JP2003527605A - 生物学的物質マイクロアレイの作製および使用方法 - Google Patents

生物学的物質マイクロアレイの作製および使用方法

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Abstract

(57)【要約】 (i)複製可能なユニットの表面のリガンドとの結合に関して表示されるアンチリガンド分子のライブラリーを準備し、(ii)リガンドの混合物を準備し、(iii)ライブラリーを混合物に曝し、それにより、リガンド／アンチリガンド結合が生成することができ、(iv)リガンドと結合するアンチリガンドを単離してその数を増幅し、さらに(v)同じアンチリガンド、または複数の異なるアンチリガンドの調製物を基板の個別領域に適用して固相支持体上に個別のアンチリガンド含有領域のアレイを形成することを含む、選択されたアンチリガンドのアレイを作製する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生物学的物質中のタンパク質を研究するための方法および材料に関す
るものである。特に、本発明は生物学的物質のサンプルのタンパク質発現の差異
、特に罹患組織および正常組織サンプル間の差異の研究に役立つ方法および材料
を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術】
ここ数年の間、特にゲノム科学、例えばヒトゲノム機構プロジェクト(HUGO)の
発展により、治療的介入に向けた可能性ある標的として多数の構造の存在が確認
されてきた。これらの種類の研究では、遺伝子配列および遺伝子構造に関する情
報が明らかとなり、遺伝子産物の一次構造の推定が可能になった。しかしながら
、遺伝子産物がもたらす何らかの機能を有しているものは完全遺伝子配列の50%
よりもずっと少ない。
【０００３】 新規遺伝子および遺伝子産物の同定手段の必要性により、ハイスループットDN
Aおよびタンパク質配列決定技術が発展してきた。その結果、ゲノムまたはｃDNA
のいずれかのDNAを配列決定する速度が非常に上がり、現在のシステムは、20分
間に500bpの速度で配列同定が可能となっている。さらに、DNA配列決定の様々な
態様をターゲットとした系もまた開発されてきた。用途によって、全長遺伝子配
列情報が必要な場合もあるし、部分配列しか必要のない場合もある。特定の遺伝
子の限定された変異(SNPのもの)の有無に関する情報は、問題の遺伝子に特異的
なタグとして配列情報を用いることで、既知遺伝子が発現されるかどうかの情報
とともに得られる。また、上記の方法により得られた莫大な量のデータの効率的
な処理が可能となるバイオインフォマティクスシステムも開発された。
【０００４】 このように、この分野の技術の急速な発展により、研究者が微視的レベルでは
なく巨視的レベルで複合生物系を調べることが可能になり、現在では、最も巨視
的な系で遺伝子発現、特に遺伝子発現の差異を分析している。しかしながら、遺
伝子産物、タンパク質またはポリペプチドの巨視的分析に向けた系はあまり開発
されていない。
【０００５】 遺伝子の発現様式の違いに関する情報は、例えば病理(罹患)組織と正常組織と
を比較する際に重要である。アップまたはダウンレギュレートされる遺伝子が病
理学的状態に関連しているという見解から、それらの産物またはこれらの産物と
機能し得るように連結されたタンパク質のいずれかを治療的介入に向けた標的構
造として使用することができる。最近では、数万個の遺伝子の分析が可能なDNA
チップアレイに基づく技術が、遺伝子発現の特徴付けおよび示差的に発現された
遺伝子の同定用に開発され、さらにそれが用いられて成功している(参照文献9、
24および40参照)。この技術を用いて計画し得る試験は、異常組織および正常組
織間の遺伝子発現の差異の研究に加えて、生物学的に活性な化合物による刺激後
に細胞および組織に起こる事象に関する研究に関するものである。例えば、特定
のリガンドによる刺激後に活性化されるシグナル伝達経路が確認でき、薬剤また
は薬剤候補による刺激後に遺伝子発現に与える影響が認められる。これらのおよ
び同様の手段が製薬およびバイオテクノロジー産業の大いなる関心を集めている
。
【０００６】 しかしながら、それは遺伝子産物、すなわちタンパク質およびポリペプチドで
あり、細胞で機能を示す遺伝子自体ではない。よって、タンパク質が治療的介入
に向けた主要な標的分子である。さらに、遺伝子活性、mRNAレベルおよび遺伝子
によりコードされるタンパク質のレベル間には直接的な関係はない。mRNAおよび
タンパク質のターンオーバーに影響を及ぼす因子によってmRNAおよびタンパク質
レベル間の関係がすっかり消失してしまう。それゆえ、mRNAレベルが必ずしも細
胞または組織の機能タンパク質のレベルを表しているわけではない(参照文献1、
3および23参照)。さらに、タンパク質は、例えば糖付加およびリン酸化により翻
訳後修飾を受けていることが多い。かかる修飾はタンパク質の活性に大きな影響
を及ぼすものである。特定タンパク質が修飾されているか否かは、mRNAまたはDN
A配列からは識別することはできない。そのため、巨視的またはグローバルレベ
ルでのタンパク質発現の研究を可能にし、さらに修飾型タンパク質を識別する方
法の価値が大である。かかる方法ではプロテオーム、すなわち細胞のタンパク質
の総体、またはメタボローム、すなわち代謝プロセスによって生じた分子の総体
の同時分析が可能である。
【０００７】 タンパク質発現の研究方法には将来性のある利点があるにもかかわらず、タン
パク質同定にはDNA同定よりもかなり多くの問題がある。特定のタンパク質の一
次構造がわかっている場合でも、そのタンパク質とどんな分子が特異的結合をす
るのか、その結果としてタンパク質のプローブとしての役割を果たすのかという
ことを推測することができない。これに対し、特定のDNA または遺伝子の配列が
相補的および特異的オリゴヌクレオチドであるとわかっている場合、そのDNAは
容易に作製できる。よって、DNAに基づくチップアレイを作製し、大きな問題も
なく多数の遺伝子または遺伝子断片の同時検出に使用することができる。
【０００８】 タンパク質分析用チップアレイについてはすでに記載されている(参照文献7お
よび10参照)が、それらの性能および使用はDNAアレイのものにかなり遅れをとっ
ている。
【０００９】 現在において、タンパク質の巨視的または全体的分析に向けた最も一般的な方
法は2Dゲル電気泳動に基づくものである(参照文献29および14参照)。この方法は
長年使用されてきたものであるが、近年では全体的なレベルでの分析の必要性に
応えられる系も開発されてきている(参照文献18参照)。さらに、多数のタンパク
質が2Dゲル上の位置で同定できるようにデータ分析および処理技術もかなり向上
してきている(参照文献18および32参照)。
【００１０】 2D-ゲルのスポットにあるタンパク質を同定するのに利用できる直接的な方法
はない。同定されたスポットから溶出したタンパク質の質量分析により、タグと
して使用できるペプチド配列決定が得られることもある。それが既知の配列と高
い配列同一性、その特定スポットにあるタンパク質との同一らしさを示す場合、
タグ配列を既知の配列、例えばデータベースと比較することができる。しかしな
がら、かかる系にはゲル電気泳動、画像解析、タンパク質スポットの溶出装置、
質量分析計、データ処理およびバイオインフォマティクスの詳細な設定が必要で
ある(参照文献30参照)。さらに、スポット間の量的な差異は、スポット密度から
判定するにすぎず、さらにスポットがオーバーラップしているため、2Dゲルの結
果もわかりにくい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、2Dゲル分析の制限のいくつかを克服する方法および材料を提供する
ことにある。本発明では生物系でのタンパク質の巨視的または包括的分析が可能
となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、 (i) 複製可能なユニットの表面のリガンドとの結合に関して表示されるアン
チリガンド分子のライブラリーを準備し、 (ii) リガンドの混合物を準備し、 (iii) ライブラリーを混合物に曝し、それにより、リガンド／アンチリガン
ド結合が生成することができ、 (iv) リガンドと結合するアンチリガンドを単離してその数を増幅し、さらに (v) 同じアンチリガンド、または複数の異なるアンチリガンドの調製物を基
板の個別領域に適用して固相支持体上に個別のアンチリガンド含有領域のアレイ
を形成する ことを含む、選択されたアンチリガンドのアレイを作製する方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のある実施形態では、その方法が工程(iii)と(iv)の間に複製可能なユ
ニットの表面でアンチリガンドと結合したリガンドを単離するさらなる工程を含
む。
【００１４】 便宜には、混合物中のリガンドは、タグ剤と結合する抗タグ剤によって単離で
きるようにタグ剤で標識される。タグ剤は、好ましくはビオチンであって、抗タ
グ剤がアビジンである。しかしながら、本発明の方法での使用に種々の薬剤が利
用可能であり、さらに好適であることは当業者には明らかであろう。
【００１５】 リガンド混合物が、それがライブラリーに曝される前に１以上のパラメーター
(サイズ、電荷または等電点)に基づいて分離されることが好ましい。好ましい分
離方法は二次元ゲル電気泳動である。
【００１６】 有利には、混合物中のリガンドが固定化される。
【００１７】 有利には、分離された混合物中のリガンドがニトロセルロースまたはポリ二フ
ッ化ビニリデン(PVDF)膜のような支持体表面に固定化される。
【００１８】 分離されたリガンド混合物が、二次元ゲルのレプリカであって、そのレプリカ
が本発明の方法の工程(iii)でそのまま用いられる支持体表面に固定化されるこ
とが最も好ましい。ゲルレプリカをこのようにそのまま使用すると、ゲルレプリ
カから各リガンドバンドを個別に切除する関連方法に比べて、かなりの時間上及
びコスト上の利点を有する。
【００１９】 アンチリガンドがタンパク質またはポリペプチドを含むことが好ましい。最も
好ましくは、アンチリガンドが抗体、または抗原と結合するその変異体もしくは
誘導体である。しかしながら、アンチリガンドが種々の供給源、特に抗体ライブ
ラリー(参照文献4および26参照)、ペプチドライブラリー(参照文献36参照)、発
現cDNAライブラリー(参照文献33参照)、アフィボディ(affibody)のような抗体構
造とは別の足場のライブラリー(参照文献13参照)またはアプタマーに基づくライ
ブラリー(参照文献21参照)などの分子ライブラリーから得られることは当業者に
は明らかであろう。
【００２０】 本発明の方法の特に有利な態様は、少なくとも数個の、好ましくはすべてのリ
ガンドおよび／またはアンチリガンドが未知であることである。よって、リガン
ド、および／またはアンチリガンドの特性を事前に調べる必要はない。
【００２１】 本発明の方法の工程(vi)で複数の、特に10ないし15の異なるアンチリガンドを
基板の各領域に適用してアンチリガンドアレイを形成することが最も好ましい。
アレイの一領域当たりに複数のアンチリガンドを使用することで、アレイの一領
域当たり単一アンチリガンドを使用する関連方法に比べて非常に多くの利点が得
られる。
【００２２】 本発明の方法により得られるアレイには、アレイをサンプルに曝した際のリガ
ンド／アンチリガンド結合における差異を検出することにより、第1および第2の
生体サンプル中の1以上のリガンドの有無および／または量を比較することを含
む本発明の第２の態様の方法における特別な有用性が認められる。
【００２３】 本発明のもう1つの実施形態は、アレイを第1の生体サンプルに曝し、かつ、実
質的に同等なアレイを第2の生体サンプルに曝した際のリガンド／アンチリガン
ド結合における差異を検出することで、第1および第2の生体サンプル中の1以上
のリガンドの有無および／または量を比較することを含む方法における、本発明
の2以上のアレイの使用に関するものである。
【００２４】 本発明の第２の態様による使用では、使用時、蛍光励起条件下でのアレイ検査
中に、第1および第2の生体サンプルの1つに由来するリガンドと主として結合す
るアレイ中のアンチリガンドが第1または第2の蛍光放射を示し、さらに、第1お
よび第2の生体サンプルに由来する実質的に同数のリガンドと結合するアンチリ
ガンドが複合型の蛍光放射を示すようにして、第1および第2の生体サンプル中の
リガンドが、好ましくは異なる第1および第2の蛍光レポーターで検出可能なよう
に標識される。
【００２５】 第1の生体サンプルが罹患細胞種に由来し、第2の生体サンプルがその疾病には
罹患していない対応する細胞種に由来するか、または第1および第2のサンプルが
各々休止および活性な同じ細胞種に由来する。このことから、タンパク質発現お
よび代謝産物レベルの研究方法において本発明の使用が有用となる。
【００２６】 本発明の方法の工程(ii)で準備されたリガンド混合物が第1または第2の生体サ
ンプルと同じ供給源に由来してもよい。同じ供給源に由来するとは、例えば、混
合物が同じ細胞種に由来していることを意味するものである。
【００２７】 蛍光標識以外の検出標識でリガンドおよびアンチリガンドを標識することは当
業者には当然可能なことであり、かつ十分に可能である。いずれの検出標識の使
用も本発明の範囲と考えられる。さらに、本発明は、例えばナノ電極(WO99/2482
3参照)またはバイオセンサー(参照文献25参照)を用いた導電率またはプラズモン
共鳴の変化に基づく系などのリガンド/アンチリガンド結合を検出するためのそ
の他の系もまた包含するものである。
【００２８】 第1および第2の生体サンプルが、アンチリガンドの、同一であるが個別のアレ
イに適用されてもよい。
【００２９】 定義 「リガンド」とは、リガンド/アンチリガンド結合対の一方のメンバーを意味す
るものである。リガンドは、例えばハイブリダイズした相補核酸二本鎖結合対の
一方の核酸鎖；エフェクター/受容体結合対のエフェクター分子；または抗原/抗
体もしくは抗原/抗体フラグメント結合対の抗原であってよい。
【００３０】 「アンチリガンド」とは、リガンド/アンチリガンド結合対のもう一方のメンバ
ーを意味するものである。アンチリガンドは、例えばハイブリダイズした相補核
酸二本鎖結合対のもう一方の核酸鎖；エフェクター/受容体結合対の受容体分子
；または抗原/抗体もしくは抗原/抗体フラグメント結合対各々の抗体もしくは抗
体フラグメント分子であってよい。
【００３１】 本明細書において使用される「検出可能なように標識された」とは、蛍光色素
のような検出可能な物質に直接結合した抗原(リガンド)または抗体(アンチリガ
ンド)、およびビオチン／ストレプトアビジンのような結合対のメンバーに結合
した抗原(リガンド)または抗体(アンチリガンド)、または着色基質または蛍光の
産生などによって検出できる分子と特異的に相互作用し得るエピトープタグを包
含することが意図される。
【００３２】 「複製可能なユニット」とは、そのユニットが単独で、または1以上の薬剤の
同時作用により複製し得ることを意味するものである。例えば、複製可能なユニ
ットは宿主細胞を感染させ、自己複製し得るバクテリオファージであると考えら
れる。複製可能なユニットは宿主細胞では単独で複製できないが、ヘルパーファ
ージの存在により複製できるファージミドであるとも考えられる。また、リボソ
ームディスプレイユニットもは「複製可能なユニット」の範囲に入ることが意図さ
れる。
【００３３】 「固相支持体上の領域のアレイ」とは、固相支持体表面に形成された、各々が
限定領域を有する、好ましくは独立した領域の直線または二次元アレイを意味す
るものである。典型的には、固相支持体はガラスまたはポリマーであり、最も一
般的に使用されるポリマーはセルロース、ポリアクリルアミド、ナイロン、ポリ
スチレン、ポリ塩化ビニルまたはポリプロピレンである。固相支持体は、チュー
ブ、ビーズ、ディスク、シリコンチップ、マイクロプレート、ポリ二フッ化ビニ
リデン(PVDF)膜、ニトロセルロース膜、ナイロン膜、その他の多孔質膜、非多孔
質膜(例えば、特にプラスチック、ポリマー、パースペクス、シリコン)、複数の
重合性ピン、もしくは複数のマイクロタイターウェルの形状、またはタンパク質
を固定化および/または免疫学的検定を実施するのに好適ないずれか他の表面で
あってよい。結合工程は当技術分野では十分に周知であり、一般的には固相支持
体との架橋共有結合またはタンパク質分子のそれに対する物理的吸着からなる。
【００３４】 「マイクロアレイ」とは、独立した領域の密度が少なくとも約100/cm2、好まし
くは少なくとも約1000/cm2の領域のアレイを意味するものである。マイクロアレ
イの領域は典型寸法、例えば約10ないし250μmの範囲の直径を有し、アレイのそ
の他の領域とはほぼ同じ間隔をおいて分けられている。
【００３５】 「細胞種」とは、所与の供給源、例えば組織もしくは器官由来の細胞、または所
与の分化状態にある細胞、または遺伝子構造の所与の病状に関連する細胞を意味
するものである。
【００３６】 本明細書において使用される「モノクローナル抗体」とは、ハイブリドーマに
よって産生されるある免疫グロブリン分子とハイブリドーマが産生する１以上の
免疫グロブリン分子の両方を、上記の免疫グロブリン分子の特異性が同じである
か否かの別なく、包含するものである。モノクローナル抗体は好適な遺伝子産物
、エピトープ、ペプチドまたは遺伝子産物の断片、もしくはそれらの複数のもの
を含む混合物による免疫化で得ることができる。モノクローナル抗体は、組換え
または天然供給源由来の、1以上のエピトープ、ペプチドまたはタンパク質断片
に対して作製される天然のポリクローナル抗体から選択してもよい。
【００３７】 モノクローナル抗体を産生するために、タンパク質により免疫化した動物から
抗体産生細胞(リンパ球)を採取し、標準体細胞融合手法により骨髄腫細胞と融合
させることで、これらの細胞を不死化して、ハイブリドーマ細胞を得ることがで
きる。かかる技術は当技術分野では十分に周知なものである(例えば、Douillard
およびHoffman (1981). In: Compendium of Immunology Vol II (ed. Schwarz)
参照)。例えば、最初にKohlerおよびMilstein (1975) Nature 256: 495-499によ
り開発されたハイブリドーマ技術、ならびにヒトB細胞ハイブリドーマ技術(Kozb
orら (1983) Immunol. Today 4: 72)、ヒトモノクローナル抗体を産生するEBV-
ハイブリドーマ技術(Coleら (1985) In: Monoclonal antibodies in cancer the
rapy, Alan R Bliss Inc., pp 77-96)、およびコンビナトリアル抗体ライブラリ
ーのスクリーニング(Huseら (1989) Science 246: 1275-1281)のようなその他の
技術。ハイブリドーマ細胞は、そこから単離されたペプチドおよびモノクローナ
ル抗体と特異的に反応する抗体の産生について免疫化学的にスクリーニングする
ことができる。
【００３８】 「抗体変異体」とは、合成抗体、組換え抗体、または限定されるものではない
が、免疫グロブリン軽ならびに／または重鎖可変部および／もしくは不変部のフ
ァージディスプレイによって産生された1本鎖抗体分子または当業者には周知で
ある免疫学的検定形式において抗原と結合し得るその他の免疫相互作用分子のよ
うな抗体ハイブリッドのいずれもを包含するものである。
【００３９】 ウイルス粒子のバクテリオファージの表面で発現されたファージディスプレイ
ライブラリーにあるような免疫グロブリン軽ならびに重鎖可変部および不変部を
含む組換え抗体が好ましい。コンビナトリアル抗体ライブラリー(Crosby WL.お
よびSchoor P. (1995) Methods. Cell. Biol. 50: 85; Winter J. (1994) Drug
Dev. Res. 33: 71)のファージディスプレイによる高親和性抗体の最適化は伝統
的および免疫化技術に代わる、天然抗体の多様性に関する免疫選択の強力な模倣
である。ヒトFab、1本鎖抗体(de Kruif J, Boel EおよびLogtenberg T. (1995)
J. Mol. Biol. 248: 97; Deng SJ, MacKenzie CR, Hirama T, Brousseau Rおよ
びLowary TL, (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 92: 4992; Zdanov A, Li
Y, Bundle DR, Deng S. J.および MacKenzie R (1994) Proc. Natl. Acad. Sci.
(USA) 91: 6423)またはジスルフィドにより安定化したFvのもの(Brinknman U,
Chowdhury PS, Roscoe DMおよびPastan I. (1995) J. Immunol. Methods, 182:
41)は実質的には異質または自己いずれかの標的化抗原(Ditzel HJおよびBurton
DR. (1995) In: Vaccine 95: Mol. Approaches Control Infect. Dis. Annu. Me
et., 12th (ed. RM Chanock), Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor L
ab. Press. pp19 et seq.)、ハプテン(Short MK, Jeffrey PD, Kwong R-Fおよび
Margolies MN (1995) J. Biol. Chem. 270; 28541)、炭水化物(Deng SJ, MacKen
zie CR, Hirama T, Brousseau RおよびLowary TL, (1995) Proc. Natl. Acad. S
ci. (USA) 92: 4992; Zdanov A, Li Y, Bundle DR, Deng S. J.およびMacKenzie
R (1994) Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 91: 6423)、タンパク質、DNA(Barbas
SM, Ditzel HJ, Salonen EM, Yang WPおよびSilverman GJ. (1995) Proc. Natl.
Acad. Sci. (USA) 92: 2529)、またはRNA(Powers JE, Marchbank MTおよびDeut
scher SL. (1995) Symp. RNA Biology I. RNA-Protein Interactions, In: Nucl
eic Acids Symp. Series: 33, pp240)のいずれかに対する特異性により単離する
ことができる。さらに、細胞サブ集団特異的モノクローナル抗体が合成ファージ
抗体ライブラリー(de Kruif J, Boel EおよびLogtenberg T. (1995) J. Mol. Bi
ol. 248: 97)由来のものであってもよい。ファージディスプレイライブラリーの
組換え抗体の産生技術は当技術分野では周知のものである(Crosby WL.およびSch
orr P (1995) Methods. Cell. Biol. 50: 85; Winter J. (1994) Drug Dev. Res
. 33: 71)。
【００４０】 ファージディスプレイライブラリーの免疫グロブリン発現には、いくつかのバ
クテリオファージに基づくベクター系、例えば線状ファージ表面で免疫グロブリ
ンFabフラグメント、軽および重鎖を発現するλImmunoZAP L、λImmunoZAP H、
λImmunoZAP H/LおよびλSurfZAPをはじめとするλImmunoZAPベクター系が入手
可能である(Hogrefe H. H., Mullinax R. L., Lovejoy A. E., Hay B. N.および
Sorge J. A. (1993) Gene 128: 119-126; Moulinax R. L., GrossE. A., Amberg
J. R., Hay B. N., Hogrefe H. H., Kubitz M. M., Greener A., Alting-Mees
M., Ardourel D., Short J. M., Sorge J. A.およびShopes B.; (1990) Proc. N
atl. Acad. Sci (USA) 87: 8095-8099., 1990; Shopes B. (1992) Third Annual
IBC Int. Conf. Antibody Engineering 0: 121-131; Stratagene, CA., USA)。
【００４１】 「抗体誘導体」とは、当業者には周知である免疫学的検定形式において抗原と
結合し得る、抗体フラグメント(Fabフラグメント)のような改変抗体分子、また
は抗体と別のペプチドもしくはポリペプチド、大型担体タンパク質または固相支
持体(例えば、特にアミノ酸チロシン、リジン、グルタミン酸、アスパラギン酸
、システインおよびその誘導体、NH2-アセチル基またはCOOH末端アミド基)とを
結合しやすくする1以上のアミノ酸または他の分子の付加により改変された抗体
分子のいずれかをいうものである。
【００４２】 本発明の方法で使用される抗体分子、または抗体変異体もしくは誘導体は検出
可能なように標識されることが好ましく、それと結合することでそれらの検出が
容易になる1以上のレポーター分子の付加により改変されることが好ましい。
【００４３】 この実施形態によれば、抗原の標識混合物の1以上の抗原決定基を、特に蛍光
標識、化学ルミネセンス標識、同位体標識、酵素標識などの種々の手段により検
出することができる。
【００４４】 本明細書において使用される「検出可能なように標識された」とは、蛍光色素
のような検出可能な物質に直接結合した抗原(リガンド)または抗体(アンチリガ
ンド)、およびビオチン／ストレプトアビジンのような結合対のメンバーに結合
した抗原(リガンド)または抗体(アンチリガンド)、または着色基質または蛍光の
産生などによって検出できる分子と特異的に相互作用できるエピトープタグを包
含することが意図される。
【００４５】 タンパク質を検出可能なように標識するのに好適な物質としては、フルオレセ
インイソチオシアネート(FITC)、フルオレセイン、ローダミン、テトラメチル-
ローダミン-5-(および6)-イソチオシアナート(TRITC)、テキサスレッド、シアニ
ン色素(例えば、Cy3およびCy5)、などのような蛍光色素;およびホースラディッ
シュペルオキシダーゼのような比色分析の基質と反応する酵素が挙げられる。蛍
光色素の使用は、これらが極めて少量でも検出可能であるため、本発明の実施に
は一般に好ましい。
【００４６】 抗体との共有または非共有結合に好ましいレポーター分子としては、限定され
るものではないが、放射性化学物質、ローダミンのような蛍光化合物、ビオチン
、DIG、FLAGペプチド、ポリ-Hilもしくはポリ-Lysアミノ酸配列またはその他の
既知のアミノ酸列のような免疫学上相互作用するペプチド、プロテインA、レク
チン(例えば、フィトヘマグルチニンA)、第二抗体、およびアルカリ性ホスファ
ターゼ、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、大腸菌(Escherichia coli)β-
ガラクトシダーゼ酵素、ホタルルシフェラーゼタンパク質(Ow, D. W.: Wood, K.
V.; DeLuca, M.; de Wet, L. R.; Helinski, D.R.; および Llowell, S. (1986
) Science 234: 856-859; Thompsonら, 1991)および緑色蛍光タンパク質(Prashe
r, D. C.ら (1992) Gene 111: 229-233; Chalfie, M.ら (1994) Science 263: 8
02-805; Inouye, S.およびTsuji, F. I. (1994) FEBS Letts 341:227-280; Corm
ack, B,ら (1996) Gene (in press); Haas, J.ら (1996) Curr. Biol. 6: 315-3
24; GenBank受託番号U55762参照)のような機能性酵素が挙げられる。
【００４７】 免疫学上相互作用するペプチドまたは機能酵素を含むレポーター分子の場合、
好ましくは、免疫グロブリンおよびレポーター分子部分の両方を含む融合タンパ
ク質を産生することにより、組換え抗体と結合され、ここで、これらは上記の部
分をコードする対応する遺伝子領域がインフレームで互いにスプライシングされ
、組換え核酸分子が好適な細胞、ウイルスまたはバクテリオファージ発現系で発
現される。かかる融合分子を得る技術は当技術分野では十分に周知のものである
。
【００４８】 本発明の方法で使用される抗体ならびに／または抗体変異体および／もしくは
誘導体はモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体供給源由来のものであっ
てよい。例えば、免疫グロブリン可変軽および重鎖をコードするヌクレオチド配
列はモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体を産生する場合のように、予
め抗原により免疫化した動物由来のハイブリドーマまたはリンパ球から誘導した
ものであってよい。全細胞、組織、器官または全生物体または亜細胞性部分、ま
たはその溶解物、抽出物もしくはその他の誘導体;ならびに／または細胞、組織
、または生物体全体または一部、およびその溶解物に相当する生体サンプル由来
のDNA;(すなわち、DNAワクチン);および／または二次元ゲル電気泳動のような分
離手法に付した生体サンプル由来のタンパク質;および／または特徴的なアミノ
酸配列を含む合成もしくは組換えペプチド;および／またはリガンド混合物を含
む「スープ」による動物、特にウサギまたはマウスの免疫化をはじめとする従来の
免疫化戦略を用いてポリクローナルまたはモノクローナル抗体産生、または抗体
誘導体産生を容易にしてもよい。
【００４９】 抗体ライブラリー(参照文献4および26参照)、ペプチドライブラリー(参照文献
36参照)、発現cDNAライブラリー(参照文献33参照)、アフィボディのような抗体
構造とは別の足場のライブラリー(参照文献13参照)またはアプタマーに基づくラ
イブラリー(参照文献21参照)のような分子ライブラリーを、本発明の方法に使用
するために多数のタンパク質、ポリペプチドまたは翻訳後修飾されたタンパク質
もしくはポリペプチドに特異的なバインダー(アンチリガンド)またはプローブが
好ましくは選択される供給源として用いてもよい。分子ライブラリーは原核生物
(参照文献4および26参照)または真核生物(参照文献22参照)細胞においてin vivo
発現されるが、細胞に関係なくin vitroでも発現される(参照文献15、16および2
8参照)。タンパク質に基づくライブラリーを使用する場合、可能性あるバインダ
ー(アンチリガンド)のライブラリーをコードする遺伝子をウイルスにパッケージ
ングし、可能性あるバインダー(アンチリガンド)をウイルス表面に表示する(参
照文献4、26および36参照)。現在のところ、最も一般的に使用されるかかる系は
、それらの表面で抗体フラグメントを表示し、その抗体フラグメントがバクテリ
オファージのマイナーコートタンパク質との融合物として発現される線状バクテ
リオファージである(参照文献4および26参照)。しかしながら、その他のウイル
ス(欧州特許EP39578)、細菌 (参照文献13、5および6参照)および酵母(参照文献
35参照)を用いて表示するその他の系もまた使用されている。さらに、最近では
、いわゆるリボソームディスプレイ系でのポリペプチド産物とそのコーディング
mRNAとの結合を利用するディスプレイ系(参照文献15、16および28参照)、またポ
リペプチド産物とそのコーディングDNAとの結合(米国特許第5,856,090号およびW
O98/37186参照)についても提案されている。
【００５０】 ライブラリーから可能性あるバインダー(アンチリガンド)を選択する場合、1
または数個の周囲のセレクター(リガンド)分子を通常使用する。細胞結合抗原を
使用する場合などの、精製されたセレクター分子(リガンド)が使用できない場合
でさえ、決められたセレクター(リガンド)分子に対するバインダー(アンチリガ
ンド)の特異性が確認できるように選択および分析を計画する。何千ものセレク
ター分子(リガンド)を取り扱う場合には、セレクター(リガンド)とその特異的バ
インダー(アンチリガンド)間の関係の追跡を継続することは、何千ものリガンド
に対して特異的なこれらのアンチリガンドを単に選択することと同様に、避ける
べき問題である。しかしながら、アレイに整列されたスポットとの結合の分析に
向けたアレイ技術および系の使用によってこの問題を解消することができる。利
用可能な技術により、その問題はいくぶんか異なるであろう。
【００５１】 無限数のスポットをもたらし、さらに分析するために技術が利用可能な場合に
は、総ての可能性あるバインダー(アンチリガンド)、例えばライブラリーの抗体
フラグメントをクローニングし、アレイ形式にスポットすることができる。次に
、決められた供給源由来の抗原(リガンド)をアレイに結合させることが可能であ
る。特定の抗原(リガンド)が結合する、特定の抗原(リガンド)に対するバインダ
ー(アンチリガンド)および結合を含有することとなったスポットに読み取り可能
なシグナルを与える。結合分析では、抗原(リガンド)の異なる調製物を同じアレ
イに付して得られたパターンと比較できるパターンが得られる。この2つの抗原(
リガンド)調製物は、例えば病理および正常細胞または組織それぞれのものであ
る。次いで、パターンの差異を2種の細胞または組織で示差的に発現された、ま
たは翻訳後修飾された抗原(リガンド)に対応させる。重要なことは、目的のスポ
ットの情報がアレイのパターンおよびシグナルトポロジーの差異だけで得られる
ことから、意義のある情報を得るのに、各々の、例えば抗体クローン(アンチリ
ガンド)の同定および特異性に関する情報が事前に必要でないことである。必要
なら、その後の工程でこれらのクローン(アンチリガンド)とそれらの対応する抗
原(リガンド)を、例えば質量分析法により同定してもよい。今日、このアプロー
チを可能にする技術はまだない。そこで、代替法を開発し、ライブラリーサイズ
を小さくすることで有意なスポット数に減らす必要がある。
【００５２】 ライブラリーサイズを小さくする1つの方法は、目的の細胞または組織から得
られた抗原(リガンド)に対し、選択を行うことである。しかしながら、上記のこ
とと一致して、各クローン(アンチリガンド)の特異性、および選択に使用される
抗原(リガンド)の同定に関する情報を取得する必要はない。例えば、抗体フラグ
メントに基づき、ライブラリーから単離されたバインダー(アンチリガンド)クロ
ーンをアレイにスポットし、次いで目的の組織由来の抗原(リガンド)をアレイに
付す。結合により読み取り可能なトポロジーが得られた後、この位相パターンを
第1の供給源と比較しようとするある供給源から得られた抗原(リガンド)によっ
て得られるパターンと比較する。また、パターンの差異によって示差的に発現さ
れた抗原(リガンド)を含有するスポットがわかる。アレイのスポット数をさらに
減らすため、限定数のライブラリークローン(アンチリガンド)を混合し、同じス
ポットに適用する。クローン(アンチリガンド)が同じ抗原(リガンド)と結合する
必要はない。この理由はほとんどの抗原(リガンド)が異なる機能的状態にある細
胞間でさえ一定不変に保たれることにある。よって、示差的に発現されると思わ
れる抗原(リガンド)部分はかなり少ない。そのため、各スポットに限定数のバイ
ンダー(アンチリガンド)が存在する場合でさえ、いずれかの単一スポットのバイ
ンダー(アンチリガンド)の特異性が2つの示差的に発現された抗原に向けられる
危険性は低い。よって、示差的に発現された抗原(リガンド)がこのタイプのアレ
イによって検出される可能性は最も高い。
【００５３】 これらのタイプのアレイでは、スポットの位置は現実には重要でなく、結合抗
原(リガンド)を同定するための情報は得られない。しかしながら、分子ライブラ
リーからのバインダー(アンチリガンド)選択に使用される抗原(リガンド)を事前
にいずれかの手段によって分離した場合には、選択されたバインダー(アンチリ
ガンド)が分離された抗原(リガンド)に対してスポットされ、スポット同定に関
する情報が入手可能である。バインダー(アンチリガンド)選択を容易にするため
にいずれかの分離手段を用いてもよいが、分離された抗原(リガンド)を同時に処
理することが可能であるべきである。好適な分離手段は2-Dゲル電気泳動の使用
である。分離後、抗原(リガンド)を膜、例えばニトロセルロースフィルターにブ
ロットし、所望により復元してもよい。次いで、分子ライブラリーのメンバー(
アンチリガンド)を分離された抗原と結合させることができる。次の工程で結合
していないメンバーを洗浄除去し、結合したメンバー(アンチリガンド)を溶出し
て増幅する。結合したライブラリーメンバー(アンチリガンド)を必要であると考
えられるいずれものサイクル回数で増幅した後、この手順を繰り返すことができ
る。最後に、特異的に結合したライブラリーメンバー(アンチリガンド)を含有す
る膜を規定の切片、例えば100×100に分割し、バインダー(アンチリガンド)を別
々に増幅する。次いで、バインダー(アンチリガンド)をアレイにスポットする。
従って、特定のスポットが、例えば2-Dゲル電気泳動により分離した後に特定の
位置で認められる抗原(リガンド)に対するバインダー(アンチリガンド)を含有す
ることになる。ここで、アレイ分析で光るスポットは、使用される分離方法によ
り規定されたものと同定されることになる。この手順を用いることにより、各ス
ポットには同じ抗原(リガンド)に対する数種類のバインダー(アンチリガンド)ク
ローンが含まれると考えられる。各バインダーの親和性はさほど重要ではなく、
抗原は数種類のクローンによって高い親和力で結合されることから、このことに
は検出および分析工程に重要な意味合いがある。よって、かかる事前分離を用い
ないアプローチに比べ、抗原の事前分離によるアプローチが好ましい。
【００５４】 種々の条件下で抗体:抗原複合体の形成を行い、多様な結合特性によって抗体
を同定することができる。抗原含有反応溶液は種々の程度の塩を含有し、種々の
pHレベルで処理することができる。さらに、結合反応は種々の温度で行うことが
できる。条件設定のセットは、各々、抗原に対して異なる親和性を有する抗体を
同定することになる。例えば、pH2で結合する抗体は胃で起こるような高酸性条
件下で有用である。同様に、沸点近い温度で結合する抗体は好熱性生物の研究に
有用である。一般に、pH条件は2ないし10(最も好ましくは約pH8)、温度は0℃な
いし100℃、さらに塩条件は1μMないし5M(NaClの場合)の範囲である。
【００５５】 親和性定数は特定のリガンドとその同起源のレポーターとの間の相互作用の尺
度である。「結合親和性」、すなわち特定の抗体:抗原相互作用の間の結合の強さ
の尺度は、一般に抗体とその抗原の結合および解離配置の平衡濃度についての親
和性定数により測定される。好ましくは抗原の結合は、約Ka＝10-6M以上の親和
性で起こるのが本発明には有用であり、約10-7Mを超えるとさらに好ましく、さ
らに最も好ましくは約10-8Mないし約10-11Mである。抗体フラグメントは一般に
、約10-7Mないし10-8Mの範囲の親和性を有する。
【００５６】 アレイスポットに結合した分子の解析は定量的、半定量的または定性的なもの
であり得る。 ほとんどの分析は半定量的なものであり、それらの多くは標識リ
ガンドによる読み出し装置に基づくものである。標識は多くの場合、蛍光体また
は放射性同位元素である。蛍光体はDNAアレイ(Affymetrix, Inc. CAから入手可
能)での使用に都合がよく、多数のスポットの迅速な分析が可能である。ごく少
数のスポットしかないタンパク質チップでは分析に質量分光器を使用するため(
参照文献7参照)、その後、結合成分の同定に使用できる配列タグを得ることがで
きる。質量分析法にはいずれの標識も必要ではないが、この技術は数多くのサン
プルを用いる大型アレイの分析には、少なくとも今日では使用することができな
い。これに対し、蛍光性に基づく読み出し装置に加え、導電率またはプラズモン
共鳴の変化に基づく新規に開発されたものでは、例えばナノ電極(WO99/24823参
照)またはバイオセンサー技術(参照文献25参照)により、結合成分の分析に使用
することができる。
【００５７】 本発明のもう1つの実施形態では、特徴付けされていない抗体のマイクロアレ
イを用いて細胞のタンパク質発現プロフィールを比較する。例えば、1の組織由
来の細胞集団と第2の組織由来のもの、または特定の組織由来であるが異種由来
の細胞とを比較することができる。正常細胞と罹患個体を供給源とする同一組織
種由来の細胞とを比較することができる。例えば、正常細胞と癌細胞とを比較す
ることができる。さらに、休止状態の細胞と活性化状態の細胞とを比較すること
ができる。
【００５８】 別の例では、開示されたアレイが、例えば細菌、寄生生物、ウイルス、等のよ
うな病原体によるタンパク質発現の評価に有用である。病原体により発現される
総てのタンパク質を提示する病原体から作製した溶液(溶解液など)を使用して抗
体アレイをタンパク質に接触させることができる。これらの抗体は診断薬、なら
びに将来性のある治療薬として有用である。
【００５９】 本明細書に開示するマイクロアレイおよび方法を、特定疾患の診断方法に使用
することができる。例えば、1以上の疾患に関連するある範囲の抗原に特異的な
抗体コレクションをアレイし、その有無によって特定疾患徴候が示される抗原を
含有する体液と接触させることができる。慣例的な免疫学的検定に対し、マイク
ロアレイを使用する利点は、種々の疾患の診断用の抗体集団を一方の表面に含め
ることができ、診断をなし遂げるのに必要な時間、経費および材料をかなり縮小
できることである。
【００６０】 例えば、患者が1以上のタンパク質の有無に基づいて識別できるいくつかの性
質の異なる疾患に特徴的な症状を示している場合、1回のマイクロアレイアッセ
イにより特殊な診断をし、その結果として患者を適切に治療することが可能であ
る。
【００６１】
【実施例】
以下、好ましい実施例を挙げて本発明のある態様を説明するが、これらに限定
するものではない。
【００６２】 実施例1 リガンドが同定されていない、またはアンチリガンドとリガンドとの関係が未知
である、選択されたアンチリガンドのアレイ アンチリガンドライブラリー 本実施例および以下の実施例では、可能性あるバインダー(アンチリガンド)は
線状バクテリオファージマイナーコートタンパク質との融合物として表示される
抗体フラグメントライブラリ−のメンバーである(米国特許第5,969,108号および
参照文献2および27参照)。ライブラリーは天然または免疫化動物もしくはヒトの
抗体フラグメントに基づくものであってよい(参照文献8、39および34参照)。ま
た、これが合成遺伝子(参照文献17および12参照)、人工的に再配列した遺伝子(
米国特許第5,969,108号)またはCDR-シャッフリング後に得られる抗体遺伝子(参
照文献19参照)から作製された抗体フラグメントに基づくものであってもよい。
【００６３】 リガンド混合物 抗原複合混合物である、例えば腫瘍組織由来の選択された抗原(リガンド)調製
物を固相、例えばイムノチューブに固定化または検出可能に標識、例えばビオチ
ニル化してもよい(参照文献27参照)。
【００６４】 リガンドのアンチリガンドへの暴露 次いで、ファージディスプレイ抗体のライブラリー調製物を抗原に曝し、抗原
と結合させる。ビオチニル化抗原を用いる場合、抗原と結合したファージをアビ
ジン被覆ビーズ(磁気を帯びていてもよい)を使用して回収する。次いで、結合し
ていないファージを洗浄除去する。好適な洗浄条件については当業者には周知の
ことであろう(例えば、Ausbelら, Short Protocols in Molecular Biology、第3
版、1995年参照)。
【００６５】 リガンドが結合した複製粒子の適用 結合したファージを標準技術により抗原から溶出し、線毛を発現する大腸菌(E
.coli)に感染させ、結合しさらに溶出したファージ数を増大する(参照文献27参
照)。ヘルパーファージ、例えばM13K07(参照文献27参照)またはR408(参照文献11
参照)ファージで感染させた後、粒子を回収する。次いで、このファージ調製物
を固定化抗原調製物に曝し、選択および増大サイクルを繰り返す。典型的には、
標準技術による選択および増大2ないし4サイクルを用いる(参照文献27参照)。
【００６６】 選択されたアンチリガンドの単離 次の工程で、選択されたファージを大腸菌に感染させ、可溶性抗体フラグメン
トの産生ができるようクローニングする。これは非サプレッサー大腸菌株(参照
文献26参照)感染後の抗体フラグメントおよびファージコートタンパク質間のア
ンバー終止の使用、またはファージディスプレイベクターから発現ベクターへの
抗体フラグメントをコードする遺伝子の導入のいずれかによって行うことができ
る。次いで、ランダムクローンを選び取り、可溶性抗体フラグメントの産生がで
きるように増大する。次いで、クローン由来の抗体の関連のない抗原に対する交
差反応性を標準技術により確認してもよい(参照文献10参照)。
【００６７】 選択されたアンチリガンドアレイの作製および使用 次いで、抗体(アンチリガンド)を標準技術により1スポット当たり１クローン
でアレイに適用する。また、生体サンプルのマイクロアレイ作製方法および装置
については、その開示内容を参照により本明細書に組み入れるWO95/35505で記載
されている。
【００６８】 マイクロアレイ作製方法は、ピン(パッシブピン、クイルピンなど)を用いる固
相表面への印刷、または溶液の個々の液滴をスポットする方法を含め、当技術分
野では周知のことである。パッシブピンは、充分量のサンプルを取り込み、単一
スポットを供給する。クイルピンは、充分量の液体を取り込み、複数のスポット
を供給する。バブルプリンターはループを利用して少量を捕捉し、このループを
通してロッドを押し出すことにより供給する。マイクロディスペンシングは、一
定容量の複数のスポットを供給するためにシリンジ機構を利用する。さらに、固
相支持体は、圧電(インクジェット)法を利用して配置することができ、この方法
は、サンプルを固相支持体に能動的に運ぶ。
【００６９】 1つの方法が、ShalonおよびBrown(WO95/35505、1995年12月28日公開)で報告さ
れているが、これは参照によりその全体を本明細書に組み入れる。Shalonおよび
Brownで記載された方法および装置では、1スポット当たり0.01ないし100nlの容
量を用いて、ガラススライド上に1平方センチメートル当たり600スポットまでの
アレイを作製することができる。抗体の好適な濃度は、約１ng/μlないし約１μ
g/μlの範囲である。
【００７０】 アレイを作製する他の方法は、写真平版印刷(Peaseら, PNAS 91(11): 5022-50
26, 1994)およびin situ合成を含み、当技術分野では周知のことである。
【００７１】 マイクロアレイは、プラスチック(例えば、ポリカーボネート)、複合炭水化物
(例えば、アガロースおよびセファロース)、アクリル樹脂(例えば、ポリアクリ
ルアミドおよびラテックスビーズ)、およびニトロセルロースのような、種々の
固相表面上に作製することができる。好ましい固相支持体物質としては、ガラス
スライド、シリコンウェファー、および正に荷電したナイロンが挙げられる。
【００７２】 固相支持体へ抗体を共有結合する方法は、当技術分野では周知のことである。
かかる方法の例は、Bhatiaら, Anal. Biochem. 178(2): 408-413, 1989; Ahluw
aliaら, Biosens. Bioelectron. 7(3): 207-214, 1992; Jonssonら, Biomateria
ls 17(22): 2199-2207, 1996に見い出されるが、これら全ては、参照によりその
全体を本明細書に組み入れる。
【００７３】 固相表面への非特異的結合を減少させる方法は、当技術分野では十分に周知の
ことであり、ウシ血清アルブミン(BSA)、還元無脂肪乳、サケ***DNA、ブタヘパ
リンなどを用いてアレイ固相支持体を洗浄する方法を含む(Ausubelら, Short Pr
otocols in Molecular Biology、第3版、1995年参照)。
【００７４】 次いで、抗体フラグメントと結合するファージの選択に使用するタイプの抗原
調製物をアレイに付すと、抗原がそれらに対応するアレイ上の抗体と結合する。
【００７５】 リガンド/アンチリガンド結合の検出 次いで、結合した抗原を、プラズモン共鳴、導電率、および抗原調製物を検出
可能なように標識する場合には、蛍光または放射能を含む数多くの検出方法によ
り検出することができる。有益なデータを得るため、正常対照物ないし腫瘍組織
由来の別の抗原調製物を腫瘍組織に用いたものと同じアレイに付す。2組織間の
異なるスポットが2組織で示差的に発現される抗原の現れであり、それゆえこれ
がさらなる分析に向けた目的の候補となる。
【００７６】 実施例2 リガンドまたはアンチリガンドとリガンドとの関係が未知である、さらに1スポ
ット当たり数種の未知のアンチリガンドクローンを含有する選択されたアンチリ
ガンドのアレイ 数種のランダムクローン由来の抗体フラグメントをプールし、同一スポットの
アレイに適用することを除き、試験条件は実施例1と同じである。各スポットに
は、好ましくは10を超え50未満のクローンをプールする。このアプローチによっ
て各スポットにただ1つのクローンを適用する場合よりもずっと多くの抗体クロ
ーンをアレイに適用することが可能になる。クローンは未知であるが、いずれか
の所与のスポットのクローンが同じ抗原に向けられる可能性は低い。よって、数
多くの抗原の発現差を検出するためには、いずれかの所与のスポットの比較分析
が有望である。抗体クローン数を10ないし50間に維持した場合、いずれかの所与
のスポットの異なる抗体が示差的に発現される2つ以上の抗原に向けられる可能
性は低い。さらに、クローニングしたいずれかの抗体特異性が数個のプールに現
れ、最終的にはアレイ上の数個のスポットとして現れる可能性があり、これによ
って情報の余剰性がいくぶんか生ずることになる。
【００７７】 実施例3 リガンド分離後に得られるパターンに関してスポットされる、選択されたアンチ
リガンドのアレイ 抗原調製物の抗原(リガンド)は、例えばサイズ、電荷または等電点の差に基づ
き、例えばゲルろ過クロマトグラフィー(参照文献31参照)、キャピラリー電気泳
動(参照文献20参照)、ゲル電気泳動もしくは等電点電気泳動または2Dゲル電気泳
動の場合のようなこれらの組み合わせ(参照文献29および14参照)を利用して分離
される。上記手法のいずれかにより抗原複合混合物を分離することで、固有のサ
イズ、等電点、電気泳動による移動度他についての抗原の同定に関連する情報が
得られ、この情報の目的の抗原のさらなる同定における重要性は大である。よっ
て、例えば腫瘍組織から得られた抗原調製物を、例えば2Dゲル電気泳動を利用し
て分離する場合、ゲル上の抗原の位置がその同定に関し大きな意味を示す。実際
には、2Dゲル上の数多くのスポットがさらなる分析法、例えば質量分析法によっ
て同定された。
【００７８】 分離された抗原(リガンド)が、分離後に得られた形で、例えばファージディス
プレイ抗体ライブラリー由来のアンチリガンドの選択に使用される場合、分離さ
れた抗原(リガンド)に特異的なアンチリガンドを得ることができる。かかる方法
については例を挙げて以下に示す。
【００７９】 リガンド混合物のリガンドの分離 腫瘍組織から得られた抗原(リガンド)調製物を2Dゲル電気泳動により分離する
。次いで、分離された抗原を互いに間隔をおいてニトロセルロースまたはPVDＦ
膜のようなタンパク質結合膜にブロットする。よって、この膜がゲルのレプリカ
となる。ブロット後、膜に残った結合部位を標準技術によりブロックする(参照
文献37および38参照)。
【００８０】 アンチリガンドライブラリーへの暴露 好ましくは、ゲルレプリカ上でのアンチリガンドと封鎖剤との結合を妨げる固
定化リガンドと混合する前に、アンチリガンド調製物に封鎖剤を加える。次の工
程で、ファージディスプレイ抗体フラグメントライブラリーを好適な量でゲルレ
プリカ膜に曝し、例えば緩やかな揺動または攪拌下で2時間インキュベートする
。ファージディスプレイ抗体フラグメント(アンチリガンド)がゲルレプリカ膜に
固定化されたそれらの対応する抗原(リガンド)と結合した後、結合していないフ
ァージを洗浄除去する。次いで、結合したファージを、例えば低pHまたはトリプ
シンを用いてゲルレプリカ膜から溶出する(米国特許第5,969,108号参照)。次い
で、回収されたファージを大腸菌に感染させ、ファージミド系を用いる場合には
、これらの細菌のヘルパーファージによる感染後に新しいファージ調製物を作製
する(米国特許第5,969,108号参照)。ファージベクターを用いる場合にはヘルパ
ーファージは必要ではない。次いで、得られたファージ調製物を、上記と同様に
して得られた2Dゲルのレプリカである新しい膜での再選択に用いる。その後、上
記の選択および増幅工程を2または3回繰り返す。最後の選択を行った後、ゲルレ
プリカ膜を区分し、結合したファージを各区分から個別に溶出する。
【００８１】 選択されたアンチリガンドの増幅 特定区分のゲルレプリカ膜に対応する、ファージの各調製物を個別に増幅し、
可溶性抗体フラグメント(アンチリガンド)を各調製物から産生させる。
【００８２】 選択されたアンチリガンドアレイの作製および使用 次いで、2Dゲルでの位置に関して抗体調製物の起源を見失わないようにしなが
ら、各調製物の抗体をアレイにスポットして、同じアレイを同じ抗体フラグメン
ト調製物から作製する。次いで、これらのアレイを用いて腫瘍組織および正常組
織間の抗原(リガンド)発現の差異を分析する。このため、2組織由来の抗原調製
物を同一条件下で作製し、各々同一アレイと結合させる。次いで、結合抗原を、
例えばプラズモン共鳴または蛍光により(抗原を蛍光色素で標識した場合)分析す
る。シグナルパターンの違いによって2組織間の抗原発現差異が示され、異なる
スポットのアレイの位置によって、2Dゲルに関連して抗原が同定される。
【００８３】 本発明の方法および材料の上記使用のいずれか1つにおいては、各スポットに
適用された抗体の遺伝子情報が細菌で分かれる。それゆえ、特定のスポットを同
定する場合には、スポットに結合する、特定の抗原またはタンパク質に対して特
異的な試薬が容易に利用できる。これらの抗体は同定されたタンパク質のさらな
る分析に使用することができる。問題の抗原が治療的介入に向けた標的としての
可能性が示される場合、治療薬へと直ちに開発できる抗体をすでに得ている。
【００８４】 本発明の方法は、チップまたはアレイ技術に包括的に関連するタンパク質内容
の変化を研究する方法を提供するものである。例えば、技術に基づく2Dゲル電気
泳動と比べたかかる技術の利点は数多く、速度、感度、再現性および分析する識
別領域またはスポット数の改善が挙げられる。このことを可能にするために本発
明が解決する主要な問題は、アレイに基づく、原則として、数千の変異タンパク
質またはポリペプチドの同定に使用できるかなり十分数のプローブをいかに得る
かということである。さらに、プローブには、例えば示差的糖付加およびリン酸
化により起こるタンパク質またはポリペプチドの翻訳後修飾変異体を識別するこ
とに可能性がある。本発明はこれらの問題を解決する方法および生体サンプルの
タンパク質内容の包括的な分析を可能にする系を構築するための本発明の使用法
について示している。
【００８５】
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Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (i) 複製可能なユニットの表面のリガンドとの結合に関し
    て表示されるアンチリガンド分子のライブラリーを準備し、 (ii) リガンドの混合物を準備し、 (iii) ライブラリーを混合物に曝し、それにより、リガンド／アンチリガン
    ド結合が生成することができ、 (iv) リガンドと結合するアンチリガンドを単離してその数を増幅し、さらに (v) 同じアンチリガンド、または複数の異なるアンチリガンドの調製物を基
    板の個別領域に適用して固相支持体上に個別のアンチリガンド含有領域のアレイ
    を形成する ことを含む、選択されたアンチリガンドのアレイを作製する方法。
  2. 【請求項２】 工程(iii)と(iv)の間に複製可能なユニットの表面でアンチ
    リガンドと結合したリガンドを単離する工程をさらに含む、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 混合物中のリガンドが固定化される、請求項１に記載の方法
    。
  4. 【請求項４】 リガンド混合物が、それがライブラリーに曝される前に１以
    上のパラメーターに基づいて分離される、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 リガンド混合物が二次元ゲル電気泳動を用いて分離される、
    請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 分離された混合物中のリガンドが支持体表面に固定化される
    、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 支持体表面がニトロセルロースまたはポリ二フッ化ビニリデ
    ン(PVDF)膜である、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 支持体表面が二次元ゲルのレプリカであって、請求項１の方
    法の工程(iii)でそのまま用いられる、請求項６または７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 混合物中のリガンドが、タグ剤と結合する抗タグ剤によって
    単離できるようにタグ剤で標識される、請求項２に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 タグ剤がビオチンであって、抗タグ剤がアビジンである、
    請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 アンチリガンドがタンパク質またはポリペプチドを含む、
    請求項１ないし１０のいずれか1項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 アンチリガンドが抗体、または抗原と結合するその変異体
    もしくは誘導体である、請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 アンチリガンドが核酸である、請求項１ないし１０のいず
    れか1項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 少なくとも数個のリガンドおよび／またはアンチリガンド
    が未知である、請求項１ないし１３のいずれか1項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 実質的にすべてのリガンドおよび／またはアンチリガンド
    が未知である、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 アレイの一領域当たり10ないし15の異なるアンチリガンド
    が適用される、請求項１ないし１５のいずれか1項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 アレイをサンプルに曝した際のリガンド／アンチリガンド
    結合における差異を検出することで、第1および第2の生体サンプル中の1以上の
    リガンドの有無および／または量を比較することを含む方法における、請求項１
    ないし１６のいずれか1項に記載の方法によって得ることが可能なアレイの使用
    。
  18. 【請求項１８】 アレイを第1の生体サンプルに曝し、かつ、実質的に同等
    なアレイを第2の生体サンプルに曝した際のリガンド／アンチリガンド結合にお
    ける差異を検出することで、第1および第2の生体サンプル中の1以上のリガンド
    の有無および／または量を比較することを含む方法における、請求項１ないし１
    ６のいずれか1項に記載の方法によって得ることが可能な2以上の実質的に同等な
    アレイの使用。
  19. 【請求項１９】 第1および第2の生体サンプル中のリガンドが、異なる第1
    および第2の蛍光レポーターで標識されて、使用時、蛍光励起条件下でのアレイ
    検査下で、第1および第2の生体サンプルの1つに由来するリガンドと主として結
    合するアレイ中のアンチリガンドが第1または第2の蛍光放射を示し、さらに、第
    1および第2の生体サンプルに由来する実質的に同数のリガンドと結合するアンチ
    リガンドが複合型の蛍光放射を示すものである、請求項１７または１８に記載の
    使用。
  20. 【請求項２０】 第1および第2の生体サンプルが、アンチリガンドの、同等
    であるが別のアレイに適用される、請求項１７または１８に記載の使用。
  21. 【請求項２１】 アレイ作製方法の工程(ii)で準備されたリガンド混合物が
    第1または第2の生体サンプルと同じ供給源に由来する、請求項１７ないし２１の
    いずれか1項に記載の使用。
  22. 【請求項２２】 第1の生体サンプルが罹患細胞種に由来し、第2の生体サン
    プルがその疾病には罹患していない対応する細胞種に由来する、請求項１７ない
    し２１のいずれか1項に記載の使用。
  23. 【請求項２３】 好ましくは実施例１ないし３の1以上で示される、実質的
    に本明細書に記載の方法または使用。
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