JPH07501883A - ダイオキシン類似化合物の間接的な免疫学的検定法 - Google Patents
ダイオキシン類似化合物の間接的な免疫学的検定法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
これまで数十年にわたり、ダイオキシンは熱心な公共的かつ科学的調査の対象に
なってきた。これはその強い毒性たけてなく、それが環境中に広く拡散して存在
すると考えられているからである。ダイオキシンの毒性学的な側面は、主として
、動物モデル及び細胞培養系を用い、生物学的な作用のメカニズムの研究を介し
て取り組まれてきた。加えて、ダイオキシンか人の健康に与える潜在的脅威は、
ダイオキシンに曝されたことか知られている人口集団の疫学的な研究を介する、
ごく限られた方法で取り組まれてきた。その環境的な問題点は、ダイオキシン及
びその関連物質の製造、放出、及び最終的な処理の研究を介して取り組まれてき
た。これまで20年間に、ダイオキシンについて広範囲な研究か行われてきたか
、生物系におけるダイオキシンの毒性の正確なメカニズム及び環境的な分布の範
囲は判っていない。これは、ダイオキシン及びその関連化合物に生物系が曝され
たことを評価する簡単な方法か無かったことに、一部起因している。
環境におけるTCDD及びその関連化合物用語“ダイオキシン”は、ニュースの
媒体で通常使用されているように、2,3゜7.8−テトラクロロジベンゾ−p
−ダイオキシン(TCDD)を短縮した言葉である。
TCDDは、ポリ塩化ノヘンゾーp−ダイオキシンの僅か1種(同種化合物)に
すぎず、構造か塩素原子の数及び位置に従って変化する花種の可能な同種化合物
かある。
混乱のもとになるのは、用語”ダイオキシンか、特にTCDDだけてなく、一般
にPCDD (ポリ塩化ジベンゾダイオキシン)を示すのに使用されていること
である。
生物学的にいうと、TCDDか最もあり得るPCDDてあり、はとんとの他のP
CDD類は数千から数百万の範囲の因子によってそれほと活性ではない。TCD
Dは、全てのPCDDCD化合物のうち最も広く研究されてきた。
数種の他の芳香族炭化水素は、特に側鎖の位置か塩素で置換された場合、TCD
Dと生物学的特性か共通である。これらのうち最も重要なのはポリ塩化ジベンゾ
フラン(PCDF)及びポリ塩化ビフェニル(PCB >の特定のものである。
可能なPCDD(75) 、PCDF (135’)及びPCB (20)同種
化合物の大きな数は、環境的分析を大いに複雑化させ、かつこのような分析に取
りかかることかできるようになる前に、複合体の除去工程を必要とする。本願明
細書において、 “ダイオキシン類似”とは、これらの同種化合物及び同し細胞
効果を引き起こす他の化合物全てを含む。
TCDDが化学的かつ公共的に注意を引くようになったのは、1970年代前半
であり、2、4.5−トリクロロフェノキシ酢酸(2,4,5−T )誘導体が
、合衆国とベトナムで森林への噴霧計画により著しく除草剤及び枯れ薬剤として
使用されたことと関係しTCDDの分子特性(化学的不活性、非極性、脂質溶解
性)は、このTCDDを、水性溶液から生態濃縮され、かつ脂肪組織に蓄積され
る典型的な化合物にしている。
舊歯類では、TC叩の全体内半減期は数週間の範囲であり、これはある−人の男
性について報告されているTCDDの半減期(5,8年)と比へ短い。TCDD
と関連毒性ハロゲン化芳香族炭化水素の毒性及び生物学的効果は、多くの因子、
例えば毒素の投与量、投与経路、動物の種、年齢、系統及び性別に依存している
。TCDDか引き起こす毒性の面白い面は、この化合物に対する感受性か大きく
種に依存することである。薩歯類の間では、LDS、 (テスト集団の50%か
死ぬ投与量)は、感受性か高いモルモットから比較的抵抗性のあるハムスターま
で少なくとも2500倍の範囲で変化する。TCDDの全体内半減期はモルモッ
トとハムスターの間で僅か3倍異なるたけであるから、2つの種の間のTCDD
CD性に関する大きな変動は、TCDDの生体内代謝速度の相違といった単純な
ものではない。TCDDの急性毒性か襲う特徴は、直ぐに死に至らしめるといっ
たものではない。その動物は数日から数週間にわたり食欲不振に陥り痩せ衰える
のである。この拒食のメカニズムは不明であるが、明らかなのは脳におけるTC
DDの直接の効果てはないということである。
TCDDに対する人間の感受性については知られていない。TCDDに曝された
人間について、広範囲の障害及び症状か報告されている。TCDDに職業土曜さ
れた作業員に関する最近の遡及的な研究によると、20年の潜伏期間を経て軟組
織の肉腫か増加することが示唆されているが、TCDDて確実に人間か死ぬと結
論付けるのは難しい。TCDDが示す環境的な健康への脅威の範囲を評価するに
はさらに多くの作業が必要である。現在のところ、おそらく人間は、はとんとの
実験室て用いられている薩歯類よりもTCDI)の効果に対する感受性か低いと
結論するのが妥当なようである。そして、あたかも感受性の最も高い種であるモ
ルモットか、ダイオキシンに曝されることから起きる危険性か、人間についても
存在するというのは、確かに妥当てはない。
身体的な症状に加えて、PCDD及びPCDFは、哺乳類及び哺乳類の細胞培養
系において生物化学的な効果も発揮する。最も顕著で特徴的な応答の一つは、ミ
クロソームのベンゾ[alピレンヒドロキシラーゼ(アリール炭化水素ヒドロキ
シラーゼ(AI(H)及び数種の関連チトクロムP−450依存性モノオキシゲ
ナーゼ)の誘導である。薬剤代謝酵素の誘導は、誘導物を排泄できるような、よ
り水溶性の形態に転換する生物学的機序に役に立つ。AHH及びδ−ALA (
δ〜アミルプリン酸)ンンセターゼ活性の誘導という点からみると、TCDDは
、3−アミノコランスレン(MC)のような他の誘導剤よりも、さらに大きく効
果的なものである。TCDDはPCDD/PCDF同種化合物のうちで最も効果
的なものである。構造−活性の傾向は、誘導性(及び毒性)は、主として第2.
3. 7及び8位のすへてか置換された同種化合物と関連することを示してお
り、この効果は、非側鎖部位での塩素の付加又は側鎖部位からの塩素の除去によ
り低下する。
TCDDの緩慢毒性に関する1つの仮説は、その毒性に誘導された千1〜クロム
P−450レヘルの上昇か脱脂肪酸の酸化速度を上げ、その結果、細胞膜の無傷
な状態を崩壊させるというものである。
作用のメカニズム
動物におけるTCDD作用の様式を明らかにする包括的なメカニズムは、該化合
物に最初に曝されてから著しい毒性症状の発現を介する全ての事項について、分
子的なベースで説明するものでなけらはならない。それは幾つかの器官系(例え
ば、リンパ系、肝臓、生殖器なと)に関して毒性及び生物学的効果たけてなく、
種間の効果、及び薬剤代謝酵素のレベル変化のような生物化学的現象についても
説明てきなけれはならない。
大きな一連の証拠は、TCDD及びその類似化合物と関連した生物学的及び毒性
応答は、毒素の直接的損傷の結果ではないことを示唆している。タンパク質又は
核酸とのTCDD誘導共有付加物の形成を実証する証拠は何も示されていない。
しかし、TCDDの毒性効果の多くはAh(アリール炭化水素)レセプターとし
て知られている特定のタンパク質に媒介されていることが示されている。レセプ
ター媒介メカニズムに関連した一連の事項は、(a)毒素を細胞への導入、(b
) Ahレセプターに対する毒素の結合、(c)DNA認識部位へのレセプター
リガンド複合体の結合、(d)特定遺伝子の発現、及びそのタンパク質生成物の
翻訳、並びに(e)発現されたタンパク質の作用の様式を含むこととして、明確
に合理的に解釈することができる。
分子レベルで十分に合理的に解釈できる初期の事項(a−C)と明らかな毒性の
最終的な表現(d及びe)の間には大きなギャップがある。
TCDDの外皮生育因子(EGF)様効果は、その膜構成要素に影響を与える能
力に起因する。例えば、TCDDはプラズマ膜εGFレセプターのレベルを高く
規定し、かつリン酸化を介してEGFレセプターを活性化すると考えられている
プロティンキナーゼCの活性を高める。さらに最近の研究は、TCDDはある細
胞株におけるプロティンキナーゼCだけでなく、ホスホリパーゼCの活性を高め
ることか示されている。
レセプタータンパク質に関する初期の証明マウスにおける遺伝学的多形成の初期
の研究では、3−メチルコランスレンは、非応答性DBA近文系マウスではなく
て、応答性C57BL/6J近交系マウスにおいて、AHH活性を誘導できるこ
とか示されていた。交雑研究により、支配的な特徴として分離された応答性フェ
ノタイプは(他の芳香族炭化水素に誘導される応答に類似する。)、単一の常染
色体遺伝子により支配されていることが示された。多くの芳香族炭化水素に対す
る応答を明らかに制御する位置は、この同種化合物に対する応答を調節すると推
定されている。
AHH及びδ−ALAシンセターゼを誘導するTCDDの能力は、研究音速に酵
素活性を最終的に引き起こす膜通過シグナルとして、作用する誘導レセプターの
存在を仮定させた。放射性同位元素でラベルしたTCDDの合成により、TCD
Dと特異的に結合し、かつレセプターのすへての特性を示すC57BL/6マウ
スの肝臓のタンパク質か特定された。アリール炭化水素(Ah)レセプター(す
なわち、場合によってはダイオキシンレセプター)として知られている、このレ
セプターの発見か重要なのは、分子レベルにおけるTCDDの作用と、明らかな
毒性又は酵素レベルの変化といった観察てきる現象の間を橋渡しすることである
。事実、現在の見解では、TCDDの全ての公知の効果はAhレセプターを介す
るものであろうというものである。
ダイオキシンの毒性掌上の多くの未解決の問題の1つは、何故生物かTCDDに
対するレセプターを在さなければならないかということを問いかけている。ひと
つ示唆されているのは、Ahレセプターか、高度の親和性でAhレセプターに結
合し、かつまた数種の混合画分オキシダーゼの生成を引き起こす、TCDDに類
似するベンゾ[alピレンのような燃焼生成物を解毒するために、進化したとい
うものである。
Ahレセプターに対するTCDDの結合か、偶然にベンゾ[alピレンのような
若干の他の外因性リガンドの役割を果たしていると推定できることを暗示してい
る。他方、TCDDは、またその重要な生理学的役割か明らかになっていない内
因性リガンドと置き変わるのかも知れない。この捕らえにくい天然のりガンjへ
の同定と機能に関する研究は現在の晋命に行われている研究のトピソクスである
。
種及び組織特異性
Ahレセプタータンパク質は、数種の哺乳類及び非哺乳類から得た組織で同定さ
れている。C57BL/6マウスか、比較的高い肝臓レベルの、TCDDCD性
(タンパク質1mgあたり40−120 fmol ) Ahレセプターを有す
ることか見い出されており、かつTCDDて誘導される毒性に非常に感受性か強
い。対照してみると、初期の研究では、DBA/2系統マウスか、低い肝臓レベ
ルの、TCDDCD性(チトクロムタンパク質1mgあたりl fmo1未満)
Ahレセプターを有し、TCDD毒性に比較的抵抗性であることか示されている
。
また、このAhレセプターは幾つかのヒト組織で同定されている。ヒト組織から
得たAhレセプターはDBA/2系統マウスの肝臓から得たレセプターとよく似
ており、安定因子としてモリブデイトを必要とする。ステロイドホルモンレセプ
ターか組織特異性を示すのと全く同しように、Ahレセプターは、TCI)Dに
感受性である肝臓及び幾つかの非肝l!組織で検出されている。ラットにおいて
は、Ahレセプターは胸腺、柿、肝臓、腎臓、脳、精巣及び骨格筋で検出されて
いるか、膵臓、副腎又は腹部前立腺では検出されていない。
リガント特異性
Ahレセプターに対する、PCDD及びその構造的類似ハロゲン化芳香族化合物
の結合に関する構造−活性関係の研究により、リガントの結合部位は疎水性であ
って、はぼ1.OnmX0.3 nm方形の分子サイズを有する平面的な非極性
リガンドに優先的に適応することか示されている。TCDDは仮定された結合部
位のサイズに最も近く、最も強く結合し、かつまたPCDDのうち、生物学的に
最も強い同種化合物である。
4ケ所の位置(2,3,7及び8)のうち少なくとも3ケ所か塩素で置換されて
いるPCDD及びPCDFは、Ahレセプターに最も強く結合する。これらの位
置から基を除去するか、又は非側鎖の位置に塩素原子を付加することにより、結
合親和性か著しく減少する。3−メチルコランスレンのようなTCDDに構造的
に似ている他の化合物も高い親和性でAhレセプターに結合する。
リガント結合
レセプターへのりガントの親和性は、速度論(結合速度)又は平衡論(会合の内
在的強度)との関連で論することかできる。親和性に関するこれらの理論の区別
はレセプターの論文において混乱のもととなっており、リガンド−レセプターの
会合に関し以前に報告された多くの平衡定数(Kd)は、それらに本来特徴かあ
るとする有意性かないことを、いまここで明らかにしておく。
インビトロでの最適なAhレセプター−リガント結合ては、高度に還元的で、生
理学的なpHて緩衝されており、かつカルシウム依存性プロテアーゼに対し保護
されている環境か要求される。加えて、Ahレセプターに対するTCDDの結合
はATPとチオール基の存在に依存することか明らかである。このATPに対す
る要求性は、結合したTCDDに誘導されたAhレセプターのサイクリックリン
酸化及び脱リン酸化を反映したものであると示唆されている。
現在までに研究された、TCDDとほとんと全てのAhレセプターの相互作用に
関する平衡解離定数(Kd)は、nMの範囲であると推定されている。弱い結合
か非応答性DBA/2マウス及び人レセプターとて観察されている。これらの測
定は、副反応かなく、結合か単純に平衡である場合にのみ作動であるスカチャー
ド分析(Scatchard analysis)を用いて行われる。不運なこ
とに、はとんどの種から得られたAhレセプターはインビトロで急速に熱不活性
化する。これはAhレセプターをリガンドと結合できないようにするためである
。これらの条件の下では、スカチャート分析のような平衡法を用いて結合親和性
を測定すると、結合の実際の強度を過少に評価することになる。さらに最近の研
究では、結合は以前に考えられえいたよりも実質的に強いことか示されている。
新しい実験的アプローチでは、Kd値はnMではなく、pMの範囲と結論付けら
れている。
数種の薩歯類から得た肝臓Ahレセプターに対するインビトロでのTCDD結合
の速度か研究されてきた。すべての場合において、結合は急速であり(室温にお
ける飽和半減期は、101Mのリガント濃度で1時間未満である。)、かつ変遷
状態での水素結合の再構成と関連付けることができる、活性化の実質的なエント
ロピーと関連するものである。このエントロピーという用語は、活性化の大きな
正のエントロピー(疎水性効果として説明することかできる。)、すなわち水に
よる結合部位の溶媒和の損失及び溶媒和した水の容量水への転換によって、相殺
されるものである。この解釈は結合に伴うタンパク質における、実質的な構造的
変化と矛盾かない。
定量的な構造−活性関係(QSAR)を用いて、人間を含む多くの種から得たA
hレセプターに対する、異なるPCDD、 PCDF及びPCB同種化合物の相
対的な親和性か研究されてきた。ここで−貫して認められることは、親和性か、
リガントの脂肪親和性(ここでまたレセプター−リガンド結合の疎水性を強調す
る。)と強く相関することである。しかし、水素結合能力及び置換基の電子供与
性又は電子吸引性のような他の因子の重要性は、各種化合物の間で相違する。現
在入手できるデータによると、毒性はAhレセプターに対するリガントの結合親
和性と強く相関することか明らかである。
発明も目的
本発明の各種の目的、利点及び特徴は、続く詳細な説明で容易に明らかになるも
のであり、かつ新規な特徴は添付された請求の範囲に具体的に指摘されるであろ
う。これら及び他の目的は、本発明と一致するものである。
発明の要約
本発明は、リガント−レセプター相互作用の性質、例えば、高度な親和性及び特
異性を有するリガンドに対する結合、細胞内におけるシグナル形質導入パターン
の媒介、及びレセプターの分化遺伝アイソホーム、並びにリガンド−レセプター
相互作用に関連する酵素と細胞タンパク質を利用する、免疫学的検定法を提供す
るものである。リガンド−レセプター相互作用に関連する各種リガント又は材料
を、リガンド−レセプター複合体又はリガンド−レセプター複合体の形成の結果
を測定することにより、間接的に検出し、かつ定量することかできる。
本発明の一実施態様において、本発明の間接的な免疫学的検定法は、ダイオキシ
ン、ポリ塩化ビフェニル及び多環式芳香族炭化水素を含む、幾つかの重要な環境
中に拡散された化学物質を定量するものである。本発明の検定法は、抗体を用い
て直接的に環境的な汚染を検出するものではなく、細胞相互のレセプター及び関
心かもたれている汚染の相互作用を検出するものである。この検定法は現場で直
接、キットとして使用できるものであり、測定すべき試料に存在するもの以外の
他の環境的汚染物質を含まないものである。この検定法は、現存する機器を用い
る方法よりも低コストで数分のうちに実施することかでき、かつ数百におよぶ空
気、水又は土の試料の結果を、現場で得ることかできる。現場において結果が得
られるということは、改善努力の迅速な評価を可能にする。この検定法は、(1
)干渉性物質を除く除去工程を伴わない試料抽出工程を採用し、関心をもたれて
いる汚染に対する(11)高度の感受性及び(山)高度の選択性を伴うものであ
る。
本発明の好ましい実施態様は、哺乳類の細胞に見いだされるAhレセプター(ア
リール炭化水素)に媒介されるタンパク質チロシンリン酸化(pTP)を基礎と
する、ダイオキシン類似化合物のインビボ及びインビトロ定量に関するものであ
る。タンパク質チロシンリン酸化の範囲をタンパク質チロシンホスフェートに対
するモノクローナル抗体により測定することかできる。タンパク質チロシンホス
フェートの量及び性質は、ダイオキシンに曝された動物又は細胞のインビボ又は
インビボ濃縮に定量的に関連する。この実施態様は、101分の1及び1兆分の
1という濃度でダイオキシン類似化合物の検出を可能にする。
この間接免疫学的検定法は、ダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル又は多環式芳香
族炭化水素に対する個人的な以前の化学物質暴露を評価するよう適応させること
かできる。他の環境的な化学物質に対する暴露の測定方法をとして、生物学的応
答を測定する池の検定法の例には、オルガノホスフェート綬虫剤に曝された反映
として血清コリネステラーゼ活性を、また煙草の煙に曝された反映として血清チ
オシアナートのレベルかある。
本発明の他の実施態様には、リガンド−レセプター相互作用を測定する免疫学的
検定法を用いるフェノタイプ腫瘍細胞に対するものかある。腫瘍の生検試料のフ
ェノタイプ化により、新生物性疾患の化学療法に関する適当な治療戦術の決定を
助けることかできる。特に好ましい実施態様は、胸部及び結腸の癌細胞のフェノ
タイプ化である。AhレセプターのpTPフェノタイプは、低濃度TCDDて生
検試料を処理することにより、これらの腫瘍細胞を検出することかできる。同し
腫瘍細胞の無処理コントロールに対し、TCDD処理細胞におけるpTPにおけ
る増加か現れることは、腫瘍細胞に対する最も効果的な潜在的治療剤であること
を示している。
同様に、正常なリンパ芽球のAh pTPフェノタイプ化を実施できる。pTP
の増加は、ダイオキシン類似化合物に高度な親和性を有するAhレセプターの存
在を示している。この知見か暗示するものは、高度に親和性のフェノタイプを有
する個人は、PCB又は多環式芳香族炭化水素の暴露に続く、ある癌の発達にさ
らに感受性かあることである。
本発明の他の特徴及び利点は、添付した図面に言及する次の本発明の詳細な説明
から明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
例として挙げる次の詳細な説明は、添付した図面との関係で最も良く理解される
であろう。
図1は、PCDD及び他の構造的に関連する化合物のテトラクロロ同種化合物に
関する化学構造及び関連する環のナンバリングシステムを図示する。TCDD−
テトラクロロジヘンゾーp−ダイオキシン TCDF=テトラクロロジベンゾフ
ラン、TCBP=テトラクロロビフェニル、 TCAB−テトラクロロジゾヘン
ゼン。
図2は、酵素結合抗体法(ELISA)によって測定した投与量一応答関係を図
示する。このELISAでは例えば、実施例1の動物の項に記載したように、雌
C57BL/6マウスに2.3.7.8−テトラクロロジヘンゾーp−ダイオキ
シン(TCDD)を様々な投与量となるように腹膜内注射て投与した。ELIS
Aは、抗ホスホチロシルモノクローナル抗体を用いて実施し、その応答は、投与
後24時間の総肝臓S−9タンパク質チロシルリン酸化を測定した。最大総タン
パク質チロシルリン酸化か2μg TCDD/kgて観察され、平均有効投与量
(ED、。)は0.5μg TCDD/kgてあった。
図3は、総肝臓S−9タンパク質と抗ホスホチロンルモノクローナル抗体に関す
る免疫プロットを図示する。ここでは、例えば、実施例1の動物の項に記載した
ように、雌C57BL/6マウス、2.3.7.8−テトラクロロジベンゾ−p
−ダイオキシンを様々な投与量となるように腹膜内注射て投与した。TCDDの
投与により、投与量依存性の様式で、6種のタンパク質のpTPか増加した。こ
れらのタンパク質は、分子量か37.39.44.46.51及び52キロダル
トンてあった。
図4は、免疫プロット法で視覚化した44キロダルトンのタンパク質の濃度計測
定でめた投与量一応答関係を図示する。この免疫プロット法においては、実施例
1の動物の項に記載したように、雌C57BL/6マウスに2.3.7.8−テ
トラクロロジベンゾ−p−ダイオキシンを様々な投与量となるように腹膜内注射
て投与した。免疫プロットは、抗ホスホチロシルモノクローナル抗体を用いて実
施し、その応答は、投与後24時間の44キロダルトンのタンパク質のタンパク
質チロシルリン酸化を測定した。最大44キロダルトンタンパク質チロシルリン
酸化が18g TCDD/kgて観察され、ED、。は0.05gg TCDD
/kgてあった。
図5は、エトキシシソルフィン0−ジエチラーゼ検定法(EROD)でめた投与
量一応答関係を図示する。この検定法においては、実施例1の動物の項に記載し
たように、1IC57BL/6マウスに2.3.7.8−テトラクロロジベンゾ
−p−ダイオキシン(TCDD)を様々な投与量となるように腹膜内注射て投与
した。ERODは、投与後24時間経たあと、タンパク質1mgか1分間に生成
するレソルフィンのpmolとして、総肝臓S−9チトクロムP−450+AI
を測定した。最大EROD活性か50gg TCDD/kgて観察され、EDs
。は5μg TCDD/kgてあった。
図6は、酵素結合抗体法(EL[SA)によって測定した投与量一応答関係を図
示する。このELISAでは例えば、実施例2の細胞培養系の項に記載したよう
に、X3ヒトリンパ芽球腫細胞を様々な濃度の2.3.7.8−テトラクロロジ
ベンゾ−p−ダイオキシンに曝した。ELISAは、抗ホスホチロシルモノクロ
ーナル抗体を用いて実施し、その応答は、投与後16時間の総細胞分離物タンパ
ク質チロシルリン酸化を測定した。最大総タンパク質チロシルリン酸化がl n
lJ TCDDて観察され、平均有効濃度(EC,、)は0. +3 nM T
CDDてあった。
図7は、総細胞分離物タンパク質と抗ホスホチロンルモノクローナル抗体に関す
る免疫プロットを図示する。ここでは、例えば、実施例2の細胞培養系の項に記
載したように、X3ヒトリンパ芽球腫細胞を様々な濃度の2.3.7.8−テト
ラクロロジベンゾ−p−ダイオキシンに曝した。免疫プロットは、暴露後16時
間のタンパク質チロシルリン酸化を描いた。
図8は、免疫プロット法で視覚化した33キロダルトンのタンパク質の濃度計測
定でめた投与量一応答関係を図示する。この免疫プロット法においては、実施例
2の細胞培養系の項に記載したように、X3ヒトリンパ芽球腫細胞を様々な濃度
の2.3.7.8−テトラクロロジベンゾ−p−ダイオキシンに曝した。免疫プ
ロットは、抗ホスホチロノンモノクローナル抗体を用いて実施し、その応答は、
暴露後16時間の33キロダルトンのタンパク質のタンパク質チロノルリン酸化
を測定した。最大33キロダルトンタンパク質に関するチロシルリン酸化か0.
1μg TCDD/kgて観察され、EC,。は0.04μg TCDD/kg
てあった。
図9は、エトキソレソルフィン0−ジエチラーゼ検定法(EROD)でめた投与
量一応答関係のプロビットモデルを図示する。この検定法においては、例えば、
実施例2の細胞培養系の項に記載したように、X3ヒトリンパ芽球肝細胞を様々
な濃度の2.3.7.8−テトラクロロジベンゾ−p−ダイオキシン(TCDD
)に曝した。ERODは、投与?&16時間の細胞10’個か1分間に生成する
レソルフィンのpmo l として、総細胞分離物チトクロムP−4501AI
を測定した。最大EROD活性かl nM TCDDて観察され、εC3Qは0
.3 nM TCDDてあった。
図10において、ダイオキシン濃度の三次元プロットは、グリッドサンプリング
パターンから汚染の発生点を限定する。グリツドの表面は、272カ所の試料採
取への束−西及び北−西座標を表す。垂直方向のしi、答は、各試料におけるダ
イオキシン類似物質の濃度を表している。
図11は、Ahレセプターとダイオキシン類似化合物の相互作用を図解的に表現
したものである。ダイオキシン類似化合物は暗い三角形で表されている。
図12は、抗−MAPS抗血清321によるマウス肝臓シトツルタンパク質を識
別したものである。レーン5〜11及び13は、血清の各種希釈濃度における、
Ahレセプターの100キロダルトン非結合形懇の血清認識を描いている。
図13は、抗−MAPS抗血清377によるマウス肝臓シトツルタンパク質を認
識したものである。レーンl、2及び19は、タンパク質を染色した標準タンパ
ク質である。レーン5及び18は、タンパク質を染色したシトツルである。レー
ン12〜15はレセプターの100キロダルトン非結合形態の血清認識を描いて
いる。
好ましい実施態様の詳細な説明
実施例I
化学物質
すへての化学物質は市場から購入し、かつ入手できる最高の純度のものであった
。
動物
fic57BL/6マウス(又はチトクロムP−4501A+誘導性系統マウス
)を入手した(入手先 Harton Sprague Dawley; In
dianapolis、 IN)。実験は、4〜6週齢で体重的16〜20gの
雌マウスを用いて実施した。マウスにはプロラボRMH100Oラット、マウス
及びハムスターフート(Agway、 Cortland、 NY)を供餌し、
水道水(ad Iibitum)を与えた。全てのマウスを3〜5匹づつケージ
に収容し、光照射時間を12時間となるよう維持した。各マウスにコーンオイル
単独、又はTCDD(Analabs)を0.25.0.5.1.2.4.10
.50μg/kgを腹膜内に注射しく注射の容量はマウスあたり0.1〜0.2
ml) 、24時間経過後殺した。3倍容の0.15 M KCIでその肝臓
を均質化して、肝臓S−9画分を調製した。続いて、9000 X gて20分
間遠心分離し、上清(S−9)画分を注意深く除去し、速やかに一80°Cに冷
却貯蔵した。
ELISA
ELISAを、抗原を前もって被覆した96ウエルマイクロタイタープレートを
使用して行った。S−9を抗原として使用し、0.4〜500μgタンパク質/
ml PBSの範囲で、等比数列的に連続希釈して調製した。各希釈液からI/
l0m1を、4連となるよう、マイクロプレートのウェルにピペットで迅速に入
れた。このプレートを4°Cて一晩インキュベートした。リン酸緩衝食塩水(P
BS)に溶かした0、05%Tween20(ボリオキシエチレンソルヒタンモ
ノラウレート)溶液で洗浄した後、個々のウェルを、37°Cて2時間、牛血清
アルブミン(20mg/ ml PBS) 0.2 mlで満たした。次いて該
ウェルを、牛血清アルブミンO,1mlと0.05%Tween 20 (PB
Sに溶解)中の抗ホスホチロシンモノクローナル/6抗体(1,5μg/ml
腹水)とともに、インキュベー1へし、22°Cて1〜1.5時間維持した。セ
イヨウワサビペルオキシダーセ結合抗マウスIgG (Sigma、 St、
Louis: 015月03mg IgG/ ml PBS)とともにインキユ
ベートし、続いて、本来のモノクローナル抗体を使用して洗浄を行った。
100 mMクエン酸すl・リウム溶液(p)! 4.2)に溶かした基質(0
,03%H2O2及びl閘2゜2°−アジノジ(d−エチルベンズチアゾリンス
ルホン酸−6)とともにインキュへ−1−した後、ベルオキシダーセ活性を測定
した。色変化の最初の視覚化で、A4、値を記録した。
免疫プロット
SDS PAGEによるS−9タンパク質の分離を、該S−9と二倍強度ドデシ
ル硫酸試料緩衝液とともに混合しく1:l) 、かつ該溶液を100°Cて3分
間加熱した後、10%ポリアクリルアミドを用いた一次元SDSポリアクリルア
ミドゲル電気泳動することにより行った。電気泳動のあと、ミリプロットSDS
を気プロット装ft (Milliblot。
SDS electroblot apparatus (JJillipor
e、 Bedford、 MA))を用いて、該タンパク質をポリアクリルアミ
ドゲルからイモピロン(1mmob i Ion・商標)膜フイルタ−(Ili
I I i pore)に移した。500 mA、25〜30分間で完全に移
動を完了し、膜フィルター上に予備染色分子量スタンダードをトレースすること
により評価した。膜フィルターを、ミルク5%を含むTBS(トリス緩衝食塩水
)中において、37°Cて30分間インキュへ−1・することによりブロックし
た。次いてこの膜を、TBST (0,05%Tween 20を含むTBS)
中で洗浄し、かつTBST中で、抗ホスホチロシンモノクローナル抗体(15μ
g/ml)とともに−晩インキュベートした。最初の抗体を除去し、該膜をTB
ST中で4回洗浄した。抗体反応を視覚化するため、該膜を、TBSTて1゜1
000て希釈したアルカリホスファターゼ結合抗マウスIgGとともに、37°
Cて3時間インキュベートし、TBST中で3回洗浄し、かつ15〜30分間現
像した。免疫−染色タンパク質の分子量の測定を、参考レーンに分子量スタンダ
ー)”(Bio Rad)に加え、かつアミドブラックで膜フィルターを染色す
ることにより行った。
レソルフィンのエステルの〇−説アルキル化検定法レしルフィン(ヒドロキシフ
ェノキサシン)及びエトキシレソルフィンをモレキュラブロープ社(Molec
ular Probes、 Junction C1ty、 OR)から購入し
た。ERODを、エトキシ誘導体の脱アルカリ化によるレソルフィンの形成に起
因する蛍光の増加を追うことにより測定した。反応を37°Cて実施した。蛍光
の基準線を530 nmの励起波長と585 nmの放射波長で記録した。該反
応をNADPHを加えることにより開始させ、かつ誘導体を脱アルキル化してレ
ソルフィンにし、続いてレソルフインに伴う蛍光の連続的な増加を促した。各検
定法を実施する前に、レソルフィンアセテート(Signm、 St、 Lou
is、 MO)から新しく発生したレソルフィンの蛍光を測定することにより、
記録を標準化した。代謝速度をS−9タンパク質1mgについて1分間に形成さ
れるレソルフィンのpmo l eとして報告した。
溶液−1,0酬レソルフィンアセテートストックをDMSO中で調製し、ホイル
で包んだ小管に部分標本50μm取り、使用するまで一20°Cて冷蔵した。0
.23酬エトシキレソルフインをDMSOに溶解し、ホイルて包んだ小管に部分
標本50μl取り一20°Cて冷蔵した。50mMのリン酸緩衝液のストックを
、水500 mlにに、HPO,(分子量174、18) 8.71 gととも
にKH,1(PO4(分子量136.09)を加えることにより調製した。
NADPHのストツタを、水1m1l: NADPH9,3mg (Sigma
、 St、 Louis、 MO)を溶かすことにより調製した。
タンパク質の測定
重ンンコニン酸(bicinchoninic acid)を、タンパク質I!
!度の分光光度測定に使用した。試験管で作用試薬2mlと試料(スタンダード
又は未知)100μlを混合した。37°Cて30分間インキュベートすること
により発色させた。吸収は562 nmであった。作用試薬を試薬A100容量
に試薬B2容量を加えることにより調製した。
試薬A0重シンコニン酸1 g (Pierce Chemical、 Roc
kford、 IL)、Na2co2 Hz02g、酒石酸Nay 0.16
g、 NaOHo、 4 g及升aHCOz O,95gに水を加えて100
mlにし、50%NaOH溶液でpH11,25に調製したもの。試薬B :
CuSOs 5H204,9gに水を加えて100 mlにしたもの。
m度(Densijometry)
示された濃度測定を、バイオイメージ(Biolmage AK Kodak
Visage +10)て行った。
結果
ELISAの結果は、TCDD/kgの全ての投与量ての腹膜内投与に続く、/
6J総肝臓S−9タンパク質チロンルリン酸化(pTP)における投与量一応答
関係で示した。この全体にわたる双曲線的な増加は、2 TCDrJ/kgて最
大てあった。図2は、2μgまてのTCDD/kgの関数として、総肝臓S−9
pTPに関する投与量一応答関係を示している。y=0.2434110+61
Z6@awlの対数関数を4段階の投与量にわたるpTPにおける増加を最も良
く示し、この関係に関する定量の係数は0.97であった。半一最大pTPIi
答(ED、、)は0.5 TCDD/kgであった。
図3は、総肝臓S−9タンパク質と抗ホスホチロシンモノクローナル抗体に関す
る免疫プロットを図示する。TCDDの投与により、0.25.0.5.1.2
及び4 TCDD/kg投与に関連して、投与量依存性の様式で、6種のタンパ
ク質のpTPか増加した。
これらのタンパク質は、およその分子量か37.39.44.46.51及び5
2キロダルトンであった。
これらの5種のpTPはコントロールレーンにおいて容易に観察てきたか、37
キロダルトンのタンパク質は、コントロールレーンに、抗ホスホチロノンモノク
ローナル抗体により、視覚化されたわずかなバントのみを有した。このことが示
すのは、正常な条件下では、非常に低いレベルのチロツルリン酸化されたタンパ
ク質のみか形質転換されていない肝細胞に存在し、かつTCDDの投与が37キ
ロダルトンのタンパク質のチロシルリン酸化を生しさせたことである。
44キロダルトンのタンパク質チロシルリン酸化とtic57BL/6マウスに
対するTCDDの投与量との関係か図4に示されている。このタンパク質の最大
のチロツルリン酸化は、1μg TCDD/kgて観察され、かつ このタンパ
ク質のチロノルリン酸化に関するEDgoは0.5μg TCDD/kgてあっ
た。TCDDの投与量と44キロダルトンタンパク質のチロシルリン酸化との関
係は1.071g TCDD/kgまて直線的てあって、その定量の係数は0.
96であった。
EROD活性で測定される、チトクロムP−4501AIの最大の誘導は、50
μ[! TCDD/kgて観察された。この応答はlOμg TCDD/kg
(図5)まで直線的であり(R>0.999)、高い投与量では双曲線的になっ
た(図示せず。)。チトクロムP−450[Alの発現に関するEDs。は5μ
g TCDD/kgてあった。これらの結果は、3日後の注射によるチトクロム
P−4501AIアリール炭化水素ビトロキンラーゼ特異的活性の誘導に関する
約38g TCDD/kgの公開されているEDso(Poland、 A、P
、、 Glover、 E、。
Robinson、J、、 Rand Nebert、 D、W、、 J、 B
iol、 Chem、 249.5599. 1974)と■■
一致する。
この実施例はTCDDに正常な動物を暴露することに関する幾つかの新しい知見
を明らかにする。第1に、TCDDに対する暴露は細胞内タンパク質チロシンの
リン酸化を増加させることである。少なくとも6種の細胞内(S−9)タンパク
質はTCDD投与量の増加に伴うチロシンリン酸化の増加を示す。これらのタン
パク質の1種、37キロダルトンタンパク質はチロシルリン酸化の非常に低い状
態で構造的に存在する。TCDDCD一対する応答では、37キロダルトンタン
パク質はチロシン残基て高度にリン酸化された。第2に、TCDDの暴露に伴っ
て観察されたpTPの増加は、チトクロムP−4501AIの増加に先立って起
きる。今まで、チトクロムP−4501AIの発現は、一般に、TCDD又はダ
イオキシン類似化合物に対する最も敏感な指標であると考えられていた(Rob
ert、 L、 5cience、 251.624.1991)。
pTPの増加か、チトクロムP−4501AIの誘導よりも、TCDDのずっと
低い投与量で観察されていたか、この2種の効果の投与量一応答曲線は平行であ
る。双方の効果は、投与の2対数単位内にすへて記載されており、すへてのタン
パク質又は44キロダルトンpTP及びERODに関するEDs。はlOの因子
により明瞭に分離される。
この2種の投与量一応答曲線か平行であることは、通常のメジエータ−を暗示し
ている。TCDDのすへての生物学的効果はAhレセプターを介して媒介される
と一般に考えられているので(Roberts、 L、、 5cience 2
51.624.1991)、TCDDに対するpTP応答も、Ahレセプターに
よって媒介されるよってある。
これらの結果はTCDDの毒性に関する新しい仮説の基礎を形成する。この新し
い仮説は細胞シグナル形質導入活性におけるAhレセプターの関与に関するもの
である。リガントとAhレセプターとの相互作用はAhレセプターの脱リン酸化
及びリン酸化のhスケ−1〜(cascade)の活性化によって達成される。
得られるリン酸化カスケード(種としてチロノルリン酸化)は正常な恒常性のシ
グナリングの変質をもたらす。この変質したシグナリングは細胞に関する病的な
特徴条件を起こさせ、ダイオキシン及びダイオキシン類似化合物の主要な細胞障
害である。
実施例2
化学物質
すべての化学物質は市場から購入し、かつ入手できる最高の純度のものであった
。
細胞培養
X3ヒトリンパ芽球腫細胞(Genetest、 Wolburn、 MA)を
、馬血清9%を含むRPM11640培地(Gibco)を入れた75 cm”
TVフラスコで培養した。チトクロムP−4501AIを発現する、とのよう
な細胞又は細胞株でも使用することかできる。該細胞を0025%(残りは空気
)の環境において、37°Cて培養した。遠心分離(100Orpm、3分間)
し、容量か50m1になるよう新しい培地に再懸濁(細胞密度1.0XlO′細
胞/m1)することにより、二次培養した。TCDD−コーンオイル溶液を血清
とともに均質化し最終濃度を0.10gg/mlとした。このTCDD−血清溶
液を、各フラスコあたり0.0.02.0.05.0.1及び1.OnM加え、
16時間インキュベートした。
適切なインキュベート時間か経過したのち、遠心分離で細胞を集め、3回洗浄し
た(PBS、 40°C)。次いで、最終的に細胞を計数した。
ELISA
ELISAを、抗原を前もって被覆した96ウエルマイクロタイタープレートを
使用して行った。X3細胞分離物を抗原として使用し、0.4〜500μgタン
パク質/ml PBSの範囲で、等比数列的に連続希釈して調製した。各希釈液
からI/l0m1を、4連となるよう、マイクロプレートのウェルにピペットで
迅速に入れた。このプレートを4°Cて一晩インキュベートした。PBSに溶か
した0、05%Tween 20(ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレー
ト)溶液て洗浄した後、個々のウェルを、37°Cて2時間、牛血清アルブミン
(20mg/ ml PBS) 0.2 mlで満たした。
次いて該ウェルを、牛血清アルブミン0.1mlと0.05%Tween 20
(PBSに溶解)中の抗ホスホチロノンモノクローナル抗体(1,5μg/m
l 液体)とともに、インキュベートし、22°Cてl〜1.5時間維持した。
セイヨウワサビベルオキシダーセ結合抗マウスIgG (Sigma、 St、
Louis: 0.5xlO’ mg、 IgG/ ml PBS)を加えた
インキュベート及び続く洗浄を、本来のモノクローナル抗体を使用して行った。
100 mMクエン酸ナナトリウム溶液pH4,2)に溶かした基質(0,03
%H702及び1mM2.2“−アジメジ(d−エチルベンズチアゾリンスルホ
ン酸−6)とともにインキュベートした後、ベルオキシダーゼ活性を測定した。
色変化の最初の視覚化で、A1、値を記録した。
免疫プロット
SO3PAGEによる細胞分離物タンパク質の分離を、該細胞分離物と二倍強度
ドデシル硫酸試料緩衝液とともに混合しく1:I) 、かつ該溶液を100°C
て3分間加熱した後、10%ポリアクリルアミドを用いた一次元SDSポリアク
リルアミドゲル電気泳動により行った。電気泳動のあと、ミリプロットSDS
を気プロット装置(Millipore、 Bedford、 MA)を用いて
、該タンパク質をポリアクリルアミドゲルからイモビロン(1mmobilon
・商標)膜フイルタ−(Mi l I 1pore)に移した。500 mA
。
25〜30分間で完全に移動を完了し、膜フィルター上に予備染色分子量スタン
ダードをトレースすることにより評価した。膜フィルターを、ミルク5%を含む
TBS(トリス緩衝食塩水)中において、37°Cて30分間インキュベートす
ることによりブロックした。次いてこの膜を、TBST (0,05%Twee
n 20を含むTBS)中で洗浄し、かつTBST中て、抗ホスホチロシンモノ
クローナル抗体(1,5μg/ml)とともに−晩インキュベートした。最初の
抗体を除去し、該膜をTBST中で4回洗浄した。抗体反応を視覚化するため、
該膜を、TBSTてI : 1000に希釈したアルカリホスファターゼ結合抗
マウスIgGとともに、37°Cて3時間インキュベートし、TBST中で3回
洗浄し、かつ15〜30分間現像した。免疫−染色タンパク質の分子量の測定を
、参考レーンに分子量スタンダード(Bio Rad)に加え、かつアミトブラ
ソクで膜フィルターを染色することにより行った。
レソルフィンのエステルの〇−説アルキル化検定法レしルフィン(ヒドロキシフ
ェノキンアゾン)及び工1〜キンレソルフィンをモレキュラブローブ7f(Mo
lecular Probes、 Juncjion C1jy、 OR)から
購入した。
ERODを、工1〜ギノ誘導体の脱アルカリ化によるレソルフィンの形成に起因
する蛍光の増加を追うことにより測定した。反応を37°Cて実施した。蛍光の
基準線を530nmの励起波長と585 nmの放射波長で記録した。該反応を
NADPHを加えることにより開始させ、かつ誘導体を脱アルキル化してレソル
フィンにし、続いてレソルフイン(ご仕−)蛍光の連続的な増加を促しメ=。各
検定を実施するfIiiに、1・7ノトフインアセテーh(Sigma、 St
、 Louis、MO7)から新しべ発生したレソルフィンの蛍光を測定するこ
とにより、記録を標準化した。代謝速度を109個の細胞か1分間に形成するレ
ソルフィンのpmoleとして報告した。
溶液−1,0咄1ツノルフィンアセテートストックをジメチルスルホキシド(D
MSO)中で調製し、ホイルで包んだ小管に部分標本50μm取り、使用するま
で〜20°Cて冷蔵した。0.23酬ニトソキレツルフインをDMSO+、:溶
解し、ホイルで包んだ小管に部分標本50μm取り一20°Cて冷蔵した。50
mMのリン酸緩衝液のストックを、水500m1にに2HPO4(分子@174
.18) 8.71 gどどちにKH,PO,C分子量136.09)を加える
ことにより調製した。NAI)PHのストックを、水1mlにNADP89.3
mg (Sigma、 5ILouis、 MO)を溶かすことにより調製し
5た。
結果
0.02.0.05.0.1.0.5及び1.onMの濃度のTCDIIIに曝
したX3ヒトリンパ芽球II!細胞に一ついてELISAで測定した投−(j証
一応答関係を図6に図示する。このELISAは、抗ホスホチロノンモノクロー
ナル抗体を使用して実施し、その応答は投与−16時間後に総細胞分離物タンパ
ク質チロ5ノルリン酸化を測定した。最大総タンパク質チロノルリン酸化かI
nM TCDDて観察され、EC6,は0. +3 nAJ TCDDてあった
。
総X3ヒトリンパ芽球腫細胞分離物タンパク質及び抗ホスホヂ「フソンモノクロ
ーナル抗体に関する免疫プロットは、6fl類のタンパク質に−〕いてのpTP
の投惇量一応答増加を示した(117)。これらのタンパク質のおよその分子量
は、47゜43、42.35.33及び28ギロダルトンであった。57キロダ
ルトンての単一 prpは、未処理X3細胞分離物では現れなかったか、TCD
Dて処理した全てのX3細胞には現tまた。110キロダルl−:/てのpTP
は強度か低T−シた。
図8は、抗ボスホチロシンモノク【j−ナル抗体を用いる総X3細胞分離物の免
疫プロット法で視覚化しノー33十ロダルトンのタンパク質の濃度J1測定でめ
た投与量一応答関係を図示する。33キロダルトンタンパク質に関するチロノル
リン酸化の最大値か01μg TCDD/kgて観察され、EC,。は0.04
1Jg TCDD/kgてあった。
この知見は、報告されているTCDD暴露の最も感受性か高い生物学的指標を表
している。
X3細胞もけるTC[l’li:’よるチ)・りr、r ム1l−45(IIA
I (DB導tit図9(t;h、され−Cいる。最大[EROD活性か2 n
M TCDDて観察され、EC6゜は0.3n藺てあった。エトキルツルフィン
till線としてモデル化した。
この実施例は、実施例1の新しい知見を支持するものてあり、かつかかる知見を
、ヒト由来形質転換細胞株におけるTCDDのノブナル形質導入効果を含むとこ
ろまで広けるものである。インビボで見られるように、TCDDに対する暴露は
細胞内タンパク質ヂロンンリン酸化の増加をもたらす。少なくとも6種の細胞タ
ンパク質はTCDD投与量増加にイ1゛い、チロノンリン酸化の増加を示した。
7番目のタンパク質(57キロダルトンタンパク質)は、X3細胞においてチロ
ノルリン酸化の非常に低い状態で構造的に存在する。TCDD暴露に対する応答
において、57キロダルトンタンパク質はチロシン残基て高度にリン酸化された
。110キロダルトンでのルー prpはTCDD濃度の増加に住い低■した。
インビボで暴露された正常な細胞を用いる場合、TCDD!!露により観察され
るpTPの増加はチトクロムP−4501AIの増加よりも先である。
X3細胞において、&Th pTPの増加は、チトクロムP−4501AIを誘
導するTCDDの19!in範囲と同し範囲で観察された。この2種の効果の投
与量一応答曲線はほぼ重複した。両効果は投与量の1対数単位内で全体的に示さ
れており、総pTPとERODに関するEC,。はそれぞれ0.13及び0.3
nMてあった。しかし、33キロダルトンタンパク質の最大チロツルリン酸化は
O、I nlilT観察され、かつEら,は0.04nMてあった。33キロダ
ルトンタンパク質によって示される特定のpTPは、チトクロムP−450IA
1の誘導よりも、TCDD暴露指標として10倍以上感受性かある。この2種の
投与量一応答曲線の重複は、全体に渡るpTPとチトクロムP−4501A+発
現に関する通割のメツエータ−であることを暗示している。この証拠は、インビ
ボpTP応答に関して、X3細胞におけるTCDIIに対するpTPc?答かA
h L,セブターで媒介されることを強く示している。
実施例3
ダイオキシンに類似した化学的活性を有する物質を、経済的かー)迅速な生物学
的検定する際に使用する、:とかできる方法か得られる。次に記載するような方
法を採用して、ダイオキシン類似活性か陰性の試料を同定して、濃縮した試料か
らそれらを分離できるようにし、ぞ第1により、次の高解像度化学分析で、ダイ
オキシン類似活性を示す関連試料を取り扱うことかできるようになる。
A ダイオキシン類似活性のインビボ測定密閉容器の中で、少なくとも10分間
、試料をジエチルエーテルと接触させることにより、試料のジエチルエーテル抽
出を行う(ジエチルエーテル3容量 試料1容量)。ジエチルエーテルを円錐形
の管に除去し、5°Cて溶媒を蒸発させて乾燥させた。残渣を最低量のコーンオ
イルで溶かす(必要な場合のみ、穏やかにb+.+熱する。)。このコーンオイ
ル溶液又は懸濁液を、実施例1の動物、ELISA及び免疫プロットの項記載と
同様にして、生物学的活性を測定する。免疫プロットにおける、37ギロダルト
ンホスホチロンルタンパク質を濃く染色した外観は、試料のダイオキシン類似活
性を示すことかできる。ダイオキシン類仰活性の定量を、標準曲線とELISA
の結果を比較することにより、又は試料のダイオキシン類似活性に由来して増加
する6種のホスホチロンルタンパク質のいずれかを濃度計で測定することにより
、実施することかできる。
ダイオキシン類似活tトの検出の限界の評価を、最小有効投与量どして025μ
g、7kgを採用して行うことかできる。TCDDのこのレベルの投与は、37
キロダルトン帯を容易に視覚化する。20 gのマウスを想定すると、37ギロ
ダルトンタンパク質のチロノルリン酸化を開始するためには、ダイオキシン等l
iIli物5nを含まなけれはならないであろう。この量は、ダイオキシン等漬
物1兆分の1400を含む試料l。
g抽出物中に存在する。インヒポ生物学的検定法の最も関連する使用は、空気、
水又は土壌のような各種の環境fatオからダイオキシン類似化合物の生物的有
効性を測定することである。
B ダイオキシン類似活性のインヒドロ測定密閉容器の中で、少なくとも10分
間、試料をジエチルエーテルと接触させることにより、試料のジエチルエーテル
抽出を行う(ジエチルエーテル3容量 試料1容り。ジエチルエーテルを円錐形
の管に除去し、25°Cて溶媒を蒸発させて乾燥させた。残渣を最低量のジメチ
ルスルホキシ)〜に溶かす(必要な場合のみ、穏やかに加熱する。)。このジメ
チルスルホキシト溶液又は懸濁液をX3細胞培養系に投与し、実施例2の細胞培
養系、ELISA及び免疫プロットの項記載と同様にして、生物学的活性を測定
する。免疫プロットにおける、57キロダルトンホスホチロンルタンパク質を濃
く染色した外観は、試料のダイオキシン類似活性を示すことかできる。ダイオキ
シン類似活性の定量を、標準曲線どELISAの結果を比較することにより、又
は試料のダイオキシン類似活性に由来して増加する6種のボスホチロソルタンパ
ク質のいずれかを濃度計で測定することにより、実施することかできる。
ダイオキシン類似活性の検出の限界の評価を、最小有効投与量として0.2nM
を採用して行うことかてきる。TCDDのこのレベルの投与は、57キロダルト
ン帯を容易に視覚化する。100μlインキユベートウエル(例えば、96ウエ
ルマイクロタイタープレート)を想定すると、ジメチルエーテル抽出物は、該キ
ロダルトンダルトンタンパク質のチロノルリン酸化ヒを開始するためには、ダイ
オキシン等漬物約37.5111gを含まなければならない。この量は、ダイオ
キシン等漬物を1兆分の20を含む試料2gの抽出物に存在するものである。約
37.5pgを含まなければならない。33キロダルトンタンパク質を用いてダ
イオキシン類似活性を定量した場合、EC,。0.04nMての応答に基づく検
出の限界は、約41ptである。一般に、ダイオキシンの作用濃度か50 pp
tで、現在の機器を用いる方法か約3.5111)tを検出すると考えられてい
るので、この分析レベルで、初期調節(initial reguiatory
)又は健康を考慮するためには十分である。
実施例4
先に述へたX3インヒドロ検定法を、ダイオキシン類似化合物に対する人又は動
物の暴露を評価する経済的かつ迅速な生物学的検定法として採用することかでき
る。血液試料を人又は動物から採取し、次いてリンパ芽球を遠心分離又はフィコ
ール勾配のような十分に確立された手順で分離する。該リンパ芽球を、実施例2
の項 ELISA及び免疫プロットに記載したのと同しように処理する。容易に
視覚化する57キロダルトンpTPの出現て、ダイオキシン類似化合物に対する
暴露を指示した。
実施例5
X3インビトロ検定法を、Ahシセブターフェノタイプを評価する経済的かつ迅
速な検定法として採用することかできる。いかなるタイプの細胞でも、実施例2
の項 細胞培養、EL[SA及び免疫プロットに記載したのと同しように、TC
DD O,5oMて処理することかできる。TCDD処理細胞におけるpTPの
増加の発生と、同じ細胞株の未処理コントロールとを比較することにより、ダイ
オキシン類似化合物に高度の親和性を有するAhレセプターの存在か示される。
pTPの増加がなければ、該細胞が、TCDDに対し低い親和性フェノタイプを
存するAhレセプターを有したことを示す。この情報は、胸部布の治療における
潜在的使用性を有する。その理由は、低チトクロムP−450[A!誘導性を有
する胸部腫瘍は、高チi・クロムP−4501AI誘導性を有する胸部腫瘍細胞
とは、化学療法に対し異なる応答をするという知見か確立されているからである
(Thomas、 J、S、、 N15sen、 L、、 5tacey、 S
、N、、 Hines。
R,N、 、及びAuけup、 H,Eur、1. Biochem 197.
577、1991) o他のタイプの癌(例えば、色素腫瘍)をフェノタイプ化
することも治療−F有用である。pTP測定における独自の利【なは、より短い
暴露期間及び多重pTP帯に関連する該応答の細かいフェノタイプに関する潜在
性である。
実施例6
X3リンパ芽球(又はチトクロムP−4501A、1誘導性の細胞株)の分離物
を、野外の条件下で、午後たけて実施することかできるダイオキシン類似化合物
に対する迅速な生物学的検定法において使用することかできる。−晩培養したX
3細胞を260Orpmで遠心分離し、バニティ)(Vanidate) lO
nMを含むPBSに再懸濁して100Illあたり10g細胞の密度とし、かつ
均質化する。
該均質化液の100μ1部分標本を96ウエルマイクロタイタープレートの各ウ
ェルに入れる。該プレートを4°Cて、−晩インキュへ一トシ、かつ0.05%
Tween 20のPBS溶液て洗浄することにより検定の#備をする。この準
備工程に続いて、該プレー1〜を20〜25°Cて1日間保rγしてもよい。密
閉容器の中で、少なくとも10分間、試料をジエチルエーテルと接触させること
により、試料のノエチルエーテル抽出を行う(ノエチルエーデル3容量 試料1
容量)。ジエチルエーテルを円錐形の管に除去し、25°Cて溶媒を蒸発させて
乾燥させた。残渣を最低量のジメチルスルボギソトに溶かず(必要な場合のみ、
穏やかに加熱する。)。各つ丁ルに2oM ATP溶液100μmを、次いてr
lMsoて安定化された抽出物57Jlを入れ、この混合物を25〜37°Cて
I(1−15分間インキュベートする。0,05%Tween 20のPBS溶
液てずへてのウェルを洗浄し、37°Cで5分間牛血清アルブミンで満たした。
次いて・勺しルに、抗ホスボチロノンモノクローナル抗体(1,5mg/腹水1
ml/牛血清アルブミンと0.05%Tween 20 (PBSに溶解)1m
l)を入れ、37°Cで5分間インキコヘートして、結合させる。セイヨウワサ
ビペルオキシダーゼ結合抗マウスIgG(0,5XlO’ mg [gG/ m
l PBS)とともにインキュベ−1’L、続いて、直ちに洗浄をする。100
1TI111クエン酸ナトリウム溶液(pH4,2)に溶かした基質(0,0箕
1120□及び1咄2.2゛−アジノジ(d−エチルヘンズチアジンンスルホン
酸−6)とともに、22°Cてインキユヘー トした後、ペルオキシダーゼ活性
を測定する。色変化の最初の視覚化で、A47.値を記録する。
15の値を市販されている形態のマイクロタイタープレート読み取り機で測定す
る。ダイオキシン類似化合物の3次元プロットを、北−南及び東−内床標上にプ
ロットされたAalF値から作成することかできる。垂直方向の応答は図10に
しめされている各試料におけるダイオキシン類似物質の濃度を表している。サン
プリング工程のために要求される計数時間かないので、数百回の検定を一日で行
うことかできる。
全細胞分離物の代わりに、精製した、又は半は精製したAhレセプター複合体を
使用した場合、1記工程の改良を利用することかできる。さらに前記工程の改善
は、精製した、又は半ば精製したへ旧ノセブター複合体を使用することからなり
、かつリン酸化されるタンパク質を全細胞分離物の代わりに使用する。さらにキ
ットマイクロタイター検定法は、全細胞分離物の代わりに、精製した、又は半は
精製したAhレセプター複合体を使用すること、及び当該技術分野で周知の技術
に従って調製された、構造変化されたAhレセプターのエピ1−−ブに対するモ
ノクローナル抗体を用いる、ダイオキシン類似化合物によるAhレセプター構造
変化の測定を含む。Ahレセプターの活性化(構造変化)を図11に図示する。
図IIに示されているモデルは、Ahレセプターか少なくとも2個の構成要素を
有するか、これらは、同し分子−の2種のドメインとしても存在することかでき
る。
本明細書において、レセプターはりガン1−と相互作用するすべての分子を含む
。
この場合、該レセプターか細胞表面の腔から見いたされるか否か、前記リガント
と結合出来るか否かとは関わりかない。リガントも同様に定義され、生物内でリ
ガントとして作用する環境的又は内生的な物質を含む。Ahレセプターとダイオ
キシン類似化合物(リガント)の相互作用は、複合体の三次元的な構造変化をも
たらす。構造変化した複合体の数量は、存在するダイオキシン類似化合物の量に
比例するので、構造変化した複合体に対する抗体を使用して、ダイオキシン類似
化合物を定量することかできる。
実施例7
ダイオキシン類似化合物の存在及び量を測定することかできるポリクローナル抗
体を調製した。この調製方法、特性及び使用方法を、以下に記載する。
複合的抗原ペプチド合成(MAPS)を、Po1andらの論文(Molecu
lar Pharmacology。
39巻、20〜26頁、+990’)で報告されているように、Ahレセプター
のN1(2末端部に基ついて行った。MAPS抗原は、分枝リシンセブテイマー
(sepjamer)とペプチドのカルボキシ末端を介してカップリングした、
合成ペブチl” Nl2−LYS−ARG−ARG−LYS−PRO−VAL−
GLY−COOH(以下、SEQ ID NO:I という。)からなるもので
あった。
ベブチ)−とリジンセブテイマーの比率は81てあった。該抗原の純度はアミノ
酸分析によると38重量%てあった。該抗原の合成はTAES研究所(TAES
1aboratory。
Entomology Department、 Texas A & M L
lnversily、 CoCo11o 5tation、@TX 77843
)
との契約に基ついて行われた。
粗抗原を濃度か2 mg、/mlとなるようにリン醜緩衝食塩水に溶かし、部分
標本0゜5mlを等量のフロイント完全アジュバント(第1回の感作用)又はフ
ロイン]・不完全アジュバント(第1回以降の感作用)と混合した。ウサギ(F
lemish Giant/Chinchilla cross rabbiD
に1m1(抗原380 μg )を皮下注射することにより感作を、行った。感
作のスケジュールは次のとおりどした 0.21.35及び490口に注射し、
63日l−採血した。感作と血液採取は次に機関との契約に基づいて行われた
Cornell Re5earch Animal Re5ources、 C
ornell University、 1thaモ=B
NY 14853゜
血液をIO’cて一晩血餅状態にし、IEcセンターー−7遠心分離機で、29
0Orpmで20分間遠心分離することにより血清を分離した。さらに使用する
まで、1mlの部分標本を一80’Cて凍結した。
動物
2匹の成熟雌ニュージーラン]・ホワイトラビット(動物321及び377)を
入手した(入手先 The M’t’S CoCo11e of Veteri
nary Medicine) oこのラビットにアゲウェイラビットペレット
(Agway rebbit pellel Agway、 Cortland
、 NY)を供餌し、水道水(ad libijum)を与えた。それぞれの動
物には、抗原を50m1皮−ドに注射した。該抗原は先に述へたフロイント完全
アジュバントにおけるものである(以下、MAPSという。)。3週間後、この
手順を繰り返した。最初の注射を行った8週間後、各動物から血液を25m l
採取した。血液から血清を調製し、1ml管に取り、−80″Cで凍結保存した
。前記のように抗血清を調製した。
マウス肝臓ソトソルをtic57BL/6マウス(又はヂトクロムP−4501
AI誘導性系統マウス)から調製した。マウスはJackson l、abor
ajories (Bar Harbor、 ME)から人手した。実験は、4
〜6週齢て体重約16〜20gの雌マウスを用いて実施した。
マウスにはプロラボRMH100Oラット、マウス及びハムスターフ−1”(A
gway。
Corjland、 Nl’)を供餌し、水道水(ad libHum)を与え
た。全てのマウスを3〜5匹づつケーンに収容し、光照射時間を12時間となる
よう維持した。3倍容のMENG緩衝液中でその肝臓を均質化して肝臓ソトソル
画分を調製した(Polandらの論文、Mo1ecular Pharmac
ology、 39巻、20〜26頁、1990年)。続いて、9000 X
gて20分間遠心分離し、上清(S−9)を100.000 X gで60分間
遠心分離することにより、得られたノトソル両分を注意深く除去し、速やかに一
80°Cに冷凍貯蔵しまた。
免疫ブロン1一
実施例1と同様に実施した。
結果
図12における、レーン1〜3及び20〜22はタンパク質か染色された蛋白質
スタンダートを表している。スタンダード(頂αから底部まで)は、+16.9
7.4.66及び45キロダルトンである。1ノーン4及び19は予備染色され
たタンパク質スタンダードであり、これらはそれぞれ(頂点から底部まて) 2
05.116.5.80及び49.5キロダルトンであった。タンパク質か染色
された総ストソルはレーン5及び18に現れる。全ての池のレーンは抗血清で免
疫染色されていた。
次の抗血清(希釈)を使用した。レーン6及び7ては抗MAPS 321−1
(1:11)、レーン8ては抗熱ショックタンパク[90(t(SP90.5o
urce)(1:500) 、レーンIQ及びIIテは坑MAPS 321−2
(1:11) 、レ−:/+2及び13ては抗MAPS 321−2 (1:
50)、レーン14及び15ては膣APS 321−2 (1:250)、及び
レーンI6及び17ては抗MAPS 3212(1:l000)。この結果は、
第2の採血ラヒットが、100キロダルトンタンパク質(Ahレセプターの非形
質転換状態)を滴定jll:50て認識てきる抗体を産生していたことを示す。
図13のレーン1,2及び19はタンパク質が染色された蛋白質スタンダードを
表している。分子量はスタンダードは、116.97.4.66及び45キロダ
ルトンであることを示していた。レーン3及び18は分子量205.116.5
.80及び49.5キロダルトンを表していた。タンパク質か染色された総シト
ツルはレーン4及び17である。
全ての他のレーンは抗血清で免疫染色されていた。
次の抗血清(希釈)を使用した。レーン5及び7てはI旬払PS 3n−2(1
:1000)、レーン6及び8ては抗MAPS 377−2 (1:250)、
レーン9及び10テは抗MAPS 377−2(1:50) 、レ−:/II及
び+6’ffl抗MAPS 377−2 (1:11) 、’v−ンI3テハ抗
MAPS 377−I (1:11) 、レーン14及び15テハ抗H3P90
(1:500)。コノ結果は、第2の採血ラビ・月−377か、100キロダル
トンタンパク質(Ahレセプターの非形質転換状態)を滴定量1:250て認識
てきる抗体を産生していたことを示す。
AhレセプターのN末端のアミノ酸配列に対する調製された抗血清321−2及
び377−1は、双方とも、TCDD又はダイオキシン類似化合物との相互作用
の前に存在するAhレセプターを認識できた。このような抗血清は、非形質転換
Ahレセプターの定量により、空気、水又は土壌の環境的抽出物に存在するダイ
オキシン類似化合物の検定に使用することかできる。この定量は、先に述へたE
LISA技術によって実施することかできる。
実施例8
これまて述へた方法は、レセプターにおける構造的及び/又は機能的な変化の観
察による、リガント定量の最初の例を示している。本明細書に記載されている方
法は、ダイオキシン類似化合物に加えて他のりガントを検定するのに適している
。この技術の池の例には、細胞レセプター又は細胞レセプターの性質又は合成部
分における構造的又は酵素的な(機能的な)変化の測定を医薬的な基礎として、
ペプチド又はタンパク質の生物学的活性濃度を決定するものかある。
これまて述へた直接又は間接免疫学的検定法は、レセプター−リガンド相互作用
イオン、及び続くタンパク質チロシルリン酸化を介する細胞シグナル形質導入に
基づいている。ダイオキシン類似化合物に対する、これまで述べたような直接又
は間接な免疫学的検定法に類似するものを、レセプター−リガント相互作用の他
の例、及びこのようなレセプター−リガンド相互作用に続いておきる他の細胞シ
グナル形質導入に関連して、開発することかできる。適当なレセプター−リガン
ド相互作用には、タンパク質及びベンゾ(a)ピレン、EGFレセプターと表皮
成長因子作用剤及び拮抗剤、インツユリンレセプターとインシュリン作用剤及び
拮抗剤との相互作用、エストゲンとエストゲン作用剤及び拮抗剤との相互作用か
ある。
これまて用いられてきた用語及び表現は、記述するためのものであって、限定を
意図しておらず、示され、かつ記述されてきた特徴と等価なもの又はその一部を
排除するような用語及び表現の使用を意図することはなく、それは本発明の範囲
内において、様々な改良か可能であると認識しなければならない。
本発明は特定の好ましい実施態様との関係において、具体的に記述されてきたか
、各種の変形及び改良は、本発明の思想及び範囲内から離れることなく当業者に
とって容易である。本発明は記載された実施態様にのみ限定されるものではない
。むしろ、添付された請求の範囲は、前記変形及び改良並びに等個物をカバーす
ると解釈しなければならない。
本発明のイオンは、その具体的な実施態様との関係て記述されてきたか、多くの
他の変形及び改良並びに他の使用法か当業者にとって明らかになるであろう。
したかって、本発明は、明細書中の具体的な記述によっててはなく、添付された
請求の範囲によってのみ制限されるのか好ましい。
nM
2 1 0.50.10050.0200’+ 2 3456789IOII1
2[3141516r718192021221 2 3 45678 910
1112B)415161718 19フロントページの続き
アパートメント 3
イサ力 ハンショウ ロード 1320
Claims (5)
- 1.雌C57BL/6マウス又はチトクロムP−450[A]誘導性を有する他 系統マウスの肝細胞中におけるホスホチロシルタンパク質の調製を含む、試料中 に存在するポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン、及びポリ 塩化ジベンゾダイオキシンの生物学的活性の特性を示す、これらの構造的類似化 合物の検出法てあって、前記マウスにテスト試料を投与すること、並びにポリ塩 化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン、及びポリ塩化ジベンゾダイ オキシン及びポリ塩化ジベンゾフランの生物学的活性の特性(この特性はS−9 タンパク質のチロシン残基のリン酸化を含む。)を示す、これらの構造的類似化 合物の存在を示す特性に関する肝臓S−9上清面分を検定することを含む検出法
- 2.X3リンパ芽球腫細胞又はチトクロムP−450[A]誘導性を有する細胞 株を用い、試料中に存在するポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾ フラン、及びポリ塩化ジベンゾダイオキシンの生物学的活性の特性(この特性は ホスホチロシルタンパク質イオンの生成を含む。)を示す、これらの構造的類似 化合物の検出を行うインビトロの生物学的検定法であって、前記X3細胞の培養 系にテスト試料を投与すること、並びにポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩 化ジベンゾフラン、及びポリ塩化ジベンゾダイオキシン及びポリ塩化ジベンゾフ ランの生物学的活性の特性(この特性は、ある種のタンパク質のチロシン残基の リン酸化を含む。)を示す、これらの構造的類似化合物の存在を示す特性に関す る細胞分離物を検定することを含む生物学的検定法。
- 3.新鮮な採取リンパ芽球を用い、ポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジ ベンゾフラン、及びポリ塩化ジベンゾダイオキシンの生物学的活性の特性(この 特性はホスホチロシルタンパク質の生成を含む。)を示す、これらの構造的類似 化合物に、過去に暴露されたことを検出するインビトロの生物学的検定法であっ て、新鮮な採取血液試料からリンパ芽球を分離すること、並びにポリ塩化ジベン ゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン、及びポリ塩化ジベンゾダイオキシン 及びポリ塩化ジベンゾフランの生物学的活性の特性(この特性は、ある種のタン パク質のチロシン残基のリン酸化を含む。)を示す、これらの構造的類似化合物 に暴露されたことを示す特性に関する細胞分離物を検定することを含む生物学的 検定法。
- 4.生検で得た新鮮な試料を用い、ホスホチロシルタンパク質を生成するAhレ セプターフェノタイプの検出を行うインビトロ生物学的検定法であって、生検で 得た新鮮な試料から細胞を分離すること、細胞をTCDDに暴露すること、並び にポリ塩化ジベンゾダイオキシン、及びポリ塩化(特性はある種のタンパク質の チロシン残基のリン酸化を含む。)に対する高度TCDD結合性フェノタイプ暴 露を示す特性に関する細胞分離物を検定することを含む生物学的検定法。
- 5.X3リンパ芽球腫細胞又はチトクロムP−450[A]誘導性を有する細胞 株を用い、試料中に存在するポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾ フラン、及びポリ塩化ジベンゾダイオキシンの生物学的活性の特性(この特性は ホスホチロシルタンパク質の生成を含む。)を示す、これらの構造的類似化合物 の検出を行う、インビトロ生物学的検定法であって、前記X3細胞の培養系にテ スト試料を投与すること、並びにポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベ ンゾフラン、及びポリ塩化ジベンゾダイオキシン及びポリ塩化ジベンゾフランの 生物学的活性の特性(この特性は、ある種のタンパク質のチロシン残基のリン酸 化を含む。)を示す、これらの構造的類似化合物の存在を示す特性に関する細胞 分離物を検定することを含む生物学的検定法に使用するキット。
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