a gene that encodes a biomolecule that is specifically expressed in a disease (cancer or the like).
  • the probe is a gene that encodes the target biological substance.
  • a probe is a nucleic acid molecule having a sequence (probe sequence) including a part or all of a specific region on a chromosome related to a specific disease as described above.
  • the nucleic acid includes naturally occurring nucleic acids such as DNA and RNA (mRNA, tRNA, miRNA, siRNA, non-coding-RNA, etc.) and artificial nucleic acids such as PNA and LNA (or BNA: Bridged Nucleic Acid). Therefore, the nucleic acid molecule is not limited as long as it can form a complementary strand with the nucleic acid sequence on the chromosome.
  • the nucleic acid molecule may be a natural nucleic acid, an artificial nucleic acid, or a nucleic acid molecule in which a natural nucleic acid and an artificial nucleic acid are linked.
  • Probes for the target gene can be prepared according to known methods, and can also be obtained as commercial products.
  • the base length, base sequence, and GC content of the probe can be prepared so as to have appropriate stringency in consideration of hybridization conditions (binding of the probe and fluorescent nanoparticles).
  • the binding between the probe and the fluorescent nanoparticle is not particularly limited as long as it does not interfere with the gene staining method (eg, FISH), and various bindings can be made.
  • the binding between the probe and the fluorescent nanoparticle may be either a method in which the fluorescent nanoparticle is directly bonded to the probe, or a method in which the probe is indirectly bonded through binding between biomolecules.
  • Examples of the direct binding method include, for example, introduction of a known thiol group into a hydroxyl group of phosphate bonded to the ribose C5 position at the 5 ′ end of the nucleic acid molecule or a hydroxyl group bonded to the C1 position of the ribose at the 3 ′ end of the nucleic acid molecule.
  • Examples include a method in which a thiol group (SH group) is substituted with a reagent, and fluorescent nanoparticles labeled with maleimide are reacted to bond both. It can be suitably performed using a kit of “5 ′ EndTag (application trademark) Nucleic Acid Labeling System” or “3 ′ EndTag DNA Labeling System” manufactured by Vector Laboratories.
  • maleimide group-modified fluorescent nanoparticles are reacted with Thiol-11-dUTP solution to obtain fluorescent nanoparticles bound with dUTP, and then incorporated into nucleic acid molecules by nick translation method.
  • the phosphor-integrated nanoparticles can be directly bound to the nucleic acid molecule.
  • the method of indirectly binding is a method of binding the probe and the fluorescent nanoparticle via specific binding between biomolecules (first and second binding group molecules).
  • biomolecules first and second binding group molecules.
  • the binding between biomolecules include, for example, an avidin-biotin binding system, a hapten-antihapten, etc., as a combination of the first and second biomolecules.
  • a specific base (for example, thymine (T)) of a nucleic acid molecule is a nucleotide (for example, biotin) labeled with a first biomolecule (for example, biotin).
  • Biotin-16-dUTP is substituted by nick translation, and a method in which fluorescent nanoparticles having (strept) avidin are bound to biotin of this probe can be exemplified.
  • the preparation of fluorescent nanoparticles modified with the second binding group molecule can be performed, for example, as follows.
  • a functional group is introduced into the fluorescent nanoparticle and the second binding group molecule by a reagent that introduces a functional group, respectively, and the second biomolecule and the fluorescent nanoparticle are bonded through the bonding between the functional groups.
  • a linker may be interposed between the functional groups.
  • functional group combinations include NHS ester group-amino group, thiol group-maleimide group combination, and the like.
  • the linker include linkers such as EMCS (N- [Epsilon-Maleimidecaproxy] succinimide ester) (manufactured by Thermo Scientific).
  • the FISH method may be performed according to standard procedures and processing conditions for each of the various methods described above.
  • a specimen slide on which a tissue section is placed may be immersed in one or more types of reagents according to the FISH method under appropriate temperature and time conditions.
  • Various reagents necessary for carrying out the FISH according to the present invention can be prepared according to known methods, and can also be obtained as commercial products.
  • Specimen pretreatment in the FISH method includes deparaffinization, FISH pretreatment, enzyme (protease) treatment, fixation treatment, and the like.
  • the staining process a process based on the FISH method (FISH staining process), that is, a DNA denaturation process, a hybridization process, a post-hybridization process, and the like, and usually a nuclear staining process (for example, by DAPI) are performed.
  • FISH staining process a process based on the FISH method
  • solvent replacement processing filling processing (encapsulation processing using an encapsulating agent), protection processing, and washing processing and dehydration processing performed before the solvent replacement processing as necessary are performed.
  • a fluorescent nanoparticle diluent used for immunostaining using fluorescent nanoparticles contains 1 to 5% (W / W) of a protein having a molecular weight of 40,000 or more, and has a molecular weight of 40,000. If the diluted solution for fluorescent nanoparticles contains 1 to 3% (W / W) of less than 1 protein, the diluted solution for fluorescent nanoparticles of the present invention is used when the fluorescent particles are diluted in fluorescent immunostaining. As a result, non-specific adsorption of fluorescent nanoparticles can be suppressed, background noise seen during detection can be reduced, and accuracy and quantitativeness can be improved in evaluating stained images.
  • the protein having a molecular weight of 40,000 or more is BSA, it is preferable from the viewpoint of stabilizing the protein other than BSA particularly when the above dilution is performed.
  • the protein having a molecular weight of less than 40,000 is casein, the gap between proteins having a molecular weight of 40,000 or more attached to a non-specifically adsorbed portion (such as a section site around the antigen) is filled (closed). An effect can be acquired suitably.
  • Casein has the property that oily components (hydrophobic components) that are insoluble in water are coordinated outside the casein molecules, and the casein molecules tend to gather together, so the casein molecules depend on the shape and size of the gap. Since they gather together to fill the gap, nonspecific adsorption can be suitably suppressed.
  • the ratio of ⁇ -casein in the casein is in the range of 0-10% (W / W), or the ratio of ⁇ -casein: ⁇ -casein is 40: 60-60: 40 ( ⁇ -casein And the total amount of ⁇ -casein is 100.)
  • the background is further suppressed and more quantitative evaluation is performed. Can do.
  • the fluorescent immunostaining kit includes (i) the diluted solution for fluorescent nanoparticles according to any one of (1) to (5) above, and (ii) the immunostaining reagent containing the fluorescent nanoparticles, By simply mixing the fluorescent nanoparticle diluent and the immunostaining reagent before immunostaining and using them for fluorescent immunostaining, the effect of suppressing the non-specific adsorption described above can be obtained relatively simply.
  • the container for storing the solution and the solution are sucked and discharged. Since the effect of suppressing nonspecific adsorption of the fluorescent nanoparticles to the inner surface of the pipette tip is obtained, the fluorescent nanoparticles are not unnecessarily wasted before the immunostaining step.
  • the immunostaining step includes a primary reaction process for specifically binding a primary antibody to a target biological substance, and a secondary reaction process for specifically binding a secondary antibody bound to biotin to the primary antibody.
  • nonspecific adsorption of avidin bound to fluorescent nanoparticles is also suppressed, resulting in an avidin-biotin binding system.
  • Fluorescent labeling treatment using can be suitably performed.
  • (10) 1 to 3 proteins containing 1 to 5% (W / W) of a protein having a molecular weight of 40,000 or more and having a molecular weight of less than 40,000, which are used when performing the FISH method using fluorescent nanoparticles % (W / W) -containing fluorescent nanoparticle dilution solution suppresses non-specific adsorption of fluorescent nanoparticles even when performing gene detection, and reduces noise and increases the detection signal.
  • a gene staining kit comprising (i) the fluorescent nanoparticle diluent according to any one of (10) to (14) above, and (ii) a gene staining reagent containing the fluorescent nanoparticles.
  • the effect described in the above (6) can be obtained in gene detection.
  • the fluorescent nanoparticle dilution solution according to any one of (10) to (14) and the gene staining solution containing the fluorescent nanoparticle are used, the effect described in (7) above is effective in gene detection. Can also be obtained.
  • the gene staining method includes a gene staining step using the gene staining solution, the effect described in (8) above (the same effect can be obtained with respect to an isotope signal in addition to a fluorescent signal).
  • the gene staining step A primary reaction process for specifically binding a probe having a first binding group molecule to a gene to be detected;
  • the diluted solution for fluorescent nanoparticles described in (10) to (14) above is used to dilute the fluorescent nanoparticles to which the second binding group molecules that specifically bind to the first binding group molecules are bound, and the diluted solution Therefore, if the gene staining method includes a step of sequentially performing a secondary reaction process in which a probe specifically bound to the gene to be detected is fluorescently labeled, the non-specificity of the second binding group molecule bound to the fluorescent nanoparticle Non-specific adsorption of fluorescent nanoparticles due to selective adsorption can be suitably suppressed.
  • fluorescent nanoparticles labeled with a second binding group molecule are used, for example, when a fluorescent nanoparticle solution is stored in a tube such as an Eppendorf tube, although there arises a problem that the surface of the fluorescent nanoparticle and the portion of the second binding group molecule (avidin, etc.) are non-specifically bound, the present invention can suppress the non-specific adsorption described above, and the fluorescence Nanoparticles are hard to lose.
  • the fluorescent nanoparticles when linked to the probe, the non-specific adsorption of the fluorescent nanoparticles to the tissue section is suppressed. An enhancement of the (fluorescence) signal is made.
  • the linker reagent “Maleimide-PEG 2 -Biotin” (Thermo Scientific, product number 21901) was adjusted to 0.4 mM using DMSO. 8.5 ⁇ L of this linker reagent solution was added to the antibody solution, mixed, and reacted at 37 ° C. for 30 minutes to bind biotin to the anti-rabbit IgG antibody via the PEG chain.
  • the reaction solution was purified through a desalting column.
  • the absorbance at a wavelength of 300 nm was measured using a spectrophotometer (Hitachi “F-7000”) to calculate the concentration of the protein (biotin-modified secondary antibody) in the reaction solution.
  • a solution in which the concentration of the biotin-modified secondary antibody was adjusted to 250 ⁇ g / mL using a 50 mM Tris solution was used as a biotin-modified secondary antibody (reagent II) solution.
  • the particles subjected to the above surface amination treatment are adjusted to 3 nM using PBS (phosphate buffered saline) containing 2 mM of EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), and the final concentration of this solution is 10 mM.
  • SM (PEG) 12 manufactured by Thermo Scientific, succinimidyl-[(N-maleimidopropionamido) -dodecaethyleneglycol] ester
  • fluorescent substance-encapsulated melamine nanoparticles having a maleimide group at the end were obtained.
  • streptavidin manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • SATA N-succinimidyl S-acetylthioacetate
  • the above-mentioned fluorescent substance-encapsulated melamine nanoparticles and streptavidin were mixed in PBS containing 2 mM of EDTA and reacted at room temperature for 1 hour. 10 mM mercaptoethanol was added to stop the reaction. After concentrating the obtained solution with a centrifugal filter, unreacted streptavidin and the like were removed using a gel filtration column for purification to produce streptavidin-binding fluorescent substance-encapsulated melamine nanoparticles.
  • Nanoparticles having an average particle diameter of 150 nm were prepared.
  • E1 Specimen preparation process
  • Breast cancer tissue array slide (slide glass with tissue section) (USBiomax br243) was purchased and stained with Ventana benchmark ULTRA using Ventana I-VIEW pathway HER2 (4B5) kit, DAB method Morphologically identified the HER2 3+ region (ie, the cancer cell region) and the stromal cell region.
  • the specimen was deparaffinized and washed with water.
  • the washed tissue array slide was autoclaved at 121 ° C. for 15 minutes in 10 mM citrate buffer (pH 6.0) to activate the antigen.
  • the tissue array slide after the activation treatment was washed with PBS, and the washed tissue array slide was subjected to blocking treatment with PBS containing 1% BSA for 1 hour.
  • (E2) Immunostaining step (E2-1) Primary reaction treatment of immunostaining
  • the primary reaction treatment for the first immunostaining of the target biological substance HER2 is performed using PBS containing 1 W / W% of BSA.
  • a primary reaction treatment solution containing HER2 rabbit monoclonal antibody “4B5” (Ventana) at a concentration of 0.05 nM was prepared.
  • the specimen prepared in the step (1) was immersed in this primary reaction treatment solution and reacted at 4 ° C. overnight.
  • the specimen was irradiated with excitation light corresponding to the Texas Red dye used for the fluorescent labeling of the target biological material HER2, to emit fluorescence, and an immunostained image in that state was photographed.
  • the wavelength of the excitation light was set to 575 to 600 nm using the excitation light optical filter provided in the fluorescence microscope, and the wavelength of the fluorescence to be observed was set to 612 to 692 nm using the fluorescence optical filter.
  • the intensity of the excitation light at the time of observation and image photographing with a fluorescence microscope was such that the irradiation energy near the center of the visual field was 900 W / cm 2 .
  • the exposure time at the time of image shooting was adjusted within a range in which the luminance of the image was not saturated, and set to, for example, 4000 ⁇ sec.
  • Such immunostained images were taken in the same visual field, and then the same operation was repeated while changing the visual field, and a total of 5 visual fields were performed per specimen (first to fifth visual fields).
  • the number of the bright spots representing the Texas red dye-encapsulated melamine resin particles fluorescently labeled with HER2 was counted more than a predetermined value.
  • Interstitial noise number of bright spots and aggregated bright spots per cell in HER2 3+ region (namely, cancer cell region) were counted. The results are shown in Table 1. Since HER2 is not expressed in the stromal cell region, the bright spot located in the stromal cell is a nonspecific signal, that is, noise. A large number of interstitial noise bright spots means that there are many non-specific reactions, and counting this was used as an evaluation index for immune reactions.
  • Example 4 Purchase a lung tissue array slide (slide glass with tissue section) (USBiomax LC241b), and morphologically identify the stromal cell region using anti-PD-L1 rabbit monoclonal antibody “SP142” Spring Bioscience (SBS) The procedure was the same as (E1) except that it was used. Then, instead of the anti-HER2 rabbit monoclonal antibody “4B5”, the anti-PD-L1 rabbit monoclonal antibody “SP142” was used by Spring Bioscience (SBS), and the preparation examples were replaced with streptavidin-modified Texas red dye-encapsulated melamine resin particles.
  • Dyeing and evaluation were performed in the same manner as (E2) to (E4) except that the streptavidin-modified quantum dot-encapsulated melamine resin nanoparticles prepared in 5 were used.
  • the wavelength of the excitation light to be irradiated is set to 415 to 455 nm using an excitation light optical filter (“QD655-C” manufactured by Optline Co., Ltd.) provided in the fluorescence microscope, and the fluorescence to be observed.
  • the wavelength of was set to 648 to 663 nm using a fluorescent optical filter.
  • Example 5 The same procedure as in Experimental Example 1 was performed except that the process of identifying the stromal cell region (E1) was omitted. That is, a breast cancer tissue array slide (slide glass carrying a tissue section) (USBiomax br243) was purchased, deparaffinized, and then washed with water. The washed tissue array slide was autoclaved at 121 ° C. for 15 minutes in 10 mM citrate buffer (pH 6.0) to activate the antigen. The tissue array slide after the activation treatment was washed with PBS, and the washed tissue array slide was subjected to blocking treatment with PBS containing 1% BSA for 1 hour.
  • the reaction was performed at 15 ° C. for 4 hours, and the reaction was stopped by heating at 70 ° C. for 10 minutes. 25 ⁇ L of distilled water was added to the centrifuge tube after the reaction.
  • the biotin-labeled BAC probe reaction solution was purified by a microspin column for nucleic acid purification (“MicroSpin S-200HR Column” manufactured by GE Healthcare, product number “# 27-5120-01”). To this solution, about 5.56 ⁇ L of 3M sodium acetate solution (pH 5.2) and 150 ⁇ L of 100% ethanol were added, and the mixture was allowed to stand at ⁇ 20 ° C. for 1 hour or longer. A precipitate was formed by centrifugation at 16000 rpm for 10 minutes at 4 ° C.
  • FISH includes deparaffinization, specimen slide pretreatment, enzyme treatment, specimen fixing treatment, probe preparation, specimen slide DNA denaturation treatment, hybridization treatment, slide glass washing treatment, and DAPI. The staining process was performed in this order.
  • Deparaffinization was performed by treating a specimen slide of a HER2-positive stained control specimen (“HER2-FISH Control Slide Code PS-09006” manufactured by Pathology Laboratories) in the order of (1) to (4) below. .
  • HER2-FISH Control Slide Code PS-09006 manufactured by Pathology Laboratories
  • (1) Immerse in Hemo-De for 10 minutes at room temperature.
  • (2) Immerse the specimen slide in new Hemo-De for 10 minutes at room temperature. Repeat the same operation three times.
  • the specimen slide is immersed in 100% ethanol at room temperature for 5 minutes, washed twice, and dehydrated.
  • the specimen slide is air-dried or dried on a slide warmer at 45 to 50 ° C.
  • the specimen slide was pretreated in the following order (1) to (6) to remove proteins from the cell membrane and the nuclear membrane.
  • (1) Treat the specimen slide with 0.2 mol / L HCl at room temperature for 20 minutes.
  • (2) Immerse the specimen slide in purified water for 3 minutes.
  • (3) The specimen slide is immersed in a washing buffer solution (2 ⁇ SSC: standard saline citrate) for 3 minutes.
  • (4) The specimen slide is immersed in a pretreatment solution (1N NaSCN) at 80 ° C. for 30 minutes.
  • (6) The specimen slide is immersed in a washing buffer solution (2 ⁇ SSC) for 5 minutes, and this immersion operation is repeated twice.
  • the sample treatment that had been pretreated was subjected to enzyme treatment by performing the following treatments (1) to (4) in this order.
  • (2) The specimen slide is immersed in a protease solution heated to 37 ° C. for 10 to 60 minutes. This immersion treatment is performed with 25 mg protease (2500-3000 Units / mg) [pepsin] / 1M NaCl [pH 2.0] in 50 mL at 37 ° C. for 60 minutes) in order to decompose cell membrane and nuclear membrane proteins, particularly collagen. It is desirable to process.
  • (4) The specimen slide is air-dried or dried on a slide warmer at 45 to 50 ° C. for 2 to 5 minutes.
  • specimen fixation As the specimen fixing process, the following processes (137) to (3) were performed on the specimen slide that had been pretreated. (1) The specimen slide is immersed in 10% neutral buffered formalin (“4% paraformaldehyde / phosphate buffer” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product number 163-1004) at room temperature for 10 minutes. (2) Immerse the specimen slide in the washing buffer for 5 minutes. Repeat the same operation twice. (3) The specimen slide is air-dried or dried on a slide warmer at 45 to 50 ° C. for 2 to 5 minutes.
  • the streptavidin-binding fluorescent substance-encapsulated melamine nanoparticles of Preparation Example 3 were bound to the DNA probe bound to the HER2 gene and labeled with biotin as follows.
  • the particles prepared in Preparation Example 3 were diluted with a diluent to make 0.02 nM, dropped onto a 100 ⁇ L sample slide, and a binding reaction was performed at room temperature for 60 minutes. It was immersed in PBS for 5 minutes and washed 3 times.
  • DAPI staining was performed as follows. First, 10 ⁇ L of DAPI counterstain was added to the hybridization area of the specimen slide. Next, after hybridization treatment, DAPI staining (2 ⁇ g / mL PBS) is performed at 25 ° C. for 10 minutes in order to count the number of cells. The cell nucleus is stained, covered with a cover glass, and the specimen slide is covered until signal measurement. Stored protected from light. DAPI (4 ′, 6-Diamidino-2-phenylindole, Dihydrochloride) used Molecular Probes (D1306).
  • ⁇ Fluorescence microscope observation> In the fluorescence microscope observation, the section subjected to FISH as described above is subjected to fluorescence microscope observation (600 times) using a fluorescence microscope Zeiss imager (Camera: MRm monochrome / with cooling function, objective lens ⁇ 60 oil immersion). The fluorescence image (fluorescence still image) and the number of bright spots were measured.
  • a mixed solution of 4% and BSA 1 to 5% was used, the number of bright spots (the number of bright spots per cell in the HER2 3+ region (ie, cancer cell region)) doubled.

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Abstract

[課題]蛍光ナノ粒子を用いた免疫染色を行う際に、蛍光ナノ粒子の非特異的な吸着を抑制してバックグラウンドノイズを抑えることで、より高い精度で目的とする生体物質の検出および定量をおこなうための手段を提供する。 [解決手段]分子量40,000以上のタンパク質(BSA等)を1~5%(W/W)、および分子量40,000未満のタンパク質(カゼイン等)を1~3%(W/W)含有しており、また低分子量のタンパク質としてカゼインを用いる場合において、好ましくは前記カゼイン内のκ-カゼイン含有比率が10%(W/W)以下であり、含有しているα-カゼイン:β-カゼインの比率が40:60~60:40(α-カゼインおよびβ-カゼインの合計量を100とする。)である蛍光ナノ粒子用希釈液により蛍光ナノ粒子を希釈して免疫染色を行う。

Description

蛍光ナノ粒子用希釈液、これを用いた蛍光免疫染色用キット、蛍光免疫染色用溶液、および蛍光免疫染色法、遺伝子染色法
 本発明は、蛍光免疫染色法(や遺伝子検出法)で使用する蛍光ナノ粒子の希釈液、これを用いた蛍光免疫染色用キット、蛍光免疫染色用溶液、および蛍光免疫染色法、遺伝子染色法に関する。
 近年の抗体医薬を中心とした分子標的薬治療の広がりに伴い、分子標的薬をより効率的に使用するための正確な診断法への必要性が高まっている。具体的には、標的となる生体物質の発現量を定量的に評価することにより、患者ごとの分子標的薬の適用可否を効率的に行うことが求められている。例えば、ある薬剤投与の有効性の判定方法として、標的生体物質のタンパク質等の発現を解析する免疫組織化学〔Immunohistochemistry;IHC〕法および、標的生体物質遺伝子等の増幅を解析するFISH〔Fluorescence in situ hybridization〕法が臨床の場で広く用いられている。
 現在は、患部より採取した組織を固定するために脱水し、パラフィンによるブロック化といった処理を行った後2~8ミクロンの厚さの薄片に切り、パラフィンを取り除いた切片(以下「組織切片」ともいう。)に対し、標的とする生体物質を染色し、その顕微鏡観察を行っていることが多い。この顕微鏡画像の中で、細胞の核の大きさや形の変化、組織としてのパターンの変化などの形態学的な情報、染色情報をもとに診断を行っている。画像のデジタル化技術の発達は上述の病理診断に対して、顕微鏡やデジタルカメラなどを用いてデジタルカラー画像として入力された病理画像から、病理医が病理診断を行う際に必要となる情報を抽出および計測して表示する自動化された病理診断支援装置の提案を可能としている。
 従来から組織染色方法として、色素を用いるヘマトキシリン-エオジン〔HE〕染色、酵素を用いたDAB染色法が広くおこなわれてきたが、その染色濃度は温度、時間などの環境条件により大きく左右され、正確な定量測定は困難であるとされている。
 他方、色素に代わる標識試薬として蛍光ナノ粒子を用いた免疫染色法について、特許文献1に開示されている。蛍光ナノ粒子を用いて免疫染色を行うことで、従来の酵素法では得られない高い精度および定量性のある評価が可能となるが、このような高輝度の蛍光体を用いた場合、1粒子でも検出可能なため、蛍光ナノ粒子の非特異的な結合により、バックグラウンドノイズが生じやすくなる、という問題が生じる。(この問題は、例えば疾病に関する遺伝子(例;HER2遺伝子)を検出する場合にも同様に生じる。)
 本発明者らは、これまでも蛍光ナノ粒子を用いた定量的な免疫染色法(さらには、遺伝子染色法)における精度をあげるため、特許文献1に記載されているように、ブロッキング工程でタンパク質を切片に添加する事などの鋭意工夫を行ってきた。しかし、蛍光ナノ粒子の希釈液の組成については、特に検討してはこなかった。例えば、特許文献2に記載されているように、これまでは、抗体希釈液として広く用いられている1%BSA含有PBSで蛍光ナノ粒子を希釈してきた。
特開2013-57631公報 特開2006-53031公報
 本発明は、上述したような課題を解決するために、蛍光ナノ粒子を用いた免疫染色(または遺伝子染色)を行う際に、蛍光ナノ粒子の非特異的な吸着を抑制してバックグラウンドノイズを抑えることで、より高い精度で目的とする生体物質の検出および定量をおこなうための手段を提供することを課題とする。
 本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、蛍光ナノ粒子を用いた蛍光免疫染色法(または遺伝子染色法)で使用する蛍光ナノ粒子の希釈液の組成に着目し、研究を進めた結果、高分子量(Mw≧40,000:BSA等)と低分子量(Mw<40,000:カゼイン等)のタンパク質をそれぞれ所定の濃度で含有する溶液に蛍光ナノ粒子を分散させることで、蛍光ナノ粒子の非特異的な吸着を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 上述した目的を実現するために、本発明の一側面を反映した蛍光ナノ粒子用希釈液は、蛍光ナノ粒子を用いた免疫染色(または遺伝子染色)を行う際に使用する、分子量40,000以上のタンパク質を1~5%(W/W)含有し、かつ分子量40,000未満のタンパク質を1~3%(W/W)含有している。
 蛍光免疫染色(または遺伝子染色)において、蛍光粒子を希釈する際に本発明の蛍光ナノ粒子用希釈液を用いることで、検出時にみられるバックグラウンドノイズを低減させることが可能となり、染色画像の評価するにあたって、精度と定量性の向上を図ることができる。
 以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明はこれらに限定されない。
- 蛍光ナノ粒子用希釈液 -
 本発明の蛍光ナノ粒子用希釈液は、少なくとも、高分子量(Mw≧40,000)のタンパク質を1~5%(W/W)と低分子量(Mw<40,000)のタンパク質を1~3%(W/W)含有しており、この溶液を用いて蛍光ナノ粒子を分散させることで、免疫染色(または遺伝子染色)を行うための蛍光免疫染色用溶液(または遺伝子染色用溶液)を調製することができる。以下、本発明について、より詳細に説明する。
 <希釈液>
 本発明の蛍光ナノ粒子用希釈液は、少なくとも、高分子量(Mw≧40,000)のタンパク質を1~5%(W/W)および/または低分子量(Mw<40,000)のタンパク質を1~3%(W/W)含有している。
 高分子量のタンパク質としてはBSA(分子量約66,000)が好ましい。BSAは特にタンパク質を安定化する効果を奏する。高分子量のタンパク質の分子量の上限値は特に限定されるものではないが、通常は400,000である。高分子量のタンパク濃度が1%を下回ると、観察される輝点の数が減少し、シグナルが弱くなる。一方、このタンパク濃度が5%を超えると輝点が凝集しやすくなり、正確なシグナルの評価が困難になる。このような作用効果の点から、高分子量のタンパク質濃度は1.5~3%(W/W)がより好ましい。
 また、低分子量のタンパク質としてはカゼイン(分子量約23,000)が好ましい。カゼインを用いることにより、特にタンパク質が非特異的に吸着する部分をふさぐ効果を奏する。低分子量のタンパク質の分子量の下限値は特に限定されるものではないが、通常は1,000である。低分子量のタンパク濃度が1%を下回ると、バックグラウンドノイズが高くなり、シグナルの定量性が低くなる。一方、このタンパク濃度が3%を超えると、観察される輝点数が減少し、シグナルが弱くなる。このような作用効果の点から、低分子量のタンパク質濃度は1.2~2.4%(W/W)がより好ましい。
 また、牛乳などに含有される天然カゼインにおいては、α-カゼイン、β-カゼイン、κ-カゼインおよびγ-カゼインの4種類のカゼインが、それぞれ50%、35%、13%、2%の割合で含有されている。それぞれのカゼインは、市販のものを利用することもできるし、また種々の分画法により分画することもでき、それらを混合することで所望の配合組成のカゼインを調製することが可能である。
 ここで本発明に係る蛍光ナノ粒子用希釈液に含有されるα-カゼイン:β-カゼインの比率を40:60~60:40(α-カゼインおよびβ-カゼインの合計量を100とする。)に、および/またはカゼイン内のκ-カゼインの含有比率を10%以下に調整することで、観察時におけるバックグラウンドがより抑制され、より定量性のある評価を行うことができる。なお、カゼインは、特にκ-カゼインを中心に、様々なミセル構造を形成することが知られており、上記のような条件を満たす組成がそのミセル構造の形成の態様を介して本発明の作用効果と関係している可能性もある。
 上記のことから、本発明における蛍光ナノ粒子用希釈液として、具体的には、BSAを1~5%(W/W)、カゼインを1~3%(W/W)含有し、該カゼイン内のκ-カゼイン含有比率が10%(W/W)以下であることが好ましい(特に、κ-カゼインの比率が0.5~10%(W/W)であることがより好ましい。)。また、α-カゼイン:β-カゼインの比率が40:60~60:40(α-カゼインおよびβ-カゼインの合計量を100とする。)であるものが特に好ましい。
 各タンパク質を上記の濃度に調整するには、一般的に、PBSあるいはTBS等の溶媒(緩衝液)が用いられる。すなわち、本発明の蛍光ナノ粒子用希釈液の溶媒として、これらの緩衝液を用いることができる。
 また、蛍光ナノ粒子用希釈液には、Tween20、Digitonin等の非イオン性界面活性剤が含有されていても良く、またEDTA等のキレート剤が含有されていてもよい。
 この蛍光ナノ粒子用希釈液を用いて、目的生体物質用の蛍光ナノ粒子を含む免疫染色用試薬を所望の濃度に希釈することで、バックグラウンドノイズが抑制され、定量性の高い蛍光免疫染色(または遺伝子染色)をおこなうことが可能になる。
 ・キット
 さらに本発明においては、蛍光ナノ粒子を用いた免疫染色(または遺伝子染色)を行うためのキットが規定される。このキットは少なくとも、目的生体物質用の蛍光ナノ粒子を含む免疫染色用試薬(または遺伝子染色試薬)および上記蛍光ナノ粒子用希釈液を含む。このキットは更に、必要に応じて、目的生体物質を免疫染色するためのその他の必要な試薬、部材等や、本発明に係る蛍光免疫染色(または遺伝子染色)を実施するための説明書などを含んでいてもよい。
 ・染色用溶液
 また、本発明においては、目的生体物質用の免疫染色用試薬を上記蛍光ナノ粒子用希釈液で希釈した蛍光免疫染色用溶液(または遺伝子染色用溶液)が提供される。免疫染色用試薬(または遺伝子染色用試薬)の希釈倍率については、目的生体物質と免疫染色用試薬とのアフィニティーに応じて最適化することができる。
 <目的生体物質>
 本発明における目的生体物質は、組織切片に発現している生体物質、特にタンパク質(抗原)(や遺伝子)であって、主に病理診断の観点からの定量ないし検出のために、蛍光標識体を用いた免疫染色の対象とするものを指す。
 目的生体物質は、病理診断など本発明の定量方法の用途を考慮しながら選択すればよく、特に限定されるものではない。典型的な目的生体物質としては、各種の癌組織の細胞膜で発現しており、バイオマーカーとして利用することができる生体物質、たとえば、EGFR(HER1)(Epidermal Growth Factor Receptor:上皮増殖因子受容体)、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor:ヒト上皮増殖因子受容体)、HER3、HER4、VEGFR(Vasular Endothelial Growth Factor Receptor:血管内皮細胞増殖因子受容体)、IGFR(Insulin-like Growth Factor Receptor:インスリン様増殖因子受容体)、HGFR(Hepatocyte Growth Factor Receptor:肝細胞増殖因子受容体)といった増殖因子の受容体(レセプター)や、PD-1(Programmed cell death 1)、PD-L1(Programmed cell death ligand 1)などの免疫系の受容体であるタンパク質が挙げられる。EGFR/HERには、大腸癌などの癌組織において過剰発現しているEGFR/HER1(ErbB1とも呼ばれる)、乳癌などの癌組織において過剰発現しているEGFR2/HER2(ErbB2、neuとも呼ばれる)、EGFR3/HER3およびEGFR4/HER4が包含される。VEGFRには、肝臓癌、食道癌などの癌組織における血管内皮細胞において発現が亢進しているVEGFR-1(Flt-1とも呼ばれる)、VEGFR-2(Flt-2、KDRとも呼ばれる)およびリンパ管内皮細胞において発現が亢進しているVEGFR-3(Flt-4とも呼ばれる)が包含される。たとえばHER2は、乳癌に係る病理診断において本発明の定量方法を実施する際の目的生体物質として好適である。
 目的生体物質は、上記に加えて、癌の増殖や分子標的薬の奏効率に関係する遺伝子として、HER2、TOP2A、HER3、EGFR、P53、METなどが挙げられる。さらに、癌関連遺伝子として知られている遺伝子として、以下のものが挙げられる。チロシンキナーゼ関連遺伝子として、ALK、FLT3、AXL、FLT4(VEGFR3、DDR1、FMS(CSF1R)、DDR2、EGFR(ERBB1)、HER4(ERBB4)、EML4-ALK、IGF1R、EPHA1、INSR、EPHA2、IRR(INSRR)、EPHA3、KIT、EPHA4、LTK、EPHA5、MER(MERTK)、EPHA6、MET、EPHA7、MUSK、EPHA8、NPM1-ALK、EPHB1、PDGFRα(PDGFRA)、EPHB2、PDGFRβ(PDGFRB)EPHB3、RET、EPHB4、RON(MST1R)、FGFR1、ROS(ROS1)、FGFR2、TIE2(TEK)、FGFR3、TRKA(NTRK1)、FGFR4、TRKB(NTRK2)、FLT1(VEGFR1)、TRKC(NTRK3) が挙げられる。また、乳がん関連の遺伝子としてATM、BRCA1、BRCA2、BRCA3、CCND1、E-Cadherin、ETV6、FGFR1、HRAS、KRAS、NRAS、NTRK3、p53、PTENが挙げられる。カルチノイド腫瘍に関連する遺伝子として、BCL2、BRD4、CCND1、CDKN1A、CDKN2A、CTNNB1、HES1、MAP2、MEN1、NF1、NOTCH1、NUT、RAF、SDHD、VEGFAが挙げられる。大腸がん関連遺伝子として、APC、MSH6、AXIN2、MYH、BMPR1A、p53、DCC、PMS2、KRAS2 (or Ki-ras)、PTEN、MLH1、SMAD4、MSH2、STK11、MSH6が挙げられる。肺がん関連の遺伝子としては、ALK、PTEN、CCND1、RASSF1A、CDKN2A、RB1、EGFR、RET、EML4、ROS1、KRAS2、TP53、MYCが挙げられる。肝臓がん関連の遺伝子としては、Axin1、MALAT1、b-catenin、p16 INK4A、c-ERBB-2、p53、CTNNB1、RB1、Cyclin D1、SMAD2、EGFR、SMAD4、IGFR2、TCF1、KRASが挙げられる。腎臓がん関連遺伝子として、Alpha、PRCC、ASPSCR1、PSF、CLTC、TFE3、p54nrb/NONO、TFEBが挙げられる。甲状腺がん関連遺伝子として、AKAP10、NTRK1、AKAP9、RET、BRAF、TFG、ELE1、TPM3、H4/D10S170、TPRが挙げられる。卵巣がん関連遺伝子として、AKT2、MDM2、BCL2、MYC、BRCA1、NCOA4、CDKN2A、p53、PIK3CA、GATA4、RB、HRAS、RET、KRAS、RNASET2が挙げられる。前立腺がん関連遺伝子として、AR、KLK3、BRCA2、MYC、CDKN1B、NKX3.1、EZH2、p53、GSTP1、PTENが挙げられる。骨腫瘍関連遺伝子として、CDH11、COL12A1、CNBP、OMD、COL1A1、THRAP3、COL4A5、USP6が挙げられる。
 <抗体>
 一次抗体には、前述したような目的生体物質としてのタンパク質を抗原として特異的に認識して結合する抗体(IgG)を用いることができる。たとえば、EGFR(発現タンパク質)を目的生体物質とする場合は抗EGFR抗体を、HER2を目的生体物質とする場合は抗HER2抗体を用いることができる。
 二次抗体には、一次抗体を抗原として特異的に認識して結合する抗体(IgG)を用いることができる。
 一次抗体および二次抗体はいずれも、ポリクローナル抗体であってもよいが、定量の安定性の観点から、モノクローナル抗体が好ましい。抗体を産生する動物(免疫動物)の種類は特に限定されるものではなく、従来と同様、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、ヤギ、ヒツジなどから選択すればよい。
 一次抗体は、特定の生体物質(抗原)を特異的に認識して結合する能力を有するものであれば、天然の全長の抗体でなく、抗体断片または誘導体であってもよい。すなわち、本明細書における「抗体」という用語には、全長の抗体だけでなく、Fab、F(ab)'2、Fv、scFvなどの抗体断片およびキメラ抗体(ヒト化抗体等)、多機能抗体などの誘導体が包含される。
 <蛍光ナノ粒子>
 本発明において用いられる蛍光ナノ粒子としては、目的生体物質を1分子ずつ輝点として表すのに十分な強度の蛍光を発することができる「蛍光物質集積ナノ粒子」が好ましい。
 なお、本明細書における「蛍光物質」は、所定の波長の電磁波(X線、紫外線または可視光線)が照射されてそのエネルギーを吸収することで電子が励起し、その励起状態から基底状態に戻る際に余剰のエネルギーを電磁波として放出する、つまり「蛍光」を発する物質であって、二次抗体と直接的、あるいは間接的に結合させることのできるものを指す。また、「蛍光」は広義的な意味を持ち、励起のための電磁波の照射を止めても発光が持続する発光寿命の長い燐光と、発光寿命が短い狭義の蛍光とを包含する。
 <蛍光物質集積ナノ粒子>
 本発明における蛍光物質集積ナノ粒子は、有機物または無機物でできた粒子を母体とし、複数の蛍光物質(たとえば蛍光色素)がその中に内包されているおよび/またはその表面に吸着している構造を有する、ナノサイズの粒子である。この場合、母体(たとえば樹脂)と蛍光物質は、互いに反対の電荷を有する置換基ないし部位を有しており、静電的相互作用が働くものであることが好適である。
 蛍光物質集積ナノ粒子を形作る母体のうち、有機物としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、グアナミン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂など、一般的に熱硬化性樹脂に分類される樹脂;スチレン樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重合体)、ASA樹脂(アクリロニトリル-スチレン-アクリル酸メチル共重合体)など、一般的に熱可塑性樹脂に分類される樹脂;ポリ乳酸等のその他の樹脂;多糖を例示することができ、無機物としてはシリカ、ガラスなどを例示することができる。
 ・半導体集積ナノ粒子
 半導体集積ナノ粒子とは、蛍光体としての半導体ナノ粒子が、上記に記載した母体の中に内包されているおよび/またはその表面に吸着している構造を有する。半導体ナノ粒子を構成する素材は特に限定されるものではなく、たとえば、II-VI族化合物、III-V族化合物、またはIV族元素を含有するもの、たとえば、CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、ZnTe、InP、InN、InAs、InGaP、GaP、GaAs、Si、Geなどが挙げられる。また、半導体が母体に内包されている場合、母体内部に分散されていればよく、母体自体と化学的に結合していても、していなくてもよい。
 ・蛍光色素集積ナノ粒子
 蛍光色素集積ナノ粒子とは、蛍光色素が、上記に記載した母体の中に内包されている、および/またはその表面に吸着している構造を有する。蛍光色素は特に限定されるものではなく、たとえば、ローダミン系色素分子、スクアリリウム系色素分子、シアニン系色素分子、芳香環系色素分子、オキサジン系色素分子、カルボピロニン系色素分子、ピロメセン系色素分子などを例示することができる。あるいは、Alexa Fluor(登録商標、インビトロジェン社製)系色素分子、BODIPY(登録商標、インビトロジェン社製)系色素分子、Cy(登録商標、GEヘルスケア社製)系色素分子、DY系色素分子(登録商標、DYOMICS社製)、HiLyte(登録商標、アナスペック社製)系色素分子、DyLight(登録商標、サーモサイエンティフィック社製)系色素分子、ATTO(登録商標、ATTO-TEC社製)系色素分子、MFP(登録商標、Mobitec社製)系色素分子などを用いることができる。なお、このような色素分子の総称は、化合物中の主要な構造(骨格)または登録商標に基づき命名されており、それぞれに属する蛍光色素の範囲は当業者であれば過度の試行錯誤を要することなく適切に把握できるものである。また、蛍光色素が母体に内包されている場合、蛍光色素は母体内部に分散されていればよく、母体自体と化学的に結合していても、していなくてもよい。
 蛍光物質集積ナノ粒子は、公知の方法(たとえば特開2013-57937号公報参照)に従って作製することができる。より具体的には、たとえば、シリカを母体とし、その中に蛍光物質が内包されている蛍光物質内包シリカ粒子は、無機半導体ナノ粒子、有機蛍光色素などの蛍光物質と、テトラエトキシシランのようなシリカ前駆体とが溶解している溶液を、エタノールおよびアンモニアが溶解している溶液に滴下し、シリカ前駆体を加水分解することにより作製することができる。一方、樹脂を母体とし、蛍光物質を樹脂粒子の表面に吸着させるか、樹脂粒子中に内包させるかした蛍光物質内包樹脂粒子は、それらの樹脂の溶液ないし微粒子の分散液を先に用意しておき、そこに無機半導体ナノ粒子、有機蛍光色素などの蛍光物質を添加して撹拌することにより作製することができる。あるいは、樹脂原料の溶液に蛍光色素を添加した後、重合反応を進行させることにより、蛍光物質内包樹脂粒子を作製することもできる。たとえば、母体となる樹脂としてメラミン樹脂のような熱硬化性樹脂を用いる場合、その樹脂の原料(モノマーまたはオリゴマーないしプレポリマー、たとえばメラミンとホルムアルデヒドの縮合物であるメチロールメラミン)と、有機蛍光色素と、好ましくはさらに界面活性剤および重合反応促進剤(酸など)とを含有する反応混合物を加熱し、乳化重合法によって重合反応を進行させることにより、有機蛍光色素内包樹脂粒子を作製することができる。また、母体となる樹脂としてスチレン系共重合体のような熱可塑性樹脂を用いる場合、その樹脂の原料と、有機蛍光色素と(樹脂の原料モノマーとして、あらかじめ有機蛍光色素を共有結合などで結合させたモノマーを用いるようにしてもよい)、重合開始剤(過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリルなど)を含有する反応混合物を加熱し、ラジカル重合法またはイオン重合法によって重合反応を進行させることにより、有機蛍光色素内包樹脂粒子を作製することができる。
 蛍光物質集積ナノ粒子に内包させる蛍光物質としては、上述したような半導体ナノ粒子、蛍光色素のほか、たとえば、Y23、Zn2SiO4等を母体とし、Mn2+,Eu3+等を賦活剤とする「長残光蛍光体」を挙げることができる。
 蛍光物質集積ナノ粒子(特に上記のような製造方法によって得られる蛍光色素を内包した樹脂粒子)の平均粒径は、病理標本の免疫染色(または遺伝子染色)に適した粒径であれば特に限定されないが、輝点としての検出のしやすさなどを考慮すると、通常は10~500nm、好ましくは50~200nmである。また、粒径のばらつきを示す変動係数は、通常は20%以下であり、好ましくは5~15%である。このような条件を満たす蛍光物質集積ナノ粒子は、製造条件を調整することにより製造することができる。たとえば、乳化重合法により蛍光物質集積ナノ粒子を作製する場合は、添加する界面活性剤の量によって粒径を調節することができ、一般的に、蛍光物質集積ナノ粒子の母体原料の量に対する界面活性剤の量が相対的に多ければ粒径は小さくなり、その量が相対的に少なければ粒径は大きくなる傾向にある。
 なお、蛍光物質集積ナノ粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて電子顕微鏡写真を撮影して蛍光物質集積ナノ粒子の断面積を計測し、その断面形状を円と仮定したときに、その断面積に相当する円の直径として算出することができる。複数の蛍光物質集積ナノ粒子からなる集団の平均粒径および変動係数は、十分な数(たとえば1000個)の蛍光物質集積ナノ粒子について上記のようにして粒径を算出した後、平均粒径はその算術平均として算出され、変動係数は式:100×粒径の標準偏差/平均粒径、により算出される。
 <免疫染色剤の構成>
 目的生体物質を蛍光標識するための免疫染色剤に含まれる蛍光ナノ粒子としては、前述したように「蛍光物質集積ナノ粒子」が好ましい。免疫染色剤は、蛍光標識の効率を向上させて蛍光の劣化につながる時間経過をなるべく抑えるために、一次抗体および蛍光体が間接的に、つまり抗原抗体反応やアビジン・ビオチン反応などを利用した、共有結合以外の結合によって連結される複合体を用いることが好ましい。
 プローブおよび蛍光ナノ粒子が間接的に連結される免疫染色剤の一例として、[目的生体物質に対す一次抗体]…[一次抗体に対する抗体(二次抗体)]~[蛍光ナノ粒子(蛍光物質集積ナノ粒子)]が挙げられる。ここで、“…”は抗原抗体反応により結合していることを表し、“~”が示す結合の態様としては特に限定されず、例えば、共有結合,イオン結合,水素結合,配位結合,物理吸着または化学吸着等が挙げられ、必要に応じてリンカー分子を介していてもよい。例えば、無機物と有機物とを結合させるために広く用いられている化合物であるシランカップリング剤を用いることができる。このシランカップリング剤は、分子の一端に加水分解でシラノール基を与えるアルコキシシリル基を有し、他端に、カルボキシル基,アミノ基,エポキシ基,アルデヒド基などの官能基を有する化合物であり、上記シラノール基の酸素原子を介して無機物と結合する。具体的には、メルカプトプロピルトリエトキシシラン,グリシドキシプロピルトリエトキシシラン,アミノプロピルトリエトキシシラン,ポリエチレングリコール鎖を有するシランカップリング剤(例えば、Gelest社製PEG-silane no.SIM6492.7)等が挙げられる。シランカップリング剤を用いる場合、2種以上を併用してもよい。
 蛍光物質を内包したナノ粒子とシランカップリング剤との反応手順は、公知の手法を用いることができる。例えば、得られた蛍光物質を内包したシリカナノ粒子を純水中に分散させ、アミノプロピルトリエトキシシランを添加し、室温で12時間反応させる。反応終了後、遠心分離またはろ過により表面がアミノプロピル基で修飾された蛍光物質を内包したシリカナノ粒子を得ることができる。続いてアミノ基と抗体中のカルボキシル基とを反応させることで、アミド結合を介し抗体を、蛍光物質を内包したシリカナノ粒子と結合させることができる。必要に応じて、EDC〔1-Ethyl-3-[3-Dimethylaminopropyl]carbodiimide Hydrochloride;Pierce社製〕のような縮合剤を用いることもできる。
 必要により有機分子修飾された蛍光物質を内包したシリカナノ粒子と直接結合しうる部位と、分子標的物質と結合し得る部位とを有するリンカー化合物を用いることができる。具体例として、アミノ基に選択的に反応する部位とメルカプト基に選択的に反応する部位との両方を有するsulfo-SMCC〔Sulfosuccinimidyl-4-[N-maleimidomethyl]cyclohexane-1-carboxylate;Pierce社製〕を用いると、アミノプロピルトリエトキシシランで修飾した蛍光物質を内包したシリカナノ粒子のアミノ基と、抗体中のメルカプト基とを結合させることで、抗体が結合した蛍光物質を内包したシリカナノ粒子が得られる。
 蛍光物質を内包したポリスチレンナノ粒子に生体物質認識部位(生体物質を特異的に認識可能な部位、例;ビオチン、アビジン、抗体等)を結合させる場合、蛍光物質が蛍光色素の場合であっても、半導体ナノ粒子の場合であっても、同様の手順を適用することができる。すなわち、アミノ基など官能基を有するポリスチレンナノ粒子に半導体ナノ粒子または蛍光有機色素を含浸することにより、官能基を有する蛍光物質内包ポリスチレンナノ粒子を得ることができ、以降EDCまたはsulfo-SMCCを用いることで、抗体が結合した蛍光物質内包ポリスチレンナノ粒子ができる。
 プローブおよび蛍光体が間接的に連結される免疫染色剤の他の一例として、[目的生体物質に対する一次抗体]…[一次抗体に対する抗体(二次抗体)]-[ビオチン]/[アビジン]-[蛍光体(蛍光ナノ粒子)](ここで、“…”は抗原抗体反応により結合していることを表し、“-”は必要に応じてリンカー分子を介していてもよい共有結合により結合していることを表し、“/”はアビジン・ビオチン反応により結合していることを表す。)という様式によって連結される、3つの分子からなる複合体が挙げられる。
 二次抗体-ビオチン結合体(ビオチン修飾二次抗体)は、所望の抗体(タンパク質)にビオチンを結合させることのできる公知の手法に基づいて、たとえば市販されているビオチン標識試薬(キット)を利用して作製することができる。また、あらかじめ所望の抗体にビオチンが結合されているビオチン修飾二次抗体自体が市販されていれば、それを利用してもよい。
 蛍光ナノ粒子-アビジン結合体(アビジン修飾蛍光体)も、蛍光体にアビジンを結合させることのできる公知の手法に基づいて、たとえば市販されているアビジン標識試薬(キット)を利用して作製することができる。この場合のアビジンは、ビオチンとの間でアビジンよりも高い結合力が働く、ストレプトアビジンやニュートラアビジンなどの改良型であってもよい。
 蛍光体-アビジン結合体の作製方法の具体例を挙げれば次の通りである。
 蛍光ナノ粒子が樹脂を母体とする蛍光物質集積ナノ粒子である場合、その樹脂が有する官能基と、アビジン(タンパク質)が有する官能基とを、必要に応じて分子の両末端に官能基を有するPEG等のリンカー分子を介することにより、結合させることができる。
 たとえば、メラミン樹脂であればアミノ基等の官能基を利用することができるし、アクリル樹脂、スチレン樹脂等であれば、側鎖に官能基(たとえばエポキシ基)を有するモノマーを共重合させることにより、その官能基自体またはその官能基から変換された官能基(たとえばアンモニア水を反応させることにより生成するアミノ基)を利用することができるし、さらにはそれらの官能基を利用して別の官能基を導入することもできる。また、蛍光ナノ粒子がシリカを母体とする蛍光物質集積ナノ粒子または無機半導体ナノ粒子である場合、シランカップリング剤で表面修飾することにより所望の官能基を導入することができ、たとえばアミノプロピルトリメトキシシランを用いればアミノ基を導入することができる。
 一方、アビジンに対しては、たとえばN-スクシンイミジルS-アセチルチオアセテート(SATA)をアビジンのアミノ基と反応させることにより、チオール基を導入することができる。
 そして、アミノ基との反応性を有するN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)エステルおよびチオール基との反応性を有するマレイミド基をポリエチレングリコール(PEG)鎖の両端に有するクロスリンカー試薬を利用することにより、アミノ基を有する蛍光体と、チオール基が導入されたアビジンとを連結することができる。
 二次抗体~蛍光ナノ粒子結合体は、所望の抗体(タンパク質)に所望の蛍光色素を結合させることのできる公知の手法に基づいて、たとえば市販されている蛍光標識試薬(キット)を利用して作製することができる。また、あらかじめ所望の抗体に所望の蛍光ナノ粒子が結合されている二次抗体~蛍光ナノ粒子結合体自体が市販されていれば、それを利用してもよい。
 ― 組織切片の染色方法 -
 (免疫染色方法)
 以下、本発明で用いる染色方法の一例について説明する。この染色方法が適用できる組織切片(本明細書において、単に「切片」ともいい、例えば病理切片等の切片も包含する用語として用いる。)の作製法は特に限定されず、公知の手順により作製されたものを用いることができる。
 (1.標本作製工程)
 (1-1.脱パラフィン処理)
 キシレンを入れた容器に、切片を浸漬させ、パラフィン除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中でキシレンを交換してもよい。
 次いでエタノールを入れた容器に切片を浸漬させ、キシレン除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中でエタノールを交換してもよい。
 水を入れた容器に、切片を浸漬させ、エタノール除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中で水を交換してもよい。
 (1-2.賦活化処理)
 公知の方法に倣い、目的とする生体物質の賦活化処理を行う。賦活化条件に特に定めはないが、賦活液としては、0.01Mのクエン酸緩衝液(pH6.0)、1mMのEDTA溶液(pH8.0)、5%尿素、0.1Mのトリス塩酸緩衝液などを用いることができる。加熱機器はオートクレーブ、マイクロウェーブ、圧力鍋、ウォーターバスなどを用いることができる。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。温度は50~130℃、時間は5~30分で行うことができる。
 次いでPBSを入れた容器に、賦活化処理後の切片を浸漬させ、洗浄を行う。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中でPBSを交換してもよい。
 (2.免疫染色工程)
 免疫染色工程では、生体物質を染色するために、目的生体物質に直接的または間接的に結合しうる部位を有する蛍光ナノ粒子を本発明における蛍光ナノ粒子用希釈液に分散させ、組織切片に載せ、目的とする生体物質との反応を行う。免疫染色工程に用いる蛍光免疫染色用溶液ないしそれを調製するための蛍光ナノ粒子用希釈液およびその他の成分については前述した通りであり、この工程の前にあらかじめ調製しておけばよい。
 たとえば、免疫染色剤が、[一次抗体(プローブ)]…[二次抗体]-[ビオチン]/[アビジン]-[蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光体)]( "…"は抗原抗体反応により結合していることを表し、“-”は必要に応じてリンカー分子を介していてもよい共有結合により結合していることを表し、“/”はアビジン・ビオチン反応により結合していることを表す。)という複合体である場合、最初に一次抗体の溶液に病理標本を浸漬する処理(1次反応処理)、次に二次抗体-ビオチン結合体の溶液に病理標本を浸漬する処理(2次反応処理)、最後に本発明に係る蛍光ナノ粒子用希釈液に分散させたアビジン-蛍光物質内包ナノ粒子の溶液(蛍光免疫染色用溶液)に病理標本である組織切片を浸漬する処理(蛍光標識処理)を行えばよい。
 免疫染色工程を行う上での条件、たとえば1次反応処理、2次反応処理および蛍光標識処理それぞれにおける、所定の溶液(試薬)に病理標本である組織切片を浸漬する際の温度および浸漬時間は、従来の免疫染色法に準じて、適切なシグナルが得られるよう適宜調整することができる。
 温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。反応時間は、30分以上24時間以下であることが好ましい。
 上述したような1次反応処理を行う前に、BSA含有PBSなど公知のブロッキング剤やTween20などの界面活性剤を滴下することが好ましい。本発明では、このような1次反応処理前にブロッキング剤を添加する処理(ブロッキング処理)を行った場合であってもなお、蛍光標識処理で用いる蛍光免疫染色用溶液(ないしその調製に用いる蛍光ナノ粒子用希釈液)に所定の2種類のタンパク質を所定の量で配合することにより、バックグラウンドノイズの低減等の本発明の作用効果を発揮することができる。
 (3.標本後処理工程)
 免疫染色工程を終えた病理標本は、観察に適したものとなるよう、固定化・脱水、透徹、封入などの処理を行うことが好ましい。
 固定化・脱水処理は、病理標本を固定処理液(ホルマリン、パラホルムアルデヒド、グルタールアルデヒド、アセトン、エタノール、メタノール等の架橋剤)に浸漬すればよい。透徹は、固定化・脱水処理を終えた病理標本を透徹液(キシレン等)に浸漬すればよい。封入処理は、透徹処理を終えた病理標本を封入液に浸漬すればよい。これらの処理を行う上での条件、たとえば病理標本を所定の処理液に浸漬する際の温度および浸漬時間は、従来の免疫染色法に準じて、適切なシグナルが得られるよう適宜調整することができる。
 (4.任意工程)
 本発明では、もしも必要であれば、明視野において細胞、組織、臓器等の形態を観察することができるようにするための、形態観察染色工程を含めることができる。形態観察染色工程は、常法に従って行うことができる。組織標本の形態観察に関しては、細胞質・間質・各種線維・赤血球・角化細胞が赤~濃赤色に染色される、エオジンを用いた染色が標準的に用いられている。また、細胞核・石灰部・軟骨組織・細菌・粘液が青藍色~淡青色に染色される、ヘマトキシリンを用いた染色も標準的に用いられている(これら2つの染色を同時に行う方法はヘマトキシリン・エオジン染色(HE染色)として知られている)。形態観察染色工程を含める場合は、免疫染色工程の後に行うようにしてもよいし、免疫染色工程の前に行うようにしてもよい。
 (5.評価工程)
 (5-1.観察・撮影)
 観察・撮影工程では、所望の倍率における顕微鏡の同一視野において、免疫染色工程に用いられた目的生体物質を蛍光標識している蛍光体に対応した励起光に対応した励起光それぞれを病理標本に照射し、それらの蛍光体から発せられた蛍光による免疫染色像それぞれを観察・撮影する。これらの励起光の照射は、たとえば、蛍光顕微鏡が備えるレーザー光源と、必要に応じて所定の波長を選択的に透過させる励起光用光学フィルターを用いることで照射することができる。免疫染色像の撮影は、たとえば、蛍光顕微鏡が備えるデジタルカメラによって行うことができる。免疫染色像の撮影の際には、必要に応じて所定の波長を選択的に透過させる蛍光用光学フィルターを用いることで、目的とする蛍光のみを含み、目的としない蛍光やノイズとなる励起光およびその他の光を排除した免疫染色像を撮影することができる。
 (5-2.画像処理・シグナル計測)
 画像処理・計測工程では、目的生体物質に関して撮影された免疫染色像について、画像処理に基づき、目的生体物質に対応する蛍光標識シグナルに対応する蛍光標識シグナルを計測し、細胞膜の領域内にある前記目的生体物質に対応する蛍光標識シグナルを特定する。
 蛍光標識シグナルは、蛍光の輝点数として扱うことが好ましい。
 画像処理に用いることができるソフトウェアとしては、たとえば「ImageJ」(オープンソース)が挙げられる。このような画像処理ソフトウェアを利用することにより、免疫染色像から、所定の波長(色)の輝点を抽出してその輝度の総和を算出したり、所定の輝度以上の輝点の数を計測したりする処理、特に、を上述した実施形態を行うための処理を半自動的に、迅速に行うことができる。
 また、輝点は蛍光ナノ粒子1個に由来するので、大きさが一定であり顕微鏡観察で認識できる。大きさが一定値(例;観測される蛍光ナノ粒子の平均値)より大きなシグナルは凝集輝点と判断する。この輝点と凝集輝点は、ソフトウェアを用いて半自動的に迅速に区別することができる。
 (遺伝子染色法)
 上述した免疫染色法以外にも蛍光ナノ粒子を用いて遺伝子を特異的に染色する方法(例;FISH法)にも、本発明を適用することができる。すなわち、本発明に係る遺伝子染色法は、前述した蛍光ナノ粒子用希釈液と、プローブと、該プローブに結合可能または結合した蛍光ナノ粒子と、を含有する遺伝子染色用溶液を用いて遺伝子を染色する方法である。
 (プローブ)
 プローブは、例えば、疾病(癌等)で特異的に発現する生体分子をコードした遺伝子と特異的に結合する核酸のプローブであり、例えば、前述した目的生体物質をコードする遺伝子である。
 プローブは、上述したように特定の疾患に関連する、染色体上の特定領域の一部または全部を含む配列(プローブ配列)を有する核酸分子である。核酸にはDNA、RNA(mRNA,tRNA,miRNA,siRNA,non-cording-RNAなど)等の天然に存在する核酸やPNA、LNA(又はBNA:Bridged Nucleic Acid)等の人工核酸が含まれる。したがって、核酸分子は、染色体上の核酸配列と相補鎖を形成できるものであれば制限がない。核酸分子は、天然の核酸、人工核酸、または天然の核酸と人工の核酸とが連結した核酸の分子であってもよい。
 (プローブの調製)
 目的遺伝子に対するプローブは、公知の方法にしたがって作製することが可能であり、市販品として入手することもできる。プローブの塩基長、塩基配列、GC含量は、ハイブリダイゼーションさせる際の条件を考慮し、適切なストリンジェンシーを有するものとなるよう調製することができる
 (プローブと蛍光ナノ粒子との結合)
 プローブと蛍光ナノ粒子との結合は、遺伝子染色法(例;FISH)に支障がなければ特に制限なく、様々な結合とすることができる。このプローブと蛍光ナノ粒子の結合は、プローブに蛍光ナノ粒子を直接結合する方法、または生体分子同士の結合を介して間接的に結合する方法のいずれでもよい。
 <直接結合法>
 直接結合する方法の例としては、例えば、核酸分子の5’末端のリボースC5位に結合したリン酸の水酸基または核酸分子の3’末端のリボースのC1位に結合した水酸基を公知のチオール基導入試薬によりチオール基(SH基)に置換し、マレイミドで標識された蛍光ナノ粒子を反応させて、両者を結合する方法が挙げられる。ベクターラボラトリーズ社製「5'EndTag(出願商標)Nucleic Acid Labeling System」や「3’ EndTag DNA Labeling System」のキットを用いて好適に行うことができる。
 別法としては、マレイミド基修飾された蛍光ナノ粒子とThiol-11-dUTP溶液とを反応させ、dUTPが結合した蛍光ナノ粒子を得た後、ニックトランスレーション法で核酸分子に取り込ませることで、核酸分子に蛍光体集積ナノ粒子を直接結合させることができる。
 <間接結合法>
 間接的に結合する方法は、生体分子(第1,2の結合基分子)同士の特異的な結合を介してプローブと蛍光ナノ粒子とを結合させる方法である。生体分子同士の結合として、例えば第1,2の生体分子の組合せとして、アビジンービオチンの結合系、ハプテン-抗ハプテン等が挙げられる。
 第1結合基分子(ビオチン等)で標識されたDNAの調製方法としては、核酸分子の特定の塩基(例えばチミン(T))を第1の生体分子(ビオチン等)で標識されたヌクレオチド(例えばBiotin-16-dUTP)にニックトランスレーションにより置換し、このプローブのビオチンに対して、(ストレプト)アビジンを有する蛍光ナノ粒子を結合させる方法を例示できる。
 一方、第2の結合基分子(ストレプトアビジン等)で修飾した蛍光ナノ粒子の調製は、例えば、以下のようにして行うことができる。蛍光ナノ粒子と第2結合基分子とにそれぞれ官能基を導入する試薬により官能基を導入し、官能基同士の結合を介して第2の生体分子と蛍光ナノ粒子とを結合させる方法である。このとき、官能基同士の間にリンカーを介在させてもよい。官能基の組み合わせの例としては、NHSエステル基‐アミノ基、チオール基-マレイミド基の組み合わせ等を例示することができる。リンカーとしては、EMCS(N-[エプシロン-Maleimidocaproyloxy]succinimide ester)(旧サーモサイエンティフィック社製)等のリンカーを例示することができる。
 (遺伝子染色)
 遺伝子染色を行う場合、(i)プローブと蛍光ナノ粒子とを染色する前に結合させてコンジュゲートを作成し、当該コンジュゲートを用いて検出対象の遺伝子を染色する方法(直接法)、または、(ii)第1結合基分子(ビオチン等)で修飾されたプローブを検出対象の遺伝子(HER2遺伝子等)にハイブリダイズ(特異的に結合)させた後に(1次反応処理後に)、第2結合基分子(アビジン等)で修飾された蛍光ナノ粒子を当該プローブに特異的に動的に結合させる(2次反応処理する)方法(間接法)がある。
 (FISH法)
 FISH法は、上述したような各種の手法のそれぞれにとって標準的な手順および処理条件に従って行えばよい。一般的には、組織切片を載置した検体スライドをFISH法に応じた1種類または2種類以上の試薬に、適切な温度および時間条件の下、浸漬すればよい。本発明に係るFISHの実施に必要な各種の試薬は、公知の方法にしたがって作製することが可能であり、市販品として入手することもできる。
 FISH法における標本前処理として、脱パラフィン処理、FISH用前処理、酵素(プロテアーゼ)処理、固定処理などが行われる。染色処理としては、FISH法に基づく染色を行う処理(FISH染色処理)、すなわちDNA変性処理、ハイブリダイゼーション処理、ポストハイブリダイゼーション処理などと、通常はさらに核染色処理(例えばDAPIによるもの)が行われる。標本後処理として、溶媒置換処理、充填処理(封入剤を用いた封入処理)、保護処理、必要に応じて溶媒置換処理の前に行われる洗浄処理および脱水処理が行われる。
 本発明に係る作用・効果について以下説明する。
(1)蛍光ナノ粒子を用いた免疫染色を行う際に使用する蛍光ナノ粒子用希釈液が、分子量40,000以上のタンパク質を1~5%(W/W)含有し、かつ分子量40,000未満のタンパク質を1~3%(W/W)含有している蛍光ナノ粒子用希釈液であれば、蛍光免疫染色において、蛍光粒子を希釈する際に本発明の蛍光ナノ粒子用希釈液を用いることで、蛍光ナノ粒子の非特異的吸着が抑制され、検出時にみられるバックグラウンドノイズを低減させることが可能となり、染色画像の評価するにあたって、精度と定量性の向上を図ることができる。
(2)前記分子量40,000以上のタンパク質がBSAであれば、特に上記希釈をした際にBSA以外のタンパク質を安定化する効果を奏する観点から好ましい。
(3)前記分子量40,000未満のタンパク質がカゼインであれば、タンパク質が非特異的に吸着する部分(抗原周辺の切片部位等)に付着した分子量40000以上のタンパク質同士の隙間を埋める(塞ぐ)効果を好適に得ることができる。カゼインは、水に溶けない油性成分(疎水性成分hydrophobic)がカゼイン分子の外側に配位しており、カゼイン分子同士が集まりやすい性質があるため、上記隙間の形状・大きさに応じてカゼイン分子同士が集まって隙間を埋めるため、非特異的吸着を好適に抑制することができる。
(4、5) 前記カゼイン内のκ-カゼインの比率が0~10%(W/W)の範囲、あるいは、α-カゼイン:β-カゼインの比率が40:60~60:40(α-カゼインおよびβ-カゼインの合計量を100とする。)であれば、免疫染色工程後に行う観察・撮影工程および画像処理・計測工程において、バックグラウンドがより抑制され、より定量性のある評価を行うことができる。
(6) (i)上記(1)~(5)のいずれかの蛍光ナノ粒子用希釈液、および(ii)蛍光ナノ粒子を含有する免疫染色用試薬を含む蛍光免疫染色用キットであれば、免疫染色前に上記蛍光ナノ粒子用希釈液と免疫染色用試薬を混合して蛍光免疫染色に用いるだけで、上述した非特異的吸着を抑制する効果を比較的簡便に得ることができる。
(7) (1)~(5)のいずれかに記載の蛍光ナノ粒子用希釈液および蛍光ナノ粒子を含有する蛍光免疫染色用溶液であれば、該溶液を貯留する容器や該溶液を吸排するピペットチップの内表面に対する蛍光ナノ粒子の非特異的吸着を抑制する効果が得られるので、免疫染色工程の前に蛍光ナノ粒子が不必要に浪費されることがない。
(8) 前記蛍光免疫染色用溶液を使用した免疫染色工程を含む蛍光免疫染色法であれば、容器やピペットチップ等に対しても非特異的な吸着を好適に抑制することができるので、その分、蛍光シグナルが増加する。
(9) 上記免疫染色工程が、目的生体物質に対して一次抗体を特異的に結合させる1次反応処理、一次抗体に対し、ビオチンが結合した二次抗体を特異的に結合させる2次反応処理、請求項1~5に記載された蛍光ナノ粒子用希釈液により、アビジンが結合した蛍光ナノ粒子を希釈し、該希釈後の溶液でもって2次抗体を蛍光標識する処理、を順に行う工程を含む蛍光免疫染色法であれば、蛍光ナノ粒子の非特異的吸着が抑制されること以外にも、蛍光ナノ粒子に結合したアビジンの非特異的吸着も抑制される結果、アビジンービオチンの結合系を利用した蛍光標識処理を好適に行うことができる。
(10)蛍光ナノ粒子を用いたFISH法を行う際に使用する、分子量40,000以上のタンパク質を1~5%(W/W)含有し、かつ分子量40,000未満のタンパク質を1~3%(W/W)含有している蛍光ナノ粒子用希釈液であれば、遺伝子検出を行う場合にも蛍光ナノ粒子の非特異的吸着を抑制して、ノイズ低減や検出シグナルが強まる。
(11)前記分子量40,000以上のタンパク質がBSAであれば、上記(2)で説明した効果が遺伝子検出においても得られる。
(12)前記分子量40,000未満のタンパク質がカゼインであれば、上記(3)で説明した効果が遺伝子検出においても得られる。
(13,14)前記カゼイン内のκ-カゼイン含有比率が10%(W/W)以下であれば、あるいは、α-カゼイン:β-カゼインの比率が40:60~60:40(α-カゼインおよびβ-カゼインの合計量を100とする。)であれば、上記(4,5)で説明した効果が遺伝子検出においても得られる。
(15)(i)上記(10)~(14)のいずれかに記載の蛍光ナノ粒子用希釈液、および(ii)蛍光ナノ粒子を含有する遺伝子染色用試薬を含む、遺伝子染色用キットであれば、上記(6)で説明した効果が遺伝子検出においても得られる。
(16)上記(10)~(14)のいずれかに記載の蛍光ナノ粒子用希釈液および蛍光ナノ粒子を含有する遺伝子染色用溶液であれば、上記(7)で説明した効果が遺伝子検出においても得られる。
(17)前記遺伝子染色用溶液を使用した遺伝子染色工程を含む遺伝子染色法であれば、上記(8)で説明した効果(蛍光シグナル以外にもアイソトープのシグナルについても同様の効果)が得られる。
(18)上記遺伝子染色工程が、
 検出対象の遺伝子に対して、第1結合基分子を有するプローブを特異的に結合させる1次反応処理、
 上記(10)~(14)に記載された蛍光ナノ粒子用希釈液により、第1結合基分子と特異的に結合する第2結合基分子が結合した蛍光ナノ粒子を希釈し、希釈された溶液でもって、検出対象の遺伝子に特異的に結合したプローブを蛍光標識する2次反応処理、を順に行う工程を含む遺伝子染色法であれば、蛍光ナノ粒子に結合した第2結合基分子の非特異的吸着に起因した蛍光ナノ粒子の非特異的吸着を好適に抑制することができる。
 特に、第2結合基分子(アビジン等)で標識された蛍光ナノ粒子を用いることから、例えば、エッペンドルフチューブ等のチューブに蛍光ナノ粒子の溶液を使用するまで保管しておくと、チューブ内壁に上記蛍光ナノ粒子の粒子表面や第2結合基分子(アビジン等)の部分が非特異的に結合してしまう問題が生じるが、本発明により、上述した非特異的吸着を抑制することができ、蛍光ナノ粒子が失われにくい。
 さらに、本発明によれば、蛍光ナノ粒子をプローブに連結させる場面で、蛍光ナノ粒子が組織切片に非特異的吸着することが抑制されるので、目的遺伝子の検出する際のノイズの低減や(蛍光)シグナルの増強がなされる。
 [作製例1]ビオチン修飾抗ウサギIgG抗体の作製
 50mMTris溶液に、2次抗体として用いる抗ウサギIgG抗体50μgを溶解した。この溶液に、最終濃度3mMとなるようにDTT(ジチオトレイトール)溶液を添加、混合し、37℃で30分間反応させた。その後、反応溶液を脱塩カラム「Zeba Desalt Spin Columns」(サーモサイエンティフィック社、Cat.#89882)に通して、DTTで還元化した2次抗体を精製した。精製した抗体全量のうち200μLを50mMTris溶液に溶解して抗体溶液を調製した。その一方で、リンカー試薬「Maleimide-PEG2-Biotin」(サーモサイエンティフィック社、製品番号21901)を、DMSOを用いて0.4mMとなるように調整した。このリンカー試薬溶液8.5μLを前記抗体溶液に添加、混合し、37℃で30分間反応させることにより、抗ウサギIgG抗体にPEG鎖を介してビオチンを結合させた。この反応溶液を脱塩カラムに通して精製した。脱塩した反応溶液について、波長300nmにおける吸光度を分光高度計(日立製「F-7000」)を用いて測定することにより、反応溶液中のタンパク質(ビオチン修飾2次抗体)の濃度を算出した。50mMTris溶液を用いて、ビオチン修飾2次抗体の濃度を250μg/mLに調整した溶液を、ビオチン修飾2次抗体(試薬II)の溶液とした。
   [作製例2]テキサスレッド色素内包メラミン樹脂ナノ粒子の作製
 テキサスレッド色素分子「Sulforhodamine 101」(シグマアルドリッチ社)2.5mgを純水22.5mLに溶解した後、ホットスターラーにより溶液の温度を70℃に維持ながら20分間撹拌した。撹拌後の溶液に、メラミン樹脂「ニカラックMX-035」(日本カーバイド工業株式会社)1.5gを加え、さらに同一条件で5分間加熱撹拌した。撹拌後の溶液にギ酸100μLを加え、溶液の温度を60℃に維持しながら20分間攪拌した後、その溶液を放置して室温まで冷却した。冷却した後の溶液を複数の遠心用チューブに分注して、12,000rpmで20分間遠心分離して、溶液に混合物として含まれるテキサスレッド色素内包メラミン樹脂ナノ粒子を沈殿させた。上澄みを除去し、沈殿した粒子をエタノールおよび水で洗浄した。得られたナノ粒子の1000個についてSEM観察を行い、上述のように平均粒子径を測定したところ、平均粒子径152nmであった。
 [作製例3]ストレプトアビジン修飾テキサスレッド色素内包メラミン樹脂ナノ粒子の作製
 作製例2で得られた粒子0.1mgをEtOH1.5mL中に分散し、アミンプロピルトリメトキシシランLS-3150(信越化学工業社製)2μLを加えて8時間反応させて表面アミノ化処理を行なった。
 次いで、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)を2mM含有したPBS(リン酸緩衝液生理的食塩水)を用いて上記表面アミノ化処理を行なった粒子を3nMに調整し、この溶液に最終濃度10mMとなるようSM(PEG)12(サーモサイエンティフィック社製、succinimidyl-[(N-maleimidopropionamido)-dodecaethyleneglycol]ester)を混合し、1時間反応させた。この混合液を10,000Gで20分遠心分離を行い、上澄みを除去した後、EDTAを2mM含有したPBSを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順による洗浄を3回行うことで末端にマレイミド基が付いた蛍光物質内包メラミンナノ粒子を得た。
 一方、ストレプトアビジン(和光純薬社製)をN-succinimidyl S-acetylthioacetate(SATA)を用いてチオール基付加処理を行ったのち、ゲルろ過カラムによるろ過を行い、蛍光物質内包メラミンナノ粒子に結合可能なストレプトアビジン溶液を得た。
 上記の蛍光物質内包メラミンナノ粒子とストレプトアビジンとを、EDTAを2mM含有したPBS中で混合し、室温で1時間反応させた。10mMメルカプトエタノールを添加し、反応を停止させた。得られた溶液を遠心フィルターで濃縮後、精製用ゲルろ過カラムを用いて未反応ストレプトアビジン等を除去し、ストレプトアビジン結合蛍光物質内包メラミンナノ粒子を作製した。
 [作製例4]表面修飾基としてカルボン酸塩(カルボキシレート基)を持つCdSe/ZnS半導体ナノ粒子を内包するメラミン樹脂粒子の作製
 アルゴン気流下、トリ-n-オクチルホスフィンオキシド7.5gに、ステアリン酸2.9g、n-テトラデシルホスホン酸620mg、および、酸化カドミウム250mgを加え、370℃に加熱混合した。これを270℃まで放冷した後、トリブチルホスフィン2.5mLにセレン200mgを溶解させた溶液を加え、減圧乾燥し、トリ-n-オクチルホスフィンオキシドで被覆されたカドミウムセレニド(CdSe)コア半導体ナノ粒子を得た。
 得られたCdSeコア半導体ナノ粒子に、トリ-n-オクチルホスフィンオキシド15gを加えて加熱し、引き続き270℃でトリオクチルホスフィン10mLにジエチルジチオカルバミン酸亜鉛1.1gを溶解した溶液を加え、CdSe/ZnS半導体ナノ粒子を含む分散液を得た。
 得られたCdSe/ZnS半導体ナノ粒子の濃度が5質量%となるように、デカンに分散させた。この分散液10μLにプロピオン酸ナトリウム0.5mLを添加し、室温で撹拌することにより、表面修飾を行った。反応混合物に純水2.5mLを添加した後、ホットスターラーにより溶液の温度を70℃に維持ながら20分間撹拌した。撹拌後の溶液に、メラミン樹脂「ニカラックMX-035」(日本カーバイド工業(株)製)1.5gを加え、さらに同一条件で5分間加熱撹拌した。
 撹拌後の溶液にギ酸100μLを加え、溶液の温度を60℃に維持しながら20分間攪拌した後、該溶液を放置して室温まで冷却した。冷却した後の溶液を複数の遠心用チューブに分注して、12,000rpmで20分間遠心分離して、溶液に混合物として含まれるメラミン樹脂ナノ粒子を沈殿させて上澄みを除去した。その後、沈殿した粒子の洗浄をエタノールと水で行った。平均粒子径が150nmのナノ粒子(量子ドット内包メラミン樹脂ナノ粒子)を作製した。
[作製例5]ストレプトアビジン修飾量子ドット内包メラミン樹脂ナノ粒子の作製
 作製例3と同様にして、作製例4で得られたナノ粒子0.1mgから、ストレプトアビジン修飾量子ドット内包メラミン樹脂ナノ粒子を得た。
 [実験例1]
  (E1)標本作製工程
 乳がん組織アレイスライド(組織切片を搭載したスライドグラス)を(USBiomax社 br243)を購入し、ベンタナI-VIEWパスウェーHER2(4B5)キットを用い、ベンタナベンチマークULTRAで染色、DAB法によりHER2 3+領域(すなわち癌細胞領域)と間質細胞領域を形態学的に同定した。
 標本は脱パラフィン処理した後、水に置換する洗浄を行った。洗浄した組織アレイスライドを10mMクエン酸緩衝液中(pH6.0)中で121℃、15分間オートクレーブ処理することで、抗原の賦活化処理を行った。賦活化処理後の組織アレイスライドをPBSにより洗浄し、洗浄した組織アレイスライドに対してBSAを1%含有するPBSを用いて1時間ブロッキング処理を行った。
  (E2)免疫染色工程
   (E2-1)免疫染色の1次反応処理
 目的生体物質HER2に係る第1免疫染色用の1次反応処理は、BSAを1W/W%含有するPBSを用いて、抗HER2ウサギモノクローナル抗体「4B5」(ベンタナ社)を0.05nMの濃度で含有する1次反応処理液を調製した。この1次反応処理液に工程(1)で作製した標本を浸漬し、4℃で1晩反応させた。
   (E2-2)免疫染色の2次反応処理
 作製例1で作製したビオチン修飾抗ウサギIgG抗体の溶液を、さらにBSAを1W/W%含有するPBSを用いて6μg/mLに希釈した2次反応処理液を調製した。1次反応処理を終えた標本をPBSで洗浄した後、この2次反応処理液に浸漬し、室温で30分間反応させた。
   (E2-3)免疫染色の蛍光標識処理
 作製例3で作製したストレプトアビジン修飾テキサスレッド色素内包メラミン樹脂粒子を、表1に示すように、カゼイン(組成=α‐カゼイン(シグマ社 c6780):50W/W%、β‐カゼイン(シグマ社 c6905):50W/W%)とBSAの含有率がそれぞれ異なった蛍光ナノ粒子用希釈液を用いて、0.02nMに希釈した蛍光標識反応処理液をそれぞれ調製した。2次反応処理を終えた標本をこの蛍光標識処理液に浸漬し、中性のpH環境下(pH6.9~7.4)、室温で3時間反応させた。
  (E3)標本後処理工程
 免疫染色を終えた標本に対して、純エタノールに5分間浸漬する操作を4回行う固定化・脱水処理を行った。続いて、キシレンに5分間浸漬する操作を4回行う透徹処理を行った。最後に、標本に封入剤「エンテランニュー」(メルク社)を載せて、カバーガラスを被せる封入処理を行い、観察に用いる標本とした。
  (E4)評価工程
   (E4-1)観察・撮影工程
 この工程における励起光の照射および蛍光の発光の観察には蛍光顕微鏡「BX-53」(オリンパス株式会社)を用い、免疫染色像(400倍)の撮影には、当該蛍光顕微鏡に取り付けた顕微鏡用デジタルカメラ「DP73」(オリンパス株式会社)を用いた。
 まず、目的生体物質HER2の蛍光標識に用いたテキサスレッド色素に対応する励起光を標本に照射して蛍光を発光させ、その状態の免疫染色像を撮影した。この際、励起光の波長は、蛍光顕微鏡が備える励起光用光学フィルターを用いて575~600nmに設定し、観察する蛍光の波長は、蛍光用光学フィルターを用いて612~692nmに設定した。蛍光顕微鏡による観察および画像撮影時の励起光の強度は、視野中心部付近の照射エネルギーが900W/cm2となるようにした。画像撮影時の露光時間は、画像の輝度が飽和しないような範囲で調節し、例えば4000μ秒に設定した。
 このような免疫染色像の撮影は、同一視野において行った後、視野を変えて同じ操作を繰り返し、1標本につき合計5視野ずつ行った(第1~第5視野)。
   (E4-2)画像処理・計測工程
 この工程における画像処理には、画像処理ソフトウェア「ImageJ」(オープンソース)を用いた。
 免疫染色像におけるHER2を蛍光標識したテキサスレッド色素内包メラミン樹脂粒子を表す輝点のうち輝度が所定の値以上のものの数を計測した。
 間質ノイズ、HER2 3+領域(すなわち癌細胞領域)の1細胞あたりの輝点数および凝集輝点数をカウントした。結果を表1に示す。なお、間質細胞領域にはHER2は発現しないので、間質細胞内に位置する輝点は非特異的シグナルすなわちノイズである。間質ノイズである輝点の数が多いということはと非特異的反応が多いことを意味し、これをカウントすることで、免疫反応の評価指標とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(なお、上記表1中の「%」は「W/W%」を意味する。以下の表2~表4も同様である。)
A=間質ノイズ(輝点数(以下同じ))
500以上=×
500未満300以上=○
300未満200以上=◎
200未満=☆
B=1細胞あたりの輝点数
10未満=×
10以上=○
C=凝集輝点
3個以上=×
3個以下=○
 [実験例2]
 (E2-3)免疫染色の蛍光標識処理で用いた蛍光ナノ粒子を分散させる溶液に含有されるカゼインの組成を変更した以外は、実施例1と同様の手順で標本作製工程、免疫染色工程および評価工程を行い、間質ノイズ、1細胞あたりの輝点数および凝集輝点数をカウントした。結果を表2~4に示す。なお、天然カゼインにおける各カゼインの含有比率は、α-カゼイン50%、β-カゼイン35%、κ-カゼイン13%、γ-カゼイン2%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
(表1の抜粋)
 [実験例3]
 間質領域の同定は(E1)と同様に、ベンタナI-VIEWパスウェーHER2(4B5)キットを用いて実施した。その後、抗HER2ウサギモノクローナル抗体「4B5」に代えて抗HER3ウサギモノクローナル抗体「SP71」Abnova社を用いたこと以外は、(E2)~(E4)同様に染色および評価を実施した。
その結果、実験例2と同様の結果を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
[実験例4]
 肺組織アレイスライド(組織切片を搭載したスライドグラス)を(USBiomax社 LC241b)購入し、間質細胞領域の形態学的な同定を抗PD-L1ウサギモノクローナル抗体「SP142」 Spring Bioscience(SBS)社を用いたこと以外は(E1)と同様に、実施した。その後、抗HER2ウサギモノクローナル抗体「4B5」に代えて抗PD-L1ウサギモノクローナル抗体「SP142」 Spring Bioscience(SBS)社を用いたこと、およびストレプトアビジン修飾テキサスレッド色素内包メラミン樹脂粒子に代えて作製例5で作成したストレプトアビジン修飾量子ドット内包メラミン樹脂ナノ粒子を用いた以外は、(E2)~(E4)同様に染色および評価を実施した。なお、(E)においては照射する励起光の波長は、蛍光顕微鏡が備える励起光用光学フィルター((株)オプトライン製「QD655-C」)を用いて415~455nmに設定し、観察する蛍光の波長は、蛍光用光学フィルターを用いて648~663nmに設定した。
その結果、実験例2と同様の結果を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 [実験例5]
 間質細胞領域を同定する(E1)のプロセスを除いたこと以外は、実験例1と同様に実施した。すなわち、乳がん組織アレイスライド(組織切片を搭載したスライドグラス)を(USBiomax社 br243)を購入し、脱パラフィン処理した後、水に置換する洗浄を行った。洗浄した組織アレイスライドを10mMクエン酸緩衝液中(pH6.0)中で121℃、15分間オートクレーブ処理することで、抗原の賦活化処理を行った。賦活化処理後の組織アレイスライドをPBSにより洗浄し、洗浄した組織アレイスライドに対してBSAを1%含有するPBSを用いて1時間ブロッキング処理を行った。
 (E2)を同様に実施した直後に、形態観察のためのヘマトキシリン染色を追加実施し、(E3)~(E4)は同様に実施した。その結果、1細胞あたりの輝点数は5以上であり、輝点の凝集はないことが確認できた。なお、間質ノイズの測定は実施しなかった。
 [作製例6](ビオチン標識BACプローブの調製)
 CellBiochemBiophys.2006;45(1)59の記載の方法に従って、以下のように核酸分子を調製した。GSP社から購入したHER2-DNAクローン(約150kbp)1μg(5μL)に対して、ニックトランスレーション用のキット(製品名「GSP-ニックトランスレーションキット」K-015、GSP社製)のプロトコールに従い、以下のようにニックトランスレーション法により、HER2のDNAクローン(核酸分子)のdTTPをビオチン標識dUTPで置換した。
 次に、15℃で4時間反応させ、70℃で10分間加熱して反応を停止させた。反応後の遠心チューブに25μLの蒸留水を添加した。ビオチン標識済みのBACプローブの反応溶液を核酸精製用マイクロスピンカラム(GEヘルスケア社製「MicroSpin S-200HR Column」、製品番号「#27-5120-01」)により精製した。この溶液に対して、3M酢酸ナトリウム溶液(pH5.2)を約5.56μL、100%エタノールを150μL添加し、-20℃で1時間以上静置した。4℃で16000rpmで10分間遠心して沈殿を形成した。さらに、70%エタノールを500μL添加して、4℃、16000rpmで1分間遠心し上澄みを除去した。沈殿物に5~10μLの蒸留水を添加して完全に溶解させ、最終濃度1μg/250μLのビオチン標識されたBACプローブの溶液を得た。
 [実験例6]
 FISHによりHER2遺伝子のコピー数を測定した。FISHは以下に示すように、脱パラフィン処理、検体スライドの前処理、酵素処理、検体の固定処理、プローブの準備、検体スライドのDNAの変性処理、ハイブリダイゼーション処理、スライドグラスの洗浄処理、およびDAPI染色処理をこの順で行うことで実施した。
 〔脱パラフィン処理〕
 HER2陽性染色対照標本の検体スライド(パソロジー研究所社製「HER2-FISHコントロールスライドCode PS-09006」)を、以下の(1)~(4)の順で処理することで脱パラフィン処理を行った。(1)ヘモディー(Hemo-De)に常温で10分間浸漬する。(2)検体スライドを新しいHemo-Deに常温10分間浸漬する。同じ操作を3回繰り返す。(3)検体スライドを100%エタノールで常温で5分間浸漬し、2回洗浄し、脱水処理を行う。(4)検体スライドを風乾または45~50℃のスライドウォーマー上で乾燥させる。
 〔検体スライドの前処理〕
 DNAプローブの到達性を向上させるために、上記検体スライドに対し以下の(1)~(6)の順で前処理を行い、細胞膜及び核膜の蛋白質の除去を行った。(1)検体スライドを0.2mоl/L HClで室温、20分間処理する。(2)検体スライドを精製水に3分間浸漬する。(3)検体スライドを洗浄緩衝液(2xSSC:standard sailine citrate)に3分間浸漬する。(4)検体スライドを80℃の前処理溶液(1N NaSCN)に30分間浸漬する。(5)検体スライドを精製水に1分間浸漬する。(6)検体スライドを洗浄緩衝液(2xSSC)に5分間浸漬し、この浸漬操作を2回繰り返す。
 〔酵素処理〕
 前処理を行った検体スライドに対して、以下の(1)~(4)の処理をこの順で行うことで酵素処理を行った。(1)前処理した検体スライドを取り出し、ペーパータオルにスライドグラスの下端をつけて余分な洗浄緩衝液を取り除く。(2)検体スライドを37℃に加温したプロテアーゼ溶液に10~60分間浸漬する。この浸漬処理は、細胞膜及び核膜のタンパク質、特にコラーゲンの分解をするために、25mg プロテアーゼ(2500-3000Units/mg)[ペプシン]/1M NaCl[pH2.0]50mLで37℃、60分間)で処理することが望ましい。(3)検体スライドを洗浄緩衝液に5分間浸漬する。この操作を2回繰り返す。(4)検体スライドを風乾または45~50℃のスライドウォーマー上で2~5分間乾燥させる。
 〔検体の固定〕
 検体の固定処理として、前処理を行った検体スライドに対して以下の(137)~(3)の処理を行った。(1)検体スライドを10%中性緩衝ホルマリン(和光純薬社製「4%パラホルムアルデヒド・リン酸緩衝液」、製品番号163-20145)に常温で10分間浸漬する。(2)検体スライドを洗浄緩衝液に5分間浸漬する。これと同じ操作を2回繰り返す。(3)検体スライドを風乾または45~50℃のスライドウォーマー上で2~5分間乾燥
させる。
 〔プローブの準備〕
 冷凍保存しておいた作成例6で作成したDNAプローブの溶液を室温に戻し、正確な容量を採液可能なピペッティング操作ができる程度まで溶液の粘度を十分にさげて、ボルテックスミキサー等で溶液を混和した。
 〔検体スライドのDNAの変性〕
 検体スライド上のDNAの変性処理として、検体の固定処理を行った検体スライドに対して以下の(1)~(8)の処理を行った。(1)検体スライドの作成前に水で湿らせたペーパータオルを底に敷いた湿潤箱(気密性の容器であり、その側面をペーパータオルでテーピングしたもの)を37℃インキュベータ内に載置して予備加熱する。(2)変性溶液(70% ホルムアミド/SSC[150mM NaCl、15mMクエン酸ナトリウム])のpHが常温でpH7.0~8.0であることを確かめる。変性溶液をコプリンジャーに入れ、溶液が72℃±1℃になるまで温浴槽で加温する(72±1℃の温浴槽に少なくとも30分間置く)。(3)ハイブリダイゼーション領域がどの部分か分かるように、検体スライドの裏側に領域を囲むようにダイアモンドペン等でマークする。(4)検体スライドを72±1℃の変性溶液の入ったコプリンジャー中に浸漬し、検体スライドのDNAを変性する。
(5)ピンセットを使って、検体スライドを変性溶液から取り出し、すぐに常温の70%エタノール中に入れる。ホルムアミドを除くためにスライドを振盪する。検体スライドを1分間浸漬する。(6)検体スライドを70%エタノールから取り出し、85%エタノール中に入れ、ホルムアミドを除くためにスライドを振盪する。検体を1分間浸漬する。100%エタノールで同じ操作を2回繰り返す。(7)ペーパータオルに検体スライドグラスの下端をつけてエタノールを取り除き、ペーパータオルでスライドグラスの裏側を拭く。(8)検体スライドをドライヤーで風乾または45~50℃のスライドウォーマーで2~5分間乾燥させる。
 〔ハイブリダイゼーション〕
 上記変性処理を行った検体スライドに対して以下の(1)~(3)の処理をこの順で行うことで、検体スライドに対して上述したように調製したDNAプローブ10μL(10~50ng)を用いてハイブリダイゼーション処理を行った。(1)検体スライドのハイブリダイゼーション領域に調製した上記DNAプローブを10μL添加し、すぐに、22mm×22mmのカバーグラスをプローブの上に被せ均一にプローブを広げる。ハイブリダイゼーション領域に気泡が入らないようにする。(2)ペーパーボンドでカバーグラスをシールする。(3)前もって加温した湿潤箱に検体スライドを入れて蓋をして37℃のインキュベータで14~18時間ハイブリダイゼーションを行う。
 〔スライドグラスの洗浄〕
 上記ハイブリダイゼーション処理を行った検体スライドに対して以下の(1)~(6)の処理をこの順で行うことで、検体スライドの洗浄処理を行った。(1)ポストハイブリダイゼーション洗浄緩衝液(2×SSC/0.3%NP-40)をコプリンジャーに入れる。ポストハイブリダイゼーション洗浄緩衝液が72℃±1℃になるまで温浴槽で予備加熱をする(72℃±1℃の温浴槽に少なくとも30分間置く)。(2)ポストハイブリダイゼーション洗浄緩衝液を入れたコプリンジャーをもうひとつ用意し、常温に維持する。(3)ピンセットでペーパーボンドのシールを取り除く。(4)検体スライドをポストハイブリダイゼーション洗浄緩衝液の中に入れる。カバーグラスは自然に溶液中で剥がれるのを待つ。(5)溶液から検体スライドを取り出し、余分な溶液を取り去り、72±1℃に加温したポストハイブリダイゼーション洗浄緩衝液に2分間浸す。ここで、73℃を超える温度や処理時間として2分を超えないようにするのが望ましい。(6)コプリンジャーから検体スライドを取り出し、遮光下(締め切った引出や締め切ったキャビネットの棚等)で風乾する。
 (プローブの蛍光標識処理)
 HER2遺伝子に結合しビオチンで標識されたDNAプローブに対して、作製例3のストレプトアビジン結合蛍光物質内包メラミンナノ粒子を以下の通りに結合させた。
 上記作製例3で作成された上記粒子を、希釈液で希釈して0.02nMとし、100μL検体スライド上に滴下し、室温で60分間結合反応を行った。PBSで5分間浸漬し、3回洗浄を行った。なお、上記希釈液として1%BSAを用いた場合と、カゼイン(組成=α‐カゼイン(シグマ社 c6780):50%、β‐カゼイン(シグマ社 c6905):50%)とBSAの混合物の場合を比較した。
 (DAPI染色)
 DAPI染色は以下のように行った。まず、10μLのDAPI対比染色液を検体スライドのハイブリダイゼーション領域に添加した。次に、ハイブリダイゼーション処理した後、細胞数をカウントするためにDAPI染色(2μg/mLPBS)を25℃、10分間行うことで細胞核を染色し、カバーガラスを被せて、シグナルの計測まで検体スライドを遮光して保存した。DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) はMolecular Probes社(D1306)を使用した。
 (観察)
 上述のようにFISHを行った検体スライドを以下のように観察した。
 〈蛍光顕微鏡観察〉
 蛍光顕微鏡観察は、上述のようにFISHを行った切片を、蛍光顕微鏡Zeiss imager(Camera:MRmモノクロ・冷却機能付、対物レンズ×60油浸)を用いて、蛍光顕微鏡観察(600倍)を行い、蛍光画像(蛍光静止画像)および輝点数の計測を行った。
 その結果、粒子希釈液として1%BSAを用いた場合に比較して、カゼイン(組成=α‐カゼイン(シグマ社 c6780):50%、β‐カゼイン(シグマ社 c6905):50%)混合物2.4%とBSA1~5%の混合液を用いた場合は、輝点数(HER2 3+領域(すなわち癌細胞領域)の1細胞あたりの輝点数))が倍増した。

Claims (18)

  1.  蛍光ナノ粒子を用いた免疫染色を行う際に使用する、分子量40,000以上のタンパク質を1~5%(W/W)含有し、かつ分子量40,000未満のタンパク質を1~3%(W/W)含有している蛍光ナノ粒子用希釈液。
  2.  前記分子量40,000以上のタンパク質がBSAである、請求項1に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  3.  前記分子量40,000未満のタンパク質がカゼインである、請求項1または2に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  4.  前記カゼイン内のκ-カゼイン比率が0~10%(W/W)である、請求項3に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  5.  前記カゼインが含有するα-カゼイン:β-カゼインの比率が40:60~60:40(α-カゼインおよびβ-カゼインの合計量を100とする。)である、請求項3または4に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  6. (i)請求項1~5のいずれか一項に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液、および(ii)蛍光ナノ粒子を含有する免疫染色用試薬を含む、蛍光免疫染色用キット。
  7.  請求項1~5のいずれか一項に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液および蛍光ナノ粒子を含有する蛍光免疫染色用溶液。
  8.  請求項7の蛍光免疫染色用溶液を使用した免疫染色工程を含む蛍光免疫染色法。
  9.  上記免疫染色工程が、
     目的生体物質に対して一次抗体を特異的に結合させる1次反応処理、
     一次抗体に対し、ビオチンが結合した二次抗体を特異的に結合させる2次反応処理、
     請求項1~5に記載された蛍光ナノ粒子用希釈液により、アビジンが結合した蛍光ナノ粒子を希釈し、該希釈後の溶液でもって2次抗体を蛍光標識する処理、
    を順に行う工程を含む、請求項8に記載の蛍光免疫染色法。
  10.  蛍光ナノ粒子を用いた遺伝子染色法を行う際に使用する、分子量40,000以上のタンパク質を1~5%(W/W)含有し、かつ分子量40,000未満のタンパク質を1~3%(W/W)含有している蛍光ナノ粒子用希釈液。
  11.  前記分子量40,000以上のタンパク質がBSAである、請求項10に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  12.  前記分子量40,000未満のタンパク質がカゼインである、請求項10または11に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  13.  前記カゼイン内のκ-カゼイン含有比率が10%(W/W)以下である、請求項12に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  14.  前記カゼインが含有するα-カゼイン:β-カゼインの比率が40:60~60:40(α-カゼインおよびβ-カゼインの合計量を100とする。)である、請求項12または13に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液。
  15. (i)請求項10~14のいずれか一項に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液、および(ii)蛍光ナノ粒子を含有する遺伝子染色用試薬を含む、遺伝子染色用キット。
  16.  請求項10~14のいずれか一項に記載の蛍光ナノ粒子用希釈液と、プローブと、該プローブに結合可能または結合した蛍光ナノ粒子と、を含有する遺伝子染色用溶液。
  17.  請求項16の遺伝子染色用溶液を使用した遺伝子染色工程を含む遺伝子染色法。
  18.  上記遺伝子染色工程が、
     検出対象の遺伝子に対して、第1結合基分子を有するプローブを特異的に結合させる1次反応処理、
     請求項10~14に記載された蛍光ナノ粒子用希釈液により、第1結合基分子と特異的に結合する第2結合基分子が結合した蛍光ナノ粒子を希釈し、希釈された溶液でもって、検出対象の遺伝子に特異的に結合したプローブを蛍光標識する2次反応処理、
    を順に行う工程を含む、請求項17に記載の遺伝子染色法。
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