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JP2003506014A - Compositions and methods for assaying subcellular conditions and processes using energy transfer - Google Patents

Compositions and methods for assaying subcellular conditions and processes using energy transfer

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Publication number
JP2003506014A
JP2003506014A JP2001505191A JP2001505191A JP2003506014A JP 2003506014 A JP2003506014 A JP 2003506014A JP 2001505191 A JP2001505191 A JP 2001505191A JP 2001505191 A JP2001505191 A JP 2001505191A JP 2003506014 A JP2003506014 A JP 2003506014A
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JP
Japan
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energy transfer
molecule
mitochondrial
energy
sample
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001505191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ジェイムス エイ. ディケンズ,
ゴーナル ヴェリセレビ,
サミトラ エス. ゴーシュ,
Original Assignee
マイトコー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/338,122 external-priority patent/US6323039B1/en
Application filed by マイトコー filed Critical マイトコー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、エネルギー移動供与体とエネルギー移動受容体分子との間の、特異的な分子間親和性結合事象を必要としないエネルギー移動技術によってオルガネラのような亜細胞区画をモニターするための組成物および方法を提供する。蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を含むエネルギー移動方法論によって、ミトコンドリア膜電位を含む細胞膜電位をアッセイする方法が提供される。診断アッセイおよび薬物スクリーニングアッセイもまた提供される。 (57) Abstract The present invention provides a subcellular compartment, such as an organelle, by an energy transfer technique that does not require a specific intermolecular affinity binding event between an energy transfer donor and an energy transfer acceptor molecule. Provided are compositions and methods for monitoring. Energy transfer methodologies, including fluorescence resonance energy transfer (FRET), provide methods for assaying cell membrane potential, including mitochondrial membrane potential. Diagnostic and drug screening assays are also provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (技術分野) 本発明は、一般に細胞内の生理学的状態を検出するための生物学的アッセイに
関する。より詳細には、本発明は、第1の化合物(エネルギー移動供与体)から
第2の化合物(エネルギー移動受容体)へのエネルギー移動に基づいて、亜細胞
区画における分子の相互作用をモニタリングすることに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to biological assays for detecting physiological conditions within cells. More specifically, the present invention provides for monitoring molecular interactions in subcellular compartments based on energy transfer from a first compound (energy transfer donor) to a second compound (energy transfer acceptor). Regarding

【0002】 (発明の背景) 細胞は生命の基本単位であり、そして種々の亜細胞区画(例えば、オルガネラ
が挙げられる)を含む。オルガネラは、代表的には1つ以上の膜によって他の細
胞の成分と物理的に分離された細胞の構造的成分であり、そしてこれは専門の細
胞機能を行う。オルガネラおよび他の亜細胞区画は、とりわけ、異なる組織由来
の細胞において、正常な細胞および異常な細胞の間で、および異なる種由来の細
胞において、それらの組成ならびに数に関して変化する。従って、オルガネラお
よび他の亜細胞区画、ならびにこれらに特に関連する高分子は、それぞれ、動物
内の特定の組織に特異的に影響する薬剤、異常な(罹患した)細胞に特異的に影
響するが正常(健康な)細胞には影響しない薬剤、または所望でない種由来の細
胞に特異的に影響するが所望の種由来の細胞には影響しない薬剤の開発のための
新規な標的を表す。
BACKGROUND OF THE INVENTION Cells are the basic unit of life and contain various subcellular compartments, including, for example, organelles. Organelles are structural components of cells that are physically separated from components of other cells, typically by one or more membranes, which perform specialized cell functions. Organelles and other subcellular compartments vary in their composition and number, inter alia, in cells from different tissues, between normal and abnormal cells, and in cells from different species. Thus, organelles and other subcellular compartments, and macromolecules specifically associated with them, respectively, affect drugs that specifically affect specific tissues within an animal, and abnormal (affected) cells, respectively. It represents a novel target for the development of drugs that do not affect normal (healthy) cells, or drugs that specifically affect cells from unwanted species but not cells from desired species.

【0003】 例えば、タンパク質のBcl−2ファミリーのメンバー(以下でより詳細に議
論する)は、ミトコンドリアの外膜および他の細胞膜に会合する。Bcl−2タ
ンパク質の1つの細胞内位置から別の位置への転移(translocatio
n)はアポトーシスの間に起こる。アポトーシスは、いくつかの異常な(例えば
、前癌の)細胞がプログラム細胞死(PCD)を起こすように指向されるプロセ
スであり、従って、それらの脅威を宿主器官から取り除く。種々の亜細胞区画に
おけるBcl−2タンパク質の蓄積、またはその1つの細胞内位置から別の位置
への転位のモニタリング手段は、アポトーシスに影響するように設計される薬剤
、および細胞におけるこのような薬剤の効果をアッセイするために設計される薬
剤の同定を可能にする。
For example, members of the Bcl-2 family of proteins (discussed in more detail below) associate with the outer membrane of mitochondria and other cell membranes. Transfer of the Bcl-2 protein from one intracellular location to another (translocatio)
n) occurs during apoptosis. Apoptosis is a process by which some abnormal (eg, precancerous) cells are directed to undergo programmed cell death (PCD), thus removing their threat from the host organ. Means for monitoring the accumulation of Bcl-2 protein in various subcellular compartments, or its translocation from one intracellular location to another, is designed to affect apoptosis, and such agents in cells. Allows the identification of drugs designed to assay the effect of

【0004】 別の例として、1つの細胞型の核および別の細胞型からのオルガネラ(ミトコ
ンドリア)を含む細胞質雑種(サイブリッド)が、調製されてきた。このような
細胞質雑種を用いる実験は、罹患細胞に関連する細胞性欠損が、細胞質エレメン
ト(ミトコンドリア)によって罹患した細胞から細胞質雑種へと伝達されること
を実証した。この様式で細胞質成分を有することが実証された疾患としては、ア
ルツハイマー病およびパーキンソン病が挙げられる(Swerdlowら、Ne
urology 49:918−925,1997;Swerdlowら、An
nals of Neurology 40:663−671,1996)。細
胞質雑種の形成の間の細胞内プロセスをモニタリングするための手段、または共
通の核のバックグラウンドを有するがそのミトコンドリアの供給源としての供与
体細胞質の供給源に応じて異なる細胞質雑種間の細胞内プロセスを比較するため
の手段は、このようなプロセスの機構の研究およびこのようなプロセスに影響す
る薬剤の同定を可能にする。
As another example, cytoplasmic hybrids (cybrids) have been prepared that include the nucleus of one cell type and the organelles (mitochondria) from another cell type. Experiments with such cytoplasmic hybrids have demonstrated that the cellular defects associated with the affected cells are transmitted by the cytoplasmic element (mitochondria) from the affected cells to the cytoplasmic hybrid. Diseases that have been demonstrated to have cytoplasmic components in this manner include Alzheimer's disease and Parkinson's disease (Swerdlow et al., Ne.
urology 49: 918-925, 1997; Swerdlow et al., An.
nals of Neurology 40: 663-671, 1996). A means for monitoring intracellular processes during the formation of cytoplasmic hybrids, or intracellulars between cytoplasmic hybrids that have a common nuclear background but differ as a function of their donor cytoplasmic source as their mitochondrial source. Means for comparing processes allow the study of the mechanism of such processes and the identification of agents that affect such processes.

【0005】 さらなる例として、細菌細胞が真核生物細胞中には存在しない構造(例えば、
細胞壁)を含むという事実をうまく利用することによって、およびこれらの構造
に特異的に影響する薬剤を開発することによって、抗菌剤を開発することが可能
である。対照的に、ヒトを含む哺乳動物の真核生物の寄生生物から生じる疾患お
よび障害を処置するための薬剤の開発は、より困難であった。これは、このよう
な寄生生物の細胞の多くの特徴が、宿主細胞において見出される相同な構造に対
して構造的類似性を有し;結果として、このような寄生生物の細胞成分に対して
負に影響する任意の薬剤はまた、おそらく真核生物宿主細胞の類似の成分に対し
て負の効果を有するという事実に部分的に起因する。
As a further example, a structure in which a bacterial cell is not present in a eukaryotic cell (eg,
It is possible to develop antibacterial agents by taking advantage of the fact that they contain cell walls) and by developing agents that specifically affect these structures. In contrast, the development of agents to treat diseases and disorders resulting from eukaryotic parasites in mammals, including humans, has been more difficult. This is because many features of the cells of such parasites have structural similarities to the homologous structures found in host cells; as a result, they are negative for the cellular constituents of such parasites. Any drug that affects A. pneumoniae is also probably due in part to the fact that it has a negative effect on similar components of eukaryotic host cells.

【0006】 従って、亜細胞区画およびこれに関連する高分子内のプロセスの迅速かつ詳細
なモニタリングを可能にする方法および組成物の必要性が存在する。さらに、特
定の場合にこのようなプロセスに影響する薬剤を同定およびスクリーニングする
ための方法および組成物の必要性が存在する。
Accordingly, there is a need for methods and compositions that allow for rapid and detailed monitoring of processes within the subcellular compartment and associated macromolecules. In addition, there is a need for methods and compositions for identifying and screening agents that affect such processes in specific cases.

【0007】 本発明の1つの目的は、亜細胞区画およびこれに関連する高分子内のプロセス
をモニタリングおよびアッセイするための方法および組成物を提供することであ
る。このようなプロセスが特定の疾患および/または障害に関連する場合、本発
明は、予測、診断または予後様式において使用され得る。
[0007] One object of the present invention is to provide methods and compositions for monitoring and assaying processes within subcellular compartments and associated macromolecules. If such a process is associated with a particular disease and / or disorder, the invention can be used in a predictive, diagnostic or prognostic modality.

【0008】 本発明の別の目的は、特異的な様式でオルガネラおよび他の亜細胞区画に影響
する薬剤をスクリーニングおよび同定するための方法を提供することである。こ
のような薬剤が、所望でない異常な細胞または所望でない寄生生物の細胞に対し
て特異的である場合、これらの薬剤は、このような所望でない細胞を含む患者に
対して治効的、治療的、待機的、リハビリテーション的、予防的(preven
tative)、予防的(prophylactic)または疾患防止的な効果
を有することが予想される。
[0008] Another object of the invention is to provide methods for screening and identifying agents that affect organelles and other subcellular compartments in a specific manner. When such agents are specific to unwanted abnormal cells or unwanted parasite cells, they are therapeutically or therapeutically effective against patients containing such unwanted cells. , Palliative, rehabilitative, preventive (preven
It is expected to have a positive, prophylactic or disease preventive effect.

【0009】 本発明は、これらの必要性を満たし、そしてこれらおよび他の目的を実現する
。本発明の他の利点は、本開示から明らかである。
The present invention fulfills these needs and fulfills these and other objectives. Other advantages of the invention will be apparent from the disclosure.

【0010】 (発明の要旨) 本発明は、エネルギー移動(ET)技術を使用して、細胞のプロセス、状態お
よび分子をモニタリングするための方法および組成物に部分的に関する。このよ
うなETベースの方法および組成物は、このようなプロセス、状態および分子を
変化(例えば、統計学的に有意な様式で増加または減少)させる薬剤をスクリー
ニングおよび同定するための手段をさらに提供する。従って、1つの局面におい
て、本発明はミトコンドリアの膜電位をアッセイするための方法を提供し、この
方法は、1つ以上のミトコンドリアを含むサンプルを、同時にまたは連続的かつ
いずれかの順序で、このミトコンドリアに対して内因性ではない第1および第2
のエネルギー移動分子の各々と接触させる工程であって、ここでこの第1および
第2のエネルギー移動分子は、各々が互いに独立して、同じ亜ミトコンドリア部
位あるいはミトコンドリア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔ま
たはミトコンドリアマトリックスである受容可能に隣接した亜ミトコンドリア部
位に局在し、そしてここで、この第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体
分子であり、そして第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、
工程;このエネルギー供与体分子を励起して、励起されたエネルギー供与体分子
を生成する工程;ならびにこの第1のエネルギー移動分子から第2のエネルギー
移動分子へのエネルギー移動によって生じるシグナルを検出する工程であって、
ここでミトコンドリア中のこれらのエネルギー移動分子の少なくとも1つの濃度
が膜電位の関数として変化する、工程、を包含する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates in part to methods and compositions for monitoring cellular processes, conditions and molecules using energy transfer (ET) technology. Such ET-based methods and compositions further provide a means to screen and identify agents that alter (eg, increase or decrease) such processes, conditions and molecules in a statistically significant manner. To do. Accordingly, in one aspect, the present invention provides a method for assaying mitochondrial membrane potential, which comprises simultaneously or sequentially and in any order a sample containing one or more mitochondria. First and second not endogenous to mitochondria
Wherein each of the first and second energy transfer molecules is independent of each other and is the same sub-mitochondrial site or outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial membrane. Localized at an acceptably adjacent sub-mitochondrial site that is an interspace or mitochondrial matrix, and wherein the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule. Is a molecule,
Exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; and detecting a signal resulting from energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule. And
Where the concentration of at least one of these energy transfer molecules in the mitochondria changes as a function of membrane potential.

【0011】 本発明のこの局面の特定の実施形態において、励起されたエネルギー供与体分
子は、エネルギー受容体分子にエネルギーを移動して励起されたエネルギー受容
体分子を生成し、そして検出されるシグナルは励起されたエネルギー受容体分子
によって放出されたエネルギーから生じる。特定の実施形態において、第1のエ
ネルギー移動分子から第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動は、検出可
能なシグナルの減少を生じる。特定のさらなる実施形態において、この方法は、
ミトコンドリアをミトコンドリアの膜電位の消費(dissipation)を
誘導する薬剤と接触させる工程を包含する。特定の他の実施形態において、ミト
コンドリアの膜電位の消費を誘導する薬剤は、イオノフォアである。特定のさら
なる実施形態において、この方法は、ミトコンドリアを、ミトコンドリアの膜電
位の急落(collapse)を誘導する薬剤と接触させる工程を包含する。別
の実施形態において、ミトコンドリアの膜電位の急落を誘導する薬剤は、CCC
PまたはFCCPである。特定の実施形態において、このサンプルは、シグナル
の検出工程の前に洗浄され、そして別の実施形態において、検出されるシグナル
は、参照シグナルと比較される。特定のさらなる実施形態において、参照シグナ
ルは、細胞数の指標、ミトコンドリア質量の指標、細胞タンパク質の指標、細胞
DNAの指標、ミトコンドリアDNAの指標、ミトコンドリアタンパク質の指標
、および流体容積の指標によって生成される。
In a particular embodiment of this aspect of the invention, the excited energy donor molecule transfers energy to the energy acceptor molecule to produce an excited energy acceptor molecule, and the detected signal. From the energy released by the excited energy acceptor molecule. In certain embodiments, energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule results in a decrease in the detectable signal. In certain further embodiments, the method comprises:
Contacting the mitochondria with an agent that induces mitochondrial membrane potential dissipation. In certain other embodiments, the agent that induces the consumption of mitochondrial membrane potential is an ionophore. In certain additional embodiments, the method comprises contacting the mitochondria with an agent that induces a collapse of mitochondrial membrane potential. In another embodiment, the agent that induces a sudden drop in mitochondrial membrane potential is CCC.
P or FCCP. In certain embodiments, the sample is washed prior to the step of detecting the signal, and in another embodiment the detected signal is compared to the reference signal. In certain further embodiments, the reference signal is generated by an index of cell number, an index of mitochondrial mass, an index of cellular protein, an index of cellular DNA, an index of mitochondrial DNA, an index of mitochondrial protein, and an index of fluid volume. .

【0012】 本発明の他の実施形態において、サンプルは、少なくとも1つの細胞内に存在
する1つ以上のミトコンドリアを含み、そして検出されるシグナルは、参照シグ
ナルと比較される。特定のさらなる実施形態において、参照シグナルは、ミトコ
ンドリア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔、ミトコンドリアマ
トリックス、細胞質、核、核膜または形質膜であり得る細胞内部位から生成され
る。別の実施形態において、参照シグナルは、細胞外媒体から生成される。別の
実施形態において、ミトコンドリアは、少なくとも1つの工程の間に少なくとも
1つの細胞内に存在し、そして特定のさらなる実施形態において、この細胞は、
生物、培養細胞、細胞質雑種細胞、植物細胞または動物細胞である。特定の他の
実施形態において、この細胞は、多細胞生物由来の生物学的サンプル中に存在し
、いくつかの実施形態において、この細胞は植物細胞であり、そして他の実施形
態において、動物細胞であり;いくつかの実施形態において、この動物は、哺乳
動物であり、いくつかの実施形態において、この哺乳動物はヒトである。さらな
る実施形態において、ヒトは、オルガネラの機能不全に関連する疾患または障害
を有するか、有することが疑われるかまたは有する危険性があり、特定のさらな
る実施形態において、この機能不全は、ミトコンドリアの機能不全であり、そし
て特定の他の実施形態において、リソソームの機能不全である。
In another embodiment of the invention, the sample comprises one or more mitochondria present in at least one cell and the detected signal is compared to a reference signal. In certain further embodiments, the reference signal is generated from an intracellular site that can be the outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space, mitochondrial matrix, cytoplasm, nucleus, nuclear membrane or plasma membrane. In another embodiment, the reference signal is produced from the extracellular medium. In another embodiment, the mitochondria are present in at least one cell during at least one step, and in certain further embodiments, the cell is
An organism, a cultured cell, a cytoplasmic hybrid cell, a plant cell or an animal cell. In certain other embodiments, the cells are in a biological sample from a multicellular organism, in some embodiments the cells are plant cells, and in other embodiments, animal cells. In some embodiments, the animal is a mammal, and in some embodiments, the mammal is a human. In a further embodiment, the human has, is suspected of or at risk of having, a disease or disorder associated with organelle dysfunction, and in certain further embodiments, the dysfunction is a mitochondrial function. Deficiency, and in certain other embodiments, lysosomal dysfunction.

【0013】 本発明のこの局面の別の実施形態において、第1のエネルギー移動分子は、ミ
トコンドリアマトリックスまたはミトコンドリア内膜である亜ミトコンドリア部
位に局在し、そして第2のエネルギー移動分子は、ミトコンドリアマトリックス
またはミトコンドリア内膜である亜ミトコンドリア部位に局在する。1つの実施
形態において、この亜ミトコンドリア部位における第1のエネルギー移動分子の
濃度は、膜電位の関数としては変化せず、そしてミトコンドリアマトリックスに
おける第2のエネルギー移動分子濃度が、膜電位の関数として減少する。別の実
施形態において、第1のエネルギー移動分子は、約373nm〜約390nmの
波長で励起極大を有し、そして約400nm〜約500nmの波長で発光極大を
有し;そして第2のエネルギー移動分子は約400nm〜約500nmの波長で
励起極大を有する。さらなる実施形態において、第1のエネルギー移動分子は融
合タンパク質であり、ここでこの融合タンパク質は、Phe−64、Ser−6
5、Tyr−66、Val−68およびTyr−145のうちの少なくとも1つ
における変異を有する青方偏移緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、およびこの融
合タンパク質をミトコンドリアマトリックスまたはミトコンドリア内膜である亜
ミトコンドリア部位に局在させるポリペプチド配列を含み;そして第2のエネル
ギー移動分子は、DASPEI、DASPMI、4−Di−1−ASP、2−D
i−1−ASP、DiOC7(3)、DiOC6(3)、JC−1またはSYTO
(登録商標)18酵母ミトコンドリア染色剤である。別の実施形態において、第
1のエネルギー移動分子は、約425nm〜約440nmの波長で励起極大を有
し、そして約450nm〜約535nmの波長で発光極大を有し;そして第2の
エネルギー移動分子は、約450nm〜約530nmの波長で励起極大を有する
In another embodiment of this aspect of the invention, the first energy transfer molecule is localized to the mitochondrial site of the mitochondrial matrix or the inner mitochondrial membrane, and the second energy transfer molecule is the mitochondrial matrix. Alternatively, it is localized in the sub-mitochondrial region, which is the inner mitochondrial membrane. In one embodiment, the concentration of the first energy transfer molecule at this submitochondrial site does not change as a function of membrane potential and the concentration of the second energy transfer molecule at the mitochondrial matrix decreases as a function of membrane potential. To do. In another embodiment, the first energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 373 nm to about 390 nm and an emission maximum at a wavelength of about 400 nm to about 500 nm; and a second energy transfer molecule. Has an excitation maximum at a wavelength of about 400 nm to about 500 nm. In a further embodiment, the first energy transfer molecule is a fusion protein, wherein the fusion protein is Phe-64, Ser-6.
5, a blue-shifting green fluorescent protein polypeptide having a mutation in at least one of Tyr-66, Val-68 and Tyr-145, and the fusion protein to a mitochondrial site that is the mitochondrial matrix or inner mitochondrial membrane. The second energy transfer molecule comprises a polypeptide sequence that localizes; and the second energy transfer molecule is DASPEI, DASPMI, 4-Di-1-ASP, 2-D.
i-1-ASP, DiOC 7 (3), DiOC 6 (3), JC-1 or SYTO
(Registered trademark) 18 yeast mitochondrial stain. In another embodiment, the first energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 425 nm to about 440 nm and an emission maximum at a wavelength of about 450 nm to about 535 nm; and a second energy transfer molecule. Has an excitation maximum at a wavelength of about 450 nm to about 530 nm.

【0014】 別の実施形態において、第1のエネルギー移動分子は融合タンパク質であり、
ここでこの融合タンパク質は、Phe−64、Ser−65、Tyr−66、A
sn−146、Met−153、Val−163およびAsn−212のうちの
少なくとも1つにおける変異を有する青緑方偏移タンパク質ポリペプチド、およ
びこの融合タンパク質をミトコンドリアマトリックスおよびミトコンドリア内膜
からなる群から選択される亜ミトコンドリア部位に局在させるポリペプチド配列
を含み;そして第2のエネルギー移動分子は、DASPEI、2−Di−1−A
SP、DiOC6(3)、SYTO(登録商標)18酵母ミトコンドリア染色剤
、ローダミン6G、JC−1、NBD C6−セラミドまたはNBD C6−ス
フィンゴミエリンである。別の実施形態において、第1のエネルギー移動分子は
、約470nm〜約500nmの波長で励起極大を有し、そして約505nm〜
約565nmの波長で発光極大を有し;そして第2のエネルギー移動分子は、約
505nm〜約565nmの波長で励起極大を有する。
In another embodiment, the first energy transfer molecule is a fusion protein,
Here, this fusion protein is Phe-64, Ser-65, Tyr-66, A
a blue-green shift protein polypeptide having a mutation in at least one of sn-146, Met-153, Val-163 and Asn-212, and the fusion protein selected from the group consisting of mitochondrial matrix and inner mitochondrial membrane The second energy transfer molecule is DASPEI, 2-Di-1-A.
SP, DiOC 6 (3), SYTO® 18 yeast mitochondrial stain, Rhodamine 6G, JC-1, NBD C6-ceramide or NBD C6-sphingomyelin. In another embodiment, the first energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 470 nm to about 500 nm, and about 505 nm to.
The emission maximum at a wavelength of about 565 nm; and the second energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 505 nm to about 565 nm.

【0015】 なお別の実施形態において、第1のエネルギー移動分子は、ノニルアクリジン
オレンジ、Mito Tracker(登録商標)Green FM、Mito
FluorTM Greenまたは融合タンパク質であり、ここでこの融合タンパ
ク質は、野生型の緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、Phe−64、Ser−6
5、Tyr−66、Gln−69、Ser−72およびThr−203のうち1
つ以上において変異を有する赤方偏移緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、または
Phe−64、Ser−65、Tyr−66、Gln−69、Ser−72およ
びThr−203のうち1つ以上において変異を有する黄方偏移緑色蛍光タンパ
ク質ポリペプチドである、緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、ならびにこの融合
タンパク質をミトコンドリアマトリックスまたはミトコンドリア内膜である亜ミ
トコンドリア部位に局在させるポリペプチド配列を含み;そして第2のエネルギ
ー移動分子は、ローダミン123、JC−1、テトラブロモローダミン123、
ローダミン6G、TMRM、TMRE、テトラメチルローダミン(tetram
ethylrosamine)またはローダミンBである。別の実施形態におい
て、第1のエネルギー移動分子は、約545〜約560nmの波長で励起極大を
有し、そして約565〜約625nmの波長で発光極大を有し;そして第2のエ
ネルギー移動分子は、約565〜約625nmの波長で励起極大を有する。さら
なる実施形態において、第1のエネルギー移動分子は、Mito Tracke
r(登録商標)Orange CMTMRosであり;そして第2のエネルギー
移動分子は、DiOC2(5)である。別の実施形態において、第1のエネルギ
ー移動分子は、約495〜約510nmの波長で励起極大を有し、そして約51
0〜約570nmの波長で発光極大を有し;そして第2のエネルギー移動分子は
、約510〜約560nmの波長で励起極大を有する。別の実施形態において、
第1のエネルギー移動分子は、融合タンパク質であり、ここでこの融合タンパク
質は、FLASHタンパク質配列またはSer−65、Tyr−66、Ser−
72およびThr−203のうちの1つ以上において変異を有する黄方偏移緑色
蛍光タンパク質ポリペプチド配列である、ポリペプチド配列、ならびにこの融合
タンパク質をミトコンドリアマトリックスおよびミトコンドリア内膜である亜ミ
トコンドリア部位に局在させるポリペプチド配列を含み;そして第2のエネルギ
ー移動分子は、JC−1、テトラブロモローダミン123、ローダミン6G、T
MRM、TMRE、テトラメチルローダミン、ローダミンBおよび4−ジメチル
アミノテトラメチルローザミンである。
In yet another embodiment, the first energy transfer molecule is nonyl acridine orange, Mito Tracker® Green FM, Mito.
Fluor Green or a fusion protein, wherein the fusion protein is a wild-type green fluorescent protein polypeptide, Phe-64, Ser-6.
5, 1 of Tyr-66, Gln-69, Ser-72 and Thr-203
Red-shifting green fluorescent protein polypeptide having a mutation in one or more, or yellow having a mutation in one or more of Phe-64, Ser-65, Tyr-66, Gln-69, Ser-72 and Thr-203. A green fluorescent protein polypeptide, which is a biased green fluorescent protein polypeptide, as well as a polypeptide sequence that localizes the fusion protein to a sub-mitochondrial site of the mitochondrial matrix or inner mitochondrial membrane; and a second energy transfer molecule Is rhodamine 123, JC-1, tetrabromorhodamine 123,
Rhodamine 6G, TMRM, TMRE, tetramethylrhodamine (tetram)
Ethylrosamine) or Rhodamine B. In another embodiment, the first energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 545 to about 560 nm and an emission maximum at a wavelength of about 565 to about 625 nm; and a second energy transfer molecule. Has an excitation maximum at a wavelength of about 565 to about 625 nm. In a further embodiment, the first energy transfer molecule is Mito Tracke.
r be a (R) Orange CMTMRos; and second energy transfer molecule is a DiOC 2 (5). In another embodiment, the first energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 495 to about 510 nm and about 51
It has an emission maximum at a wavelength of 0 to about 570 nm; and the second energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 510 to about 560 nm. In another embodiment,
The first energy transfer molecule is a fusion protein, where the fusion protein is the FLASH protein sequence or Ser-65, Tyr-66, Ser-.
72 and a yellow-shifted green fluorescent protein polypeptide sequence having a mutation in one or more of Thr-203, and the fusion protein localized to the mitochondrial matrix and the sub-mitochondrial site of the inner mitochondrial membrane. The second energy transfer molecule comprises JC-1, tetrabromorhodamine 123, rhodamine 6G, T.
MRM, TMRE, tetramethylrhodamine, rhodamine B and 4-dimethylaminotetramethylrosamine.

【0016】 本発明のこの局面の別の実施形態において、エネルギー移動によって生成され
るシグナルの相対量が検出される。特定の他の実施形態において、このシグナル
は、ある期間にわたって検出され、そしてシグナルレベルにおける変化の割合が
、決定され、そして特定の他の実施形態において、このシグナルは、ある期間に
わたって検出され、そして積分される。別の実施形態において、膜電位は、電位
、pHポテンシャル、または両方を含む。1つの実施形態において、第1および
第2のエネルギー移動分子は、互いに約10オングストローム〜約100オング
ストローム内で局在し、そして別の実施形態において、これらは、互いに約10
オングストローム〜約50オングストローム内で局在し、そして別の実施形態に
おいて、これらは、互いに約20オングストローム〜約50オングストローム内
で局在する。特定の実施形態において、このシグナルは、蛍光共鳴エネルギー移
動によって生成される。
In another embodiment of this aspect of the invention, the relative amount of signal produced by energy transfer is detected. In certain other embodiments, the signal is detected over a period of time, and the rate of change in signal level is determined, and in certain other embodiments, the signal is detected over a period of time, and Integrated. In another embodiment, the membrane potential comprises a potential, a pH potential, or both. In one embodiment, the first and second energy transfer molecules are localized within about 10 angstroms to about 100 angstroms of each other, and in another embodiment, they are about 10 angstroms of each other.
Localized within angstroms to about 50 angstroms, and in another embodiment, they are located within about 20 angstroms to about 50 angstroms of each other. In certain embodiments, this signal is generated by fluorescence resonance energy transfer.

【0017】 別の局面において、本発明は、ミトコンドリア膜電位を変化させる薬剤を同定
するための方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する:候補薬剤の存在
下および非存在下で、1以上のミトコンドリアを含むサンプルに、このミトコン
ドリアに対して内因性ではない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギ
ー移動分子の各々を、同時にまたは連続的かついずれかの順序で接触させる工程
であって、この第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子は、
各々互いに独立して、同じ亜ミトコンドリア部位または受容可能に隣接している
亜ミトコンドリア部位に局在し、この部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンド
リア内膜、ミトコンドリア膜間腔またはミトコンドリアマトリックスであり、そ
してこの第1のエネルギー移動分子は、エネルギー供与体分子であり、かつこの
第2のエネルギー移動分子は、エネルギー受容体分子である、工程;このエネル
ギー供与体分子を励起して、励起されたエネルギー供与体分子を生じる工程;こ
の第1のエネルギー移動分子から第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動
によって生成されたシグナルを検出する工程であって、このミトコンドリア中の
エネルギー移動分子の少なくとも一方の濃度が、膜電位の関数として変化する、
工程;ならびに候補薬剤の非存在下で生成されたシグナルを、候補薬剤の存在下
で生成されたシグナルと比較する工程、およびそこから、ミトコンドリア膜電位
を変化させる薬剤を同定する工程。
In another aspect, the invention provides a method for identifying an agent that alters mitochondrial membrane potential, which method comprises the steps of: in the presence and absence of a candidate agent. Contacting a sample containing one or more mitochondria with each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that is not endogenous to the mitochondria, either simultaneously or sequentially and in any order. So, the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are
Each independently of the other, localized to the same sub-mitochondrial site or an admissibly adjacent sub-mitochondrial site, which is the mitochondrial outer membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space or mitochondrial matrix, and The first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; exciting the energy donor molecule to generate an excited energy donor Generating a molecule; detecting a signal generated by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the mitochondria is: Changes as a function of membrane potential,
And comparing the signal generated in the absence of the candidate drug with the signal generated in the presence of the candidate drug, and from there identifying the drug that alters the mitochondrial membrane potential.

【0018】 別の局面において、本発明は、ミトコンドリア膜電位を変化させる薬剤のレギ
ュレーターを同定するための方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する
:候補レギュレーターの存在下および非存在下で、ミトコンドリア膜電位を変化
させる薬剤(本明細書中上記で提供された方法に従って同定されたような薬剤を
含む)および1以上のミトコンドリアを含むサンプルに、このミトコンドリアに
対して内因性ではない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分
子の各々を、同時にまたは連続的かついずれかの順序で接触させる工程であって
、この第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子は、各々互い
に独立して、同じ亜ミトコンドリア部位または受容可能に隣接している亜ミトコ
ンドリア部位に局在し、この部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリア内膜
、ミトコンドリア膜間腔またはミトコンドリアマトリックスであり、そしてこの
第1のエネルギー移動分子は、エネルギー供与体分子であり、かつこの第2のエ
ネルギー移動分子は、エネルギー受容体分子である、工程;このエネルギー供与
体分子を励起して、励起されたエネルギー供与体分子を生じる工程;この第1の
エネルギー移動分子から第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動によって
生成されたシグナルを検出する工程であって、このミトコンドリア中のエネルギ
ー移動分子の少なくとも一方の濃度が、膜電位の関数として変化する、工程;な
らびに候補レギュレーターの非存在下で生成されたシグナルを、候補レギュレー
ターの存在下で生成されたシグナルと比較する工程、およびそこから、ミトコン
ドリア膜電位を変化させる薬剤のレギュレーターを同定する工程。1つの実施形
態において、このレギュレーターは、ミトコンドリア電位を変化させる薬剤のア
ゴニストであり、そして別の実施形態において、このレギュレーターは、ミトコ
ンドリア電位を変化させる薬剤のアンタゴニストである。別の実施形態において
、ミトコンドリア膜電位を変化させる薬剤は、アポプトゲン(apoptoge
n)である。別の実施形態において、ミトコンドリア膜電位を変化させる薬剤は
、タプシガルジン、イオノフォア、興奮性アミノ酸またはそれらの誘導体である
。特定のさらなる実施形態において、イオノフォアは、イオノマイシンまたはA
23187である。特定の別の実施形態において、興奮性アミノ酸またはその誘
導体は、グルタメート、NAAG、NMDA、AMPA、APPAまたはカイネ
ートである。
In another aspect, the invention provides a method for identifying a regulator of a drug that alters mitochondrial membrane potential, which method comprises the steps of: in the presence and absence of a candidate regulator. Below, an agent that alters the mitochondrial membrane potential (including agents as identified according to the methods provided herein above) and a sample containing one or more mitochondria is not endogenous to this mitochondria. A step of contacting each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule simultaneously or sequentially and in any order, the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule comprising: Each sub-mitochondria, independently of each other, in the same sub-mitochondrial site or in an admissibly adjacent region Is localized to the outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space or mitochondrial matrix, and the first energy transfer molecule is the energy donor molecule and the second energy transfer molecule is The energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule Detecting the signal generated by the energy transfer of the protein, wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the mitochondria changes as a function of membrane potential; and is generated in the absence of a candidate regulator. The generated signal in the presence of the candidate regulator. Step comparing Null, and from there, identifying a regulator of an agent to alter the mitochondrial membrane potential. In one embodiment, the regulator is an agonist of a drug that alters mitochondrial potential, and in another embodiment, the regulator is an antagonist of a drug that alters mitochondrial potential. In another embodiment, the agent that alters the mitochondrial membrane potential is an apoptoge.
n). In another embodiment, the agent that alters mitochondrial membrane potential is thapsigargin, an ionophore, an excitatory amino acid or a derivative thereof. In certain further embodiments, the ionophore is ionomycin or A
23187. In certain other embodiments, the excitatory amino acid or derivative thereof is glutamate, NAAG, NMDA, AMPA, APPA or kainate.

【0019】 ここで別の局面において、本発明は、第1の生物学的供給源由来のミトコンド
リアにおけるミトコンドリア膜電位を、第2の生物学的供給源由来のミトコンド
リアにおけるミトコンドリア膜電位を実質的に変化させることなく、優先的に変
化させる薬剤を同定するための方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含す
る:候補薬剤の存在下および非存在下で、1以上のミトコンドリアを含む第1の
生物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルに、このミトコンドリアに対し
て内因性ではない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の
各々を、同時にまたは連続的かついずれかの順序で接触させる工程であって、こ
の第1のサンプルは、第1の生物学的供給源由来であり、そしてこの第2のサン
プルは、第1の生物学的供給源由来ではなく、この第1のエネルギー移動分子お
よび第2のエネルギー移動分子は、各々互いに独立して、同じ亜ミトコンドリア
部位または受容可能に隣接している亜ミトコンドリア部位に局在し、この部位は
、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔またはミト
コンドリアマトリックスであり、そしてこの第1のエネルギー移動分子は、エネ
ルギー供与体分子であり、かつこの第2のエネルギー移動分子は、エネルギー受
容体分子である、工程;このエネルギー供与体分子を励起して、この第1のサン
プルおよび第2のサンプルの各々の存在下で励起されたエネルギー供与体分子を
生じる工程;この第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々の存在下でこの第
1のエネルギー移動分子から第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動によ
って生成されたシグナルを検出する工程であって、このミトコンドリア中のエネ
ルギー移動分子の少なくとも一方の濃度が、膜電位の関数として変化する、工程
;ならびに候補薬剤の非存在下の第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々の
存在下で生成されたシグナルを、候補薬剤の存在下の第1のサンプルおよび第2
のサンプルの各々の存在下で生成されたシグナルと比較する工程、およびそこか
ら、ミトコンドリア膜電位を優先的に変化させる薬剤を同定する工程。
In another aspect, the invention substantially comprises mitochondrial membrane potential in mitochondria from a first biological source and mitochondrial membrane potential in mitochondria from a second biological source. A method for identifying a drug that is preferentially altered without alteration is provided, which method comprises the following steps: a method comprising one or more mitochondria in the presence and absence of a candidate agent. One biological sample and a second biological sample are each loaded with a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to this mitochondria, either simultaneously or sequentially. Contacting in sequence, the first sample being from a first biological source and the second sample being Not derived from the first biological source, the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each independently of the other at the same sub-mitochondrial site or at an acceptably adjacent sub-mitochondrial site. Localized, this site is the outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space or mitochondrial matrix, and the first energy transfer molecule is the energy donor molecule and the second energy transfer molecule. The molecule is an energy acceptor molecule; exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule in the presence of each of the first sample and the second sample; From this first energy transfer molecule in the presence of each of the first and second samples Detecting the signal generated by energy transfer to the second energy transfer molecule, wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the mitochondria changes as a function of membrane potential; The signal produced in the presence of each of the first sample and the second sample in the absence of the first sample and the second sample in the presence of the candidate agent is
Comparing the signal generated in the presence of each of the samples of, and from there identifying agents that preferentially alter the mitochondrial membrane potential.

【0020】 1つの実施形態において、第1および第2の生物学的供給源は、別個の生物学
的種であり、そして別の実施形態において、第1の生物学的供給源は、疾患を有
することが疑われているか、疾患を有すると診断されたか、または疾患を有する
素因を有する哺乳動物であり、かつ第2の生物学的供給源は、その疾患を有する
ことが疑われていないか、その疾患を有すると診断されなかったか、またはその
疾患を有する素因を有していない哺乳動物である。さらなる実施形態において、
第1の生物学的供給源は、ヒトであり、かつ第2の生物学的供給源は、ヒトであ
る。別の実施形態において、この疾患は、アルツハイマー病、パーキンソン病ま
たはII型糖尿病である。
In one embodiment, the first and second biological sources are distinct biological species, and in another embodiment, the first biological source is diseased. A mammal suspected of having, diagnosed as having, or predisposing to have the disease, and the second biological source is not suspected of having the disease , A mammal that has not been diagnosed with the disease or is not predisposed to have the disease. In a further embodiment,
The first biological source is human and the second biological source is human. In another embodiment, the disease is Alzheimer's disease, Parkinson's disease or type II diabetes.

【0021】 別の局面において、本発明は、第1の生物学的サンプル由来のミトコンドリア
におけるミトコンドリア膜電位を、第2の生物学的サンプル由来のミトコンドリ
アにおけるミトコンドリア膜電位を実質的に変化させることなく、優先的に変化
させる薬剤を同定するための方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する
:候補薬剤の存在下および非存在下で、1以上のミトコンドリアを含む第1の生
物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルの各々に、このミトコンドリアに
対して内因性ではない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分
子の各々を、同時にまたは連続的かついずれかの順序で接触させる工程であって
、この第1のサンプルは、第1の組織由来であり、そしてこの第2のサンプルは
、第1の組織とは異なる第2の組織由来であり、この第1のエネルギー移動分子
および第2のエネルギー移動分子は、各々互いに独立して、同じ亜ミトコンドリ
ア部位または受容可能に隣接している亜ミトコンドリア部位に局在し、この部位
は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔またはミ
トコンドリアマトリックスであり、そしてこの第1のエネルギー移動分子は、エ
ネルギー供与体分子であり、かつこの第2のエネルギー移動分子は、エネルギー
受容体分子である、工程;このエネルギー供与体分子を励起して、この第1のサ
ンプルおよび第2のサンプルの各々の存在下で励起されたエネルギー供与体分子
を生じる工程;この第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々の存在下でこの
第1のエネルギー移動分子から第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動に
よって生成されたシグナルを検出する工程であって、このミトコンドリア中のエ
ネルギー移動分子の少なくとも一方の濃度が、膜電位の関数として変化する、工
程;ならびに候補薬剤の非存在下の第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々
の存在下で生成されたシグナルを、候補薬剤の存在下の第1のサンプルおよび第
2のサンプルの各々の存在下で生成されたシグナルと比較する工程、およびそこ
から、ミトコンドリア膜電位を優先的に変化させる薬剤を同定する工程。1つの
実施形態において、第1の組織および第2の組織は、同じ被験体由来であり、一
方、別の実施形態において、第1の組織および第2の組織は、各々同じ種の被験
体由来である。別の実施形態において、第1の組織および第2の組織は、異なる
種の被験体由来である。
In another aspect, the invention provides for mitochondrial membrane potential in mitochondria from a first biological sample without substantially altering mitochondrial membrane potential in mitochondria from a second biological sample. , Provides a method for identifying a drug that alters preferentially, the method comprising the steps of: a first biology comprising one or more mitochondria in the presence and absence of a candidate drug. A first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule each of which is not endogenous to this mitochondria, either simultaneously or sequentially and in any order. Contacting, wherein the first sample is from the first tissue and the second sample is the first tissue. Is derived from a second tissue different from the tissue, the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule being independent of each other at the same submitochondrial site or at an acceptably adjacent submitochondrial site Localized, this site is the outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space or mitochondrial matrix, and the first energy transfer molecule is the energy donor molecule and the second energy transfer molecule. The molecule is an energy acceptor molecule; exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule in the presence of each of the first sample and the second sample; In the presence of each of the first and second samples, this first energy transfer molecule Detecting a signal generated by energy transfer to a second energy transfer molecule, wherein the concentration of at least one energy transfer molecule in the mitochondria changes as a function of membrane potential; Signal generated in the presence of each of the first sample and the second sample in the absence of H2O2 was generated in the presence of each of the first sample and the second sample in the presence of the candidate agent Comparing to the signal and from there identifying the agent that preferentially alters the mitochondrial membrane potential. In one embodiment, the first tissue and the second tissue are from the same subject, while in another embodiment, the first tissue and the second tissue are each from the same species of subject. Is. In another embodiment, the first tissue and the second tissue are from subjects of different species.

【0022】 本発明のなお別の局面は、第1のミトコンドリアおよび第2のミトコンドリア
の融合を検出する方法を提供することであり、この方法は、以下の工程を包含す
る:1以上のミトコンドリアを含む第1のサンプルに、このミトコンドリアに対
して内因性ではない第1のエネルギー移動分子を接触させる工程;1以上のミト
コンドリアを含む第2のサンプルに、このミトコンドリアに対して内因性ではな
い第2のエネルギー移動分子を接触させる工程;ここで、この第1のエネルギー
移動分子および第2のエネルギー移動分子は、各々互いに独立して、同じ亜ミト
コンドリア部位または受容可能に隣接している亜ミトコンドリア部位に局在し、
この部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔
またはミトコンドリアマトリックスであり、そしてこの第1のエネルギー移動分
子は、エネルギー供与体分子であり、かつこの第2のエネルギー移動分子は、エ
ネルギー受容体分子であり;ミトコンドリア融合を可能にするに十分な条件下お
よび時間で、第1のサンプルに第2のサンプルを接触させる工程;このエネルギ
ー供与体分子を励起して、励起されたエネルギー供与体分子を生じる工程;この
第1のエネルギー移動分子から第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動に
よって生成されたシグナルを検出する工程、そしてそこから、第1のミトコンド
リアおよび第2のミトコンドリアの融合を測定する工程。
Yet another aspect of the invention is to provide a method of detecting the fusion of a first mitochondria and a second mitochondria, the method comprising the steps of: Contacting a first sample containing with a first energy transfer molecule that is not endogenous to this mitochondria; a second sample containing one or more mitochondria, a second sample that is not endogenous to this mitochondria Contacting the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule, each independently of the other, at the same sub-mitochondrial site or an acceptably adjacent sub-mitochondrial site. Localized,
This site is the outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space or mitochondrial matrix, and the first energy transfer molecule is the energy donor molecule and the second energy transfer molecule is the energy transfer molecule. An acceptor molecule; contacting a first sample with a second sample under conditions and for a time sufficient to allow mitochondrial fusion; exciting this energy donor molecule to provide an excited energy donation Generating a somatic molecule; detecting a signal generated by the energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, and from there the fusion of the first and second mitochondria The process of measuring.

【0023】 別の局面において、本発明は、ミトコンドリアの融合を変化させる薬剤を同定
する方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する:1以上のミトコンドリ
アを含む第1のサンプルに、このミトコンドリアに対して内因性ではない第1の
エネルギー移動分子を接触させる工程;1以上のミトコンドリアを含む第2のサ
ンプルに、このミトコンドリアに対して内因性ではない第2のエネルギー移動分
子を接触させる工程;ここで、この第1のエネルギー移動分子および第2のエネ
ルギー移動分子は、各々互いに独立して、同じ亜ミトコンドリア部位または受容
可能に隣接している亜ミトコンドリア部位に局在し、この部位は、ミトコンドリ
ア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔またはミトコンドリアマト
リックスであり、そしてこの第1のエネルギー移動分子は、エネルギー供与体分
子であり、かつこの第2のエネルギー移動分子は、エネルギー受容体分子であり
;候補薬剤の存在下および非存在下で、ミトコンドリア融合を可能にするに十分
な条件下および時間で、第1のサンプルに第2のサンプルを接触させる工程;こ
のエネルギー供与体分子を励起して、励起されたエネルギー供与体分子を生じる
工程;この第1のエネルギー移動分子から第2のエネルギー移動分子へのエネル
ギー移動によって生成されたシグナルを検出する工程;および候補薬剤の非存在
下で検出されたシグナルと、候補薬剤の存在下で検出されたシグナルを比較する
工程、およびそこから、ミトコンドリアの融合を変化させる薬剤を同定する工程
。特定の実施形態において、この薬剤は、ミトコンドリア膜電位を増加させ、特
定の他の実施形態において、この薬剤は、ミトコンドリア膜電位を消費し、特定
の他の実施形態において、この薬剤は、ミトコンドリア膜電位を急落させ、そし
て特定の実施形態において、この薬剤は、細胞膜のいずれかの側で少なくとも1
つのイオン種の平衡分布を変化させる。さらなる実施形態において、このイオン
種は、Ca2+であり、そして細胞膜は、ミトコンドリア膜である。特定の実施形
態において、ミトコンドリア膜電位を急落させる薬剤は、アポプトゲンであり、
そして特定の他の実施形態において、ミトコンドリア膜電位を急落させる薬剤は
、アデニンヌクレオチドトランスロケーターと相互作用し、そして特定の他の実
施形態において、ミトコンドリア膜電位を急落させる薬剤は、アトラクチロシド
、カルボキシアトラクチロシド、ボンクレキン酸またはイソボンクレキン酸であ
る。
In another aspect, the invention provides a method of identifying an agent that alters mitochondrial fusion, the method comprising the steps of: a first sample comprising one or more mitochondria, Contacting a first energy transfer molecule that is not endogenous to this mitochondria; contacting a second sample containing one or more mitochondria with a second energy transfer molecule that is not endogenous to this mitochondria Wherein the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each independently of one another located at the same sub-mitochondrial site or at an acceptably adjacent sub-mitochondrial site, which site is , Outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space or mitochondrial matrix And the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; mitochondrial fusion in the presence and absence of a candidate agent. Contacting a first sample with a second sample under conditions and for a time sufficient to allow; allowing the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; Detecting a signal generated by energy transfer from one energy transfer molecule to a second energy transfer molecule; and a signal detected in the absence of a candidate agent and a signal detected in the presence of a candidate agent Comparing and, from there, identifying agents that alter mitochondrial fusion. In certain embodiments, the agent increases mitochondrial membrane potential, in certain other embodiments, the agent consumes mitochondrial membrane potential, and in certain other embodiments, the agent increases mitochondrial membrane potential. The potential is plunged, and in certain embodiments, the agent is at least 1 on either side of the cell membrane.
Change the equilibrium distribution of two ionic species. In a further embodiment, the ionic species is Ca 2+ and the cell membrane is a mitochondrial membrane. In certain embodiments, the agent that causes a drop in mitochondrial membrane potential is an apoptogen,
And in certain other embodiments, the agent that causes a drop in mitochondrial membrane potential interacts with an adenine nucleotide translocator, and in certain other embodiments, the agent that causes a drop in mitochondrial membrane potential is atractyloside, carboxy. It is atractyloside, boncrecic acid, or isobombrecic acid.

【0024】 別の局面において、本発明は、FRET供与体分子およびFRET受容体分子
を含む、ミトコンドリアΔΨを測定するための試薬を提供し、ここで、ミトコン
ドリアにおけるそれらの分子の少なくとも一方の蓄積がΔΨに依存し、そしてミ
トコンドリアにおけるもう一方の分子の蓄積がΔΨに非依存的である。1つの実
施形態において、ΔΨに非依存的にミトコンドリア中に蓄積する分子は、NAO
、MitoTracker(登録商標)、Green FM、MitoFluo
TM、DAPI、または融合タンパク質であり、この融合タンパク質は、赤方偏
移緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、黄方偏移緑色蛍光タンパク質ポリペプチド
または「FLASH」ポリペプチドであるポリペプチドおよびミトコンドリアマ
トリックスまたは内膜にこの融合タンパク質を局在させるポリペプチド配列を含
む。特定の他の実施形態において、ΔΨ依存性の様式でミトコンドリア中に蓄積
する分子は、TMRM、TMRE、ローダミン123、エチジウムブロミド、4
−Di−1−ASP、2−Di−1−ASPまたはDASPEIである。特定の
実施形態において、本発明はまた、この記載した試薬およびミトコンドリアΔΨ
を測定するための補助試薬を備えるキットを提供する。
In another aspect, the invention provides a reagent for measuring mitochondrial ΔΨ, comprising a FRET donor molecule and a FRET acceptor molecule, wherein accumulation of at least one of those molecules in mitochondria is It is dependent on ΔΨ and the accumulation of the other molecule in mitochondria is independent of ΔΨ. In one embodiment, molecules that accumulate in mitochondria independent of ΔΨ are NAO
, MitoTracker (registered trademark), Green FM, MitoFluo
r , DAPI, or a fusion protein, wherein the fusion protein is a red-shifted green fluorescent protein polypeptide, a yellow-shifted green fluorescent protein polypeptide or a “FLASH” polypeptide and the mitochondrial matrix or It contains a polypeptide sequence that localizes this fusion protein to the membrane. In certain other embodiments, the molecules that accumulate in mitochondria in a ΔΨ-dependent manner are TMRM, TMRE, rhodamine 123, ethidium bromide, 4
-Di-1-ASP, 2-Di-1-ASP or DASPEI. In certain embodiments, the invention also provides the described reagents and mitochondrial ΔΨ.
A kit is provided which comprises auxiliary reagents for measuring

【0025】 本発明の別の局面は、細胞膜電位をアッセイするための方法を提供することで
あり、この方法は、以下の工程を包含する:少なくとも1つの細胞膜を含むサン
プルに、このサンプルに対して内因性ではない第1のエネルギー移動分子および
第2のエネルギー移動分子の各々を、同時にまたは連続的かついずれかの順序で
接触させる工程であって、この第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギ
ー移動分子は、各々互いに独立して、少なくとも一方のエネルギー移動分子が、
亜細胞区画を形成する細胞膜に局在するように同じ膜部位または受容可能に隣接
している膜部位に局在し、そしてこの第1のエネルギー移動分子は、エネルギー
供与体分子であり、かつこの第2のエネルギー移動分子は、エネルギー受容体分
子である、工程;このエネルギー供与体分子を励起して、励起されたエネルギー
供与体分子を生じる工程;およびこの第1のエネルギー移動分子から第2のエネ
ルギー移動分子へのエネルギー移動によって生成されたシグナルを検出する工程
であって、この膜部位におけるエネルギー移動分子の少なくとも一方の濃度が、
膜電位の関数として変化する、工程。1つの実施形態において、第1の得エネル
ギー移動分子は、ミトコンドリア膜、小胞体膜、ゴルジ膜、リソソーム膜または
形質膜である、第1の膜部位に局在し、そして第2のエネルギー移動分子は、ミ
トコンドリア膜、小胞体膜、ゴルジ膜、リソソーム膜または形質膜である、同じ
膜部位または受容可能に隣接する膜部位に局在する。別の実施形態において、第
1の膜部位中の第1のエネルギー移動分子の濃度は、膜電位の関数として変化せ
ず、そしてこの膜部位中の第2のエネルギー移動分子の濃度が、膜電位の関数と
して減少する。
Another aspect of the invention is to provide a method for assaying cell membrane potential, the method comprising the steps of: to a sample containing at least one cell membrane, to this sample. Contacting each of the first and second non-endogenous energy transfer molecules simultaneously or sequentially and in any order, the first energy transfer molecules and the second energy transfer molecules The energy transfer molecules are independent of each other, and at least one energy transfer molecule is
Localized at the same or receptively adjacent membrane site to localize at the cell membrane forming the subcellular compartment, and the first energy transfer molecule is an energy donor molecule, and The second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; and from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule. A step of detecting a signal generated by energy transfer to an energy transfer molecule, wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules at this membrane site is
A process that changes as a function of membrane potential. In one embodiment, the first energy transfer molecule is localized at a first membrane site, which is a mitochondrial membrane, endoplasmic reticulum membrane, Golgi membrane, lysosomal membrane or plasma membrane, and a second energy transfer molecule. Is localized to the same or receptively adjacent membrane sites, which are mitochondrial, endoplasmic reticulum, Golgi, lysosomal or plasma membranes. In another embodiment, the concentration of the first energy transfer molecule in the first membrane site does not change as a function of the membrane potential, and the concentration of the second energy transfer molecule in the membrane site is Decreases as a function of.

【0026】 1つの実施形態において、第1のエネルギー移動分子は、約373nm〜約3
90nmの波長に励起極大を有し、そして約400nm〜約500nmの波長に
発光極大を有し;そして第2のエネルギー移動分子は、約400nm〜約500
nmの波長に励起極大を有する。さらなる実施形態において、第1のエネルギー
移動分子は、約425nm〜約440nmの波長に励起極大を有し、そして約4
50nm〜約535nmの波長に発光極大を有し;そして第2のエネルギー移動
分子は、約450nm〜約530nmの波長に励起極大を有する。別の実施形態
において、第1のエネルギー移動分子は、約470nm〜約500nmの波長に
励起極大を有し、そして約505nm〜約565nmの波長に発光極大を有し;
そして第2のエネルギー移動分子は、約505nm〜約565nmの波長に励起
極大を有する。別の実施形態において、第1のエネルギー移動分子は、約545
〜約560nmの波長に励起極大を有し、そして約565〜約625nmの波長
に発光極大を有し;そして第2のエネルギー移動分子は、約565〜約625n
mの波長に励起極大を有する。
In one embodiment, the first energy transfer molecule is about 373 nm to about 3 nm.
It has an excitation maximum at a wavelength of 90 nm and an emission maximum at a wavelength of about 400 nm to about 500 nm; and the second energy transfer molecule is about 400 nm to about 500 nm.
It has an excitation maximum at a wavelength of nm. In a further embodiment, the first energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 425 nm to about 440 nm, and about 4
The emission maximum at a wavelength of 50 nm to about 535 nm; and the second energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 450 nm to about 530 nm. In another embodiment, the first energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 470 nm to about 500 nm and an emission maximum at a wavelength of about 505 nm to about 565 nm;
Then, the second energy transfer molecule has an excitation maximum at a wavelength of about 505 nm to about 565 nm. In another embodiment, the first energy transfer molecule is about 545
Has an excitation maximum at a wavelength of about 560 nm and an emission maximum at a wavelength of about 565 to about 625 nm; and the second energy transfer molecule is about 565 to about 625n.
It has an excitation maximum at a wavelength of m.

【0027】 さらに別の局面において、本発明は、細胞膜電位を変化させる薬剤を同定する
ための方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する:候補薬剤の存在およ
び非存在下で、1以上の細胞膜を含むサンプルを、このサンプルに対して内因性
ではない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々と同
時に、またはいずれかの順序で連続的に接触させる工程であって、ここで第1の
エネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々は、同じ膜部位また
は受容可能に(acceptably)隣接する膜部位に対して互いに独立して
局在化し、その結果、少なくとも一方のエネルギー移動分子は、亜細胞画分を形
成する細胞膜に局在化し、そして第1のエネルギー移動分子がエネルギー供与体
分子であり、かつ第2のエネルギー移動分子がエネルギー受容体分子である、工
程;エネルギー供与体分子を励起し、励起されたエネルギー供与体分子を生成す
る工程;第1のエネルギー移動分子から、第2のエネルギー移動分子へのエネル
ギー移動によって生成されたシグナルを検出する工程であって、ここで亜細胞画
分におけるエネルギー移動分子の少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数として
変化する、工程;および候補薬剤の非存在下で生成されたシグナルを、候補薬剤
の存在下で生成されたシグナルと比較し、そしてそれから細胞膜電位を変化させ
る薬剤を同定する工程。
In yet another aspect, the invention provides a method for identifying an agent that alters cell membrane potential, the method comprising the steps of: in the presence and absence of a candidate agent, Contacting a sample containing one or more cell membranes simultaneously with each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule that are not endogenous to the sample, or sequentially in either order. And wherein each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule localizes independently of one another to the same or acceptably adjacent membrane site, such that at least One energy transfer molecule localizes to the cell membrane forming the subcellular fraction, and the first energy transfer molecule is the energy donor molecule. And a second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; a step of exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; Detecting a signal generated by energy transfer to an energy transfer molecule, wherein the concentration of at least one energy transfer molecule in the subcellular fraction changes as a function of membrane potential; and a candidate agent. Comparing the signal generated in the absence of the drug with the signal generated in the presence of the candidate drug and then identifying the drug that alters the cell membrane potential.

【0028】 本発明の別の局面は、細胞膜電位を変化させる薬剤のレギュレーターを同定す
るための方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する:候補レギュレータ
ーの存在および非存在下で、細胞膜電位を変化させる薬剤(まさしく記載された
方法に従って同定される薬剤であり得る)および1以上の細胞膜を含むサンプル
を、このサンプルに対して内因性ではない第1のエネルギー移動分子および第2
のエネルギー移動分子の各々と、同時に、またはいずれかの順序で連続的に接触
させる工程であって、ここで第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー
移動分子は、各々互いに独立的に、同じ膜部位または受容可能に隣接する膜部位
に局在化し、その結果、エネルギー移動分子の少なくとも1つが、亜細胞画分を
形成する細胞膜に局在化し、そして第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与
体分子であり、そして第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である
、工程;エネルギー供与体分子を励起し、励起されたエネルギー供与体分子を生
成する工程;第1のエネルギー移動分子から、第2のエネルギー移動分子へのエ
ネルギー移動によって生成されるシグナルを検出する工程であって、ここで亜細
胞画分におけるエネルギー移動分子の少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数と
して変化する、工程;および候補レギュレーターの非存在下で生成されたシグナ
ルを、候補レギュレーターの存在下で生成されたシグナルと比較し、そしてそれ
から細胞膜電位を変化させる薬剤のレギュレーターを同定する工程。
Another aspect of the invention provides a method for identifying a regulator of an agent that alters cell membrane potential, the method comprising the steps of: in the presence and absence of a candidate regulator, A sample comprising an agent that alters a cell membrane potential (which may be an agent identified according to the method just described) and one or more cell membranes is provided with a first energy transfer molecule that is not endogenous to the sample and a second.
Of each of the first energy transfer molecules and the second energy transfer molecules independently of each other and the same. Localized to a membrane site or an acceptably adjacent membrane site such that at least one of the energy transfer molecules localizes to a cell membrane forming a subcellular fraction, and the first energy transfer molecule is an energy donor. A molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; A step of detecting a signal generated by energy transfer to a second energy transfer molecule, wherein the energy in the subcellular fraction is detected. Comparing the signal generated in the absence of the candidate regulator with the signal generated in the presence of the candidate regulator, and then at least one concentration of the gee transfer molecule changes as a function of the membrane potential; Identifying regulators of drugs that alter cell membrane potential.

【0029】 本発明の別の局面は、第2の生物学的供給源由来の膜における細胞膜電位を実
質的に変化させずに、第1の生物学的供給源由来の膜における細胞膜電位を優先
的に変化させる薬剤を同定するための方法を提供し、この方法は、以下の工程を
包含する:候補薬剤の存在下および非存在下で、1以上の細胞膜を含む第1の生
物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルの各々を、同時に、またはいずれ
かの順序で連続的にこのサンプルに対して内因性でない第1のエネルギー移動分
子および第2のエネルギー移動分子の各々と、接触させる工程であって、ここで
第1のサンプルは第1の生物学的供給源に由来し、そして第2のサンプルは、第
1の生物学的供給源とは異なる第2の生物学的供給源由来であり、第1のエネル
ギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々は、互いに独立して、同じ
膜部位または受容可能に隣接する膜部位に局在化し、その結果、エネルギー移動
分子の少なくとも1つが、亜細胞画分を形成する細胞膜に局在化し、そして第1
のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そして第2のエネルギー
移動分子はエネルギー受容体分子である、工程;第1のサンプルおよび第2のサ
ンプルの各々の存在下で、エネルギー供与体分子を励起し、励起されたエネルギ
ー供与体分子を生成する工程;第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々の存
在下で、第1のエネルギー移動分子から、第2のエネルギー移動分子へのエネル
ギー移動によって生成されたシグナルを検出する工程であって、ここで、亜細胞
画分における、エネルギー移動分子の少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数と
して変化する、工程;および候補薬剤の非存在下で、第1のサンプルおよび第2
のサンプルの各々の存在下で生成されたシグナルを、候補薬剤の存在下で、第1
のサンプルおよび第2のサンプルの各々の存在下で生成されたシグナルと比較し
、そしてそれから、細胞膜電位を優先的に変化させる薬剤を同定する工程。
Another aspect of the present invention prefers the cell membrane potential at the membrane from the first biological source without substantially altering the cell membrane potential at the membrane from the second biological source. A method for identifying a chemically altered agent, which method comprises the following steps: a first biological sample comprising one or more cell membranes in the presence and absence of a candidate agent. And contacting each of the second biological sample with each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule that are not endogenous to the sample, either simultaneously or sequentially in either order. A step, wherein the first sample is from a first biological source and the second sample is a second biological source different from the first biological source. Is the origin and the first energy transfer Each of the molecule and the second energy transfer molecule, independently of each other, localizes to the same membrane site or an acceptably adjacent membrane site such that at least one of the energy transfer molecules forms a subcellular fraction. Localized to the cell membrane, and the first
The energy transfer molecule is an energy donor molecule, and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule, the energy donor molecule being in the presence of each of the first sample and the second sample. Exciting to produce an excited energy donor molecule; by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule in the presence of each of the first sample and the second sample Detecting the signal generated, wherein the concentration of at least one energy transfer molecule in the subcellular fraction changes as a function of membrane potential; and in the absence of the candidate agent, First sample and second
Signal generated in the presence of each of the samples of
Of the sample and the second sample in the presence of each, and then identify agents that preferentially alter the cell membrane potential.

【0030】 別の局面において、本発明は、第2の生物学的サンプル由来の膜における細胞
膜電位を実質的に変化させずに、第1の生物学的サンプル由来の膜において細胞
膜電位を優先的に変化させる薬剤を同定するための方法を提供し、この方法は、
以下の工程を包含する:候補薬剤の存在および非存在下で、1以上の細胞膜を含
む第1の生物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルの各々を、同時に、ま
たはいずれかの順序で連続的にサンプルに対して内因性ではない第1のエネルギ
ー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々と接触させる工程であって、
ここで第1のサンプルは第1の組織由来であり、そして第2のサンプルは、第1
の組織とは異なる第2の組織由来であり、第1のエネルギー移動分子および第2
のエネルギー移動分子の各々は、互いに独立して、同じ膜部位または受容可能に
隣接する膜部位に局在化し、その結果、エネルギー移動分子の少なくとも1つは
、亜細胞画分を形成する細胞膜に局在化し、そして第1のエネルギー移動分子は
エネルギー供与体分子であり、そして第2のエネルギー移動分子はエネルギー受
容体分子である、工程:第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々の存在下で
、エネルギー供与体分子を励起し、励起されたエネルギー供与体分子を生成する
工程;第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々の存在下で、第1のエネルギ
ー移動分子から、第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動によって生成さ
れるシグナルを検出する工程であって、ここで亜細胞画分におけるエネルギー移
動分子の少なくとも1つの濃度は、膜電位の関数として変化する、工程;および
候補薬剤の非存在下で、第1のサンプルおよび第2のサンプルの各々の存在下で
生成されたシグナルを、候補薬剤の存在下で、第1のサンプルおよび第2のサン
プルの各々の存在下で生成されたシグナルと比較し、そしてそれから細胞膜電位
を優先的に変化させる薬剤を同定する工程。
In another aspect, the present invention preferentially favors cell membrane potential in a membrane from a first biological sample without substantially altering cell membrane potential in a membrane from a second biological sample. To provide a method for identifying a drug that alters
The following steps are included: each of the first biological sample and the second biological sample containing one or more cell membranes in the presence and absence of the candidate agent, either simultaneously or in any order. Continuously contacting each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that is not endogenous to the sample,
Wherein the first sample is from the first tissue and the second sample is the first
Is derived from a second tissue different from that of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule.
Of each of the energy transfer molecules of the L., independently of one another, are localized at the same or receptively adjacent membrane sites, such that at least one of the energy transfer molecules is at the cell membrane forming the subcellular fraction. Localized, and the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule, Step: in the presence of each of the first sample and the second sample A second energy from the first energy transfer molecule in the presence of each of the first sample and the second sample, the step of exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule. Detecting a signal generated by energy transfer to a transfer molecule, wherein at least the energy transfer molecule in the subcellular fraction is The two concentrations vary as a function of membrane potential, and the signal generated in the presence of each of the first sample and the second sample in the absence of the candidate agent is measured in the presence of the candidate agent. , Comparing the signal generated in the presence of each of the first and second samples, and then identifying agents that preferentially alter the cell membrane potential.

【0031】 さらに別の局面において、本発明は、サンプル内の特定の型の細胞を検出する
ための方法を提供し、その方法は、以下の工程を包含する:1以上のミトコンド
リアを含むサンプルを、同時に、またはいずれかの順序で連続的にこのミトコン
ドリアに対して内因性でない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー
移動分子の各々と接触させる工程であって、ここで第1のエネルギー移動分子お
よび第2のエネルギー移動分子の各々は、互いに独立して、同じ亜細胞部位また
は受容可能に隣接する亜細胞部位に局在化し、そして第1のエネルギー移動分子
はエネルギー供与体細胞であり、そして第2のエネルギー移動分子はエネルギー
受容体分子である、工程;エネルギー供与体分子を励起して、励起されたエネル
ギー供与体分子を生成する工程;および第1のエネルギー移動分子から、第2の
エネルギー移動分子への、エネルギー移動によって生成されるシグナルを検出す
る工程であって、ここでエネルギー移動分子の少なくとも1つは、特定の型の細
胞に優先的に蓄積する、工程;ここでこのシグナルは、サンプル内の特定の型の
細胞の存在と相関する。1つの実施形態において、この方法は、サンプルにおい
て生成されたシグナルを、特定の型の細胞を欠くコントロール細胞から生成され
たシグナルと比較する工程を、さらに包含する。別の実施形態において、特定の
型の細胞は、癌細胞である。
In yet another aspect, the invention provides a method for detecting a particular type of cell in a sample, the method comprising the steps of: a sample containing one or more mitochondria. Contacting each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule that are not endogenous to this mitochondria, simultaneously, or sequentially in either order, wherein the first energy transfer Each of the molecule and the second energy transfer molecule, independently of each other, localizes to the same subcellular site or an acceptably adjacent subcellular site, and the first energy transfer molecule is an energy donor cell, And the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule, the step; exciting the energy donor molecule to provide the excited energy donation Producing a body molecule; and detecting a signal produced by energy transfer from a first energy transfer molecule to a second energy transfer molecule, wherein at least one of the energy transfer molecules is , Preferentially accumulating in specific types of cells, where the signal correlates with the presence of specific types of cells in the sample. In one embodiment, the method further comprises comparing the signal generated in the sample with the signal generated from control cells lacking a particular type of cell. In another embodiment, the particular type of cell is a cancer cell.

【0032】 別の局面において、本発明は、ΔΨm安定化薬剤を同定するための方法を提供
し、その方法は、以下の工程を包含する:候補ΔΨm安定化薬剤の存在および非
存在下で、ΔΨmを変化させる薬剤および1以上のミトコンドリアを含むサンプ
ルを、同時に、またはいずれかの順序で連続的にこのミトコンドリアに対して内
因性でない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々と
接触させる工程であって、ここで第1のエネルギー移動分子および第2のエネル
ギー移動分子の各々は、互いに独立して、同じ亜ミトコンドリア部位または受容
可能に隣接した亜ミトコンドリア部位に局在化し、この部位はミトコンドリア外
膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔またはミトコンドリアマトリッ
クスであり、そして第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、
そして第2のエネルギー移動分子は、エネルギー受容体分子である、工程;エネ
ルギー供与体分子を励起し、励起されたエネルギー供与体分子を生成する工程;
第1のエネルギー移動分子から、第2のエネルギー移動分子への、エネルギー移
動によって生成されたシグナルを検出する工程であって、ここで、ミトコンドリ
アにおけるエネルギー移動分子の少なくとも1つの濃度は、膜電位の関数として
変化する、工程;および候補ΔΨm安定化薬剤の非存在下で生成されたシグナル
を、候補ΔΨm安定化薬剤の存在下で生成されたシグナルと比較し、そしてそれ
から、ΔΨm安定化薬剤を同定する工程。1つの実施形態において、ミトコンド
リアは、細胞内に含まれ、そしてさらなる実施形態において、ΔΨmを変化させ
る薬剤は、サイトゾルCa2+のレベルを増加させる薬剤である。別の実施形態
において、サイトゾルCa2+のレベルを増加させる薬剤は、カルシウムイオノ
フォアまたはタプシガルジンである。別の実施形態において、細胞は、1以上の
型のグルタメートレセプターを含む。別のさらなる実施形態において、サイトゾ
ルCa2+のレベルを増加させる薬剤は、興奮性アミノ酸またはその誘導体であ
る。別のさらなる実施形態において、興奮性アミノ酸またはその誘導体は、グル
タメート、NAAG、NMDA、AMPA、APPAまたはカイネートである。
別の実施形態において、本発明は、まさしく記載される方法に従って同定される
ΔΨm安定化薬剤を提供する。別の実施形態において、本発明は、ΔΨm安定化薬
剤をそれを必要とする患者に投与する工程を包含する、発作を処置する方法を提
供する。
In another aspect, the invention provides a method for identifying a ΔΨ m stabilizing agent, which method comprises the following steps: in the presence and absence of a candidate ΔΨ m stabilizing agent. And a sample containing an agent that alters ΔΨ m and one or more mitochondria, simultaneously or sequentially in either order, a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to this mitochondria. Wherein each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule is independently of one another localized at the same sub-mitochondrial site or an acceptably adjacent sub-mitochondrial site. This site may be the outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space or mitochondrial matrix. And the first energy transfer molecule is an energy donor molecule,
And the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; exciting the energy donor molecule to produce the excited energy donor molecule;
Detecting a signal generated by energy transfer from a first energy transfer molecule to a second energy transfer molecule, wherein at least one concentration of the energy transfer molecule in the mitochondria is at a membrane potential. varies as a function; and a signal generated in the absence of the candidate [Delta] [Psi] m stabilization agent, relative to the signal generated by the presence of the candidate [Delta] [Psi] m stabilization agent, and then, [Delta] [Psi] m stabilization The process of identifying a drug. In one embodiment, mitochondria are contained intracellularly, and in a further embodiment, the agent that alters ΔΨ m is an agent that increases levels of cytosolic Ca 2+. In another embodiment, the agent that increases levels of cytosolic Ca2 + is a calcium ionophore or thapsigargin. In another embodiment, the cells contain one or more types of glutamate receptors. In another further embodiment, the agent that increases levels of cytosolic Ca2 + is an excitatory amino acid or derivative thereof. In another further embodiment, the excitatory amino acid or derivative thereof is glutamate, NAAG, NMDA, AMPA, APPA or kainate.
In another embodiment, the invention provides a ΔΨ m stabilizing agent identified according to the method just described. In another embodiment, the present invention provides a method of treating stroke, comprising administering a ΔΨ m stabilizing agent to a patient in need thereof.

【0033】 本発明のこれらおよび他の局面は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照
すれば明白である。本明細書中に開示されるすべての参考文献は、その全体がそ
れぞれ個別に援用されるように、参考として本明細書中に援用される。
These and other aspects of the invention will be apparent with reference to the following detailed description and accompanying drawings. All references disclosed herein are incorporated herein by reference as if each were individually incorporated in their entirety.

【0034】 (記号および略語) 専門用語および略語の説明を、表1に列挙する。他に示されない限り、ヌクレ
オチドおよびアミノ酸の記号は、米国特許法施行規則第1.821条に記載され
た通りである。
(Symbols and Abbreviations) A description of the terminology and abbreviations is listed in Table 1. Unless otherwise indicated, the symbols for nucleotides and amino acids are as set forth in 37 CFR §1.821.

【0035】[0035]

【表1】 *供給業者についての略語:「Calbiochem」,Calbioche
m,Inc.,La Jolla,CA;「MP」,Molecular Pr
obes,Inc.,Eugene,OR;「Biomol」,Biomol
Research:Laboratories,Inc.,Plymouth
Meeting,MA;「Mol. Dev.」,Molecular Dev
ices,Sunnyvale,CA;「Aurora」,Aurora Bi
osciences Corp.,San Diego,CA;「Clonte
ch」,CLONTECH Laboratories Inc.,Palo
Alto,CA;「Sigma」,Sigma Chemical Co.,S
t. Louis,MO;RBI,Research Biochemical
s International,Natick,MA。
[Table 1] * Abbreviations for suppliers: “Calbiochem”, Calbioche
m, Inc. , La Jolla, CA; "MP", Molecular Pr.
obes, Inc. , Eugene, OR; "Biomol", Biomol
Research: Laboratories, Inc. , Plymouth
Meeting, MA; "Mol. Dev.", Molecular Dev.
ices, Sunnyvale, CA; "Aurora", Aurora Bi
oSciences Corp. , San Diego, CA; "Clonte
ch ”, CLONTECH Laboratories Inc. , Palo
Alto, CA; "Sigma", Sigma Chemical Co. , S
t. Louis, MO; RBI, Research Biochemical
s International, Natick, MA.

【0036】 (発明の詳細な説明) 本発明は、部分的には、細胞内およびオルガネラ内の状態をモニターするため
の分子間エネルギー移動の使用に関する。特に、本発明は、このような細胞内お
よびオルガネラ内の状態が、特定の分子間認識事象(例えば、親和性結合相互作
用)を受ける必要がないエネルギー移動分子の供与体−受容体対を使用して、評
価され得るという予想外の観察に由来する。より正確に言えば、本開示によれば
、特定の天然に存在するかまたは人為的に誘導された細胞内および/またはオル
ガネラ内の生理学的状態の下で、検出可能なシグナルを生成するために許容され
得る程度に隣接した部位(本明細書中に提供される)に蓄積する、適切に対形成
されたエネルギー移動の供与体分子および受容体分子が選択され得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates, in part, to the use of intermolecular energy transfer to monitor intracellular and intracellular conditions. In particular, the invention uses donor-acceptor pairs of energy transfer molecules in which such intracellular and organelle states need not undergo specific intermolecular recognition events (eg, affinity binding interactions). And comes from the unexpected observation that it can be evaluated. More precisely, according to the present disclosure, in order to produce a detectable signal under certain naturally occurring or artificially induced intracellular and / or organelle physiological conditions. Appropriately paired energy transfer donor and acceptor molecules that accumulate at acceptably contiguous sites (provided herein) can be selected.

【0037】 背景として、エネルギー移動(ET)は、以下の2個の分子間の共鳴性相互作
用から生じる:エネルギーを与える「供与体」分子およびエネルギーを受容する
「受容体」分子。エネルギー移動は、以下の場合に生じ得る:(1)供与体の放
射スペクトルが、受容体の吸収スペクトルと重複する場合、および(2)供与体
および受容体が、互いから特定の距離(例えば、約10nm未満)内である場合
。エネルギー移動効率は、供与体と受容体との近接によって大いに影響され、そ
して距離の六乗として減少する。従って、ETの測定値は、受容体化合物と供与
体化合物との近接を強く反映し、そしてETにおける変化は、これらの化合物の
近接における変化(例えば、供与体と受容体との会合または解離のような)を、
高感度に反映する。
By way of background, energy transfer (ET) results from resonant interactions between two molecules: an “donor” molecule that donates energy and an “acceptor” molecule that accepts energy. Energy transfer can occur in the following cases: (1) if the emission spectrum of the donor overlaps with the absorption spectrum of the acceptor, and (2) the donor and acceptor are at a specific distance from each other (eg, (Less than about 10 nm). Energy transfer efficiency is greatly affected by the proximity of donor and acceptor and decreases as the sixth power of distance. Thus, ET measurements strongly reflect the proximity of acceptor and donor compounds, and changes in ET change in proximity of these compounds (eg, to the association or dissociation of donor and acceptor). Like)
Reflect in high sensitivity.

【0038】 本発明によれば、両方のエネルギー移動分子(ET供与体分子およびET受容
体分子)は、それらを接触させる、本明細書中に提供されるようなサンプル(限
定することのない例としては、細胞、オルガネラ(例えば、ミトコンドリア)、
または亜細胞区画もしくは亜オルガネラ区画)に対して内因性ではない分子であ
る。供与体化合物および受容体化合物は、特定の型のエネルギー移動が生じるに
十分な、互いに対する近接性を達成するような様式で、亜細胞区画に共存局在化
(co−localize)し得る。本発明の特定の局面では、このような共存
局在化は、化学薬剤に対する細胞内プロセスもしくは応答に依存し得るか、また
は化学薬剤に対する細胞内プロセスもしくは応答によって破壊され得る。例えば
、このようなプロセスまたは応答は、それぞれ、シグナルを検出することによっ
て検出され得るエネルギー移動の増加または減少へと導き得る。従って、例えば
、ET供与体分子とET受容体分子との間のエネルギー移動の程度または割合を
検出することにより、適切な部分において、所定の細胞内プロセスまたは応答を
アッセイする方法が提供され得る。特定の好ましい実施形態では、本発明は、細
胞膜電位をアッセイする方法を提供する。そして特定の他の好ましい実施形態で
は、本発明は、ミトコンドリア膜電位をアッセイする方法を提供する。
According to the present invention, both energy transfer molecules (ET donor molecule and ET acceptor molecule) are contacted with them in a sample as provided herein (non-limiting example). Include cells, organelles (eg, mitochondria),
Or a subcellular compartment or a suborganelle compartment). The donor and acceptor compounds may be co-localized in the subcellular compartments in such a way as to achieve sufficient proximity to one another for certain types of energy transfer to occur. In certain aspects of the invention, such co-localization may depend on, or be disrupted by, intracellular processes or responses to chemical agents. For example, such a process or response can lead to an increase or decrease in energy transfer, which can be detected by detecting the signal, respectively. Thus, for example, detecting the extent or rate of energy transfer between an ET donor molecule and an ET acceptor molecule can provide a method of assaying a given intracellular process or response at the appropriate location. In certain preferred embodiments, the invention provides methods for assaying cell membrane potential. And in certain other preferred embodiments, the invention provides methods for assaying mitochondrial membrane potential.

【0039】 従って、細胞膜電位をアッセイする方法を提供することが本発明の1つの局面
であり、この方法は、適切な部分では、1以上の細胞膜を含むサンプルを、ET
供与体分子およびET受容体分子と接触させる工程、ET供与体を励起して、励
起されたET供与体分子を生成する工程、ならびにET供与体からET受容体へ
のエネルギー移動によって生成されるシグナルを検出する工程による。サンプル
は、使用される特定の供与体および受容体に依存して、ET供与体およびET受
容体と同時に接触され得るか、またはET供与体およびET受容体と連続的にそ
していずれの順序でも接触され得る。必要に応じて、サンプルは、例えば、シグ
ナルを検出する感度を改善するために、シグナルを検出する工程の前に、適切な
条件下で洗浄され得る。当業者は、選択されたサンプルおよびET分子の特性に
照らして、そして本明細書中に提供される教示に照らして、サンプルを接触させ
る様式を容易に決定し得る。また本明細書中に提供されるように、本発明の方法
は、供与体−受容体対として機能し得る、任意の適切なET供与体分子およびE
T受容体分子を使用し得る。以下により詳細に考察されるように、本発明の方法
を使用して、細胞膜電位を変更する薬剤を同定し得るか、またはこのような薬剤
のレギュレーターである分子を同定し得る。
Accordingly, it is an aspect of the present invention to provide a method of assaying cell membrane potential, which method, where appropriate, comprises a sample containing one or more cell membranes, ET
Contacting the donor and ET acceptor molecules, exciting the ET donor to produce an excited ET donor molecule, and a signal generated by energy transfer from the ET donor to the ET acceptor Depending on the step of detecting. The sample may be contacted simultaneously with the ET donor and ET acceptor, depending on the particular donor and acceptor used, or contacted with the ET donor and ET acceptor sequentially and in any order. Can be done. If desired, the sample may be washed under suitable conditions prior to the step of detecting the signal, eg, to improve the sensitivity of detecting the signal. One of ordinary skill in the art can readily determine the manner in which the sample is contacted in light of the properties of the sample and ET molecule selected, and in light of the teachings provided herein. Also provided herein, the methods of the invention are any suitable ET donor molecule and E capable of functioning as a donor-acceptor pair.
T receptor molecules can be used. As discussed in more detail below, the methods of the invention can be used to identify agents that alter cell membrane potential, or to identify molecules that are regulators of such agents.

【0040】 特定の好ましい実施形態では、本発明は、ミトコンドリア膜電位をアッセイす
る方法に関し、ここでは、ET供与体分子もET受容体分子も、ミトコンドリア
に対して内因性ではなく、そしてここでは、ET供与体およびET受容体は、各
々互いから独立して、同じ亜ミトコンドリア部位(submitochondr
ial site)または、本明細書中に提供されるような、許容され得る程度
に隣接した亜ミトコンドリア部位に局在化する。
In certain preferred embodiments, the invention relates to a method of assaying mitochondrial membrane potential, wherein neither the ET donor molecule nor the ET acceptor molecule is endogenous to mitochondria, and here: The ET donor and the ET acceptor, independently of each other, each have the same submitochondrial site (submitochondr).
ial site) or, as provided herein, localized to an admissibly adjacent sub-mitochondrial site.

【0041】 必要に応じて、好ましい実施形態では、ET供与体分子およびET受容体分子
は両方とも、適切な波長の励起光によって励起された場合に光の形態で検出可能
なシグナルを放出する、発光分子(例えば、蛍光分子、りん光分子または化学発
光分子など)であり得る。本発明に従って用いられ得る好ましいET供与体−E
T受容体の組み合わせは、蛍光供与体と蛍光受容体もしくはりん光受容体との組
み合わせ、またはりん光供与体とりん光受容体もしくは蛍光受容体との組み合わ
せである。「蛍光」とは、1つの波長での放射線の吸収(「励起」)、続いて、
入射放射線が停止した場合にほとんど瞬時に消失する、通常は異なる波長での、
ほぼ即座の再放射(「発光」)によって引き起こされるルミネセンス(発光)を
いう。分子レベルで、蛍光は、特定の化合物(フルオロフォアとして公知)が光
エネルギーによって基底状態からより高い励起状態へと移動されるにつれて生じ
る;この分子がその基底状態に戻るにつれて、代表的には異なる波長で、光を放
出する。「りん光」は対照的に、1つの波長での放射線の吸収、続いて異なる波
長で生じる遅延した再放射によって引き起こされ、そして入射放射線が止まった
後の顕著な時間にわたって持続するルミネセンスをいう。「化学発光」とは、化
学反応から生じるルミネセンスをいい、そして「生物発光」とは、生物またはこ
れに由来する細胞、オルガネラもしくは抽出物からの発光をいう。
Optionally, in a preferred embodiment, both the ET donor molecule and the ET acceptor molecule emit a detectable signal in the form of light when excited by excitation light of the appropriate wavelength. It may be a light emitting molecule such as a fluorescent molecule, a phosphorescent molecule or a chemiluminescent molecule. Preferred ET Donor-E that can be Used According to the Invention
The combination of T acceptors is a combination of a fluorescent donor and a fluorescent acceptor or a phosphorescent acceptor, or a combination of a phosphorescent donor and a phosphorescent acceptor or a fluorescent acceptor. "Fluorescence" is the absorption of radiation at one wavelength ("excitation"), followed by:
Disappears almost instantly when the incident radiation is stopped, usually at different wavelengths,
Luminescence (luminescence) caused by almost immediate re-emission ("luminescence"). At the molecular level, fluorescence occurs as a particular compound (known as a fluorophore) is transferred by light energy from its ground state to a higher excited state; typically, it differs as this molecule returns to its ground state. It emits light at a wavelength. "Phosphorescence", by contrast, refers to luminescence that is caused by the absorption of radiation at one wavelength, followed by delayed re-emission that occurs at a different wavelength, and which persists for a significant period of time after the incident radiation has stopped. . "Chemiluminescence" refers to the luminescence that results from a chemical reaction, and "bioluminescence" refers to the emission of light from an organism or cells, organelles or extracts derived therefrom.

【0042】 特定の好ましい実施形態では、ET供与体分子とET受容体分子との間のエネ
ルギー移動によって生じる検出可能なシグナルは、蛍光共鳴エネルギー移動(F
RET)から生じる。FRETは、励起された供与体フルオロホアからのエネル
ギーが受容体フルオロホアへと直接移動された場合に、分子内で生じるか、また
は2つの異なる型の分子間で生じる(概説については、Wuら,Analyti
cal Biochem.218:1−13,1994を参照のこと)。一般に
、励起されたフルオロホア(例えば、ET供与体分子)から吸収体(例えば、E
T受容体分子)へのエネルギー移動は、以下によって測定される:(1)エネル
ギー供与体分子およびエネルギー受容体分子からの蛍光の(スペクトルにおける
変化を含む)スペクトルを測定すること;(2)エネルギー供与体分子の蛍光強
度の強度が、パルスレーザー励起後に減少する速度(すなわち、蛍光寿命)を測
定すること;または(3)エネルギー供与体化合物からの蛍光強度における減少
(すなわち、FRETの間接的測定)、もしくはエネルギー受容体化合物からの
蛍光強度における増加(すなわち、FRETの直接的測定)を測定すること。エ
ネルギー移動の直接的測定は、励起されたエネルギー受容体分子からのシグナル
(これは、ET化合物が互いに近づくにつれて増加する)をモニタリングするこ
とを含む。一方、エネルギー移動の間接的測定は、化合物が近位になるにつれて
減少する、(すなわち、クエンチングされる)励起されたET供与体分子からの
シグナルをモニタリングすることを含む(図1)。
In certain preferred embodiments, the detectable signal produced by the energy transfer between the ET donor molecule and the ET acceptor molecule is fluorescence resonance energy transfer (F
RET). FRET occurs intramolecularly or between two different types of molecules when energy from an excited donor fluorophore is transferred directly to the acceptor fluorophore (for a review see Wu et al., Analyti).
cal Biochem. 218: 1-13, 1994). Generally, an excited fluorophore (eg, ET donor molecule) to an absorber (eg, E
Energy transfer to the T acceptor molecule) is measured by: (1) measuring the spectrum (including the change in spectrum) of fluorescence from the energy donor molecule and the energy acceptor molecule; Measuring the rate at which the intensity of the fluorescence intensity of the donor molecule decreases after pulsed laser excitation (ie fluorescence lifetime); or (3) the decrease in fluorescence intensity from the energy donor compound (ie indirect measurement of FRET). ), Or measuring the increase in fluorescence intensity from the energy acceptor compound (ie, a direct measurement of FRET). Direct measurement of energy transfer involves monitoring the signal from excited energy acceptor molecules, which increases as the ET compounds approach each other. On the other hand, indirect measurement of energy transfer involves monitoring the signal from the excited ET donor molecule, which decreases (ie, is quenched) as the compound becomes proximal (FIG. 1).

【0043】 ET供与体およびET受容体のフルオロホアを互いに近接させる特異的な分子
間認識事象および特異的な分子内認識事象(例えば、アフィニティー相互作用お
よび結合相互作用のような会合事象および解離事象を含む)を含む、特異的な分
子間相互作用および/または分子内相互作用をモニタリングするためのFRET
の使用は、当該分野で公知である。このような分子間相互作用を測定する場合、
ET供与体フルオロホアおよびET受容体フルオロホアは代表的に、互いに密接
な関連を結ぶことが公知であるかまたはそのように考えられている2つの異なる
分子上に位置する。一方、分子内相互作用が測定される場合、ET供与体フルオ
ロホアおよびET受容体フルオロホアは、同じ分子上に存在する。
Specific intermolecular and specific intramolecular recognition events that bring fluorophores of the ET donor and ET acceptor into close proximity to each other (eg, association and dissociation events such as affinity and binding interactions). For monitoring specific intermolecular and / or intramolecular interactions, including
The use of is known in the art. When measuring such intermolecular interactions,
The ET donor fluorophore and ET acceptor fluorophore are typically located on two different molecules that are known to be or are considered to be in close association with each other. On the other hand, when intramolecular interactions are measured, the ET donor fluorophore and ET acceptor fluorophore are on the same molecule.

【0044】 ET供与体フルオロホアおよびET受容体フルオロホアが、公知の特異的分子
相互作用を通して互いに近位にされている、FRET方法論のこのような公知の
用途とは対照的に、本発明は、共通の亜細胞(subcellular)区画(
例えば、オルガネラ、亜オルガネラ部位または他の亜細胞での場所)中で選択的
に濃縮または蓄積されることによって互いに近位にされたET供与体フルオロホ
アとET受容体発蛍光体との間でエネルギー移動が生じ得るという予期されない
観察に基づく。結果として、本発明を用いて、このような亜細胞区画内の、また
はこのような亜細胞区画に関連した、種々の状態またはプロセスをモニタリング
し得る。
In contrast to such known uses of FRET methodology, where the ET donor fluorophore and ET acceptor fluorophore are brought into close proximity to each other through known specific molecular interactions, the present invention provides a common Subcellular compartment of (
Energy between an ET donor fluorophore and an ET acceptor fluorophore brought into proximity to each other by selective enrichment or accumulation in, for example, organelles, sub-organelle sites or locations in other sub-cells). Based on the unexpected observation that migration can occur. As a result, the invention can be used to monitor various conditions or processes within or associated with such subcellular compartments.

【0045】 本明細書中に提供されるように、本発明の意図される用途としては、以下が挙
げられるがこれらに限定される必要はない:(i)亜細胞区画内での条件および
プロセスをモニタリングすること、(ii)このような亜細胞区画内に見出され
るかまたはこのような亜細胞区画と会合している高分子の対の間の相互作用をモ
ニタリングすること、(iii)亜細胞区画および/または細胞内プロセスに種
特異的様式で影響を与える薬剤を同定すること、ならびに(iv)亜細胞区画お
よび/または細胞内プロセスに、ヒトを含む哺乳動物および他の動物、ならびに
植物の疾患および障害を処置するような様式で影響を与える薬剤を同定すること
。これらの用途の各々は、以下により詳細に記載される。
As provided herein, contemplated uses of the invention include, but are not limited to, the following: (i) Conditions and processes within the subcellular compartment. (Ii) monitoring the interaction between pairs of macromolecules found in or associated with such subcellular compartments, (iii) subcellular Identifying agents that affect compartments and / or intracellular processes in a species-specific manner, and (iv) subcellular compartments and / or intracellular processes in mammals, including humans, and other animals, and in plants. Identifying agents that affect in a manner that treats diseases and disorders. Each of these applications is described in more detail below.

【0046】 代表的に、本発明は部分的に、サンプルをアッセイするための方法に関し、こ
のサンプルは好ましい実施形態では生物学的サンプルであり、特に好ましい実施
形態では、1以上のミトコンドリアを含む生物学的サンプルである。他の好まし
い実施形態では、生物学的サンプルは、1以上の細胞膜(形質膜および細胞内膜
結合区画(例えば、エンドソーム、リソソーム、ペルオキシソーム、ミトコンド
リア、葉緑体、エンドサイトーシス小胞および分泌小胞、ER−ゴルジ成分、オ
ルガネラなど)を含む)を含む。生物学的サンプルは、被験体または生物学的供
給源から血液サンプル、生検標本、組織外植片、器官培養物または任意の他の組
織もしくは細胞調製物を得ることによって提供され得る。被験体または生物学的
供給源は、ヒトもしくは非ヒト動物、植物、単細胞もしくは多細胞の生物、初代
細胞培養または培養適応細胞株(染色体に組み込まれたかまたはエピソーム性組
換え核酸配列を含み得る遺伝子操作された細胞株、不死化された細胞株もしくは
不死化され得る細胞株、体細胞ハイブリッドもしくは細胞質ハイブリッド「細胞
質雑種(サイブリッド)」細胞株、分化した細胞株もしくは分化し得る細胞株、
形質転換された細胞株などを含むがこれらに限定されない)であり得る。
[0046] Typically, the present invention relates, in part, to a method for assaying a sample, which in a preferred embodiment is a biological sample, and in a particularly preferred embodiment an organism containing one or more mitochondria. It is a scientific sample. In other preferred embodiments, the biological sample comprises one or more cell membranes (plasma membrane and intracellular membrane bound compartments (eg, endosomes, lysosomes, peroxisomes, mitochondria, chloroplasts, endocytic vesicles and secretory vesicles). , ER-Golgi component, organelle, etc.)). The biological sample can be provided by obtaining a blood sample, biopsy specimen, tissue explant, organ culture or any other tissue or cell preparation from a subject or biological source. The subject or biological source may be a human or non-human animal, a plant, a unicellular or multicellular organism, a primary cell culture or a culture adapted cell line (a gene that may include chromosomally integrated or episomal recombinant nucleic acid sequences. Engineered cell lines, immortalized cell lines or immortalizable cell lines, somatic cell hybrids or cytoplasmic hybrid "cybrid" cell lines, differentiated cell lines or differentiable cell lines,
(Including but not limited to transformed cell lines).

【0047】 本発明の特定の実施態様では、インタクトな細胞全体を用いることが好適であ
り得、他の特定の実施形態では、透過化された細胞の使用が好適であり得る。透
過化された細胞は、形質膜の選択的透過性の部分的または完全な喪失をもたらす
ような様式で処理された細胞である。第1の例として、細胞外環境中のカルシウ
ムカチオンが透過化された細胞に拡散し、そしてミトコンドリアと接触するのを
可能にするような様式で細胞を透過化することが好適であり得る。従って、この
例では、透過化は、カルシウムイオノフォアの使用の代替法として役立つ。第2
の例として、特定の検出可能に標識された分子(例えば、本明細書中に提供され
る特定のET供与体分子および/またはET受容体分子)は、中程度の速度で形
質膜を透過し得るか、または細胞質ゾルへのそれらの侵入が何らかの様式で容易
にされない限り、制限された程度まで透過し得る。細胞の透過化は、このような
ET分子の細胞質ゾル侵入が容易にされ得る1つの様式である。第3の例として
、この方法に従って試験されるいくつかの候補薬剤は、形質膜を中程度の速度で
透過し得るか、または細胞質ゾルへのそれらの侵入が何らかの様式で容易にされ
ない限り、制限された程度まで透過し得る。細胞の透過化は、このような候補薬
剤の細胞質ゾル空間への侵入が容易にされ得る1つの様式である。これらの条件
下で同定される活性な薬剤は続いて、化学的に改変されて、細胞全体によるそれ
らの取り込みを増強し得る;このように改変される活性な薬剤は、薬物の開発の
ためのリード化合物として役立つと予想され、そしていくつかの例では、これら
自体が、薬物または薬物候補として使用され得る。
In certain embodiments of the invention it may be preferred to use whole intact cells, in other particular embodiments the use of permeabilized cells may be preferred. Permeabilized cells are cells that have been treated in such a way as to result in a partial or complete loss of selective permeability of the plasma membrane. As a first example, it may be preferable to permeabilize cells in a manner that allows calcium cations in the extracellular environment to diffuse into the permeabilized cells and contact the mitochondria. Thus, in this example, permeabilization serves as an alternative to the use of calcium ionophores. Second
As an example, certain detectably labeled molecules (eg, certain ET donor molecules and / or ET acceptor molecules provided herein) permeate the plasma membrane at moderate rates. Or, they can penetrate to a limited extent unless their entry into the cytosol is facilitated in any way. Cell permeabilization is one way in which the cytosolic entry of such ET molecules can be facilitated. As a third example, some candidate agents tested according to this method are capable of permeabilizing the plasma membrane at moderate rates, or unless their entry into the cytosol is facilitated in any way. It can be transmitted to the extent that it is done. Cell permeabilization is one way in which such candidate agents can be facilitated to enter the cytosolic space. Active agents identified under these conditions may then be chemically modified to enhance their uptake by whole cells; active agents so modified may be used for drug development. It is expected to serve as lead compounds, and in some cases, themselves can be used as drugs or drug candidates.

【0048】 当業者は、例えば、例示のためであって制限ではないが、以下によって細胞を
透過化するための方法に精通している:界面活性剤(surfactatnt)
、洗剤(detergent)、リン脂質、リン脂質結合タンパク質、酵素、ウ
イルス膜融合タンパク質などの使用を通して;特定の細菌毒素(例えば、α−溶
血素)への曝露によって;溶血素(例えば、サポニン(これもまた、ジギトニン
と同様に非イオン性洗剤である))との接触によって;浸透圧活性薬剤の使用を
通して;化学架橋剤の使用によって;エレクトロポレーションなどを含む物理化
学的方法によって、または例えば、エレクトロポレーションのような物理的操作
を含む他の透過化方法論によって。当業者は、細胞を透過化するための方法に精
通しており、そして本明細書中に提供されるように、本発明による使用のために
最も適切な透過化因子を過度の実験を伴うことなく容易に決定し得る。この決定
に関連する因子としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:特定の細
胞に対する透過化因子の毒性、透過化の使用による細胞への侵入が求められる分
子の分子サイズなど(例えば、Schulz,Methods Enzymol
.192:280−300,1990を参照のこと)。
The person skilled in the art is familiar with methods for permeabilizing cells, for example, but by way of example and not limitation, by the following: surfactants.
, Through the use of detergents, detergents, phospholipids, phospholipid binding proteins, enzymes, viral membrane fusion proteins, etc .; by exposure to certain bacterial toxins (eg, α-hemolysin); hemolysin (eg, saponin (this) Are also nonionic detergents like digitonin)); through the use of osmotically active agents; by the use of chemical cross-linking agents; by physicochemical methods including electroporation, or for example, By other permeabilization methodologies involving physical manipulations such as electroporation. Those of skill in the art are familiar with methods for permeabilizing cells and, as provided herein, involve undue experimentation with the most suitable permeabilizing agent for use according to the invention. Can be easily determined without. Factors associated with this determination include, but are not limited to, the toxicity of the permeabilizing agent to particular cells, the molecular size of the molecule sought to enter the cell through the use of permeabilization (eg Schulz. , Methods Enzymol
. 192: 280-300, 1990).

【0049】 従って、例えば、細胞は、任意の種々の公知の技術(透過化因子(例えば、細
菌毒素、例えば、ストレプトリシンO、Staphylococcus aur
eus α毒素(α−溶血素としても公知));他の溶血因子(例えば、サポニ
ン)の添加;または1以上の洗剤(例えば、ジギトニン、Triton X−1
00、NP−40、n−オクチルβ−D−グルコシドなど)への、細胞を溶解し
て膜を可溶化させるために用いられるよりも低い(すなわち、臨界ミセル濃度よ
りも低い)濃度での曝露を含む)のうちのいずれかを用いて透過化され得る。特
定の通常のトランスフェクション試薬(例えば、DOTAP)もまた使用され得
る。ATPもまた、インタクトな細胞を透過化するために用いられ得、固定剤と
して通常用いられる低濃度の化学物質(例えば、ホルムアルデヒド)もまた用い
られ得る。この段落に記載される全ての透過化因子は、例えば、Sigma C
hemical Co.,St.Louis,MO(「Biochemical
s and Reagents for Life Science Rese
arch」,Anon,1999と題されたSigmaカタログおよびこれらお
よび他の透過化因子についてその中で引用された参考文献を参照のこと)から入
手可能である。
Thus, for example, cells may be transfected with any of a variety of known techniques (permeabilizing agents (eg, bacterial toxins such as streptolysin O, Staphylococcus aur.
eus alpha toxin (also known as alpha-hemolysin); addition of other hemolytic factors (eg saponin); or one or more detergents (eg digitonin, Triton X-1).
00, NP-40, n-octyl β-D-glucoside, etc.) at a lower concentration than that used to lyse cells and solubilize the membrane (ie, below the critical micelle concentration). Can be permeabilized. Certain conventional transfection reagents such as DOTAP can also be used. ATP can also be used to permeabilize intact cells, and low concentrations of chemicals commonly used as fixatives (eg formaldehyde) can also be used. All the permeabilizing agents described in this paragraph are, for example, Sigma C
chemical Co. , St. Louis, MO ("Biochemical
s and Reagents for Life Science Rese
Arch. ", Anon, 1999, and the references cited therein for these and other permeabilizing agents).

【0050】 本発明の特定の実施形態では、対象供給源または生物学的供給源は、変化した
ミトコンドリア機能およびミトコンドリア機能不全を含むオルガネラ機能不全に
関連する疾患を有すると疑われ得るかまたはこのような疾患を有する危険性があ
ると疑われ得、そして本発明の特定の実施形態では、対象供給源または生物学的
供給源は、このような疾患の危険性も存在もないことが公知であり得る。オルガ
ネラ機能不全は、オルガネラレベルでの異常な、過剰な、非効率的な、効果的で
ない、または有害な活性(例えば、生物学的分子および高分子(例えば、タンパ
ク質およびポリペプチドならびにそれらの誘導体、炭水化物およびオリゴ糖なら
びにそれらの誘導体(糖結合体(例えば、糖タンパク質および糖脂質)を含む)
、脂質、核酸および補因子(イオン、メディエーター、前駆体、代謝産物などを
含む))の取り込み、遊離、活性、隔離、輸送、代謝、異化、合成、貯蔵または
プロセシングの欠損)をさらに含み得る。オルガネラ不全の例は、リソソーム貯
蔵欠損(例えば、ムコ多糖症、I細胞疾患、ウォルマン病およびコレステリルエ
ステル貯蔵病(例えば、Duら,1998 Mol.Genet.Metab.
64:126−34));形質膜欠損(例えば、嚢胞性線維症におけるイオンチ
ャネル機能不全);小胞体貯蔵病(例えば、KimおよびArvan,1998
Endocr.Rev.19:173−202);ゴルジ欠損に関連した疾患
(例えば、ALS、AD、Gonatasら,1998 Histochem.
Cell.Biol.109:591−600)および当業者に公知の他の型の
オルガネラ機能不全を含み得るがこれらに限定される必要はない。
In certain embodiments of the invention, the subject or biological source may be suspected or have a disease associated with organelle dysfunction, including altered mitochondrial function and mitochondrial dysfunction. Various diseases, and in certain embodiments of the invention it is known that the subject or biological source is neither at risk nor present for such diseases. obtain. Organelle dysfunction is an abnormal, excessive, inefficient, ineffective or deleterious activity at organelle levels (eg biological molecules and macromolecules (eg proteins and polypeptides and their derivatives, Carbohydrates and oligosaccharides and their derivatives, including sugar conjugates (eg glycoproteins and glycolipids)
, Lipids, nucleic acids and cofactors (including ions, mediators, precursors, metabolites, etc.) uptake, release, activity, sequestration, transport, metabolism, catabolism, synthesis, storage or processing defects). Examples of organelle deficiency are lysosomal storage defects (eg mucopolysaccharidosis, I-cell disorders, Wolman's disease and cholesteryl ester storage diseases (eg Du et al., 1998 Mol. Genet. Metab.
64: 126-34)); plasma membrane deficiency (eg, ion channel dysfunction in cystic fibrosis); endoplasmic reticulum storage disease (eg, Kim and Arvan, 1998).
Endocr. Rev. 19: 173-202); diseases associated with Golgi deficiency (eg, ALS, AD, Gonatas et al., 1998 Histochem.
Cell. Biol. 109: 591-600) and other types of organelle dysfunction known to those of skill in the art, but need not be limited thereto.

【0051】 特定の好ましい実施形態では、本発明の方法に従って検出されるシグナルを参
照シグナルと比較することが所望され得る。適切な参照シグナルの選択は、当業
者が精通する基準に従っており、そしてアッセイされる特定の細胞膜および用い
られる特定の供与体−受容体対に依存して変動し得る。例えば、参照シグナルは
、ET供与体分子もしくはET受容体分子、または本明細書中に提供されるよう
なインジケーターである別のレポーター分子のような参照化合物によって作製さ
れ得、そしてサンプルの非存在下または存在下でさらに作製され得る。このよう
なレポーター分子またはインジケーターは、多数の検出可能な成分のうちの1以
上または検出可能な成分の位置などの指標として検出され得る検出可能な化合物
を含み得る。例えば、例示のためであって限定ではないが、参照シグナルは、存
在する細胞の数による検出されるエネルギー移動シグナルの正規化を可能にする
レポーター分子によって作製され得る(例えば、レポーターは、細胞数の多数の
公知のインジケーター(例えば、細胞核についての選択的染料(例えば、ヨウ化
プロピジウムまたは臭化エチジウム))のうちのいずれかであり得る)。
In certain preferred embodiments, it may be desirable to compare the signal detected according to the method of the invention with a reference signal. The choice of an appropriate reference signal follows criteria familiar to those skilled in the art and can vary depending on the particular cell membrane being assayed and the particular donor-acceptor pair used. For example, the reference signal can be generated by a reference compound such as an ET donor molecule or an ET acceptor molecule, or another reporter molecule that is an indicator as provided herein, and in the absence of sample. Or it can be further made in the presence. Such reporter molecules or indicators can include a detectable compound that can be detected as an indicator, such as one or more of a number of detectable components or the position of the detectable component. For example, by way of example and not limitation, the reference signal can be generated by a reporter molecule that allows normalization of the energy transfer signal detected by the number of cells present (eg, reporter can be cell number). Of any of a number of known indicators, such as selective dyes for cell nuclei, such as propidium iodide or ethidium bromide.

【0052】 他の特定の実施形態では、参照シグナルは、存在するミトコンドリア質量、ミ
トコンドリア数またはミトコンドリア容積のインジケーターによって作製される
。例えば、ミトコンドリア質量のインジケーターが選択される場合、レポーター
分子(例えば、ノニルアクリジンオレンジ(これはまた、ET供与体であり得る
))が用いられ得る。ミトコンドリアの質量、容積および/またはミトコンドリ
ア数を定量するための方法は当該分野で公知であり、そして例えば、代表的な生
物学的サンプルの定量的染色を含み得る。代表的に、ミトコンドリアの定量的染
色は、オルガネラ選択的なプローブまたは色素(ミトコンドリア選択的試薬(例
えば、ミトコンドリアの分子成分に結合する蛍光色素(例えば、ノニルアクリジ
ンオレンジ、MitoTrackersTM)またはミトコンドリア内膜電位の関
数としてミトコンドリア内に蓄積する電位差色素(例えば、Haugland,
1996 Handbook of Fluorescent Probes
and Research Chemicals−第6版,Molecular
Probes,Eugene,ORを参照のこと))を含むがこれらに限定さ
れない)を用いて行われ得る。別の例として、ミトコンドリアの質量、容積およ
び/または数は、形態測定分析(例えば、Cruz−Oriveら,1990
Am.J.Physiol.258:L148;Schwerzmanら,19
86 J.Cell Biol.102:97)によって定量され得る。サンプ
ル中のミトコンドリアの質量、容積および/またはミトコンドリア数を定量する
ために当該分野で公知のこれらまたは任意の他の手段は、本発明の意図される範
囲内である。例えば、ミトコンドリア密度の算出を目的としたこのような定量的
決定の使用が意図され、そして限定されることは意図しない。特に高度に好まし
い実施形態では、サンプル中のミトコンドリアタンパク質の質量は、周知の手順
を用いて決定される。例えば、当業者は、生物学的サンプル由来の単離されたミ
トコンドリア画分を、確立された細胞分画技術を用いて容易に調製し得、そして
そこから、タンパク質含量を、当該分野で周知の多数のタンパク質定量方法論の
うちのいずれかを用いて決定し得る。
In another particular embodiment, the reference signal is generated by an indicator of mitochondrial mass, mitochondrial number or mitochondrial volume present. For example, if an indicator of mitochondrial mass is selected, a reporter molecule such as nonyl acridine orange, which can also be an ET donor, can be used. Methods for quantifying mitochondrial mass, volume and / or mitochondrial number are known in the art and can include, for example, quantitative staining of a representative biological sample. Quantitative staining of mitochondria typically involves organelle-selective probes or dyes (mitochondrial-selective reagents (eg, fluorescent dyes that bind to molecular components of mitochondria (eg, nonyl acridine orange, MitoTrackers )) or inner mitochondrial membrane potentials. Potentiometric dyes that accumulate in mitochondria as a function of (eg, Haugland,
1996 Handbook of Fluorescent Probes
and Research Chemicals-Sixth Edition, Molecular
Probes, Eugene, OR)))). As another example, mitochondrial mass, volume and / or number can be determined by morphometric analysis (eg, Cruz-Olive et al., 1990).
Am. J. Physiol. 258: L148; Schwerzman et al., 19
86 J. Cell Biol. 102: 97). These or any other means known in the art for quantifying mitochondrial mass, volume and / or mitochondrial number in a sample are within the contemplated scope of the present invention. For example, the use of such quantitative determinations for the purpose of calculating mitochondrial density is intended, and is not intended to be limiting. In a particularly highly preferred embodiment, the mass of mitochondrial proteins in the sample is determined using well known procedures. For example, one skilled in the art can easily prepare an isolated mitochondrial fraction from a biological sample using established cell fractionation techniques, from which the protein content can be determined as well known in the art. It can be determined using any of a number of protein quantification methodologies.

【0053】 他の実施形態において、参照シグナルは、タンパク質の存在量(例えば、クマ
シーブルー、フルオレサミン、ビシンコニン酸(bicinchoninic
acid))か、または核酸の存在量(例えば、エチジウムブロマイド、アクリ
ジンオレンジ、メチレンブルー)に従って、検出されたエネルギー移動シグナル
の正規化を可能にするレポーター分子によって生成され得る。別の例のように、
参照シグナルは、サンプルを含む液体培地において可溶性であるが、細胞膜を横
切れ得ない検出可能なレポーター分子によって生成され得、そのため、細胞外の
培地のマーカー(例えば、液量の標識)として作用する。例えば、非常に感受性
の計測器(例えば、前出を参照のこと)を使用してETシグナルを検出し得る場
合、このような標識は、サンプル容量の較正/正規化による定量的正確性の改善
を可能にし得る。使用に適切である多くの化合物(例えば、参照シグナル)は、
当業者に公知である。当業者は、特に、アッセイされる特定の細胞膜電位および
使用される特定の供与体−受容体対に依存する様式で参照シグナルの供給源とし
てこのような化合物を選択し得る。
In other embodiments, the reference signal is a protein abundance (eg, Coomassie blue, fluoresamine, bicinchoninic).
acid)) or according to the abundance of nucleic acids (eg ethidium bromide, acridine orange, methylene blue) and can be generated by a reporter molecule that allows normalization of the detected energy transfer signal. As another example,
The reference signal can be generated by a detectable reporter molecule that is soluble in the liquid medium containing the sample but is unable to cross the cell membrane, and thus acts as a marker (eg, volumetric label) in the extracellular medium. For example, where a highly sensitive instrument (see, eg, supra) can be used to detect the ET signal, such a label may improve quantitative accuracy by calibrating / normalizing the sample volume. Can be enabled. Many compounds suitable for use (eg, reference signals) include
It is known to those skilled in the art. One of ordinary skill in the art can select such compounds as a source of the reference signal in a manner that depends on, among other things, the particular cell membrane potential being assayed and the particular donor-acceptor pair used.

【0054】 本明細書中で使用される場合、シグナルの「相対量」の検出としては、上記に
提供されるような参照シグナルと比較する目的のためのシグナルの検出が挙げら
れ得るがこれらに限定されない。従って、シグナルの相対量の検出とは、以下の
ような検出される他のシグナルのいずれかが、本明細書中に提供されるような参
照シグナルであるか否かに関わらず、シグナルの一部のみの検出(例えば、10
0%未満の効率でのシグナルの検出)またはエネルギー移動によって生成される
シグナルの一部のみの検出、あるいは別のサンプル(例えば、コントロールサン
プル)からの検出されるシグナルに関連するシグナルの一部の検出をいい得る。
本明細書に開示された方法に従うシグナルの検出としては、測定の慣用的な単位
または任意に割り当てられた単位によるETの定量化が挙げられ得る。特定の実
施形態において、シグナルは、シグナルの1つ以上の性質が、時間の関数として
分析され得るような期間にわたって検出され得る。例えば、本明細書中に記載さ
れたいくつかの実施形態において、シグナルは、期間にわたって検出され得る。
これは、単一検出事象よりも多くを提供するような様式においてサンプルを検出
する任意の方法をいい、その結果、別個の時点での検出シグナルの相関関係が確
立され得る。従って、例えば、特定の実施形態において、シグナルの量の変化は
、2つ以上の時点にわたって検出され得、そしてシグナルのレベルの変化の速度
が、決定される(例えば、シグナルレベルが、時間の関数としてプロットされる
場合、傾きまたは傾きの変化率(例えば、一次関数)が決定される)。別の例の
ように、特定の他の実施形態において、シグナルの量は、別個の時間間隔にわた
って累積的に決定され、合計したシグナル(例えば、積算シグナル)を提供し得
る。定量的データを分析するための、特に一過性の成分を有するこのようなデー
タを分析するための当該分野で公知の、これらの技術および他の技術は、意図さ
れる本発明の範囲内であり、そして以下により詳細に記載される。
As used herein, detection of the “relative amount” of a signal can include, but is not limited to, detection of the signal for purposes of comparison with a reference signal as provided above. Not limited. Accordingly, detection of the relative amount of signal refers to one of the signals, whether or not any of the other signals detected, such as the following, is a reference signal as provided herein. Detection of only parts (eg 10
Detection of signal with an efficiency of less than 0%) or detection of only part of the signal generated by energy transfer, or of part of the signal relative to the detected signal from another sample (eg a control sample). You can get detection.
Detection of signals according to the methods disclosed herein can include quantification of ET by conventional or arbitrarily assigned units of measurement. In certain embodiments, a signal can be detected over a period of time such that one or more properties of the signal can be analyzed as a function of time. For example, in some embodiments described herein, the signal can be detected over a period of time.
This refers to any method of detecting a sample in a manner that provides more than a single detection event, so that correlation of detection signals at discrete time points can be established. Thus, for example, in certain embodiments, a change in the amount of signal can be detected over two or more time points, and the rate of change in the level of the signal is determined (eg, the signal level is a function of time. , The slope or rate of change of the slope (eg, a linear function) is determined). As in another example, in certain other embodiments, the amount of signal may be cumulatively determined over discrete time intervals to provide a summed signal (eg, an integrated signal). These and other techniques known in the art for analyzing quantitative data, particularly for analyzing such data having transient components, are within the contemplation of the invention. Yes, and described in more detail below.

【0055】 従って、本発明によって提供される方法のいずれかは改変され、例えば、細胞
数の標準化、細胞性タンパク質または細胞性核酸の定量、ミトコンドリアの質量
、ミトコンドリアタンパク質またはミトコンドリア核酸の定量、液量の標識など
の目的のための目的の参照パラメーターと相関する参照シグナルをまた含み得る
。内標準として使用され得るこの参照シグナルは、エネルギー移動からの結果で
ある必要はなく、そして所望の参照パラメーターと相関し得るが、試験/アッセ
イシグナルの検出を妨害しない任意のシグナルを含み得る。本発明の文脈におい
て、参照化合物は、これが、試験/アッセイシグナルから消滅され得ないシグナ
ルを生成する場合、またはこれが、ET供与体化合物およびET受容体化合物と
して同一の亜細胞区画に位置し、そしてそれ自体が、ET受容体化合物またはE
T供与体化合物として作用する場合、試験/アッセイシグナルを妨害し得る。
Accordingly, any of the methods provided by the invention may be modified, eg, standardization of cell number, quantification of cellular proteins or nucleic acids, mass of mitochondria, quantification of mitochondrial proteins or nucleic acids, volume of solution. A reference signal that correlates with a reference parameter of interest for purposes such as a label may also be included. This reference signal, which can be used as an internal standard, need not be the result from energy transfer and can correlate with the desired reference parameters, but can include any signal that does not interfere with the detection of the test / assay signal. In the context of the present invention, a reference compound is one which, if it produces a signal that cannot be quenched from the test / assay signal, or if it is located in the same subcellular compartment as the ET donor compound and the ET acceptor compound, and As such, ET receptor compound or E
When acting as a T-donor compound, it can interfere with the test / assay signal.

【0056】 FLIPRTMのような機器をセットし、約1秒の循環時間を有する2つの異な
る波長におけるリーディングシグナル間を変更し得る;この様式において、参照
シグナルおよび試験/アッセイシグナル(例えば、FRET、ΔΨ)は、同一の
時間経過にわたって読まれ得る。しかし、この参照は、試験/アッセイシグナル
と同一の時間に読まれることを必要としない。例えば、本発明のいくつかの局面
において、これは、参照シグナルを検出するために細胞を破壊する必要があり、
そしてこれは、代表的に、この参照シグナルが、試験またはアッセイが完了した
後に読まれることを必要とする。
An instrument such as the FLIPR can be set to change between reading signals at two different wavelengths with a circulation time of about 1 second; in this manner a reference signal and a test / assay signal (eg FRET, ΔΨ) can be read over the same time course. However, this reference need not be read at the same time as the test / assay signal. For example, in some aspects of the invention, this requires destroying the cell to detect the reference signal,
And this typically requires that this reference signal be read after the test or assay is complete.

【0057】 参照シグナルのいくつかの非限定的な例としては、以下が挙げられる。試験ま
たはアッセイの後に、当該分野で公知のように、細胞性タンパク質(ミトコンド
リアタンパク質を含む)は、BradfordアッセイまたはLowryアッセ
イのような方法を用いて測定され得、そして核酸は、プロピジウムヨード(PI
)のような蛍光色素の使用を介して測定され得る。核酸はまた、生存細胞におい
て測定され得る。例えば、ジギトニン透過性細胞において、プロピジウムヨード
(PI;核酸に結合した場合、ピーク励起、536nm;ピーク発光、617n
m)は、核酸および細胞質核酸に結合するが、ミトコンドリアマトリックスおよ
びその中に含まれるミトコンドリア核酸を利用し得ない;従って、PIは、細胞
性核酸の定量化のための参照シグナルを提供する。浸透化合物アクリジンオレン
ジ(AO)は、生存細胞において使用され、RNAおよびDNAを識別する。こ
れは、アクリジンオレンジが結合する核酸の型に依存して異なる励起/発光スペ
クトルを有するためである(AO:DNA、ピーク励起、500nm;ピーク発
光、526nm;AO:RNA、ピーク励起、460nm;ピーク発光、650
nm)。SYTO染色をまた使用し、生存細胞における核酸を検出し得る;この
SYTO染色の製造業者(Molecular Probes,Inc.,Eu
gene,OR)は、SYTO染色の全てが、核性核酸および細胞性核酸を利用
し、そしていくつかがまた、ミトコンドリア核酸を利用し得ることを示す;当業
者は、例えば、蛍光顕微鏡のような技術を利用し、核酸の型を特定のSYTO染
色の使用によって決定し得る。JC−1緑蛍光およびNAO蛍光を使用し、生存
細胞におけるミトコンドリアの質量を測定し得る(それぞれ、Manciniら
、Ann.Surg.Oncol.5:287−295,1998;Vayss
iereら、In Vitro Cell.Dev.Biol.28A:763
−772,1992)。
Some non-limiting examples of reference signals include: After testing or assaying, cellular proteins (including mitochondrial proteins) can be measured using methods such as the Bradford assay or the Lowry assay, and the nucleic acid can be propidium iodide (PI), as is known in the art.
) Can be measured through the use of fluorescent dyes such as Nucleic acid can also be measured in living cells. For example, in digitonin permeable cells, when excited by propidium iodine (PI; nucleic acid, peak excitation, 536 nm; peak emission, 617n
m) binds to nucleic acids and cytoplasmic nucleic acids but cannot utilize the mitochondrial matrix and the mitochondrial nucleic acids contained therein; thus PI provides a reference signal for the quantification of cellular nucleic acids. The osmotic compound acridine orange (AO) is used in living cells to discriminate RNA and DNA. This is because acridine orange has different excitation / emission spectra depending on the type of nucleic acid to which it binds (AO: DNA, peak excitation, 500 nm; peak emission, 526 nm; AO: RNA, peak excitation, 460 nm; peak. Luminescence, 650
nm). SYTO stain can also be used to detect nucleic acids in viable cells; the manufacturer of this SYTO stain (Molecular Probes, Inc., Eu).
Gene, OR) show that all of the SYTO stains utilize nuclear and cellular nucleic acids, and some may also utilize mitochondrial nucleic acids; those skilled in the art, such as for example fluorescence microscopy. Utilizing techniques, nucleic acid types can be determined by the use of specific SYTO stains. JC-1 green fluorescence and NAO fluorescence can be used to measure mitochondrial mass in living cells (Mancini et al., Ann. Surg. Oncol. 5: 287-295, 1998; Vayss, respectively.
iere et al., In Vitro Cell. Dev. Biol. 28A: 763
-772, 1992).

【0058】 本発明は、診断方法および予防方法、ならびにスクリーニングアッセイ(すな
わち、モニターされるプロセスまたは状態(例えば、ミトコンドリア膜電位)を
変更する(すなわち、統計的に十分な様式において増加するか、または減少する
)薬剤を同定する方法)を提供する。診断用途としては、細胞のプロセスまたは
状態(例えば、細胞膜電位(例えば、ミトコンドリア膜電位))をアッセイする
方法が挙げられる。ここで細胞膜または亜細胞区画(例えば、オルガネラ(例え
ば、ミトコンドリア))を含む生物学的サンプルは、疾患または障害を有するか
、あるいは疾患または障害の傾向があるか、素因を有する疑いのある(例えば、
参照集団におけるリスクに関連する疾患の発症の上昇した危険性または発症の可
能性を有する)患者から採取され、ここでさらに、このプロセスまたは状態は、
疾患または障害を有さないことが公知の患者由来のコントロールサンプルにおい
て決定されたプロセスまたは状態に関連して変更され得る。診断用途としては、
細胞膜または亜細胞区画を有する生物学的サンプルが、モニターされる細胞内プ
ロセスまたは状態が変更される疾患または障害を有することが公知である患者か
ら採取される方法が挙げられる。このような予防用途において、例えば、患者由
来の生物学的サンプルは、調製され、そしていくつかの例であって、全ての例で
あるとは限らないモニターされる細胞内プロセスまたは状態に影響することが公
知である薬剤に対するそれらの応答について試験される。特定の薬剤に対する生
物学的サンプルの所望の応答は、このサンプルが採取される患者が、その処置に
対応する正の応答に関連する処置に対して最善の応答をすることを示す。関連す
る局面において、本発明を使用する薬理遺伝学研究を使用して、異なる処置間の
相関および本発明によって生成される特定の測定を決定する。
The present invention provides diagnostic and prophylactic methods, as well as screening assays (ie, altering a monitored process or condition (eg, mitochondrial membrane potential) (ie, increasing in a statistically sufficient manner, or A method of identifying a drug that is reduced). Diagnostic applications include methods of assaying cellular processes or conditions (eg, cell membrane potential (eg, mitochondrial membrane potential)). Here, a biological sample containing a cell membrane or subcellular compartment (eg, organelle (eg, mitochondria)) has a disease or disorder, or is prone to, or suspected of having, a disease or disorder (eg, ,
Having an increased risk of, or the likelihood of developing, a risk-related disease in a reference population), wherein further the process or condition is
It can be altered in relation to the process or condition determined in a control sample from a patient known not to have the disease or disorder. For diagnostic purposes,
Methods in which a biological sample having a cell membrane or subcellular compartment is taken from a patient known to have a disease or disorder that alters the intracellular process or condition being monitored. In such prophylactic applications, for example, biological samples from patients are prepared and affect some or not all, but not all, monitored intracellular processes or conditions. Are tested for their response to agents known to be. The desired response of the biological sample to a particular drug indicates that the patient from whom this sample is taken has the best response to the treatment associated with the positive response corresponding to that treatment. In a related aspect, pharmacogenetics studies using the present invention are used to determine the correlation between different treatments and the particular measurements produced by the present invention.

【0059】 亜細胞区画の変更された機能または機能不全を含むと考えられる疾患または障
害の非限定的な例としては、アルツハイマー病、パーキンソン病、II型糖尿病
およびリソソーム貯蔵障害が挙げられる。目的の亜細胞区画が、ミトコンドリア
である場合、好ましい生物学的サンプルは、細胞質雑種である(例えば、原形質
細胞質雑種細胞は、共通の核成分を含むが、異なる個体(すなわち、患者および
コントロール)由来のミトコンドリアを有する)。細胞質雑種の調製方法および
使用方法は、米国特許第5,888,438号、公開されたPCT出願 WO
95/26973およびWO 98/17826、KingおよびAttard
i(Science 246:500−503,1989)、Chomynら(
Mol.Cell.Biol.11:2236−2244,1991)、Mil
lerら(J.Neurochem.67:1897−1907,1996)、
Swerdlowら(Annals of Neurology 40:663
−671,1996)、Cassarinoら(Biochim.Biophy
s.Acta 1362:77−86,1997)、Swerdlowら(Ne
urology 49:918−925,1997)、Sheehanら(J.
Neurochem.68:1221−1233,1997)、ならびにShe
ehanら(J.Neurosci.17:4612−4622,1997)(
これらの全ては、本明細書によって参考として援用される)に記載される。
Non-limiting examples of diseases or disorders that are believed to involve altered function or dysfunction of subcellular compartments include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, type II diabetes and lysosomal storage disorders. When the subcellular compartment of interest is mitochondria, the preferred biological sample is a cytoplasmic hybrid (eg, plasmacytoplasmic hybrid cells contain a common nuclear component but different individuals (ie, patient and control)). With the mitochondria of origin). Methods for preparing and using cytoplasmic hybrids are described in US Pat. No. 5,888,438, published PCT application WO
95/26973 and WO 98/17826, King and Attard.
i (Science 246: 500-503, 1989), Chomyn et al.
Mol. Cell. Biol. 11: 2236-2244, 1991), Mil.
ler et al. (J. Neurochem. 67: 1897-1907, 1996),
Swedlow et al. (Annals of Neurology 40: 663.
-671, 1996), Cassarino et al. (Biochim. Biophy.
s. Acta 1362: 77-86, 1997), Swedlow et al. (Ne).
urology 49: 918-925, 1997), Sheehan et al. (J.
Neurochem. 68: 1221-1233, 1997), and She.
ehan et al. (J. Neurosci. 17: 4612-4622, 1997) (
All of which are incorporated herein by reference).

【0060】 用語「スクリーニング」とは、ネガティブまたはポジティブな様式においてモ
ニターされる細胞内プロセスまたは状態に影響する薬剤を同定するための本発明
の使用をいう。細胞またはオルガネラは、モニターされる細胞内プロセスまたは
状態に影響すると考えられる薬剤で処理され、そしてこの薬剤に対する目的の亜
細胞区画の応答はモニターされ、そしてこの薬剤を輸送するために使用されるビ
ヒクルのみで処理したコントロールサンプルと比較される。モニターされる細胞
内プロセスまたは状態に影響を与える薬剤は、コントロールサンプルにおける応
答と比較して目的の亜細胞区画の応答の変化を生じる。本発明の特定の局面にお
いて、種特異的な様式において作用する薬剤は、本発明のスクリーニング方法に
よって同定される。
The term “screening” refers to the use of the invention to identify agents that affect intracellular processes or conditions that are monitored in a negative or positive manner. The cell or organelle is treated with an agent thought to affect the intracellular process or condition being monitored, and the response of the subcellular compartment of interest to this agent is monitored and the vehicle used to transport the agent. Compared to control sample treated alone. Agents that affect the intracellular process or condition being monitored result in an altered response of the subcellular compartment of interest as compared to the response in the control sample. In certain aspects of the invention, agents that act in a species-specific manner are identified by the screening methods of the invention.

【0061】 本発明は、化学的に明白でかつ独立的なET供与体分子とET受容体分子との
間のエネルギー移動に関し、これは、(i)ET供与体分子およびET受容体分
子の両方が同一の亜細胞区画に局在する場合;(ii)1つのET分子(すなわ
ち、ET供与体またはET受容体)が特定の亜細胞区画に局在し、かつ他のET
分子(すなわち、ET受容体またはET供与体)が亜細胞区画の1つの境界を形
成する膜に局在する場合;または(iii)1つのET分子(すなわち、ET供
与体またはET受容体)が亜細胞区画に局在し、かつ他のET分子(すなわち、
ET受容体またはET供与体)が一過性に、またはそうでなければ亜細胞区画と
結合する場合に起こり得る。
The present invention relates to energy transfer between a chemically distinct and independent ET donor molecule and an ET acceptor molecule, which comprises (i) both ET and ET acceptor molecules. Localize in the same subcellular compartment; (ii) one ET molecule (ie, ET donor or ET acceptor) localizes in a particular subcellular compartment and another ET
If the molecule (ie the ET acceptor or ET donor) is localized in the membrane forming one border of the subcellular compartments; or (iii) one ET molecule (ie the ET donor or ET acceptor) Other ET molecules (ie,
This can occur when the ET acceptor or ET donor) binds transiently or otherwise to the subcellular compartment.

【0062】 (i)の状態において、ET供与体分子とET受容体分子との間のエネルギー
移動の効率および/または速度における変化は、目的の亜細胞区画内の所定のプ
ロセスの状態または発生の変化における変化と相関する。以下により詳細に記載
される本発明の局面の非限定的な例としては、ミトコンドリア膜電位(ΔΨ)ま
たはpHポテンシャル(ΔpH)、クロロプラスト内の光合成、および二次的な
リソソームの形成をアッセイする方法が挙げられる。特定の細胞型の少なくとも
1つの亜細胞区画が、ET供与体分子またはET受容体分子を蓄積および/また
は保持し、他の細胞型で起こるよりも広い範囲である場合、本発明に従って、こ
のような方法を使用し、生物学的サンプルにおける特定の細胞型の存在を検出し
得る。
In state (i), a change in the efficiency and / or rate of energy transfer between the ET donor molecule and the ET acceptor molecule is dependent on the state or occurrence of a given process within the subcellular compartment of interest. Correlate with change in change. Non-limiting examples of aspects of the invention described in more detail below assay mitochondrial membrane potential (ΔΨ) or pH potential (ΔpH), photosynthesis within chloroplasts, and the formation of secondary lysosomes. There is a method. According to the invention, if at least one subcellular compartment of a particular cell type accumulates and / or retains ET donor or ET acceptor molecules to a greater extent than occurs in other cell types, then according to the invention Any method can be used to detect the presence of a particular cell type in a biological sample.

【0063】 (ii)の状態において、ET供与体分子とET受容体分子との間のエネルギ
ー移動の速度における変化は、ET供与体分子またはET受容体分子のいずれか
を含む細胞膜に影響を与える(例えば、細胞膜電位を変更する)、および/また
は細胞膜によって結合される亜細胞区画に影響を与えるプロセスに相関し、区画
は、ET分子対の他のメンバー(例えば、ET受容体分子またはET供与体分子
)を含む。本明細書中により詳細に記載される本発明のこの局面の非限定的な例
としては、ミトコンドリアポア移行(mitochondrial pore
transition)(MPT)プロセスおよびウイルス非コーティングプロ
セスをモニターする方法が挙げられる。
In state (ii), a change in the rate of energy transfer between the ET donor molecule and the ET acceptor molecule affects the cell membrane containing either the ET donor molecule or the ET acceptor molecule. (Eg, altering cell membrane potential), and / or correlating with processes affecting subcellular compartments bound by the cell membrane, which compartment is another member of the ET molecule pair (eg, ET acceptor molecule or ET donor). Body molecule). Non-limiting examples of this aspect of the invention described in more detail herein include: mitochondrial pore translocation.
methods of monitoring transition (MPT) and virus non-coating processes.

【0064】 (iii)の状況において、ET供与体分子とET受容体分子との間のエネル
ギー移動の速度における変化は、検出可能に標識された分子(例えば、ET供与
体またはET受容体のいずれかを用いて標識される)と標識された亜細胞区画(
例えば、ET受容体またはET供与体のいずれかで標識される)との結合、また
はそれからの分離形態に相関する。以下により詳細に記載される本発明のこのよ
うな実施形態の非限定的な例としては、Bcl−2タンパク質とミトコンドリア
外膜との結合、またはそれからのシトクロムcの分離を、モニターするための方
法が挙げられる。
In the context of (iii), the change in the rate of energy transfer between the ET donor molecule and the ET acceptor molecule is due to a detectably labeled molecule (eg, either the ET donor or the ET acceptor). Labeled with) or labeled subcellular compartment (
(Eg, labeled with either an ET acceptor or an ET donor), or associated with a separate form therefrom. As a non-limiting example of such an embodiment of the invention described in more detail below, a method for monitoring the binding of Bcl-2 protein to the outer mitochondrial membrane, or the separation of cytochrome c therefrom. Is mentioned.

【0065】 (供与体−受容体対) 本発明に従って、対形成されたET分子が提供される。ここで、各対は、ET
供与体分子およびET受容体分子を含む。本明細書中に記載されるように、本発
明のETベースのアッセイに利用可能である、エネルギー供与体化合物(ET供
与体分子)およびエネルギー受容体化合物(ET受容体分子)の組み合わせを決
定するためのいくつかの基準が存在する。さらなる基準は、このアッセイを設計
し、特定の細胞内の状態または活性(例えば、ミトコンドリア内膜電位(ΔΨま
たはΔΨm)、特定の細胞内の分子または因子の、特定のオルガネラとの結合、
特定の細胞内の分子または因子の、オルガネラなどからの放出など)をモニター
する場合、特異的に適用し得る。
Donor-Acceptor Pairs According to the present invention, paired ET molecules are provided. Where each pair is ET
It includes a donor molecule and an ET acceptor molecule. As described herein, the combination of energy donor compound (ET donor molecule) and energy acceptor compound (ET acceptor molecule) that is available for the ET-based assay of the present invention is determined. There are several criteria for: Additional criteria design this assay to determine the specific intracellular state or activity (eg, mitochondrial inner membrane potential (ΔΨ or ΔΨm), binding of a specific intracellular molecule or factor to a specific organelle,
It may be applied specifically when monitoring the release of a particular intracellular molecule or factor, such as from organelles.

【0066】 本発明に従って使用するための適切なET供与体−受容体対を決定するための
1つの基準は、ET供与体分子のエネルギー発光スペクトルが、ET受容体分子
のエネルギー吸収スペクトルの少なくとも一部と重複するべきであり、その結果
、供与体から受容体へのエネルギー移動が起こり得る。代表的には、ET供与体
化合物は、受容体化合物の励起ピーク波長(本明細書中では、「λA(ex)」
)の数nm内である発光ピークの波長(本明細書中では、「λD(em)」)を
有する。すなわち、D(em)とA(ex)との間の差異は、代表的に約70n
m〜約20nm未満であり、代表的な値は、60nm以下、50nm以下、40
nm以下、30nm以下、25nm以下、20nm以下、15nm以下、10n
m以下、5nm以下または1nm以下であるこの差異Δ=λD(em)−λA(
ex)である。しかし、励起または発光が、波長の関数としてプロットされる場
合、ET供与体分子またはET受容体分子として使用するために適切である特定
の化合物は、エネルギーが、ここで記載されたよりも大きなD(em)とA(e
x)との差異を有する特定の対形成したET供与体分子とET受容体分子との間
で検出可能に移動され得るようにブロードのピークを有し得る。例えば、特定の
供与体−受容体対は、ET供与体およびET受容体が検出可能なエネルギー移動
を起こすために互いに十分に近位であるかぎりは、それらの間でのエネルギー移
動が、非常に非効率である場合(すなわち、ET供与体およびET受容体の1つ
または両方が、ET分子のための励起ピーク波長および/または発光ピーク波長
から遠い波長を有する光を用いて使用される場合)でも本明細書中に提供される
ET方法論に適切であり得る。蛍光共鳴エネルギー移動が存在する場合、当業者
は、適切なET供与体−受容体対の選択が、確立された基準および本明細書中に
提供された教示に従って達成され得るように過度の実験をしないで容易に決定し
得る。
One criterion for determining suitable ET donor-acceptor pairs for use in accordance with the present invention is that the energy emission spectrum of the ET donor molecule is at least one of the energy absorption spectra of the ET acceptor molecule. Should overlap, so that energy transfer from the donor to the acceptor may occur. Typically, the ET donor compound is the excitation peak wavelength of the acceptor compound (herein, “λA (ex)”).
), The wavelength of the emission peak (“λD (em)” in this specification) is within several nm. That is, the difference between D (em) and A (ex) is typically about 70n.
m to less than about 20 nm and typical values are 60 nm or less, 50 nm or less, 40
nm or less, 30 nm or less, 25 nm or less, 20 nm or less, 15 nm or less, 10 n
This difference Δ = λD (em) −λA (m or less, 5 nm or less, or 1 nm or less
ex). However, if the excitation or emission is plotted as a function of wavelength, then certain compounds suitable for use as ET donor or ET acceptor molecules will have D () greater than those described herein. em) and A (e
x) may have a broad peak so that it can be detectably transferred between a particular paired ET donor molecule and ET acceptor molecule. For example, a particular donor-acceptor pair may have very low energy transfer between them, as long as the ET donor and ET acceptor are sufficiently close to each other to cause a detectable energy transfer. Inefficiency (ie, when one or both of the ET donor and ET acceptor are used with light having wavelengths far from the excitation peak wavelength and / or the emission peak wavelength for the ET molecule) However, it may be suitable for the ET methodologies provided herein. In the presence of fluorescence resonance energy transfer, one of ordinary skill in the art will perform undue experimentation so that the selection of the appropriate ET donor-acceptor pair can be accomplished in accordance with established criteria and the teachings provided herein. Without it can be easily determined.

【0067】 例えば、慣用的なスクリーニングは、検出可能なFRETシグナルが生成され
得るか否かを決定する目的のために本明細書中に開示されたような少なくとも1
つの候補ET供与体分子および候補ET受容体分子を溶液中で組み合わせること
によって(例えば、生物学的サンプルの非存在下で)使用され得る。特定の供与
体−受容体の組み合わせについて、亜細胞区画における供与体および受容体の1
つまたは両方の選択的な蓄積は、供与体および/または受容体の、亜細胞区画に
存在する分子への結合に依存し得、そしてこのような区画における他の供与体−
受容体対の蓄積については、このような結合に関与し得ない。従って、溶液にお
ける検出可能なFRETシグナルのそれらの促進についての特定の供与体−受容
体対のスクリーニングは、本発明の方法において使用される意図される生物学的
サンプルにおける供与体および/もしくは受容体の性質ならびに/または亜細胞
区画の特性への熟知に基づいて当業者によって選択される少なくとも1つの適切
な生体分子(例えば、タンパク質含有種もしくはペプチド含有種、脂質含有種、
核酸含有種または糖質含有種)を溶液に添加する工程を包含する。理論によって
制限されることを望まないで、FRETシグナルを検出するために、このような
パイロット実験において使用されるET供与体分子およびET受容体分子の濃度
は、特定のこのような例において、本明細書中に提供される本発明の方法におい
て使用される濃度を超え得る。しかし、実質的により低い濃度のET分子が、サ
ンプルと最初に接触される場合でも、同様に検出可能な濃度のこのようなET分
子は、本明細書中に記載されるサンプルの亜細胞区画において蓄積し得る。当業
者はまた、ET供与体分子およびET受容体分子の蛍光スペクトル特性が、使用
される溶液およびサンプル条件(例えば、選択される溶媒、溶媒およびイオン強
度、pH、サンプルの性質など)の関数として変化し得ることを容易に理解する
For example, conventional screening may involve at least one as disclosed herein for the purpose of determining whether a detectable FRET signal may be generated.
It can be used by combining one candidate ET donor molecule and a candidate ET acceptor molecule in solution (eg, in the absence of a biological sample). One of the donor and acceptor in the subcellular compartment for a particular donor-acceptor combination
Selective accumulation of one or both may depend on binding of the donor and / or acceptor to molecules present in the subcellular compartment, and other donors in such compartment-
The accumulation of receptor pairs cannot be involved in such binding. Thus, screening for specific donor-acceptor pairs for their enhancement of detectable FRET signal in solution is a matter of donor and / or acceptor in the biological sample intended for use in the methods of the invention. Of at least one suitable biomolecule (eg, protein-containing or peptide-containing species, lipid-containing species, selected by one of skill in the art based on familiarity with the nature of and / or properties of the subcellular compartments,
Nucleic acid-containing species or sugar-containing species) is added to the solution. Without wishing to be bound by theory, the concentration of ET donor molecule and ET acceptor molecule used in such pilot experiments to detect the FRET signal is, in certain such examples, The concentrations used in the methods of the invention provided herein may be exceeded. However, even when substantially lower concentrations of ET molecules are first contacted with the sample, similarly detectable concentrations of such ET molecules will be present in the subcellular compartments of the samples described herein. Can accumulate. One of skill in the art will also appreciate that the fluorescence spectral properties of the ET donor and ET acceptor molecules as a function of the solution and sample conditions used (eg, solvent, solvent and ionic strength selected, pH, sample properties, etc.). Easily understand that it can change.

【0068】 本発明に従って使用するために適切なET供与体−受容体対を選択することに
おいて有用である別の基準は、励起したET受容体化合物からの発光シグナルが
、励起したET供与体化合物からの発光シグナルと区別され得なければならない
ことである。励起した供与体からの発光シグナルは、例えば、(1)励起した受
容体からの発光シグナルの波長が励起した供与体からの発光シグナルの波長と十
分に区別される場合、または(2)受容体が、励起した供与体からの発光シグナ
ルをクエンチする場合、そのように区別され得る。
Another criterion that is useful in selecting an appropriate ET donor-acceptor pair for use in accordance with the present invention is that the emission signal from the excited ET acceptor compound is the excited ET donor compound. It must be able to be distinguished from the luminescent signal from The luminescence signal from the excited donor is, for example, (1) when the wavelength of the luminescence signal from the excited acceptor is sufficiently distinguished from the wavelength of the luminescence signal from the excited donor, or (2) the acceptor Can be so distinguished if they quench the emission signal from an excited donor.

【0069】 種々のクラスの化合物は、本発明に従ってET受容体分子およびET供与体分
子として作用し得、そしてこの受容体および供与体は、化合物の同一のクラスに
属し得るが、その必要はない。例えば、蛍光タンパク質は、低分子の有機化合物
であるET受容体のためのET供与体分子として、またはこのアッセイのために
必要である他の基準を満たす限り、異なる蛍光タンパク質である受容体に対する
ET供与体分子として作用し得る。表1は、特にET供与体化合物およびET受
容体化合物の略語を列挙し、そして表2は、ETベースのアッセイに適切ないく
つかのET供与体−受容体対形成を列挙する(種々の緑蛍光タンパク質誘導体以
外の、表2に列挙されたほとんどの化合物は、Molecular Probe
s,Inc.,Eugene,ORから入手可能である)。
Various classes of compounds may act as ET acceptor molecules and ET donor molecules according to the present invention, and the acceptors and donors may, but need not, belong to the same class of compounds. . For example, a fluorescent protein may be an ET donor molecule for an ET acceptor that is a small organic compound, or ET for an acceptor that is a different fluorescent protein, as long as it meets the other criteria needed for this assay. It can act as a donor molecule. Table 1 lists abbreviations for ET donor compounds and ET acceptor compounds among others, and Table 2 lists some ET donor-acceptor pairings suitable for ET-based assays (various greens). Most of the compounds listed in Table 2, except the fluorescent protein derivative, are found in the Molecular Probe.
s, Inc. , Eugene, OR).

【0070】[0070]

【表2】 *マイナー励起ピークまたはマイナー発光ピーク **JC−1モノマー対JC−1集合体:より高濃度で(水溶液>0.1μM)
またはより高い電位を有するミトコンドリアにおいて、そしてJ−集合体:親化
合物とは、異なるスペクトル特性を有する。
[Table 2] * Minor Excitation Peak or Minor Emission Peak ** JC-1 Monomer vs. JC-1 Aggregate: At Higher Concentration (Aqueous Solution> 0.1 μM)
Or in mitochondria with higher potential and with J-aggregate: parent compound, it has different spectral properties.

【0071】 様々な親水性小分子は、ET供与体分子およびET受容体分子として働き得る
。このような化合物は、供与体および/または受容体化合物が水ベースの亜細胞
部位または区画においてエネルギー移動を受けるように所望する場合に使用され
得る。本発明のいくつかの局面において、このような化合物を水ベースの亜細胞
部位または区画において優勢に蓄積させることもまた所望され得る。いくつかの
このような化合物は、特定の亜細胞位置に優勢に蓄積することが知られている。
さらにまたはあるいは、化合物を亜細胞位置に方向付ける部分は、選択した亜細
胞位置に優勢に蓄積し得る供与体または受容体化合物を生成するために、供与体
または受容体部分に結合され得る。例えば、公開されたPCT出願WO98/1
7826(本明細書中で参考として援用される)は、ミトコンドリア指向部分を
様々な化合物に結合するための方法を記載する。
A variety of small hydrophilic molecules can serve as ET donor and ET acceptor molecules. Such compounds may be used when the donor and / or acceptor compounds are desired to undergo energy transfer at water-based subcellular sites or compartments. In some aspects of the invention, it may also be desirable to predominantly accumulate such compounds at water-based subcellular sites or compartments. Some such compounds are known to accumulate predominantly at specific subcellular locations.
Additionally or alternatively, a moiety that directs the compound to a subcellular location can be attached to a donor or acceptor moiety to produce a donor or acceptor compound that can predominantly accumulate at the selected subcellular location. For example, published PCT application WO98 / 1
7826, incorporated herein by reference, describes methods for attaching mitochondrial-directing moieties to various compounds.

【0072】 親油性小分子は、供与体および/または受容体化合物を細胞膜中に優勢に蓄積
させることが所望される場合に使用され得、このような膜は典型的に、かなりの
部分が脂質二重層からなる。さらにまたはあるいは、脂質または親油性分子は、
細胞膜に優勢に蓄積し得る供与体または受容体化合物を生成するために、供与体
または受容体部分に結合し得る。
Small lipophilic molecules may be used when it is desired to cause the donor and / or acceptor compounds to predominantly accumulate in the cell membrane, such membranes typically being a significant portion of the lipid. It consists of double layers. Additionally or alternatively, the lipid or lipophilic molecule is
It may bind to a donor or acceptor moiety to produce a donor or acceptor compound that can accumulate predominantly in the cell membrane.

【0073】 供与体および受容体化合物として働き得るタンパク質の例には、「FLASH
」(フルオレセイン砒素螺旋バインダー)配列を含む融合タンパク質(Grif
finら、Science 281:269−272,1998)、またはエク
オリンタンパク質もしくは緑色蛍光タンパク質(Kendallら、Trend
s in Biotechnology 16:216−224,1998、お
よびその中で引用される参考文献)が挙げられる。本明細書中で使用される場合
、「緑色蛍光タンパク質」は、野生型緑色蛍光タンパク質(野生型GFP)、な
らびに野生型GFPの青方偏移誘導体、青緑方偏移誘導体、赤方偏移誘導体およ
び黄方偏移誘導体(それぞれ、BFP、CFP、RFPおよびYFPと命名され
る;公開PCT出願WO98/06737を参照のこと)を包含する。表2は、
様々な緑色蛍光タンパク質誘導体におけるアミノ酸変化、ならびにこれらのGF
P誘導体のそれぞれの励起最大波長および放射最大波長の説明を含む。
Examples of proteins that can serve as donor and acceptor compounds include “FLASH
A fusion protein (Grif containing a fluorescein arsenic helical binder) sequence
fin et al., Science 281: 269-272, 1998), or aequorin protein or green fluorescent protein (Kendall et al., Trend).
in Biotechnology 16: 216-224, 1998, and the references cited therein). As used herein, "green fluorescent protein" refers to wild-type green fluorescent protein (wild-type GFP), as well as blue-shifted derivatives, blue-green-shifted derivatives, red-shifted derivatives of wild-type GFP. And yellow-shifted derivatives (designated BFP, CFP, RFP and YFP, respectively; see published PCT application WO98 / 06737). Table 2 shows
Amino acid changes in various green fluorescent protein derivatives, and their GF
It includes a description of the excitation and emission maximum wavelengths of each of the P-derivatives.

【0074】 目的のオルガネラまたは他の亜細胞部位に蓄積する、エクオリン、GFPまた
はFLASH融合タンパク質を産生する発現構築物を生成するために、遺伝子発
現に適切なヌクレオチド配列を含む発現ベクターは、以下(1)および(2)を
含むように操作され得る:(1)GFP誘導体またはFLASHポリペプチドを
コードする第1の核酸、および(2)目的のオルガネラまたは他の亜細胞部位に
タンパク質を指向するペプチド配列(すなわち、「ターゲッティング配列」)を
コードする第2の核酸。ここで、この第1および第2の核酸は、両方の核酸を含
む共通のリーディングフレームを有するように連結される。このような融合タン
パク質は、所定の目的に使用される特定のターゲッティング配列の特徴に基づい
て、細胞内の特定の膜(例えば、核膜、またはミトコンドリアおよび葉緑体のよ
うなオルガネラの内膜もしくは外膜)、あるいは他の特定の亜細胞位置に指向さ
れ得る。表3は、表2に列挙される供与体および受容体化合物が蓄積する細胞内
部位のいくつかの非限定的な例を記載する。
To produce an expression construct producing an aequorin, GFP or FLASH fusion protein that accumulates at the organelle or other subcellular site of interest, an expression vector containing a nucleotide sequence suitable for gene expression is described below (1 And (2): (1) a first nucleic acid encoding a GFP derivative or a FLASH polypeptide, and (2) a peptide sequence that directs the protein to the organelle or other subcellular site of interest. A second nucleic acid that encodes (ie, a "targeting sequence"). Here, the first and second nucleic acids are linked such that they have a common reading frame that includes both nucleic acids. Such fusion proteins may be based on the characteristics of the particular targeting sequence used for a given purpose, such as in the inner membrane of a particular membrane within the cell (for example, the nuclear membrane, or the organelles of mitochondria and chloroplasts or Outer membrane), or other specific subcellular location. Table 3 lists some non-limiting examples of intracellular sites where the donor and acceptor compounds listed in Table 2 accumulate.

【0075】[0075]

【表3】 さらなる基準は、供与体および受容体化合物が、同じ部位(これはETを起こ
し得る)、または受容可能に隣接した部位における亜細胞区画に蓄積しなければ
ならないことである。「受容可能に隣接した」とは、このような部位が、ETが
起こるのに十分に近位に接近していること意味する。このような部位は、化合物
の供与体−受容体対に依存して、約100オングストローム(Å)〜約10Å以
下互いに離れ、典型的には、約80Å、60Å、50Å、40Å、30Å、25
Å、20Å、15Å、10Å、5Å以下互いに離れ、好ましくは70Å以下互い
に離れ、より好ましくは、50Å以下互いに離れ、そして最も好ましくは40Å
以下互いに離れている。いずれの場合においても、(i)あるET供与体分子と
あるET供与体分子との間の距離の、(ii)ETが起こる能力に対する関係は
十分に確立されているため(例えば、Haugland,1996 Handb
ook of Fluorescent Probes and Resear
ch Chemicals、第6版、Molecular Probes,Eu
gene,ORを参照のこと)、当業者は、供与体−受容体分子間距離がETの
効率の主要な決定要素であることを容易に理解する。
[Table 3] A further criterion is that the donor and acceptor compounds must accumulate in subcellular compartments at the same site, which can cause ET, or at an acceptably adjacent site. By "acceptably adjacent" is meant that such sites are sufficiently close in proximity for ET to occur. Such sites are separated from each other by about 100 Å (Å) to about 10 Å or less, depending on the donor-acceptor pair of the compound, and are typically about 80Å, 60Å, 50Å, 40Å, 30Å, 25
Å, 20 Å, 15 Å, 10 Å, 5 Å or less, preferably 70 Å or less, more preferably 50 Å or less, and most preferably 40 Å
Below are separated from each other. In each case, the relationship between (i) the distance between one ET donor molecule and one ET donor molecule to (ii) the ability of ET to occur is well established (see, for example, Haugland, 1996. Handb
look of Fluorescent Probes and Rear
ch Chemicals, 6th Edition, Molecular Probes, Eu
Gene, OR), one skilled in the art will readily understand that the donor-acceptor intermolecular distance is the major determinant of the efficiency of ET.

【0076】 非限定的な例として、一つの目的の亜細胞部位はミトコンドリアとして知られ
るオルガネラである。ミトコンドリアは、図1に示されるように配置された、細
胞質に曝され、そして様々な細胞質因子が過渡的または安定に会合し得る外膜、
内膜、この内膜と外膜との間の膜間腔、およびマトリックス(この内膜内の区画
)を含む。ミトコンドリアについて、受容可能に隣接した部位には、(i)外膜
、およびこの外膜と会合した細胞質因子を含む細胞質;(ii)外膜および膜間
腔;(iii)膜間腔および内膜;ならびに(iv)内膜およびマトリックス(
マトリックス内の因子を含む)、が挙げられる。
As a non-limiting example, one subcellular site of interest is the organelle known as mitochondria. Mitochondria are outer membranes that are exposed to the cytoplasm and are capable of transiently or stably associating with various cytoplasmic factors, arranged as shown in FIG.
It includes the intima, the transmembrane space between the intima and adventitia, and the matrix (the compartment within the intima). For mitochondria, at admissibly adjacent sites, (i) an outer membrane and a cytoplasm containing cytoplasmic factors associated with the outer membrane; (ii) an outer membrane and an intermembrane space; (iii) an intermembrane space and an inner membrane. And (iv) intima and matrix (
Including the factors within the matrix).

【0077】 限定されないが、例えばミトコンドリアの場合、GFP融合タンパク質誘導体
は、シトクロムcオキシダーゼサブユニットIVタンパク質配列(Llopis
ら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.95:6803−6
808,1993)を使用してミトコンドリアマトリックスに、シトクロムcタ
ンパク質配列(Mahajanら、Nature Biotech.16:54
7−552,1998)を使用して膜間腔に、およびヘキソキナーゼ(Suiら
、Arch.Biochem.Biophys.345:111−125,19
97)、Bcl−2またはBax(Mahajanら、Nature Biot
ech.16:547−552,1998)タンパク質配列を使用してミトコン
ドリアの外膜にターゲッティングされている。GFP融合タンパク質はまた、3
−オキソアシル−CoA−チオラーゼ(Zhangら、Biochem.Bio
phys.Res.Commun.242:390−395,1998)、OS
CP(Prescottら、FEBS Letts.411:97−101,1
997)、およびBNIP3(Yasudaら、J.Biol.Chem.27
3:12415−12421,1998)タンパク質配列を使用して、ミトコン
ドリアにターゲッティングされている。エクオリン融合タンパク質誘導体は、シ
トクロムcオキシダーゼタンパク質配列を使用してミトコンドリアにターゲッテ
ィングされている(Pintonら、Biofactors 8:243−25
3,1998;Rizzutoら、Nature 358:325−327,1
992)。他の融合タンパク質は、ミトコンドリア(または細菌)のチオラーゼ
由来のタンパク質配列(Arakawaら、J.Biochem.,Tokyo
,107:160−164,1990)、F0−ATPaseサブユニット9(
J.Biol.Chem.271:25208−25212,1996)、マン
ガンスーパーオキシドジスムターゼ(Balzanら、Proc.Natl.A
cad.Sci.U.S.A.92:4219−4223,1995)、および
p−450(SCC)(Kumamotoら、J.Biochem.,Toky
o,105:72−78,1989)を使用してミトコンドリア部位をターゲッ
ティングすることが記載されている。
For example, but not limited to, mitochondria, a GFP fusion protein derivative is a cytochrome c oxidase subunit IV protein sequence (Llopis).
Et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95: 6803-6
808, 1993) to the mitochondrial matrix using cytochrome c protein sequences (Mahajan et al., Nature Biotech. 16:54).
7-552, 1998) and into the intermembrane space and hexokinase (Sui et al., Arch. Biochem. Biophys. 345: 111-125, 19).
97), Bcl-2 or Bax (Mahajan et al., Nature Biot.
ech. 16: 547-552, 1998) protein sequence is used to target the outer membrane of mitochondria. The GFP fusion protein also has 3
-Oxoacyl-CoA-thiolase (Zhang et al., Biochem. Bio.
phys. Res. Commun. 242: 390-395, 1998), OS
CP (Prescott et al., FEBS Letts. 411: 97-101, 1
997), and BNIP3 (Yasuda et al., J. Biol. Chem. 27).
3: 12415-12421, 1998) protein sequence has been used to target mitochondria. Aequorin fusion protein derivatives have been targeted to mitochondria using the cytochrome c oxidase protein sequence (Pinton et al., Biofactors 8: 243-25.
3, 1998; Rizzuto et al., Nature 358: 325-327,1.
992). Other fusion proteins include protein sequences derived from mitochondrial (or bacterial) thiolase (Arakawa et al., J. Biochem., Tokyo).
, 107: 160-164, 1990), F0-ATPase subunit 9 (
J. Biol. Chem. 271: 25208-25212, 1996), manganese superoxide dismutase (Balzan et al., Proc. Natl. A).
cad. Sci. U. S. A. 92: 4219-4223, 1995), and p-450 (SCC) (Kumamoto et al., J. Biochem., Tokyo).
o, 105: 72-78, 1989) have been described.

【0078】 限定されないが、例えば葉緑体の場合、融合タンパク質は、SCE70熱ショ
ックタンパク質ターゲッティング配列(Wuら、J.Biol.Chem.26
8:19384−19391,1993)を使用して外膜にターゲッティングさ
れている。例えば、Rieske鉄−硫黄タンパク質由来の配列(Maduen
oら、J.Biol.Chem.269:17458−17463,1994)
のような他のターゲッティング配列は、チラコイド膜を通して融合タンパク質を
指向する。
For example, but not limited to, in chloroplasts, the fusion protein may be a SCE70 heat shock protein targeting sequence (Wu et al., J. Biol. Chem. 26).
8: 19384-19391, 1993). For example, a sequence derived from Rieske iron-sulfur protein (Maduen
o et al. Biol. Chem. 269: 17458-17463,1994)
Other targeting sequences, such as, direct the fusion protein through the thylakoid membrane.

【0079】 ミトコンドリアおよび葉緑体への二重ターゲッティングが所望される場合、二
重ターゲッティング配列を含むいくつかの融合タンパク質が記載されている(C
reissenら、Plant J.8:167−175,1995;Huan
gら、Plant Cell 2:1249−1260,1990)。逆に、植
物細胞が使用されてミトコンドリアまたは葉緑体のみにターゲッティングされる
ことが所望される場合、二重ターゲッティング配列を用いないことを保証するよ
う注意しなければならない。
If dual targeting to mitochondria and chloroplasts is desired, several fusion proteins containing dual targeting sequences have been described (C
Reissen et al., Plant J. et al. 8: 167-175, 1995; Huan.
g., et al., Plant Cell 2: 1249-1260, 1990). Conversely, if plant cells are used and it is desired to target only to mitochondria or chloroplasts, care must be taken to ensure that double targeting sequences are not used.

【0080】 限定されないが、例えば核の場合、エクオリン融合タンパク質誘導体は、核質
タンパク質配列を使用して核にターゲッティングされている(Badminto
nら、J.Biol.Chem.271:31210−31214,1997)
For example, but not limited to, in the case of the nucleus, the aequorin fusion protein derivative has been targeted to the nucleus using a nucleoplasmic protein sequence (Badminto).
n et al. Biol. Chem. 271: 31210-31214, 1997).
.

【0081】 限定されないが、例えば小胞体(ER)の場合、エクオリン融合タンパク質誘
導体は、カルレティキュリンタンパク質配列を使用して小胞体にターゲッティン
グされている(Kendallら、Biochem.Biophys.Res.
Commun.189:1008−1016,1992)。
For example, but not limited to, the endoplasmic reticulum (ER), an aequorin fusion protein derivative has been targeted to the endoplasmic reticulum using a calreticulin protein sequence (Kendall et al., Biochem. Biophys. Res.
Commun. 189: 1008-1016, 1992).

【0082】 限定されないが、例えばゴルジ装置の場合、エクオリン融合タンパク質誘導体
は、ガラクトシルトランスフェラーゼ、SNAP−25、コネキシンおよび5−
HT1Aレセプタータンパク質配列を使用して、ゴルジ形質膜にターゲッティング
されている(Burtonら、Mol.Cell.Biol.7:419−43
4,1996;Marsaultら、EMBO J.16:1575−1581
,1997;Daguzanら、Int.J.Dev.Biol.39:653
−657,1995)。GFP融合タンパク質は、ガラクトシルトランスフェラ
ーゼタンパク質配列を使用して、ゴルジ装置にターゲッティングされている(L
lopisら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.95:6
803−6808,1993)。
For example, but not limited to, in the Golgi apparatus, aequorin fusion protein derivatives include galactosyltransferase, SNAP-25, connexin and 5-
It has been targeted to the Golgi plasma membrane using the HT 1A receptor protein sequence (Burton et al., Mol. Cell. Biol. 7: 419-43.
4, 1996; Marsault et al., EMBO J .; 16: 1575-1581
Daguzan et al., Int. J. Dev. Biol. 39: 653
-657, 1995). The GFP fusion protein is targeted to the Golgi apparatus using the galactosyltransferase protein sequence (L
lopis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95: 6
803-6808, 1993).

【0083】 全細胞アッセイの場合、別の基準は、ET供与体および受容体分子の蓄積が、
好ましくは、ミトコンドリア内の部位、またはオルガネラまたは亜細胞区画のど
ちらでも目的である部位で優勢に起こらなければならないことである。しかし、
特に供与体および受容体が同じ二次細胞内部位に蓄積しない(すなわち、その結
果、ETはその二次部位では起こり得ない)場合、またはバックグラウンドET
誘導シグナルの量が、目的のオルガネラに特異的な現象が、二次部位における化
合物の蓄積にもかかわらず理解され得るのに十分小さい場合、細胞内の他の二次
部位におけるこれらの化合物のいくらかの蓄積は、受容可能である。さらに、本
明細書中に記載されるアッセイの、全てではない場合には、ほとんどが、単離さ
れるオルガネラと共に使用するために適合され得、この場合には、優勢な蓄積が
基準ではない。
For whole cell assays, another criterion is the accumulation of ET donor and acceptor molecules,
Preferably, it must occur predominantly at sites within the mitochondria or at sites of interest in either the organelle or subcellular compartments. But,
In particular, if the donor and acceptor do not accumulate at the same secondary intracellular site (ie, so that ET cannot occur at that secondary site), or background ET
If the amount of inducing signal is small enough that the organelle-specific phenomenon of interest can be understood despite accumulation of the compound at the secondary site, some of these compounds at other secondary sites within the cell Accumulation of is acceptable. Furthermore, most, if not all, of the assays described herein can be adapted for use with isolated organelles, where predominant accumulation is not the norm.

【0084】 (エネルギー移動を検出するための計装) 様々な装置が、供与体化合物を励起し、そして受容体化合物からの発光を測定
するために本発明の方法において使用され得る。どの装置が特定の供与体−受容
体対に適用可能であるかは、以下のような因子に依存する:(1)供与体化合物
を励起する波長、好ましくは、λD(ex)かもしくはその付近のエネルギーを
サンプルに付与する必要性;(2)受容体化合物の発光スペクトル内のエネルギ
ーを、好ましくはλA(em)かまたはその付近で測定する必要性;(3)所定
のプログラムでアッセイされるサンプルのタイプ;ならびに(4)所定のプログ
ラムでアッセイされるサンプルの数。
Instrumentation for Detecting Energy Transfer Various devices can be used in the methods of the invention to excite the donor compound and measure the emission from the acceptor compound. Which device is applicable to a particular donor-acceptor pair depends on factors such as: (1) the wavelength at which the donor compound is excited, preferably at or near λD (ex). Energy to the sample; (2) the energy in the emission spectrum of the acceptor compound needs to be measured, preferably at or near λA (em); (3) assayed with a given program Sample type; and (4) number of samples assayed in a given program.

【0085】 要因(1)および(2)に関して、サンプルに付与されて供与体化合物を励起
するエネルギーのスペクトル、およびサンプル中の励起された受容体化合物によ
り発光されそして測定されるエネルギーのスペクトルにより、一般に、どのタイ
プの装置が使用されるかが決定される。例えば、λD(em)はλA(em)と
同一ではないが、これら2つの値の間の差の最小受容可能量は、因子の中でもと
りわけ、使用されている計装に影響される。すなわち、λD(em)がλA(e
m)に接近する場合、接近した波長を分解し得る装置が必要とされ、そしてλD
(me)とλA(em)との間の差が約3〜約5nm未満である供与体−受容体
対を使用するアッセイは、高分解能装置を必要とする。逆に、λD(me)とλ
A(em)との間の差が約50〜約75nmより大きい供与体−受容体対を使用
するアッセイは、中〜低分解能の装置を必要とする。
With respect to factors (1) and (2), the spectrum of energy applied to the sample to excite the donor compound and the spectrum of energy emitted and measured by the excited acceptor compound in the sample Generally, it is decided which type of device will be used. For example, λD (em) is not the same as λA (em), but the minimum acceptable amount of difference between these two values is influenced by the instrumentation used, among other factors. That is, λD (em) is equal to λA (e
m), a device capable of resolving close wavelengths is needed, and λD
Assays using donor-acceptor pairs where the difference between (me) and λA (em) is less than about 3 to less than about 5 nm requires high resolution equipment. Conversely, λD (me) and λ
Assays using donor-acceptor pairs with a difference between A (em) greater than about 50 to about 75 nm require medium to low resolution instruments.

【0086】 特に、要因(2)に関して、励起した受容体化合物により放出され、そしてサ
ンプル中で測定される、エネルギーの型は、一般に、どの型の器具が使用される
かを決定する。定義により、蛍光計は、蛍光エネルギーを測定するデバイスであ
り、従って、計装の一部であるべきである。蛍光計は、比較的単純な、一度にほ
んの数個のサンプルチューブのみを収容する、手動で操作される器具から、いく
らかより複雑な、より多数のサンプルを、例えば96ウェルマイクロプレート(
例えば、fmaxTM蛍光測定プレートリーダー、Molecular Devi
ces Corp.、Sunnyvale、CA;またはCytofluor蛍
光測定プレートリーダー、モデル#2350、Millipore Corp.
、Bedford、MA)の形式で収容する、手動で作動されるかもしくはロボ
ットの器具、または96ウェルマイクロプレートのような種々の形式の複数のサ
ンプルを収容する、複雑なロボットの器具(例えば、FLIPRTM器具;下記を
参照のこと)までの、任意のものであり得る。
In particular, with respect to factor (2), the type of energy emitted by the excited acceptor compound and measured in the sample generally determines which type of instrument is used. By definition, a fluorometer is a device that measures fluorescence energy and should therefore be part of the instrumentation. A fluorometer is a relatively simple, manually operated instrument that contains only a few sample tubes at a time, and allows for somewhat more complex, larger numbers of samples, such as 96-well microplates (
For example, fmax Fluorescence Plate Reader, Molecular Devi
ces Corp. , Sunnyvale, CA; or Cytofluor fluorometric plate reader, model # 2350, Millipore Corp .;
, Bedford, MA), manually operated or robotic instruments, or complex robotic instruments (eg, FLIPR) containing multiple samples of various formats such as 96-well microplates. TM device; see below)).

【0087】 要因(3)である、所定のプログラムでアッセイされるサンプルの型に関して
、異なる形式が、異なる型のサンプルに対して適切である。例えば、96ウェル
マイクロプレートは、目的の細胞または単離されたオルガネラが、マイクロプレ
ートの材料またはこのマイクロプレートのウェルに適用される何らかの材料に接
着する場合において、適切である;しかし、プラスチックの蛍光は、約400n
m未満の励起波長において、より大きなバックグラウンド成分を生じる。非接着
性の細胞またはオルガネラ、あるいはそれらから調製された可溶性抽出物を含む
測定に関しては、ガラスまたはポリマーのチューブまたはチュービングにおいて
蛍光シグナルを読み取り得る器具が、好ましい。どの型の形式が使用されるかに
かかわらず、これは、供与体化合物および受容体化合物、ならびにコントロール
試薬および評価される化合物の、サンプルへの適切な時点での導入を可能にする
べきである。
Regarding the sample type assayed in a given program, which is factor (3), different formats are suitable for different types of samples. For example, 96-well microplates are suitable where cells of interest or isolated organelles adhere to the material of the microplate or any material applied to the wells of the microplate; however, fluorescence of plastics Is about 400n
Larger background components occur at excitation wavelengths below m. For measurements involving non-adherent cells or organelles, or soluble extracts prepared therefrom, instruments capable of reading the fluorescent signal in glass or polymer tubes or tubing are preferred. Regardless of which type of format is used, it should allow the introduction of donor and acceptor compounds, and control and evaluated compounds into the sample at the appropriate time points. .

【0088】 要因(4)である、所定のプログラムにおいてアッセイされるサンプルの数は
、その器具がいかに自動化されるかに影響を与える。例えば、多数のサンプルの
高スループット(HTS)アッセイが必要とされる場合には、ロボット器具また
は半ロボット器具が好ましい。しかし、大きなサンプル数を収容する形式(例え
ば、96ウェルマイクロプレート)が使用される場合には特に、相当の数のサン
プルが手動で処理され得る。
Factor (4), the number of samples assayed in a given program, affects how the instrument is automated. For example, robotic or semi-robot instruments are preferred when high throughput (HTS) assays of large numbers of samples are required. However, a significant number of samples may be processed manually, especially when formats that accommodate large sample numbers (eg, 96-well microplates) are used.

【0089】 アッセイに依存して、蛍光測定画像化プレートリーダー(FLIPRTM)器具
(Molecular Devices、Sunnyvale、CA)は、しば
しば、本発明のETに基づくアッセイのために選択される器具である。FLIP
TMシステム(http://www.moleculardevices.c
om/pages/flipr.htmlを参照のこと)は、以下の所望の特徴
を有する:このシステムが、水冷式のアルゴンイオンレーザー照射と冷却式CC
Dカメラとの組合せを、一体型検出器として使用し、この検出器が、シグナルが
画像に露出される期間にわたってシグナルを累積し、そしてその結果として、そ
のシグナル対ノイズ特性が、従来の画像化光学機器のシグナル対ノイズ特性より
一般に優れていること;このシステムがまた、細胞単層上でのシグナルの識別を
可能にする、専有の細胞層単離光学機器を使用し、従って、所望でない細胞外の
バックグラウンド蛍光を減少させること;このシステムが、データをリアルタイ
ムで提供し、そしてまた、速度論的データ(すなわち、複数の時点での読み取り
)を提供し得ること;このシステムが、96ウェルマイクロプレートの96個全
てのウェルを同時に刺激および読み取りする能力を有すること;このシステムが
、分析の間に、サンプルの温度および湿度の正確な制御を提供すること;このシ
ステムが、統合された、最新技術の96ウェルピペッターを備え、このピペッタ
ーが、実験の間での持越しを排除するために、正確な容量の流体をマイクロプレ
ートから吸引し、分配し、そして混合するために使用され得る、分配可能なチッ
プを使用すること;そして、FLIPR384器具の場合には、このシステムが、
サンプルアッセイをロボット様式または半ロボット様式で実行するよう適合され
得、これによって、多数のサンプルの、最も短時間(例えば、1日あたり約10
0個の96ウェルマイクロプレートまで)での分析を提供すること。
Depending on the assay, a fluorometric imaging plate reader (FLIPR ) instrument (Molecular Devices, Sunnyvale, CA) is often the instrument of choice for the ET-based assays of the invention. FLIP
R system (http: //www.moleculardevices.c)
om / pages / flipr. html) has the following desired characteristics: The system is a water-cooled argon ion laser irradiation and a cooled CC.
The combination with a D-camera is used as an integrated detector which accumulates the signal over the period in which the signal is exposed to the image and, as a result, its signal-to-noise characteristic causes Generally superior to the signal-to-noise characteristics of optics; this system also uses proprietary cell-layer isolation optics, which allows for discrimination of signals on cell monolayers, and therefore undesired cells Reduce background fluorescence outside; this system provides data in real time and also kinetic data (ie, readings at multiple time points); this system provides 96 wells The ability to simultaneously stimulate and read all 96 wells of a microplate; Providing precise control of temperature and humidity; the system is equipped with an integrated, state-of-the-art 96-well pipettor, which has precise volume to eliminate carryover between experiments. Using a dispensable tip that can be used to aspirate, dispense, and mix fluids from a microplate; and in the case of the FLIPR 384 instrument, the system is
The sample assay may be adapted to be performed in a robotic or semi-robot manner, which allows for the shortest number of samples (eg, about 10 per day).
Providing analysis on up to 0 96-well microplates).

【0090】 (亜細胞区画内の条件またはプロセスのモニタリング) 用語「亜細胞区画」とは、少なくとも時間のいくらかにわたって、少なくとも
部分的に分離された条件に維持される、あらゆる細胞内空間をいう。いくつかの
型の物理的障壁(代表的には、脂質二重膜)は、所定の亜細胞区画と他の細胞区
画との間に、境界を形成する。亜細胞区画の周囲の境界は、この亜細胞区画の内
部または外部の分子に対して、透過性であっても、不透過性であっても、半透過
性であってもよい。亜細胞区画としては、公知のオルガネラ(例えば、真核生物
細胞においては、核、核小体、ミトコンドリア、葉緑体、エンドソーム、リソソ
ーム、小胞体、ゴルジ装置など)が挙げられるが、これらに限定されない。本発
明はまた、細胞(例えばウイルスおよび他の細胞内寄生体が挙げられるが、これ
らに限定されない)と相互作用し、そして/または細胞により内在化された、細
胞外亜細胞構造体においても使用され得る。本発明、および特に各このような亜
細胞区画のための適用を使用してモニタリングまたはアッセイされ得る、亜細胞
区画のいくつかは、以下の小節にさらに詳細に記載される。
Monitoring Conditions or Processes Within Subcellular Compartments The term “subcellular compartment” refers to any intracellular space that is maintained in at least partially separated conditions for at least some of its time. Some types of physical barriers, typically lipid bilayers, form a boundary between a given subcellular compartment and other cellular compartments. The perimeter of a subcellular compartment may be permeable, impermeable or semipermeable to molecules inside or outside this subcellular compartment. Subcellular compartments include, but are not limited to, known organelles (eg, in eukaryotic cells, nuclei, nucleoli, mitochondria, chloroplasts, endosomes, lysosomes, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, etc.). Not done. The present invention also finds use in extracellular subcellular structures that interact with cells and / or are internalized by cells, including but not limited to viruses and other intracellular parasites. Can be done. Some of the subcellular compartments that may be monitored or assayed using the present invention, and in particular the application for each such subcellular compartment, are described in further detail in the following subsections.

【0091】 (ミトコンドリア) 特に目的とされる1つの亜細胞区画は、ミトコンドリアとして公知のオルガネ
ラである。ミトコンドリアは、高等生物の細胞における主要なエネルギー源であ
り、そして広範な多数の細胞の呼吸プロセス、酸化プロセス、および代謝プロセ
スの、直接的および間接的な生化学的調節を提供する。これらは、電子伝達鎖(
ETC)活性を含み、これは、酸化的リン酸化を駆動して、アデノシン三リン酸
(ATP)の形態で代謝エネルギーを生成し、そしてまた、細胞内カルシウムホ
メオスタシスにおいて、中心的なミトコンドリアの役割の基礎となる。
Mitochondria One subcellular compartment of particular interest is the organelle known as mitochondria. Mitochondria are the major energy source in cells of higher organisms and provide direct and indirect biochemical regulation of respiratory, oxidative, and metabolic processes in a wide array of cells. These are electron transfer chains (
ETC) activity, which drives oxidative phosphorylation to produce metabolic energy in the form of adenosine triphosphate (ATP), and also of central mitochondrial role in intracellular calcium homeostasis. Be the basis.

【0092】 増殖中の細胞におけるエネルギー生成におけるこれらの役割に加えて、ミトコ
ンドリア(または少なくとも、ミトコンドリア成分)は、プログラムされた細胞
死(PCD)(アポトーシスとしてもまた公知)に関与する(Newmeyer
ら、1994、Cell 79:353−364;Liuら、1996、Cel
l 86:147−157)。アポトーシスは、神経系の正常な発達および免疫
系の機能のために、明らかに必要とされる。さらに、いくつかの疾患状態は、ア
ポトーシスの不十分なレベルまたは過剰なレベルのいずれかに関連すると考えら
れる(例えば、第一の例においては癌および自己免疫疾患であり、そして後者の
場合においては発作損傷およびアルツハイマー病における神経変性である)。ア
ポトーシスおよびアポトーシスにおけるミトコンドリアの役割の一般的な概説に
ついては、GreenおよびReed(1998、Science 281:1
309−1312)、Green(1998、Cell 94:695−698
)ならびにKromer(1997、Nature Medicine 3:6
14−620)を参照のこと。従って、ミトコンドリア成分に関連する因子を含
む、アポトーシス事象に影響を与える因子としては、種々の治効的用途、治療的
用途、待機的用途、リハビリテーション的用途、予防的(preventati
ve)用途、予防的(prohyplactic)用途、または疾患妨害的用途
を有し得る。
In addition to their role in energy production in proliferating cells, mitochondria (or at least mitochondrial components) are involved in programmed cell death (PCD), also known as apoptosis (Newmeyer).
Et al., 1994, Cell 79: 353-364; Liu et al., 1996, Cel.
86: 147-157). Apoptosis is clearly required for normal nervous system development and immune system function. Furthermore, some disease states are thought to be associated with either insufficient or excessive levels of apoptosis (eg cancer and autoimmune diseases in the first example, and in the latter case). Neurodegeneration in stroke injury and Alzheimer's disease). For a general review of apoptosis and the role of mitochondria in apoptosis, see Green and Reed (1998, Science 281: 1).
309-1312), Green (1998, Cell 94: 695-598).
) And Kromer (1997, Nature Medicine 3: 6).
14-620). Therefore, factors that influence apoptotic events, including factors associated with mitochondrial components, have various therapeutic, therapeutic, palliative, rehabilitative, preventative (preventative) uses.
ve), may have prophylactic, or disease-disturbing uses.

【0093】 種々のアポトーゲン(apoptogen)は、当業者に公知であり(例えば
、Greenら、1998 Science 281:1309およびそこに引
用される参考文献を参照のこと)、そして例としては、以下が挙げられ得るが、
それらに限定されない:腫瘍壊死因子−α(TNF−α);Fasリガンド;グ
ルタメート;N−メチル−D−アスパルテート(NMDA);インターロイキン
−3(IL−3);ハービマイシンA(Manciniら、1997 J.Ce
ll.Biol.138:449−469);パラクアット(Costanti
niら、1995 Toxicology 99:1−2);エチレングリコー
ル;プロテインキナーゼインヒビター(例えば、スタウロスポリン、カルホスチ
ンC、カフェー酸フェネチルエステル、ケレリトリンクロリド、ゲニステイン)
;1−(5−イソキノリンスルホニル)−2−メチルピペラジン;N−[2−(
(p−ブロモシンナミル)アミノ)エチル]−5−5−イソキノリンスルホンア
ミド;KN−93;ケルセチン(quercitin);d−エリトロ−スフィ
ンゴシン誘導体;UV照射;イオノフォア(例えば、イオノマイシンおよびバリ
ノマイシン);MAPキナーゼ誘導物質(例えば、アニソマイシン、アナンダミ
ン(anandamine));細胞周期ブロッカー(例えば、アフィディコリ
ン、コルセミド、5−フルオロウラシル、ホモハリングトニン);アセチルコリ
ンエステラーゼインヒビター(例えば、ベルベリン);抗エストロゲン(例えば
、タモキシフェン);酸化促進剤(例えば、tert−ブチルペルオキシド、過
酸化水素);フリーラジカル(例えば、一酸化窒素);無機金属イオン(例えば
、カドミウム);DNA合成インヒビター(例えば、アクチノマイシンD);D
NAインターカレーター(例えば、ドキソルビシン、硫酸ブレオマイシン、ヒド
ロキシウレア、メトトレキサート、マイトマイシンC、カンプトテシン、ダウノ
ルビシン);タンパク質合成インヒビター(例えば、シクロヘキシミド、プロマ
イシン、ラパマイシン);微小管の形成または安定性に影響を与える薬剤(例え
ば、ビンブラスチン、ビンクリスチン、コルヒチン、4−ヒドロキシフェニルレ
チナミド、パクリタキセル);Badタンパク質、Bidタンパク質およびBa
xタンパク質(例えば、Jurgenmeierら、1998 Proc.Na
t.Acad.Sci.USA 95:4997−5002およびそこに引用さ
れる参考文献を参照のこと);リン酸カルシウムおよび無機ホスフェート(Kr
oemerら、1998 Ann.Rev.Physiol.60:619)。
Various apoptogens are known to those of skill in the art (see, eg, Green et al., 1998 Science 281: 1309 and references cited therein), and examples include: Can be
Without limitation: tumor necrosis factor-α (TNF-α); Fas ligand; glutamate; N-methyl-D-aspartate (NMDA); interleukin-3 (IL-3); herbimycin A (Mancini et al. 1997 J. Ce
ll. Biol. 138: 449-469); Paraquat (Cosanti)
ni et al., 1995 Toxicology 99: 1-2); ethylene glycol; protein kinase inhibitors (eg, staurosporine, calphostin C, caffeic acid phenethyl ester, chelerythrine chloride, genistein).
1- (5-isoquinolinesulfonyl) -2-methylpiperazine; N- [2- (
(P-Bromocinnamyl) amino) ethyl] -5-5-isoquinolinesulfonamide; KN-93; quercitin; d-erythro-sphingosine derivative; UV irradiation; ionophore (eg, ionomycin and valinomycin); MAP kinase inducer (Eg, anisomycin, anandamine); cell cycle blocker (eg, aphidicolin, colcemid, 5-fluorouracil, homoharringtonine); acetylcholinesterase inhibitor (eg, berberine); anti-estrogen (eg, tamoxifen); Oxidation promoters (eg tert-butyl peroxide, hydrogen peroxide); free radicals (eg nitric oxide); inorganic metal ions (eg cadmium); D A synthesis inhibitors (e.g., actinomycin D); D
NA intercalators (eg, doxorubicin, bleomycin sulfate, hydroxyurea, methotrexate, mitomycin C, camptothecin, daunorubicin); protein synthesis inhibitors (eg, cycloheximide, puromycin, rapamycin); agents that affect microtubule formation or stability (Eg, vinblastine, vincristine, colchicine, 4-hydroxyphenylretinamide, paclitaxel); Bad protein, Bid protein and Ba.
x protein (eg Jurgenmeier et al. 1998 Proc. Na
t. Acad. Sci. USA 95: 4997-5002 and references cited therein); calcium phosphate and inorganic phosphate (Kr.
Oemer et al., 1998 Ann. Rev. Physiol. 60: 619).

【0094】 ミトコンドリアの超微細構造の特徴付けは、オルガネラと細胞質ゾルとの間の
界面として作用するミトコンドリア外膜、複数の部位においてミトコンドリア外
膜への付着を形成するようである高度に折りたたまれたミトコンドリア内膜、お
よびこれら2つのミトコンドリア膜の間の膜間腔の存在を明らかにする(図2を
参照のこと)。ミトコンドリア内膜内のサブ区画は、通常、ミトコンドリアマト
リックスと称される(概説については、例えば、Ernsterら、1981
J.Cell Biol.91:227sを参照のこと)。最初はミトコンドリ
ア内膜の折りたたまれていないものとして存在すると仮定された、クリステは、
最近、三次元電子断層撮影法を使用して、管状導管をも含むことが特徴付けられ
、この管状導管は、ネットワークを形成し得、そして開いた円形(直径30nm
)の接合によって内膜に接続され得る(Perkinsら、1997、Jour
nal of Structural Biology 119:260)。外
膜は、約10キロダルトン未満の分子量を有するイオン性および非イオン性の溶
質を自由に透過可能であるが、ミトコンドリア内膜は、多くの低分子(特定のカ
チオンを含む)に対して選択的かつ調節された透過性を示し、そして大きな(約
10kDaより大)の分子に対して、不透過性である。
Ultrastructural characterization of mitochondria appears to form mitochondrial outer membrane, an attachment to the outer mitochondrial membrane at multiple sites, which acts as an interface between organelles and the cytosol, a highly folded The presence of the inner mitochondrial membrane and the transmembrane space between these two mitochondrial membranes is revealed (see Figure 2). The subcompartment within the inner mitochondrial membrane is commonly referred to as the mitochondrial matrix (for a review see, eg, Ernster et al., 1981.
J. Cell Biol. 91: 227s). Initially hypothesized to exist as an unfolded inner mitochondrial membrane, cristhe
Recently, using three-dimensional electron tomography, it has been characterized that it also includes a tubular conduit, which can form a network and is open circular (30 nm diameter).
) Can be attached to the intima by a conjugation (Perkins et al., 1997, Jour.
nal of Structural Biology 119: 260). The outer membrane is freely permeable to ionic and nonionic solutes with molecular weights less than about 10 kilodaltons, whereas the inner mitochondrial membrane is selective for many small molecules, including certain cations. It exhibits targeted and regulated permeability and is impermeable to large molecules (greater than about 10 kDa).

【0095】 5つのマルチサブユニットタンパク質複合体のうちの、ETC活性を媒介する
4つ(複合体I、III、IVおよびV)は、ミトコンドリア内膜に局在化する
。残りのETC複合体(複合体II)は、マトリックス中に位置する。ETC内
で起こることが公知である少なくとも3つの異なる化学反応において、プロトン
は、ミトコンドリアマトリックスから内膜を横切って、膜間腔へと移動する。荷
電種のこの不均衡は、「プロトン駆動力」(PMF)と呼ばれる約220mVの
電気化学的電位を生じ、これはしばしば、ΔΨまたはΔΨmの表記により表され
る。ΔΨmは、ミトコンドリア内膜を横切る電位およびpHポテンシャル(すな
わち、pH差)の合計を表す(例えば、Ernsterら、1981 J.Ce
ll Biol.91:227sおよびそこに引用される参考文献を参照のこと
)。
Of the five multi-subunit protein complexes, four that mediate ETC activity (complexes I, III, IV and V) localize to the inner mitochondrial membrane. The remaining ETC complex (Complex II) is located in the matrix. In at least three different chemical reactions known to occur within the ETC, protons migrate from the mitochondrial matrix across the inner membrane into the intermembrane space. This imbalance of charged species results in an electrochemical potential of about 220 mV called the "proton driving force" (PMF), which is often represented by the notation ΔΨ or ΔΨm. ΔΨm represents the sum of the potential and pH potential (ie, pH difference) across the inner mitochondrial membrane (eg, Ernster et al., 1981 J. Ce.
ll Biol. 91: 227s and references cited therein).

【0096】 ΔΨmは、アデノシン二リン酸(ADP)をETC複合体Vによってリン酸化
してATPを得る(マトリックス内へのプロトンの輸送と化学量論的に共役する
プロセス)ためのエネルギーを提供する。ΔΨmはまた、細胞質ゾルのCa2+
ミトコンドリアに流入させるための駆動力でもある。正常な代謝条件下では、内
膜は、膜間腔からマトリックス内へのプロトン移動に対して不透過性であり、E
TC複合体Vを、プロトンをマトリックスに戻し得る唯一の手段として残す。し
かし、ミトコンドリア内膜の一体性が損なわれる場合(変化したミトコンドリア
機能に付随する特定の疾患を伴うミトコンドリア透過性変化(MPT)の間に起
こるような)には、プロトンは、ATPを生成することなく複合体Vの導管をバ
イパスし得、これによって、エネルギー生成からの呼吸を脱共役する。MPTの
間に、ΔΨmは急落し、そしてミトコンドリア膜は、1つ以上のイオン性種また
は他の溶質の平衡な分布を維持する能力(すなわち、小さい溶質(例えば、イオ
ン性Ca2+、Na+、K+、H+)および/または大きな溶質(例えば、タンパク
質)に対する透過性を選択的に調節する能力)を失う。
ΔΨm provides the energy to phosphorylate adenosine diphosphate (ADP) by ETC complex V to yield ATP, a process that stoichiometrically couples proton transport into the matrix. . ΔΨm is also a driving force for influxing cytosolic Ca 2+ into mitochondria. Under normal metabolic conditions, the inner membrane is impermeable to proton transfer from the intermembrane space into the matrix,
The TC complex V remains as the only means by which protons can be returned to the matrix. However, if the integrity of the inner mitochondrial membrane is compromised (as occurs during mitochondrial permeability change (MPT) with certain diseases associated with altered mitochondrial function), the protons may produce ATP. The conduit of complex V may be bypassed, thereby uncoupling the breath from energy production. During MPT, ΔΨm plummets, and the mitochondrial membrane has the ability to maintain an equilibrium distribution of one or more ionic species or other solutes (ie, small solutes (eg, ionic Ca 2+ , Na + , K + , H + ) and / or the ability to selectively regulate permeability to large solutes (eg proteins).

【0097】 ミトコンドリア膜の電気化学ポテンシャルの損失は、フリーラジカル酸化のよ
うな機構の結果であり得るか、またはミトコンドリア遺伝子産物および/もしく
はミトコンドリア外遺伝子産物の直接的もしくは間接的な効果に起因し得る。ミ
トコンドリア電位の損失は、変化したミトコンドリア機能に関連する疾患の進行
において、重要な事象であるようである。この疾患としては、以下が挙げられる
:アルツハイマー病のような変性疾患;真性糖尿病;パーキンソン病;ハンティ
ングトン病;失調症;レーバー遺伝性視神経萎縮;精神分裂病;ミトコンドリア
脳障害、乳酸アシドーシス、および発作(MELAS);癌;乾癬;過剰増殖性
障害;ミトコンドリア糖尿病および難聴(MIDD)およびミオクローヌスてん
かん赤色ぼろ線維症候群。このような疾患のための改善された治療を提供するた
めには、ミトコンドリア膜電位の損失(ΔΨm)を制限または防止する薬剤が、
有利であり得る。本発明は、このような疾患のために有用な薬剤を同定するため
の新規アプローチを提供する。本発明は、ミトコンドリア膜電位を変化させ得る
薬剤の、迅速なスクリーニングを可能にするアッセイに対する必要性を満たし、
そして他の関連する利点を提供する。
Loss of mitochondrial membrane electrochemical potential may be the result of mechanisms such as free radical oxidation, or may be due to direct or indirect effects of mitochondrial gene products and / or extramitochondrial gene products. . Loss of mitochondrial potential appears to be a key event in disease progression associated with altered mitochondrial function. The diseases include: degenerative diseases such as Alzheimer's disease; diabetes mellitus; Parkinson's disease; Huntington's disease; ataxia; Leber's hereditary optic atrophy; schizophrenia; mitochondrial encephalopathy, lactic acidosis, and seizures. (MELAS); cancer; psoriasis; hyperproliferative disorders; mitochondrial diabetes and deafness (MIDD) and myoclonus epilepsy red rag fiber syndrome. In order to provide improved therapies for such diseases, agents that limit or prevent loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨ m ) are
Can be advantageous. The present invention provides a new approach to identify useful agents for such diseases. The present invention meets the need for an assay that allows rapid screening for agents that can alter mitochondrial membrane potential,
And provides other related benefits.

【0098】 (亜細胞区画のパラメーターの変化を測定するためのアッセイ) ETに基づくアッセイが、亜細胞区画または部位における状態の変化またはい
くつかの活性の減少もしくは増加(例えば、ミトコンドリアのΔΨまたは細胞内
部位に一過性に結合するかもしくは細胞内部位から放出される因子の存在もしく
は非存在)を測定するために設計される場合、供与体−受容体化合物についての
さらなる判定基準は、化合物の1つ(供与体化合物または受容体化合物のいずれ
か)が、選択されたパラメーターまたは活性に依存する様式で、亜細胞区画また
は部位に蓄積しなくてはならないか、および/または亜細胞区画または部位から
放出されなくてはならないことであるが、しかるに、亜細胞区画における他の化
合物(それぞれ、受容体または供与体)の存在は、選択されたパラメーターまた
は活性に非依存性でなくてはならない。
Assays for Measuring Changes in Subcellular Compartment Parameters ET-based assays have shown that changes in state or some activity in the subcellular compartment or site are reduced or increased (eg, mitochondrial ΔΨ or cells). Additional criteria for donor-acceptor compounds when designed to measure the presence or absence of factors that either transiently bind to internal positions or are released from intracellular sites are: One (either the donor compound or the acceptor compound) must accumulate in and / or the subcellular compartment or site in a manner that depends on the selected parameter or activity. It must be released from other compounds in the subcellular compartment (receptors The presence of other donor) must be independent of the selected parameter or activity.

【0099】 そのミトコンドリア濃度がΔΨに依存している化合物としては、例示のためで
あってかつ限定のためではなく、TMRM(Farkasら、Biophys.
J.56:1053−1069、1989)、TMRE(Ehrenbergら
、Biophys.J.53:785−794、1988)、ローダミン123
(Scadutoら、Biophys.J.76:469−477、1999)
、臭化エチジウム(Coppey−Moisanら、Biophys.J.71
:2319−2328、1996)、DASPMI(4−Di−ASPおよび2
−Di−1−ASP)およびDASPEI(Rafaelら、FEBS Let
t.170:181−185、1984)が挙げられる。そのミトコンドリア濃
度がΔΨに依存していない化合物としては、例示のためであってかつ限定のため
ではなく、NAO(Maftahら、Biophys.Res.Commun.
164:185−190、1989)、MitoTracker(登録商標)G
reen FMおよびMitoFluorTMGreen(Haugland、H
andbook of Fluorescent Probes and Re
search Chemicals、第6版、Molecular Probe
s,Inc.,Eugene,OR、1996、269頁)、およびDAPI(
Coppy−Moisanら、Biophys.J.71:2319−2328
、1996)が挙げられる。ΔΨの急落および消費の両方は、このような化合物
を使用してモニタリングされ得る。本明細書中で使用される場合、「ΔΨの急落
」とは、ΔΨの迅速な消滅をいい、すなわち、ΔΨは、ミトコンドリアがミトコ
ンドリアの膜電位の急落を誘導する薬剤(例えば、CCCPまたはFCCPまた
は、ΔΨmを迅速に0にし得る任意の他の薬剤)で処理された後、数分以内に0
に達することをいう。用語「ΔΨの消費」とは、ミトコンドリアがミトコンドリ
アの膜電位の消費を誘導する薬剤(例えば、イオノマイシン、タプシガルジン、
アトラクチロシド、A23187、4−ブロモ−A23187、アデニンヌクレ
オチドトランスロケーターインヒビター、ミトコンドリア電子伝達鎖(ETC)
複合体Iのインヒビター、複合体I基質の存在下でのETC複合体IIのインヒ
ビター、他のETCの部分的なインヒビター、または細胞内細胞質ゾルの遊離の
カルシウム濃度の上昇の結果としてミトコンドリア内カルシウム濃度の増加をも
たらす他の薬剤)で処理された後、数分以内に0に達するΔΨを生じることはな
い(しかし、このことは、より長い時間枠にわたって、または反復する曝露の後
では起こり得る)、ゆっくりとしたΔΨの減少をいう。当業者は、どのETC成
分が損なわれ得るかに関して特徴付けられたミトコンドリアETCインヒビター
をいくらでも知っている。ミトコンドリア膜電位の測定、ミトコンドリア膜電位
の急落を誘導する薬剤、およびミトコンドリア膜電位の消費を誘導する薬剤に関
連するさらなる開示については、米国出願番号09/161,172および同0
9/185,904を参照のこと。
Compounds whose mitochondrial concentration depends on ΔΨ are for illustration and not limitation, TMRM (Farkas et al., Biophys.
J. 56: 1053-1069, 1989), TMRE (Ehrenberg et al., Biophys. J. 53: 785-794, 1988), Rhodamine 123.
(Scaduto et al., Biophys. J. 76: 469-477, 1999).
, Ethidium bromide (Coppey-Moisan et al., Biophys. J. 71.
: 2319-2328, 1996), DASPMI (4-Di-ASP and 2).
-Di-1-ASP) and DASPEI (Rafael et al., FEBS Let).
t. 170: 181-185, 1984). Compounds whose mitochondrial concentration does not depend on ΔΨ are for illustration and not limitation, NAO (Mafta et al., Biophys. Res. Commun.
164: 185-190, 1989), MitoTracker® G.
reen FM and MitoFluor Green (Haugland, H
andbook of Fluorescent Probes and Re
search Chemicals, 6th Edition, Molecular Probes
s, Inc. , Eugene, OR, 1996, p. 269), and DAPI (
Copy-Moisan et al., Biophys. J. 71: 2319-2328
, 1996). Both the plunge and consumption of ΔΨ can be monitored using such compounds. As used herein, “ΔΨ plunge” refers to the rapid disappearance of ΔΨ, that is, ΔΨ is an agent that causes mitochondria to induce a sudden drop in mitochondrial membrane potential (eg, CCCP or FCCP or , Any other drug that can quickly bring ΔΨ m to 0), and then to 0 within minutes.
To reach. The term “ΔΨ consumption” refers to agents whose mitochondria induce consumption of mitochondrial membrane potential (eg, ionomycin, thapsigargin,
Atractyloside, A23187, 4-bromo-A23187, adenine nucleotide translocator inhibitor, mitochondrial electron transfer chain (ETC)
Inhibitors of complex I, inhibitors of ETC complex II in the presence of complex I substrate, partial inhibitors of other ETCs, or mitochondrial calcium concentrations as a result of elevated intracellular cytosolic free calcium concentrations Does not produce a ΔΨ reaching 0 within minutes after treatment with other drugs (but this may occur over a longer time frame or after repeated exposure). , A slow decrease of ΔΨ. The person skilled in the art is aware of any number of mitochondrial ETC inhibitors characterized as to which ETC component can be compromised. For further disclosures relating to measurements of mitochondrial membrane potential, agents that induce a sudden drop in mitochondrial membrane potential, and agents that induce consumption of mitochondrial membrane potential, see US Application Serial Nos. 09 / 161,172 and 0.
See 9 / 185,904.

【0100】 ミトコンドリアを例として使用すると、種々の因子が、(1)ミトコンドリア
の外膜と一過性に結合するか、または(2)代表的にはミトコンドリア内の部位
に位置するが、例えば、ミトコンドリア孔移行(mitochondrial
pore transition)(MPT)またはアポトーシス(別名はプロ
グラムされた細胞死、PCD;概説としては、Greenら、Science
281:1309−1312、1998を参照のこと)のような事象の間にミト
コンドリアから放出されるかのいずれかであることが公知である。クラス(1)
に属するタンパク質の例には、ヘキソキナーゼII、ならびにBcl−2、Bc
l−XL、Baxおよびbcl−2遺伝子ファミリーの他のメンバーが含まれる
(Kroemer、Nature Med.3:614−620、1997;N
aritaら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.95:1
4681−14686、1998)。MPTまたはアポトーシスの間に放出され
るクラス(2)の因子の例には、シトクロムc(Yangら、Science
275:1129−1132、1997;Kluckら、Science 27
5:1132−1136、1997)、プロカスパーゼ−2および−9(Sus
inら、J.Exp.Med.189:381−394、1998)、ならびに
アポトーシス誘導因子(AIF;Susinら、J.Exp.Med.184:
1331−1341、1996;Susinら、J.Exp.Med.186:
25−37、1997)が含まれる。これらのタンパク質をコードするヌクレオ
チド配列を含む核酸は、対応する親のタンパク質と同じ、ミトコンドリアとの一
過性の結合またはミトコンドリアからの放出を示す蛍光誘導体を構築するために
使用されて、FLASH、エクオリン、またはグリーン蛍光タンパク質(例えば
、野生型GFP、BFP、CFP、REPおよびYFP)と融合タンパク質を構
築し得る。例えば、ミトコンドリア外膜と結合するヘキソキナーゼII融合タン
パク質(Suiら、Arch.Biochem.Biophys.345:11
1−125、1997)、およびGFP(Mahajanら、Nature B
iotech.16:547−552、1998)または他のタンパク質(Ny
eら、Mol.Cell.Biol.10:5763−5771、1990)を
ミトコンドリアの膜間腔に局在化させるシトクロムc融合タンパク質が記載され
ている。FLASH、エクオリン、およびグリーン蛍光タンパク質の融合タンパ
ク質は、種々の生物学的機能を有する因子のミトコンドリア結合またはミトコン
ドリア放出の程度および/または速度をモニタリングするために設計されるFR
ETに基づくアッセイにおいて供与体化合物または受容体化合物として使用され
る。
Using mitochondria as an example, various factors are either (1) transiently associated with the outer membrane of mitochondria, or (2) typically located at sites within the mitochondria, such as: Mitochondrial pore migration (mitochondrial)
pore transition (MPT) or apoptosis (also known as programmed cell death, PCD; for a review, Green et al., Science).
281: 1309-1312, 1998) and is either released from mitochondria during events. Class (1)
Examples of proteins belonging to the category Hexokinase II, as well as Bcl-2, Bc
l-X L, include other members of the Bax and bcl-2 gene family (Kroemer, Nature Med.3: 614-620,1997; N
arita et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95: 1
4681-14686, 1998). Examples of class (2) factors released during MPT or apoptosis include cytochrome c (Yang et al., Science).
275: 1129-1132, 1997; Kluck et al., Science 27.
5: 1132-1136, 1997), procaspase-2 and -9 (Sus.
in et al. Exp. Med. 189: 381-394, 1998), as well as apoptosis-inducing factor (AIF; Susin et al., J. Exp. Med. 184:
1331-1341, 1996; Susin et al., J. Am. Exp. Med. 186:
25-37, 1997). Nucleic acids containing nucleotide sequences encoding these proteins have been used to construct fluorescent derivatives that exhibit the same transient binding to or release from mitochondria as the corresponding parental proteins, FLASH, aequorin. , Or a fusion protein with a green fluorescent protein (eg, wild type GFP, BFP, CFP, REP and YFP). For example, a hexokinase II fusion protein that binds to the outer mitochondrial membrane (Sui et al., Arch. Biochem. Biophys. 345: 11.
1-125, 1997), and GFP (Mahajan et al., Nature B.
iotech. 16: 547-552, 1998) or other proteins (Ny
e et al., Mol. Cell. Biol. 10: 5763-5771, 1990) have been described that localize cytochrome c fusion proteins to the intermembrane space of mitochondria. FLASH, aequorin, and green fluorescent protein fusion proteins are designed to monitor the extent and / or rate of mitochondrial binding or mitochondrial release of factors with different biological functions.
Used as a donor or acceptor compound in ET-based assays.

【0101】 ETに基づく本発明の方法は、ΔΨmをアッセイするための他の方法を超える
特定の利点を有する。例えば、単一の電位差フルオロホア(すなわち、ΔΨm
存性様式でミトコンドリアに蓄積するフルオロホア)を利用する方法は、ΔΨm
に影響を与える薬剤が導入される場合に、毒性である濃度でフルオロホアが存在
することを必要とし得る(例えば、米国特許第5,169,788号を参照のこ
と)。対照的に、ETに基づく本発明のΔΨmのアッセイは、より少ない、非毒
性のフルオロホアの用量を使用して実行され得る。さらに、形質膜電位は、単一
の電位差フルオロホアが使用されるアッセイにおいてシグナルに寄与するが、本
発明のETに基づくアッセイは、ミトコンドリア膜電位の変化に特異的である。
The ET-based methods of the invention have certain advantages over other methods for assaying ΔΨ m . For example, a method utilizing a single potential fluorophores (i.e., fluorophore that accumulate in mitochondria [Delta] [Psi] m dependent manner) is, [Delta] [Psi] m
It may be necessary for the fluorophore to be present at a concentration that is toxic when an agent affecting A. is introduced (see, eg, US Pat. No. 5,169,788). In contrast, the ET-based assay of ΔΨ m of the present invention can be carried out using lower, non-toxic doses of fluorophore. Moreover, plasma membrane potential contributes to the signal in assays where a single potentiometric fluorophore is used, whereas the ET-based assay of the present invention is specific for changes in mitochondrial membrane potential.

【0102】 検出された蛍光発光は、代表的には、参照シグナルに対して比較される。ΔΨ m の定量的測定のために、参照シグナルは、既知のΔΨmでミトコンドリアにおい
て観察されるシグナルであり得、そして1以上のこのような参照シグナルが使用
され得る。あるいは、ΔΨmは、特定の特異的条件下でΔΨmの変化を評価するた
めに、同じ型のミトコンドリア(例えば、同じ被験体または生物学的供給源由来
のミトコンドリア)中のΔΨmと比較して、または異なる型のミトコンドリア(
例えば、別個の被験体または生物学的供給源由来のミトコンドリア)におけるΔ
Ψmと比較して評価され得る。本発明の特定の実施形態は、以下により詳細に記
載されるように、異なる参照シグナルを使用し得る。
[0102]   The fluorescence emission detected is typically compared to a reference signal. ΔΨ m For the quantitative measurement ofmAnd smell of mitochondria
Can be the signal observed, and one or more such reference signals
Can be done. Alternatively, ΔΨmUnder certain specific conditions ΔΨmTo evaluate the changes in
The same type of mitochondria (eg, from the same subject or biological source)
ΔΨ in the mitochondria ofmOr different types of mitochondria (
Δ in, for example, mitochondria from separate subjects or biological sources)
ΨmCan be evaluated in comparison with. Specific embodiments of the invention are described in more detail below.
As mentioned, different reference signals may be used.

【0103】 (葉緑体) 葉緑体は、植物細胞中に見出されるオルガネラであり、ここで光合成が起こる
。光合成は、植物細胞の代謝の不可欠な部分であることに加えて、多くの他の生
物に同様に影響を与える重要なプロセスである。このことの理由には2つの要素
がある:光合成は、大気中のCO2を、生物学的に使用可能な炭水化物(CHO
n分子に「固定」し、そしてまた、すべての好気性生物によって必要とされる
2を産生する。
Chloroplast Chloroplast is an organelle found in plant cells where photosynthesis occurs. In addition to being an integral part of the metabolism of plant cells, photosynthesis is an important process that affects many other organisms alike. The reason for this is twofold: photosynthesis converts atmospheric CO 2 into bioavailable carbohydrates (CHO).
) “Fix” on n molecules and also produce O 2 required by all aerobic organisms.

【0104】 ミトコンドリアと同様に、葉緑体は二重膜(外膜および内膜)を有し、それら
自体のDNAを含み、そして細胞質において見出されるものから区別される翻訳
因子(リボソーム、tRNAなど)を有する。電子顕微鏡は、ミトコンドリアと
同様に、葉緑体が高度に組織化された内部の超微細構造を有し、この構造には、
ラメラまたはチラコイドディスク(thykaloid disc)として知ら
れる平らな膜ボディーが含まれる。しかし、葉緑体は、代表的にはミトコンドリ
アよりもずっと大きい;高等植物においては、葉緑体は一般的に円筒状の形態で
あり、長さ約5〜10μ、そして直径0.5〜2μの範囲である。他の組織より
も特定の組織(例えば、肝臓)においてより多くの数が存在するミトコンドリア
と同様に、葉緑体は、他の組織よりもいくつかのの組織においてより多くのコピ
ー数を有する。例えば、成熟した葉は多くの葉緑体を含み、そしてこのような葉
の葉緑体DNAの総量は、核DNAの総量の約2倍である(Jopeら、J.C
ell.Biol.79:631−636、1978)。
Like mitochondria, chloroplasts have bilayer membranes (outer and inner membranes), contain their own DNA, and are translation factors that distinguish them from those found in the cytoplasm (ribosomes, tRNAs, etc.). ) Has. Electron microscopy, like mitochondria, has a highly organized internal ultrastructure of the chloroplast, which includes:
Includes a flat membrane body known as a lamella or thylakoid disc. However, chloroplasts are typically much larger than mitochondria; in higher plants, chloroplasts are generally cylindrical in morphology, about 5-10 μ in length, and 0.5-2 μ in diameter. Is the range. Similar to mitochondria, which are more abundant in certain tissues (eg, liver) than others, chloroplasts have a higher copy number in some tissues than others. For example, mature leaves contain many chloroplasts, and the total amount of chloroplast DNA in such leaves is approximately twice the total amount of nuclear DNA (Jope et al., J. C.
ell. Biol. 79: 631-636, 1978).

【0105】 (核および核小体) 核は、いくつかの染色体の形態で細胞のDNAの大部分(情報の観点からであ
って、質量ではない場合)を含むオルガネラである(ミトコンドリアおよび葉緑
体はそれら自体のDNA分子を有し、これらの分子は、代表的には、核ゲノムよ
りもはるかに小さく、従ってより少ない機能をコードする;しかし、細胞は1つ
の核のみを含み、そして多くのミトコンドリアおよび/または葉緑体を含み得る
ので、これらのオルガネラにおけるDNA分子の総量は、核DNAの総量に近づ
き得る)。核は、集合的に核膜と呼ばれる2つの膜(これらの膜は、内核膜およ
び外核膜として公知である)を境界としている。高分子(最も具体的にはRNA
分子)は、核膜孔と呼ばれる核膜の開口を通して細胞質ゾルにまたは細胞質ゾル
から輸送される。
Nucleus and Nucleolar The nucleus is the organelle (mitochondria and chlorophyll) that contains most of the cellular DNA (in terms of information, not mass) in the form of several chromosomes. The body has its own DNA molecules, which are typically much smaller than the nuclear genome, and thus encode fewer functions; however, cells contain only one nucleus and many , And thus the total amount of DNA molecules in these organelles can approach the total amount of nuclear DNA). The nucleus is bounded by two membranes, collectively known as the nuclear envelope, which are known as the inner and outer nuclear membranes. Macromolecules (most specifically RNA
Molecule) is transported to and from the cytosol through an opening in the nuclear membrane called the nuclear pore.

【0106】 核小体は、核の小区画である。メッセンジャー(mRNA)分子がDNAから
転写される核の残りの部分とは対照的に、核小体において産生されるものは、主
にリボソームRNA(rRNA)分子であるようである。
The nucleolus is a small compartment of the nucleus. In contrast to the rest of the nucleus, where messenger (mRNA) molecules are transcribed from DNA, what is produced in the nucleolus appears to be predominantly ribosomal RNA (rRNA) molecules.

【0107】 (エンドソーム、リソソーム、およびペルオキシソーム) 細胞は細胞外液およびそこに溶解している高分子を、エンドサイトーシスと呼
ばれるプロセスによって吸収する。エンドサイトーシスベシクルは、細胞膜の一
部がカップ形状表面の特徴から、内向きに方向付けられた「芽」、および最終的
に、細胞質ゾルに取り込まれる小さな膜結合ベシクルに進化する。エンドソーム
がそこから生じる、カップ形状表面の特徴の形成について、少なくとも2つの機
構が提案されている。第1の機構では、細胞膜の脂質二重層部分の構造および/
または組成の局所的な変化が、その限定された領域にわたる膜の湾曲を引き起こ
し得る。第2の機構では、1以上のコートタンパク質が、細胞膜中の所定の位置
に作用して、カップ形状表面の特徴の形成を誘導し得る。後者の例において、最
もよく特徴付けられている例は、タンパク質クラスリンによって少なくとも部分
的に形成される「被覆小窩」である(概説として、SchekamnおよびOr
ci、Science 271:1526−1533、1966を参照のこと)
(Endosomes, Lysosomes, and Peroxisomes) Cells absorb extracellular fluid and macromolecules dissolved therein by a process called endocytosis. Endocytotic vesicles evolve from a cup-shaped surface feature of a portion of the cell membrane into inwardly directed "buds" and ultimately small membrane-bound vesicles that are taken up by the cytosol. At least two mechanisms have been proposed for the formation of cup-shaped surface features from which endosomes originate. In the first mechanism, the structure of the lipid bilayer portion of the cell membrane and / or
Alternatively, local changes in composition may cause the curvature of the membrane over its limited area. In the second mechanism, one or more coat proteins can act in place in the cell membrane to induce the formation of cup-shaped surface features. In the latter case, the best characterized example is the “coated pit” formed at least in part by the protein clathrin (for review, Schekamn and Or.
ci, Science 271: 1526-1533, 1966).
.

【0108】 リソソームは、種々の加水分解酵素を含み、これらのそれぞれは、特定の型の
高分子の分解を触媒する。このような酵素を含む一次リソソームは細胞内で産生
され、そしてエンドソームと融合して二次リソソームを形成し得る。後者の型の
ベシクルにおいて、一次リソソームからの酵素は、エンドソームの内容物と接触
するようになり、従って、エンドソームの内容物に自由に作用する。一般的に、
二次リソソームの内容物の酵素的消化の後に、その膜は、その内容物を細胞質ゾ
ル中に放出するために溶解する。
Lysosomes contain various hydrolases, each of which catalyze the degradation of specific types of macromolecules. Primary lysosomes containing such enzymes can be produced intracellularly and fused with endosomes to form secondary lysosomes. In the latter type of vesicles, the enzyme from the primary lysosome comes into contact with the endosome's contents and is therefore free to act on the endosome's contents. Typically,
After enzymatic digestion of the contents of secondary lysosomes, the membrane dissolves to release its contents into the cytosol.

【0109】 例えば、二次リソソームの形成および運命は、以下の様式で本発明の方法を使
用して進められ得る。細胞は、エネルギー移動の際に受容体または供与体として
働き得る部分を含むように改変された1以上のリソソーム酵素を産生するように
操作される。このような細胞は、エンドソームに取り込まれる因子と接触するよ
うになり、ここでこの因子は、それぞれET受容体またはET供与体であるよう
に改変されるか、または改変されていた。生じるエンドソームは、一次リソソー
ムと融合する場合、受容体および供与体は同じ細胞内画分(二次リソソーム)に
存在し、そしてETが生じるかまたは本明細書中に記載されるようにモニタリン
グされ得る。二次リソソームの溶解は、ET受容体−供与体対の分子を遊離させ
、次いで、この分子は、細胞質ゾル中に希釈されるにつれて、互いに分離され、
ここでETの程度は、一緒に減少または中断する。
For example, the formation and fate of secondary lysosomes can be advanced using the methods of the invention in the following manner. The cells are engineered to produce one or more lysosomal enzymes that have been modified to contain moieties that can act as acceptors or donors during energy transfer. Such cells come into contact with factors that are taken up by endosomes, where the factors have been or have been modified to be ET acceptors or ET donors, respectively. When the resulting endosome fuses with the primary lysosome, the acceptor and donor are in the same intracellular compartment (secondary lysosome) and ET occurs or can be monitored as described herein. Lysis of secondary lysosomes liberates molecules of the ET acceptor-donor pair, which then separate from each other as they are diluted into the cytosol.
Here the degree of ET is reduced or interrupted together.

【0110】 ペルオキシソームは、単分子膜を境界とする別の型の細胞内ベシクルである。
加水分解酵素を一般的に含むリソソームとは異なり、ペルオキシソームは、過酸
化水素を生成および破壊する酸化酵素を含む。
Peroxisomes are another type of intracellular vesicle bounded by a monolayer.
Unlike lysosomes, which generally contain hydrolases, peroxisomes contain oxidases that produce and destroy hydrogen peroxide.

【0111】 (小胞体) 小胞体(ER)は、広い細胞内空間を取り囲む一連の平らなシート、管、およ
び袋から構成される。ERの膜は、外部の核膜と構造的に連続しており、そして
細胞質全体に広がっている。ERのいくつかの機能には、膜タンパク質および膜
脂質の合成および輸送が含まれる。一般的に言えば、2つの型のERが細胞内に
存在し得る。滑面ERは、一般的に管状の形状であり、そして代表的には、結合
したリボソームを有さない;滑面ERの1つの主要な機能は脂質代謝である。粗
面小胞体は、代表的には平らなシートとして存在し、その細胞質ゾル側には通常
多くの活性な(タンパク質合成を行う)リボソームが結合している。
Endoplasmic Reticulum The endoplasmic reticulum (ER) is composed of a series of flat sheets, tubes, and sacks surrounding a large intracellular space. The ER membrane is structurally continuous with the outer nuclear membrane and extends throughout the cytoplasm. Some functions of the ER include the synthesis and transport of membrane proteins and lipids. Generally speaking, two types of ER can exist intracellularly. The smooth surface ER is generally tubular shaped and typically has no associated ribosomes; one major function of the smooth surface ER is lipid metabolism. The rough endoplasmic reticulum typically exists as a flat sheet, and many active ribosomes (which perform protein synthesis) are usually bound to its cytosolic side.

【0112】 (ゴルジ装置) ゴルジ装置は、積み重なった、平らな、そして膜で囲まれた袋の系であり、そ
して一般的には、分泌のためまたは他の亜細胞区画への送達のための、修飾、ソ
ーティング、および高分子のパッケージングに関与すると考えられている。多数
の小さな(約50nM以上)膜で囲まれたベシクルが、ゴルジ装置と他の亜細胞
区画との間でのその輸送を実行するために高分子を含むと考えられる。
Golgi Device The Golgi device is a system of stacked, flat, and membrane-enclosed sacks, and is generally for secretion or delivery to other subcellular compartments. , Is believed to be involved in modification, sorting, and macromolecular packaging. Vesicles surrounded by numerous small (about 50 nM or more) membranes are believed to contain macromolecules to carry out their transport between the Golgi apparatus and other subcellular compartments.

【0113】 (亜オルガネラ区画) オルガネラの特定の成分もまた、本発明の範囲内の亜細胞区画である。例えば
、ミトコンドリア、葉緑体、および核は、2つの膜によって取り囲まれている。
対になった膜のセット間の腔は、それ自体オルガネラではないが、これは、本明
細書中で定義される亜細胞区画である。このような腔は、例えば、ミトコンドリ
ア膜間腔、葉緑体膜間腔、核膜間腔などとそれぞれ名付けられている。このよう
な腔内の状態およびプロセスは、本発明に従って、受容体−供与体分子の対を膜
間に取り込むことによって、または供与体もしくは受容体を膜間腔に取り込むこ
と、および受容体もしくは供与体をそれぞれ、内膜もしくは外膜のいずれかに取
り込むことによって、モニタリングされ得る。
Sub-Organelle Compartments Certain components of organelles are also subcellular compartments within the scope of the present invention. For example, the mitochondria, chloroplast, and nucleus are surrounded by two membranes.
The cavity between the set of paired membranes is not an organelle per se, but it is a subcellular compartment as defined herein. Such a cavity is named, for example, a mitochondrial intermembrane space, a chloroplast intermembrane space, or a nuclear intermembrane space. Such intracavitary conditions and processes are in accordance with the present invention by incorporating a receptor-donor molecule pair transmembranely, or by incorporating a donor or acceptor into the transmembrane space, and acceptor or donating. It can be monitored by incorporating the body into either the intima or adventitia, respectively.

【0114】 亜細胞区画はそれ自体が膜であり得る。本発明のこの局面において、膜指向性
の供与体(例えば、9−アントリルビニル(LAPC))および受容体(例えば
、3−ペリルエノイル(LPPC))は、1以上の選択した膜に取り込まれる。
膜と水相との間の分配係数は、LAPCおよびLPPCについて、それぞれ8.
3×105および10.5×105である(Razinkovら、Biochim
.Biophys.Acta 1329:149−158、1997)。
The subcellular compartment may itself be a membrane. In this aspect of the invention, membrane-directed donors (eg, 9-anthrylvinyl (LAPC)) and acceptors (eg, 3-perylenoyl (LPPC)) are incorporated into one or more selected membranes.
The partition coefficient between the membrane and the aqueous phase is 8.
3 × 10 5 and 10.5 × 10 5 (Razinkov et al., Biochim.
. Biophys. Acta 1329: 149-158, 1997).

【0115】 (細胞内寄生生物) 目的の他の亜細胞区画としては、細胞内寄生生物(例えば、ウイルスおよび細
胞内細菌(例えば、RickettsiaeおよびChlamydia spp
))が挙げられる。ウイルスは、ゲノム(タンパク質殻によって取り囲まれ、D
NAまたはRNAのいずれかで構成され得る)からなる。動物ウイルスの場合に
おいて、このタンパク質殻それ本体は、しばしば、タンパク質および脂質の両方
を含有するエンベロープ内に包まれる。ウイルスは、細胞内でのみ増殖する。と
いうのも、ウイルスは、宿主細胞の高分子合成プロセスに依存するからである。
従って、それらは、「遺伝的寄生生物」と記載されている。
Intracellular parasites Other subcellular compartments of interest include intracellular parasites such as viruses and intracellular bacteria such as Rickettsiae and Chlamydia spp.
)). The virus has a genome (enclosed by a protein shell, D
Can consist of either NA or RNA). In the case of animal viruses, the protein shell itself is often enclosed within an envelope that contains both protein and lipid. The virus grows only in cells. This is because viruses depend on the host cell's macromolecular synthesis process.
Therefore, they are described as "genetic parasites".

【0116】 本発明がこのような細胞内寄生生物に適用され得る方法の1つの例(例示のた
めに提供され、限定のためではない)は、以下の通りである。ウイルス粒子は、
代表的に、1以上の核酸を取り囲む「コート」またはキャプシドからなる。キャ
プシド(代表的に、1以上の構造的ポリペプチドを含む)は、細胞外環境におい
てウイルス核酸を保護するが、(このウイルス核酸が遊離されかつ複製されるべ
き場合には)ウイルスが宿主細胞によって取り込まれた後に、取り除かれなけれ
ばならない。キャプシドが取り除かれるプロセスは、「アンコーティング」と呼
ばれ、そして代表的に、細胞質(または細胞質内の亜細胞区画(例えば、小胞)
)において起こる。ほとんどの動物ウイルスは、キャプシドの一部であるポリペ
プチドに対する細胞内プロテアーゼの作用の結果としてアンコーティングを経験
する。ウイルスアンコーティングを、例えば、細胞内プロテアーゼの作用を阻害
することによって阻害またはブロックする因子は、新規の抗ウイルス因子である
と予期され、ウイルスのアンコーティングをアッセイする方法は、このような因
子についてスクリーニングするために有用である。
One example of how the present invention may be applied to such intracellular parasites (provided by way of illustration and not limitation) is as follows. Virus particles
It typically consists of a "coat" or capsid that surrounds one or more nucleic acids. The capsid, which typically comprises one or more structural polypeptides, protects the viral nucleic acid in the extracellular milieu, but (if the viral nucleic acid is to be released and replicated) the virus is After being captured, it must be removed. The process by which the capsid is removed is called "uncoating" and is typically the cytoplasm (or subcellular compartments within the cytoplasm (eg, vesicles)).
) Occurs in. Most animal viruses experience uncoating as a result of the action of intracellular proteases on the polypeptides that are part of the capsid. Factors that inhibit or block viral uncoating, for example, by inhibiting the action of intracellular proteases, are expected to be novel antiviral factors, and methods for assaying viral uncoating are described for such factors. Useful for screening.

【0117】 本発明は、例えば、以下の様式でウイルスのアンコーティングをアッセイする
ための方法を提供する。受容体−供与体分子対を含むウイルス粒子(「ロードさ
れたウイルス」)が、調製され;これは、例えば、脂質膜に特異的に局在化する
ウイルス粒子、またはウイルスに感染した細胞を供与体−受容体分子対と接触さ
せることによって達成され得る。例示のためであり、限定をしないが、供与体は
、9−アントリルビニル(LAPC)であり得、そして受容体は、3−ペリレノ
イル(LPPC)であり得る(Razinkovら、Biochim.Biop
hys.Acta 1329:149−158,1997)。
The invention provides, for example, methods for assaying viral uncoating in the following manner. Viral particles containing an acceptor-donor molecule pair (“loaded virus”) are prepared; eg, donating viral particles that specifically localize to lipid membranes, or cells infected with the virus. This can be achieved by contacting the body-receptor molecule pair. By way of example, and not limitation, the donor can be 9-anthrylvinyl (LAPC) and the acceptor can be 3-perirenoyl (LPPC) (Razinkov et al., Biochim. Biop.
hys. Acta 1329: 149-158, 1997).

【0118】 ウイルス吸着は、代表的に、4℃および37℃にて等しく良好に起こる一方で
、アンコーティングは、37℃にて迅速に進行するが、4℃の場合は、進行した
としてもゆっくりと進行する。従って、ロードされたウイルスは、4℃にて完全
な吸着を可能にする時間細胞と接触され、その後、温度は、アンコーティングが
進行することを可能にするように37℃まで上昇される。ロードされたウイルス
のアンコーティングが進行するにつれて、供与体−受容体分子は、キャプシドか
ら放出され、従って、それらは、互いに対する近接性を失う。近接性のこの損失
は、蛍光の増大(1方の分子が他方の蛍光をクエンチする場合)または減少(供
与体−受容体分子が互いに非常に近接しているときに蛍光が生成される場合)の
いずれかで反映される。従って、蛍光における変化の速度は、ウイルスのアンコ
ーティングと相関する。このアッセイ系に添加された場合、ウイルスのアンコー
ティングを阻害する因子は、蛍光における変化を減少または排除する。
Viral adsorption typically occurs equally well at 4 ° C. and 37 ° C., while uncoating proceeds rapidly at 37 ° C., but slowly at 4 ° C. if at all. And proceed. Therefore, the loaded virus is contacted with the cells at 4 ° C for a time allowing complete adsorption, after which the temperature is raised to 37 ° C to allow uncoating to proceed. As the uncoating of the loaded virus progresses, donor-acceptor molecules are released from the capsid, thus they lose their proximity to each other. This loss of proximity results in an increase in fluorescence (when one molecule quenches the fluorescence of the other) or a decrease (when fluorescence is produced when the donor-acceptor molecules are in close proximity to each other). Will be reflected in either. Thus, the rate of change in fluorescence correlates with viral uncoating. Factors that inhibit viral uncoating when added to this assay system reduce or eliminate changes in fluorescence.

【0119】 リケッチア属は、節足動物および他の生物における細胞内増殖に適応した、小
さく、多形態の、グラム陰性球杆菌である。R.quintana(塹壕熱の病
原因子)を除いて、すべてのリケッチア属は、増殖のために生存細胞を必要とす
る。種は、細胞内増殖の場所に関して異なる;例えば、R.tsutsugam
ushiは、代表的に、細胞質においてのみ成長し、斑点熱群の生物は、細胞質
および核の両方において増殖し、そしてC.burnetiiは、細胞質および
食胞融解小体内で増殖する。
Rickettsia is a small, polymorphic, Gram-negative coccobacillus adapted for intracellular growth in arthropods and other organisms. R. Except for quintana, the causative agent of trench fever, all Rickettsiae require viable cells for growth. Species differ in terms of location of intracellular growth; tsusugam
Ushi typically grows only in the cytoplasm, spot heat group organisms proliferate in both the cytoplasm and nucleus, and C. burnetii grows in the cytoplasm and phagolysic corpuscles.

【0120】 クラミジア科は、多くの脊椎動物の宿主(代表的に、鳥または哺乳動物(ヒト
を含む))に感染する、偏性の細胞内細菌性寄生生物の科である。Chlamy
diaの独特な発達周期は、基本小体(代謝休止性の、Chlamydiaの細
胞外段階)による宿主細胞への結合、およびこの宿主細胞による内部移行で開始
する。食菌された基本小体は、二分裂によって増殖する網様体に発達する。基本
小体の子孫は、複製された網様体から形成され、そして宿主細胞が破裂する場合
に放出される。
The Chlamydiaceae is a family of obligate intracellular bacterial parasites that infects many vertebrate hosts, typically birds or mammals, including humans. Chlamy
The unique developmental cycle of dia begins with binding to the host cell by the elementary body (metabolic, extracellular phase of Chlamydia) and internalization by this host cell. Phagocytosed elementary bodies develop into a reticular body that proliferates by mitosis. The progeny of the elementary body are formed from replicated reticulate bodies and are released when the host cell ruptures.

【0121】 Chlamydiaの生活環は、本発明が細胞内寄生生物に適用され得る方法
の別の非限定な例を表す。Chlamydiaは、食胞内で細胞内に生存する。
なぜなら、部分的には、この基本小体細胞壁は、食胞融解小体が形成された場合
に基本小体を分解する加水分解性酵素を含むリソソームとの食胞の融合を阻害す
るように思われるからである。それぞれ基本小体が供与体分子または受容体分子
で標識され、そしてリソソームが受容体または供与体分子で標識される場合、エ
ネルギー移動は、食胞融解小体が形成される場合に起こる。基本小体が食胞とリ
ソソームの融合を妨げる能力を阻害する因子は、本発明によってモニターされ得
るエネルギー移動を提供する;このような因子は、Chlamydia感染を処
置するために有用な新規の抗生物質であると予期される。
The life cycle of Chlamydia represents another non-limiting example of how the present invention can be applied to intracellular parasites. Chlamydia live intracellularly within the phagosome.
Because, in part, this basal cell wall appears to inhibit phagosome fusion with lysosomes, which contain hydrolytic enzymes that degrade the basal bodies when phagosomes are formed. Because it is done. When the elementary bodies are labeled with a donor or acceptor molecule, respectively, and the lysosomes are labeled with an acceptor or donor molecule, energy transfer occurs when phagosomes are formed. Factors that inhibit the ability of the elementary bodies to interfere with the fusion of phagosomes and lysosomes provide energy transfer that can be monitored by the present invention; such factors are novel antibiotics useful for treating Chlamydia infections. Is expected to be.

【0122】 (亜細胞区画内のまたはこれに結合する高分子の間の相互作用のアッセイ) 本発明の別の局面において、エネルギー移動は、亜細胞区画内で見出されたか
またはこれに結合する高分子の対の間の相互作用をモニターするために使用され
る。高分子種およびオルガネラまたは他の亜細胞区画の関係をモニターするため
の手段に関するこの実施形態は、エネルギー移動が、2つの型の高分子の間の相
互作用を評価するために使用される系と混同されるべきでない。
Assay for Interactions between Macromolecules in or Associated with Subcellular Compartments In another aspect of the invention, energy transfer is found in or binds to subcellular compartments. Used to monitor the interaction between pairs of macromolecules. This embodiment, which relates to a means for monitoring the relationship between macromolecular species and organelles or other subcellular compartments, describes a system in which energy transfer is used to assess the interaction between two types of macromolecules. It should not be confused.

【0123】 1つの例として、幾つかの癌細胞は、1以上の亜細胞区画に優先的に結合され
得るタンパク質の過剰発現から少なくとも一部生じると考えられる。bcl−2
遺伝子は、特定の型のリンパ性癌(よって、B細胞リンパ腫の名がある)におけ
る原因因子として最初に同定された。ここで、bcl−2は、過剰発現され、B
細胞について寿命の異常な延長を生じ、次いで、これらの細胞に明白な悪性疾患
およびリンパ性腫瘍発症を生じるさらなる変異を蓄積させると考えられる(Bc
l−2ファミリーのタンパク質の総説について、Davies,Trends
in Neuroscience 18:355−358,1995;Kroe
mer,Nature Med.3:614−620,1997;WO95/1
3292;WO95/00160;および米国特許第5,015,568を参照
のこと)。
As one example, some cancer cells are believed to result, at least in part, from overexpression of a protein that can be preferentially bound to one or more subcellular compartments. bcl-2
The gene was first identified as the causative agent in certain types of lymphoid cancer (hence the name B-cell lymphoma). Where bcl-2 is overexpressed and B
It is thought to result in an abnormal prolongation of lifespan for the cells, which then accumulates additional mutations that result in overt malignancy and lymphoid neoplasia (Bc).
For a review of the 1-2 family of proteins, see Davies, Trends
in Neuroscience 18: 355-358, 1995; Kroe.
mer, Nature Med. 3: 614-620, 1997; WO95 / 1.
3292; WO95 / 00160; and U.S. Pat. No. 5,015,568).

【0124】 Bcl−2の生化学的機能は、知られていない(すなわち、それが酵素、レセ
プターまたはシグナル伝達分子として作用するか否かが明らかでない)が、ミト
コンドリア外膜、核膜および小胞体に局在することが、知られている。Bcl−
2ファミリーのタンパク質の別のメンバーであるBaxは、ミトコンドリア外膜
に局在する。FRETは、個々のミトコンドリアにおいてBcl−2とBaxの
相互作用を実証するように使用されるが(Mahajanら、Nat.Biot
echnol.16:547−552,1988)、エネルギー移動は、亜細胞
区画とのこのようなタンパク質の結合(またはこの区画からの分離)をモニター
するためには使用されていない。本発明は、高分子と亜細胞区画との相互作用を
モニターするための方法を提供する。
The biochemical function of Bcl-2 is unknown (ie, it is unclear whether it acts as an enzyme, receptor or signaling molecule), but the outer mitochondrial membrane, nuclear membrane and endoplasmic reticulum It is known to be localized in. Bcl-
Bax, another member of the two family of proteins, is localized to the outer mitochondrial membrane. FRET has been used to demonstrate the interaction of Bcl-2 and Bax in individual mitochondria (Mahajan et al. Nat. Biot.
echnol. 16: 547-552, 1988), energy transfer has not been used to monitor the binding of (or dissociation from) such proteins to subcellular compartments. The present invention provides a method for monitoring the interaction of macromolecules with subcellular compartments.

【0125】 このような方法の1つの例は、以下の通りである。ミトコンドリア内膜および
外膜を合わせた幅は、22±4nmであると見積もられていた(Perkins
ら、J.Structural Biol.119:260−272,1997
)。従って、供与体(または受容体)分子を膜間腔にロードすることは、それら
の分子をミトコンドリア外膜内に存在するかまたはこれに結合した受容体(また
は供与体)分子と十分に非常に近接させると予期される。従って、Bcl−2タ
ンパク質のミトコンドリア外膜への局在化のような事象は、膜間腔にロードされ
た供与体(または受容体)によりエネルギー移動をうける受容体(または供与体
)でBcl−2をタグ化することによってモニターされ得る。このような様式で
、ミトコンドリアからのタンパク質(例えば、シトクロム)の分離は、供与体ま
たは受容体でタグ化したシトクロムcタンパク質および受容体または供与体をそ
れぞれロードした膜間腔を用いて追跡され得る。このようなプロセスは、アポト
ーシス経路における重要な事象を表すと考えられる(Greenら、Scien
ce 281:1309−1312,1998;Green,Cell 94:
695−698,1998)。
One example of such a method is as follows. The total width of the inner and outer mitochondrial membranes was estimated to be 22 ± 4 nm (Perkins
Et al., J. Structural Biol. 119: 260-272, 1997.
). Thus, loading the donor (or acceptor) molecules into the transmembrane space is very well enough with the acceptor (or donor) molecules present in or bound to the mitochondrial outer membrane. Expected to be in close proximity. Thus, events such as the localization of the Bcl-2 protein to the outer mitochondrial membrane are associated with Bcl- at the acceptor (or donor) that undergoes energy transfer by the donor (or acceptor) loaded in the transmembrane space. Can be monitored by tagging 2. In this manner, the separation of proteins (eg, cytochromes) from mitochondria can be followed using donor or acceptor-tagged cytochrome c proteins and transmembrane spaces loaded with acceptor or donor, respectively. . Such processes are thought to represent key events in the apoptotic pathway (Green et al., Science).
281: 1309-1312, 1998; Green, Cell 94:
695-698, 1998).

【0126】 (種特異的薬剤についてのスクリーニング) 特定の実施形態において、本発明は、種特異的薬剤を同定するためのスクリー
ニングアッセイを提供する。「種特異的薬剤」とは、ある種に属する第1の生物
の亜細胞区画に影響を及ぼすが、別の種に属する第2の生物の相同な亜細胞区画
に影響を及ぼさない薬剤をいう。従って、本発明は、第2の細胞学的供給源の亜
細胞区画における対応する細胞膜電位を実質的に変更せずに、第1の生物学的供
給源の亜細胞区画における細胞膜電位を優先的に変更する薬剤を同定するための
方法を提供する。好ましい実施形態において、亜細胞区画は、ミトコンドリアで
あり、そして細胞膜電位は、ミトコンドリア膜電位である。従って、本方法によ
って提供されるスクリーニングアッセイは、候補薬剤の非存在下および存在下で
、細胞膜電位をアッセイすることに妥当な部分関し、このアッセイは、第1およ
び第2の別個の生物学的供給源由来の1以上の細胞膜をそれぞれ含む第1および
第2サンプルを、ET供与体およびET受容体分子と接触させること、ET供与
体を励起させて励起ET供与体分子を生成すること、ET供与体からET受容体
へのエネルギー移動によって生じるシグナルを検出すること、そして候補薬剤の
非存在において生じたシグナルを候補薬剤の存在において生じたシグナルと比較
することによる。
Screening for Species-Specific Agents In certain embodiments, the present invention provides screening assays for identifying species-specific agents. “Species-specific drug” refers to a drug that affects the subcellular compartments of a first organism belonging to one species, but does not affect the homologous subcellular compartments of a second organism belonging to another species. . Thus, the present invention preferentially favors the cell membrane potential in the subcellular compartment of the first biological source, while substantially not altering the corresponding cell membrane potential in the subcellular compartment of the second cytological source. A method for identifying a drug that changes In a preferred embodiment, the subcellular compartment is mitochondria and the cell membrane potential is the mitochondrial membrane potential. Thus, the screening assay provided by the present method involves a relevant portion of assaying cell membrane potential in the absence and presence of a candidate agent, which assay comprises a first and second distinct biological Contacting a first and a second sample, each containing one or more cell membranes from a source, with an ET donor and an ET acceptor molecule, exciting the ET donor to produce an excited ET donor molecule, ET By detecting the signal produced by the energy transfer from the donor to the ET acceptor and comparing the signal produced in the absence of the candidate agent with the signal produced in the presence of the candidate agent.

【0127】 本発明が、第2の生物学的供給源由来のミトコンドリアにおけるミトコンドリ
ア膜電位を実質的に変更しないで、第1の生物学的供給源由来のミトコンドリア
におけるミトコンドリア膜電位を優先的に変更する薬剤を同定するための方法に
関する特定の好ましい実施形態において、ET供与体分子もET受容体分子もミ
トコンドリアに対して内因性でなく、そしてET供与体およびET受容体の各々
は、本明細書中に提供されるように、互いに独立して、同じ亜ミトコンドリア部
位かまたは受容可能に隣接した亜ミトコンドリア部位に局在する。代表的に、本
明細書中に提供される技術に基づいて、当業者は、候補薬剤が、ミトコンドリア
膜電位のような細胞膜電位を変更する場合を、例えば、この薬剤の非存在下で検
出された電位に対して、この薬剤の存在下での膜電位の統計学的に有意な変化を
検出することによって、容易に決定し得る。ミトコンドリア膜電位を決定するた
めの方法はまた、米国特許出願番号第09/161,172号に提供される。
The present invention preferentially alters mitochondrial membrane potential in mitochondria from a first biological source without substantially altering mitochondrial membrane potential in mitochondria from a second biological source. In a particular preferred embodiment of the method for identifying an agent that does, neither the ET donor molecule nor the ET acceptor molecule is endogenous to mitochondria, and each of the ET donor and ET acceptor is described herein. As provided therein, independently of each other, they are localized at the same or receptively adjacent sub-mitochondrial sites. Typically, based on the techniques provided herein, one of skill in the art will detect when a candidate agent alters a cell membrane potential, such as the mitochondrial membrane potential, eg, in the absence of the agent. Can be readily determined by detecting a statistically significant change in membrane potential in the presence of this drug, relative to the potential applied. Methods for determining mitochondrial membrane potential are also provided in US patent application Ser. No. 09 / 161,172.

【0128】 本明細書中で使用される場合、本方法に従って同定された薬剤(種特異的薬剤
であるかまたは第2の生物学的供給源(例えば、第2の種)由来のミトコンドリ
アにおけるミトコンドリア膜電位を実質的に変更しないで、第1の生物学的供給
源(例えば、第1の種)由来のミトコンドリアにおけるミトコンドリア膜電位を
「優先的に」変更する薬剤である)とは、第1の種および第2の種のミトコンド
リアまたは細胞との接触の後、この種のうちの一方(すなわち、第1の種または
第2の種のいずれかであるが両方ではない)由来のミトコンドリアまたは細胞の
継続した生存能を提供する一方で、他方の種由来のミトコンドリアまたは細胞の
死滅または増殖の障害を提供する薬剤をいう。同様に、このような薬剤が、第1
の種のミトコンドリアにおけるミトコンドリア膜電位を「実質的に」変更しない
場合は、第1の種および第2の種のミトコンドリアまたは細胞との接触の後、そ
の種の一方(すなわち、第1の種または第2の種のいずれかであるが、両方では
ない)由来のミトコンドリアまたは細胞の継続した生存能を提供する一方で、他
方の種由来のミトコンドリアまたは細胞の死滅または増殖の障害を提供する薬剤
をいう。従って、このような薬剤によるミトコンドリア膜電位の優先的変更は、
この効果が種特異的である限り、ΔΨmを増加し得るしまたは減少し得る。理論
に拘束されることを望まないが、本方法に従って同定されたこのような薬剤との
接触の結果として、種特異的様式で死滅または増殖の障害を経験する細胞は、ア
ポトーシス性またはネクローシス性になること、細胞周期を停止すること、また
は細胞増殖抑制性になること、あるいは他の任意の機構によって生存しつづけら
れないかまたは成長し得ないことによって、それを経験し得る。
As used herein, mitochondria in mitochondria identified according to the method (either a species-specific agent or from a second biological source (eg, a second species)) identified in the mitochondria A drug that “preferentially” alters mitochondrial membrane potential in mitochondria from a first biological source (eg, a first species) without substantially altering the membrane potential is said to be Mitochondria or cells from one of the species (ie, either the first species or the second species but not both) after contact with the mitochondria or cells of the species Of the mitochondria or cells from the other species, while providing continued viability of the. Similarly, such agents are
Of the species of the first species and the second species after contact with the mitochondria or cells of the species (ie, the first species or Agents that provide continued viability of mitochondria or cells from one of the second species, but not both, while providing killing or impaired proliferation of mitochondria or cells from the other species. Say. Therefore, the preferential alteration of mitochondrial membrane potential by such agents is
As long as this effect is species-specific, ΔΨ m can be increased or decreased. Without wishing to be bound by theory, cells that experience death or impaired proliferation in a species-specific manner as a result of contact with such agents identified according to the present method become apoptotic or necrotic. It may be experienced by becoming, arresting the cell cycle, or becoming cytostatic, or being unable to survive or grow by any other mechanism.

【0129】 特定の他の実施形態において、第2の生物学的サンプル(例えば、第2の組織
)由来のミトコンドリアにおけるミトコンドリア膜電位を実質的に変更しないで
、第1の生物学的サンプル(例えば、第1の組織)由来のミトコンドリアにおけ
るミトコンドリア膜電位を「優先的に」変更する、本方法に従って同定された薬
剤とは、第1および第2の生物学的サンプルのミトコンドリアまたは細胞との接
触の後、そのサンプルの一方(すなわち、第1の組織サンプルまたは第2の組織
サンプルのいずれかであるが、両方ではない)由来のミトコンドリアまたは細胞
のの継続した生存能を提供する一方で、他方のサンプル由来のミトコンドリアま
たは細胞の死滅または増殖の障害を提供する薬剤をいう。同様に、このような薬
剤が、第1のサンプルのミトコンドリアにおけるミトコンドリア膜電位を「実質
的に」変更しない場合は、第1の種および第2の種のミトコンドリアまたは細胞
との接触の後、そのサンプルの一方(すなわち、第1のサンプルまたは第2のサ
ンプルのいずれかであるが、両方ではない)由来のミトコンドリアまたは細胞の
継続した生存能を提供する一方で、他方のサンプル(species)由来のミ
トコンドリアまたは細胞の死滅または増殖の障害を提供する薬剤をいう。従って
、このような薬剤によるミトコンドリア膜電位の優先的な変更は、この効果がサ
ンプル特異的である限り、ΔΨmを増加し得るしまたは減少し得る。これらの実
施形態に従って、組織特異的な様式で選択的に作用する薬剤は、同定され得、そ
の結果、この薬剤は、特定の組織の型におけるミトコンドリア膜電位を操作し、
同じ生物においてさえ、他の型では操作しないようにするために使用され得る。
あるいは、第1の組織および第2の組織は、同じ種の別個の被験体由来であって
もよいしまたは別個の種の被験体由来であってもよい。例えば、本発明のこのよ
うな方法に従って、肝細胞ミトコンドリア膜電位を実質的に変更しないでニュー
ロン細胞ミトコンドリア電位を優先的に変更する薬剤が、このアプローチを使用
して同定され得る。
[0129] In certain other embodiments, the mitochondrial membrane potential in mitochondria from a second biological sample (eg, a second tissue) is not substantially altered and the first biological sample (eg, An agent identified according to the present method that “preferentially” alters the mitochondrial membrane potential in mitochondria from a first tissue) of the first and second biological samples. And then provide continued viability of mitochondria or cells from one of the samples (ie, either the first tissue sample or the second tissue sample, but not both), while the other Refers to an agent that provides for death or proliferation of mitochondria or cells from a sample. Similarly, if such an agent does not “substantially” alter the mitochondrial membrane potential in the mitochondria of the first sample, it may be exposed to the mitochondria or cells of the first and second species after contact with the mitochondria or cells of the first and second species. Provide continued viability of mitochondria or cells from one of the samples (ie, either the first sample or the second sample, but not both), while deriving from the other sample (species) Refers to agents that provide for mitochondrial or cell death or impaired proliferation. Therefore, the preferential alteration of mitochondrial membrane potential by such agents may increase or decrease ΔΨ m , as long as this effect is sample specific. According to these embodiments, agents that act selectively in a tissue-specific manner can be identified such that they engineer mitochondrial membrane potential in specific tissue types,
Even in the same organism, it can be used to prevent manipulation with other types.
Alternatively, the first tissue and the second tissue may be from separate subjects of the same species or may be from subjects of different species. For example, according to such methods of the invention, agents that preferentially alter neuronal cell mitochondrial potential without substantially altering hepatocyte mitochondrial membrane potential can be identified using this approach.

【0130】 亜細胞区画の例としてミトコンドリアを使用して、本発明のこの実施形態は、
例えば、異なる種に由来するミトコンドリア(例えば、トリパノソーマ類(As
hkenaziら、Science 281:1305−1308,1998)
ならびに他の真核生物病原体および寄生生物(昆虫が挙げられるが、これに限定
されない))におけるΔΨの急落を選択的に誘導するが、それらの哺乳動物宿主
の細胞で見出されるミトコンドリアにおけるΔΨの急落を誘導しない薬剤を同定
するために使用され得る。このような薬剤は、このような病原体および寄生生物
の予防的または治療的取り扱いのために有用であると予期される。
Using mitochondria as an example of a subcellular compartment, this embodiment of the invention
For example, mitochondria from different species (eg, trypanosomes (As
hkenazi et al., Science 281: 1305-1308, 1998).
As well as other eukaryotic pathogens and parasites, including but not limited to insects, that induce a plunge of ΔΨ, but plunge of ΔΨ in mitochondria found in cells of their mammalian hosts. Can be used to identify agents that do not induce. Such agents are expected to be useful for the prophylactic or therapeutic treatment of such pathogens and parasites.

【0131】 例えば、アピコンプレックス門(以前は、Sporozoaと呼んだ)のメン
バーは、細胞内寄生生物である多数かつ多岐の群の病原性原生動物を含む。いく
つかのメンバー(Babesia、TheileriaおよびEimeria種
を含む)は、商業的に重要な動物疾患を引き起こし、そして他のメンバー(例え
ば、Toxoplasma gondiiおよびCryptosporidiu
m spp.)もまた、ヒト疾患を、特に、免疫無防備状態の個体において引き
起こす。このアピコンプレックス(acomplexican)は、その染色体
外DNAエレメントに関して通常ではない。なぜなら、それらは、ミトコンドリ
アゲノムおよび推定プラスチドゲノムの両方を含むからである(概説として、F
eagin、Ann.Rev.Microbiol.48:81〜104、19
94を参照のこと)。好ましくは、最も十分に研究されたアピコンプレックス(
acomplexican)は、マラリアを引き起こすPlasmodium種
である。抗マラリア薬剤としては、Plasmodiumミトコンドリアの機能
を特異的に損なう薬剤(Petersら、Ann.Trop.Med.Pars
itol.78:567〜579、1984;Bascoら、J.Eukary
ot.Microbiol.41:179〜183、1994)が挙げられ、そ
して1つのこのような薬剤アトバコン(atovaquone)は、Plasm
odium yoelii由来のミトコンドリアにおけるΔΨを急落させるが、
哺乳動物ミトコンドリアのΔΨに対しては何の影響も有さない(Srivast
avaら、J.Biol.Chem.272:3961〜3966、1997)
。従って、本発明のΔΨのETに基づくアッセイが、新規な抗マラリア薬剤(す
なわち、Plasmodium由来のミトコンドリアにおけるΔΨ急落を引き起
こすが哺乳動物ミトコンドリアにおいては引き起こさない化合物)について、化
合物のライブラリーをスクリーニングするために使用され得る。
For example, members of the phylum Apicomplex (formerly known as Sporozoa) include a large and diverse group of pathogenic protozoa that are intracellular parasites. Some members (including Babesia, Theileria and Eimeria species) cause animal diseases of commercial importance, and other members (eg Toxoplasma gondii and Cryptosporidiu).
m spp. ) Also causes human disease, especially in immunocompromised individuals. This acomplexan is unusual for its extrachromosomal DNA element. Because they contain both the mitochondrial and putative plastid genomes (for review, F
eagin, Ann. Rev. Microbiol. 48: 81-104, 19
94). Preferably, the most well-studied Apicomplex (
acomplexan) is a Plasmodium species that causes malaria. As an antimalarial drug, a drug that specifically impairs the function of Plasmodium mitochondria (Peters et al., Ann. Trop. Med. Pars
itol. 78: 567-579, 1984; Basco et al., J. Am. Eukary
ot. Microbiol. 41: 179-183, 1994), and one such drug, atovaquone, is
A sudden drop in ΔΨ in mitochondria from odium yoelii
It has no effect on mammalian mitochondrial ΔΨ (Srivast
ava et al. Biol. Chem. 272: 3961-966, 1997).
. Therefore, a ΔΨ ET-based assay of the present invention screens a library of compounds for novel antimalarial agents (ie, compounds that cause a ΔΨ plunge in Plasmodium-derived mitochondria but not mammalian mitochondria). Can be used for.

【0132】 別の例として、本発明のこの実施形態は、望ましくない植物(例えば、雑草)
由来のミトコンドリアにおいてΔΨ急落を選択的に誘導するが望ましい植物(例
えば、穀物)においてはそうしない薬剤、あるいは、望ましくない昆虫(特に、
Lepidoptera科および穀物に損傷を与える他の昆虫のメンバー)にお
いてΔΨ急落を選択的に誘導するが望ましい昆虫(例えば、ハチ)もしくは望ま
しい植物においてはそうしない薬剤を生成および同定するために使用される。そ
のような薬剤は、そのような望ましくない植物および昆虫の管理および制御に有
用であると予測される。培養昆虫細胞(例えば、Spodoptera fru
giperda由来のSf9細胞株およびSf21細胞株、ならびにTrich
opolusia ni由来のHIGH FIVETM細胞株(これらの3種の細
胞株は、InVitrogen、Carlsbad、Californiaから
入手可能である)を含む)が、本発明の特定のこのような実施形態におけるミト
コンドリアの供給源であり得る。
As another example, this embodiment of the invention may be directed to unwanted plants (eg, weeds).
Agents that selectively induce a ΔΨ plunge in the mitochondria from which it is desirable but not in plants (eg, cereals) or undesired insects (especially,
It is used to generate and identify agents that selectively induce a ΔΨ plunge in the Lepidoptera family and members of other insects that damage cereals, but not in desirable insects (eg, bees) or desirable plants. Such agents are expected to be useful in the control and control of such unwanted plants and insects. Cultured insect cells (eg, Spodoptera fru
Sif9 cell line and Sf21 cell line derived from piperda, and Trich
source of mitochondria in certain such embodiments of the present invention, including the HIGH FIVE cell lines from Opolisia ni (including these three cell lines are available from InVitrogen, Carlsbad, Calif.). Can be.

【0133】 本発明のこの実施形態において、第1の種の目的の亜細胞区画は、第1の波長
で蛍光を発する第1の供与体−受容体分子対をロードされ、そして第2の種由来
の対応する亜細胞区画は、第2の波長で蛍光を発する第2の供与体−受容体分子
対をロードされる。例えば、2つの異なる種由来のミトコンドリアは、そのよう
な供与体−受容体分子対をロードされ得る。ロードされたミトコンドリアの2つ
の型は、単一のチャンバーに配置され、次いで、種特異的様式でMPTを誘導す
る能力について試験される薬剤もまた、そのチャンバーに導入される。第1の波
長および第2の波長の両方の蛍光における変化が、同時様式で経時的に測定され
る。例えば、Fluorometris Imaging Plate Rea
der(FLIPRTM)装置(以下を参照のこと)が、第1の様式(第1の波長
の蛍光がモニターされる)から第2の様式(第2の波長の蛍光がモニターされる
)への間を迅速に交替するように使用され得る。種特異的薬剤は、第1の種由来
のミトコンドリアにおいてMPTを誘導するが、第2の種由来のミトコンドリア
においては誘導せず、従って、一方の波長での蛍光の変化の程度、速度、頻度ま
たは大きさに影響するが、もう一方には影響しない。
In this embodiment of the invention, the subcellular compartment of interest of the first species is loaded with a first donor-acceptor molecule pair that fluoresces at a first wavelength and a second species. The corresponding subcellular compartment from which is loaded with a second donor-acceptor molecule pair that fluoresces at a second wavelength. For example, mitochondria from two different species can be loaded with such donor-acceptor molecule pairs. The two types of loaded mitochondria are placed in a single chamber, and then agents to be tested for their ability to induce MPT in a species-specific manner are also introduced into that chamber. Changes in fluorescence at both the first and second wavelengths are measured over time in a simultaneous fashion. For example, Fluorometris Imaging Plate Rea
a der (FLIPR ) device (see below) from a first mode (monitoring fluorescence at a first wavelength) to a second mode (monitoring fluorescence at a second wavelength) It can be used to quickly alternate between. The species-specific agent induces MPT in the mitochondria from the first species but not in the mitochondria from the second species, and thus the extent, rate, frequency or change in fluorescence at one wavelength Affects size but not the other.

【0134】 (診断法および治療薬剤についてのスクリーニング) 本発明は、種々の目的のために、疾患または障害に関連する亜細胞状態のアッ
セイまたは細胞内プロセスのアッセイを開発するために使用され得る。1つの目
的は、そのような疾患および障害に罹患する患者の診断および予後を補助するこ
と、ならびに個体がそのような疾患および障害を発症する素因を潜在的に有する
否かを決定するのを補助することである。別の目的は、そのような疾患および障
害を罹患している患者、またはそのような疾患および障害を発症する素因を潜在
的に有する患者に対して、治癒効果、治療効果、待期効果、回復効果、予防(p
reventative)効果、予防(prophylactic)効果、また
は疾患妨害効果を有する薬剤について化合物の集合(collection)を
スクリーニングすることである。
Screening for Diagnostic and Therapeutic Agents The present invention can be used to develop assays for subcellular conditions or intracellular processes associated with diseases or disorders for a variety of purposes. One purpose is to assist in the diagnosis and prognosis of patients suffering from such diseases and disorders, and to determine whether an individual potentially has a predisposition to develop such diseases and disorders. It is to be. Another object is to treat patients with such diseases and disorders, or those who potentially have a predisposition to develop such diseases and disorders, curative, therapeutic, palliative, recovery. Effect, prevention (p
Screening the collection of compounds for agents that have a reductive, prophylactic, or disease-blocking effect.

【0135】 従って、本発明は、細胞膜電位を変更する薬剤を同定するための方法を提供し
、そして特定の好ましい実施形態において、ミトコンドリア膜電位を変更する薬
剤を同定するための方法を提供する。他の特定の好ましい実施形態において、本
発明は、ミトコンドリア膜電位を変更する薬剤のレギュレーターを同定するため
の方法を提供する。従って、この方法により提供されるスクリーニングアッセイ
は、適切な部分において、候補薬剤または候補レギュレーターの非存在下もしく
は存在下で、細胞膜電位をアッセイすることに関し、このアッセイは、1つ以上
の細胞膜を含むサンプルをET供与体およびET受容体分子と接触させる工程、
ET供与体を励起させて、励起したET供与体分子を生成する工程、このET供
与体からET受容体へのエネルギー移動により生じるシグナルを検出する工程、
ならびにその候補薬剤(またはレギュレーター)の非存在下で生じるシグナルを
候補薬剤(またはレギュレーター)の存在下で生じるシグナルと比較する工程に
よる。ミトコンドリア膜電位を変更する薬剤のレギュレーターを同定するための
方法に関する実施形態は、検出する工程の前に、ミトコンドリア膜電位を変更す
る既知の薬剤またはミトコンドリア膜電位を変更しそして本明細書中に提供され
る方法により同定される薬剤のいずれかである薬剤と、サンプルを接触させる工
程をさらに包含する。
Accordingly, the present invention provides methods for identifying agents that alter cell membrane potentials, and in certain preferred embodiments, methods for identifying agents that alter mitochondrial membrane potentials. In another particular preferred embodiment, the invention provides a method for identifying a regulator of a drug that alters mitochondrial membrane potential. Thus, the screening assay provided by this method relates to assaying the cell membrane potential in the absence or presence of a candidate agent or candidate regulator in the appropriate portion, the assay comprising one or more cell membranes. Contacting the sample with an ET donor and an ET acceptor molecule,
Exciting the ET donor to produce an excited ET donor molecule, detecting a signal resulting from energy transfer from the ET donor to the ET acceptor,
And comparing the signal generated in the absence of the candidate agent (or regulator) with the signal generated in the presence of the candidate agent (or regulator). Embodiments relating to methods for identifying regulators of agents that alter mitochondrial membrane potential include prior to the step of detecting known agents that alter mitochondrial membrane potential or altering mitochondrial membrane potential and provided herein. Further comprising contacting the sample with an agent that is any of the agents identified by the methods described above.

【0136】 ミトコンドリア膜電位を変更する薬剤を同定するための方法またはミトコンド
リア膜電位を変更する薬剤のレギュレーターを同定するための方法に本発明が関
する、特定の好ましい実施形態において、ET供与体分子もET受容体分子もミ
トコンドリア内因性ではなく、そしてET供与体およびET受容体の各々が互い
に独立して同じ亜ミトコンドリア部位に局在するかまたは本明細書中に提供され
るような受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位に局在する。代表的には、本
明細書中に提供される教示に基づいて、当業者は、候補薬剤が細胞膜電位(例え
ば、ミトコンドリア膜電位)を変更する場合を容易に決定し得、それは例えば、
その薬剤の非存在下で検出される電位と比較して、その薬剤の存在下での膜電位
における統計学的に有意な変化を検出することによる。ミトコンドリア膜電位を
決定するための方法はまた、米国特許出願第09/161,172号に提供され
る。
In certain preferred embodiments, the invention relates to methods for identifying agents that alter mitochondrial membrane potential or for identifying regulators of agents that alter mitochondrial membrane potential. In certain preferred embodiments, the ET donor molecule is also The ET acceptor molecule is also not mitochondrial endogenous, and each of the ET donor and ET acceptor is independent of one another at the same sub-mitochondrial site or is acceptably adjacent as provided herein. It is localized in the sub-mitochondrial region. Typically, based on the teachings provided herein, one of skill in the art can readily determine when a candidate agent alters a cell membrane potential (eg, mitochondrial membrane potential), which can be, for example,
By detecting a statistically significant change in membrane potential in the presence of the drug as compared to the potential detected in the absence of the drug. Methods for determining mitochondrial membrane potential are also provided in US patent application Ser. No. 09 / 161,172.

【0137】 同様に、細胞膜電位(例えば、ミトコンドリア膜電位)を変更する薬剤の候補
レギュレーターである化合物か否かを決定するために、膜電位を定量するための
方法が有用である。ミトコンドリア膜電位を変更する薬剤としては、このような
特性を有することが既知の薬剤(ミトコンドリア膜電位を消費する薬剤およびミ
トコンドリア膜電位を急落させる薬剤(例えば、下記の実施例により詳細に記載
される薬剤)を含む)、ならびに本明細書中に提供される方法により同定される
薬剤が、挙げられる。ミトコンドリア膜電位を変更する薬剤のレギュレーターと
しては、特定の様式において、ミトコンドリア膜電位を変更する薬剤がミトコン
ドリア膜電位を変更する能力に直接的または間接的に影響する(例えば、増加ま
たは減少させる)任意の薬剤が、挙げられる。従って、例えば、ミトコンドリア
膜電位を変更する薬剤のレギュレーターは、アゴニストであり得、またはミトコ
ンドリア膜電位を変更する薬剤のアンタゴニストであり得る。例えば、ミトコン
ドリア膜電位を変更する薬剤がその電位を消費する場合、アゴニストであるレギ
ュレーターはそのような消費を強化(例えば、急落を引き起こ)し得るが、一方
、ミトコンドリア膜電位を変更する薬剤のアンタゴニストであるレギュレーター
は、その消費する薬剤が存在する場合に、ミトコンドリア膜電位に対して保護効
果を付与し得る。逆に、ΔΨmを保存または増強することによりミトコンドリア
膜電位を変更する薬剤について、アゴニストであるレギュレーターはまた、電位
を保護または増強するが、一方、アンタゴニストであるレギュレーターは、ΔΨ m の消費または急落をもたらし得る。理論に拘束されることを望まないが、本明
細書中に記載されるようなレギュレーターは、ミトコンドリア膜電位を変更する
薬剤およびミトコンドリア膜電位を変更する薬剤の亜細胞標的もしくは標的(ミ
トコンドリア分子成分(ミトコンドリア分子成分は、例えば、米国特許出願第0
9/161,172号に記載される)を含む)のうちの1つ以上との分子間相互
作用事象(例えば、認識、結合、複合体形成、共有結合修飾、立体構造の変化)
に関与し得る。
[0137]   Similarly, drug candidates that alter cell membrane potential (eg, mitochondrial membrane potential)
To quantify the membrane potential to determine whether a compound is a regulator
The method is useful. Drugs that change the mitochondrial membrane potential include
Drugs known to have properties (drugs and mitochondria that consume mitochondrial membrane potential)
Drugs that cause a sudden drop in the membrane potential of the Tochondria (see, for example, in more detail in the Examples below).
Ed.), As well as identified by the methods provided herein.
Drugs may be mentioned. With regulators of drugs that change the mitochondrial membrane potential
In certain ways, agents that modify the mitochondrial membrane potential are mitocon
Directly or indirectly affect the ability to change the doria membrane potential (eg increase or increase).
Or reducing) any agent. Thus, for example, mitochondria
The regulator of the drug that alters the membrane potential can be an agonist, or mitco
It may be an antagonist of a drug that alters the Ndria membrane potential. For example, Mitocon
When a drug that modifies the doria membrane potential consumes that potential, it is an agonist, regi.
A curator may enhance such consumption (eg, cause a plunge), while
, A regulator that is an antagonist of drugs that alter the mitochondrial membrane potential
Protects against the mitochondrial membrane potential in the presence of the drug it consumes.
Can give fruit. Conversely, ΔΨmMitochondria by storing or enhancing
For drugs that alter the membrane potential, regulators that are agonists also
Protects or enhances, while the antagonist regulator m Can result in consumption or plunge. I don't want to be bound by theory
Regulators as described in the book modify mitochondrial membrane potential
Subcellular targets or targets of drugs and drugs that alter mitochondrial membrane potential (mi
Tochondria molecular components (for example, mitochondrial molecular components are described in US Patent Application No. 0
Intermolecular interaction with one or more of
Action event (eg, recognition, binding, complex formation, covalent modification, conformational change)
Can be involved in.

【0138】 従って、多数の障害および疾患がミトコンドリア(高等生物中の細胞における
主なエネルギー供給源)に関するプロセスから生じる場合、本発明は、上記のよ
うに、ミトコンドリア膜電位(ΔΨ)およびエネルギー移動を介するミトコンド
リア膜電位における変化をモニタリングするための組成物および方法を提供する
。本明細書中に記載されるように、ΔΨは、種々のミトコンドリア機能を必要と
し、そしてΔΨの生成または維持における欠損は、多くの疾患および障害に関連
する。さらに、ΔΨにおける変化は、治療薬剤の開発のための標的として役立ち
得る、種々の亜細胞プロセスにて生じる。従って、ΔΨのETに基づくアッセイ
は、個体におけるΔΨにおける変更に関連する疾患または障害の存在、あるいは
そのような疾患または障害に対する個体の素因を確認することを補助するため、
そしてΔΨを(適切に)安定化、増加または減少し、従ってそのような疾患およ
び障害を処置するための使用され得る薬剤についてスクリーニングするために、
使用され得る。さらに、ΔΨのETに基づくアッセイは、望ましくない細胞(例
えば、癌細胞)におけるΔΨを選択的に乱し、それによりそのような望ましくな
い細胞の増殖の特異的破壊または阻害をもたらす、薬剤についてスクリーニング
するために使用され得る。
Thus, when numerous disorders and diseases result from processes involving mitochondria, the main energy source in cells in higher organisms, the present invention, as described above, mitochondrial membrane potential (ΔΨ) and energy transfer. Compositions and methods for monitoring mediated changes in mitochondrial membrane potential are provided. As described herein, ΔΨ requires a variety of mitochondrial functions, and defects in the production or maintenance of ΔΨ are associated with many diseases and disorders. Moreover, changes in ΔΨ occur in various subcellular processes that can serve as targets for the development of therapeutic agents. Therefore, ET-based assays for ΔΨ help to identify the presence of a disease or disorder associated with alterations in ΔΨ in an individual, or the predisposition of the individual to such disease or disorder,
And to screen for agents that (appropriately) stabilize, increase or decrease ΔΨ and therefore can be used to treat such diseases and disorders,
Can be used. In addition, ΔΨ ET-based assays screen for agents that selectively perturb ΔΨ in unwanted cells (eg, cancer cells), resulting in the specific disruption or inhibition of proliferation of such unwanted cells. Can be used to

【0139】 ミトコンドリアは、広範な数の細胞の呼吸、酸化および代謝プロセスの直接的
および間接的な生化学的調節を提供(概説については、ErnsterおよびS
chatz、J.Cell Biol.91:227s〜255s、1981を
参照のこと)し、このような調節は、電子伝達鎖(ETC)活性を含み、この活
性は、アデノシン三リン酸(ATP)の形成において代謝エネルギーを生成する
ための酸化的リン酸化を駆動し、また細胞内カルシウムホメオスタシスにおける
ミトコンドリアの中心的役割の根底にある。代謝プロセスにおけるその役割に加
えて、ミトコンドリアはまた、「アポトーシス」として公知である、遺伝的にプ
ログラムされた細胞の自殺進行に関与する(GreenおよびReed、Sci
ence 281:1309〜1312、1998、Susinら、Bioch
em. et Biophys.Acta 1366:151〜165、199
8)。
Mitochondria provide direct and indirect biochemical regulation of respiratory, oxidative and metabolic processes in a wide range of cells (for review Ernster and S.
chatz, J .; Cell Biol. 91: 227s-255s, 1981), such regulation involves electron transport chain (ETC) activity, which produces metabolic energy in the formation of adenosine triphosphate (ATP). Drives the oxidative phosphorylation of A. and underlies a central role of mitochondria in intracellular calcium homeostasis. In addition to its role in metabolic processes, mitochondria are also involved in suicide progression of genetically programmed cells, known as "apoptosis" (Green and Reed, Sci.
ence 281: 1309-1312, 1998, Susin et al., Bioch.
em. et Biophys. Acta 1366: 151-165, 199.
8).

【0140】 欠損したミトコンドリア活性(電子伝達鎖(ETC)として公知である精巧な
多重複合体ミトコンドリアアセンブリの、どの段階での欠損も含むが、それらに
限定されない)は、以下を生じ得る(i)ATP生成における減少、(ii)高
度に反応性のフリーラジカル(例えば、スーパーオキシド、ペルオキシナイトラ
イトおよびヒドロキシラジカル、ならびに過酸化水素)の生成の増加、(iii
)細胞内カルシウムホメオスタシスにおける乱れならびに(iv)アポトーシス
カスケードを開始または刺激する因子(例えば、シトクロムcおよび「アポトー
シス誘導因子」)の放出。これらの生化学的変化が原因で、ミトコンドリアの機
能不全は、細胞および組織に広範な損傷を引き起こす可能性を有する。
Defective mitochondrial activity, including, but not limited to, defects in the elaborate multi-complex mitochondrial assembly known as the electron transport chain (ETC) at any stage can result in (i) A decrease in ATP production, (ii) an increase in the production of highly reactive free radicals such as superoxide, peroxynitrite and hydroxy radicals, and hydrogen peroxide, (iii)
3.) Disorders in intracellular calcium homeostasis and (iv) release of factors that initiate or stimulate the apoptotic cascade (eg cytochrome c and "apoptosis inducing factor"). Due to these biochemical changes, mitochondrial dysfunction can cause extensive damage to cells and tissues.

【0141】 多数の疾患および障害が、ミトコンドリア代謝における変化および/またはア
ポトーシスをもたらすミトコンドリア関連機能の不適切な誘導もしくは抑制によ
って引き起こされるか、あるいはそれと関連していると考えられる。これらとし
ては、例として以下が挙げられるが、これらに限定されない:慢性神経変性障害
(例えば、アルツハイマー病(AD)およびパーキンソン病(PD);自己免疫
疾患;真性糖尿病(I型およびII型を含む);ミトコンドリア関連疾患(ミト
コンドリアの構造異常を伴う先天性筋ジストロフィー、重篤なmtDNA欠失を
伴う致死性の乳児性ミオパシーおよびmtDNAの中程度の減少を伴う良性の「
遅発性(later−onset)」ミオパシー、MELAS(ミトコンドリア
脳障害、乳酸アシドーシス、および発作)ならびにMIDD(ミトコンドリア糖
尿病および難聴);MERFF(ミオクローヌスてんかん赤色ぼろ線維症候群(
myoclonic epilepsy ragged red fiber
syndrome));関節炎;NARP(ニューロパシー;運動失調;色素性
網膜炎);MNGIE(ミオパシーおよび外眼筋麻痺症;ニューロパシー;胃腸
;脳障害)、LHON(レーバー遺伝性視神経ニューロパシー);キーンズ・セ
イアー症候群;ピアーソン病;PEO(進行性外眼筋麻痺症);ウォルフラム症
候群;DIDMOAD(尿崩症、真性糖尿病、視神経萎縮症、難聴);リー症候
群;失調症;精神分裂病;ならびに過剰増殖性障害(例えば、癌、腫瘍および乾
癬)。
A number of diseases and disorders are believed to be caused by or associated with inappropriate induction or suppression of mitochondrial-related functions that result in alterations in mitochondrial metabolism and / or apoptosis. These include, but are not limited to, the following: chronic neurodegenerative disorders such as Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD); autoimmune diseases; diabetes mellitus (including types I and II). ); Mitochondrial related diseases (congenital muscular dystrophy with mitochondrial structural abnormalities, lethal infantile myopathy with severe mtDNA deletion and benign "with moderate loss of mtDNA").
"Late-onset" myopathy, MELAS (mitochondrial encephalopathy, lactic acidosis, and seizures) and MIDD (mitochondrial diabetes and hearing loss); MERFF (myoclonus epileptic red rag fiber syndrome (
myoclonic epilepsy ragged red fiber
Syndrome)); arthritis; NARP (neuropathy; ataxia; retinitis pigmentosa); MNGIE (myopathy and external ophthalmoplegia; neuropathy; gastrointestinal; brain disorders), LHON (Laver hereditary optic neuropathy); Pearson disease; PEO (progressive external ophthalmoplegia); Wolfram syndrome; DIDMOAD (diabetes insipidus, diabetes mellitus, optic atrophy, deafness); Leigh syndrome; ataxia; schizophrenia; and hyperproliferative disorders (For example, cancer, tumors and psoriasis).

【0142】 ミトコンドリア機能の一般的に認識されている理論に従うと、適切なETC呼
吸活性は、共役化学浸透圧説によるミトコンドリア内膜における電気化学的電位
(ΔΨ)の維持を必要とする。この膜電位を消費または急落させる条件(ETC
のすべての段階における欠損を含むが、それらに限定されない)は、それにより
、ATP生合成を妨げ得、そして生化学的生命エネルギー源の生成を妨害または
停止し得る。変化または欠損したミトコンドリア活性はまた、「ミトコンドリア
透過性変化」(MPT)と呼ばれている破局的ミトコンドリアの崩壊(coll
apse)を生じ得る。さらに、ミトコンドリアタンパク質(例えば、シトクロ
ムcおよび「アポトーシス誘導因子」)は、MPT(またはBaxのようなミト
コンドリアタンパク質の作用)に起因して、ミトコンドリアから分離し得るかま
たはミトコンドリアから放出され得、そして、カスパーゼとして公知のプロテア
ーゼを誘導し得、そして/またはアポトーシスにおける他の事象を刺激し得る(
Murphy、Drug Dev.Res.46:18〜25、1999)。
According to the generally accepted theory of mitochondrial function, proper ETC respiratory activity requires maintenance of the electrochemical potential (ΔΨ) in the inner mitochondrial membrane by the coupled chemo-osmotic theory. Conditions for consuming or plunging this membrane potential (ETC
), Including but not limited to defects at all stages of, can thereby interfere with ATP biosynthesis and interfere with or stop the production of biochemical vital energy sources. Altered or defective mitochondrial activity is also referred to as "mitochondrial permeability alteration" (MPT), a catastrophic mitochondrial collapse (coll).
apse) can occur. In addition, mitochondrial proteins (eg, cytochrome c and “apoptosis inducing factor”) can be separated from or released from mitochondria due to MPT (or the action of mitochondrial proteins such as Bax), and Proteases known as caspases can be induced and / or stimulate other events in apoptosis (
Murphy, Drug Dev. Res. 46: 18-25, 1999).

【0143】 欠損したミトコンドリア活性は、あるいは、またはさらに、細胞および組織を
損傷する能力を有する、高度に反応性のフリーラジカルの生成を生じ得る。これ
らのフリーラジカルは、活性酸素種(ROS)(例えば、スーパーオキシド、ペ
ルオキシナイトライトおよびヒドロキシラジカル)および細胞に対して毒性であ
り得る他の潜在的に反応性の主を含み得る。たとえば、酸素フリーラジカルが誘
導する脂質の過酸化は、中枢神経系(CNS)損傷(例えば、多数の変性疾患お
よび虚血(すなわち、発作)において見出される)において十分に確立された病
原性機構である。アポトーシスカスケードにおけるミトコンドリアの関与(例え
ば、ミトコンドリアによるシトクロムcの放出)が同定されており、従って、特
定の神経変性(すなわち、CNS)疾患の病原性に寄与するニューロンの死にお
ける因子であり得る。
Defective mitochondrial activity may alternatively, or additionally, result in the production of highly reactive free radicals with the ability to damage cells and tissues. These free radicals can include reactive oxygen species (ROS) (eg, superoxide, peroxynitrite and hydroxy radicals) and other potentially reactive species that can be toxic to cells. For example, oxygen free radical-induced lipid peroxidation is a well-established pathogenic mechanism in central nervous system (CNS) injury (eg, found in many degenerative diseases and ischemia (ie, stroke)). is there. Mitochondrial involvement in the apoptotic cascade (eg, mitochondrial release of cytochrome c) has been identified and thus may be a factor in neuronal death that contributes to the pathogenesis of certain neurodegenerative (ie, CNS) diseases.

【0144】 さらに、ミトコンドリア自体に有害に影響する、ミトコンドリア機能不全から
生じる反応性フリーラジカルへの暴露に少なくとも2つの有害な結果が存在する
。第1に、フリーラジカル媒介性損傷は、ETCの種々のタンパク質のうちの1
つ以上を不活化し得る。第2に、フリーラジカル媒介性損傷は、「透過性変化(
transition permeability)」と呼ばれているミトコン
ドリアの破局的崩壊を生じ得る。ミトコンドリア機能の一般的に認識されている
理論によると、適切なETC呼吸活性は、共役化学浸透圧機構によるミトコンド
リア内膜における電気化学電位の維持を必要とする。フリーラジカルの酸化活性
は、この膜電位を消費し得、それによるATP生合成を妨げ得、そして/または
アポトーシスカスケードにおけるミトコンドリア事象を誘発し得る。従って、ミ
トコンドリアの構造および機能に対するフリーラジカル酸化のこれらに効果およ
び他の効果を調節することによって、本発明は、フリーラジカルが誘導する脂質
過酸化の単なる決定によっては提供されない、ミトコンドリアを保護するための
組成物および方法を提供する。
In addition, there are at least two deleterious consequences for exposure to reactive free radicals resulting from mitochondrial dysfunction, which deleteriously affect the mitochondria themselves. First, free radical-mediated damage is one of ETC's various proteins.
One or more can be inactivated. Second, free radical-mediated damage is associated with "permeability changes (
catastrophic disruption of mitochondria, termed "transition permeability". According to the generally accepted theory of mitochondrial function, proper ETC respiratory activity requires maintenance of the electrochemical potential at the inner mitochondrial membrane by a coupled chemo-osmotic mechanism. Free radical oxidative activity can consume this membrane potential, thereby impeding ATP biosynthesis, and / or triggering mitochondrial events in the apoptotic cascade. Thus, by modulating these and other effects of free radical oxidation on mitochondrial structure and function, the present invention protects mitochondria not provided by the mere determination of free radical-induced lipid peroxidation. Compositions and methods.

【0145】 例えば、迅速なミトコンドリア透過性変化は、「ポア」の形成を生じるミトコ
ンドリア内膜貫通タンパク質であるアデニル酸トランスロカーゼにおける変化を
伴うようである。このポアがその膜において明確な導管であるかまたは単なる広
範な漏れであるのかは、解明されていない。少なくとも、透過性変化はフリーラ
ジカル曝露により増強されるので、そのような反応性フリーラジカルに慢性的に
曝露されているミトコンドリア関連疾患を有する患者由来の細胞のミトコンドリ
アにおいて、透過性変化はより生じるようであり得る。
For example, rapid changes in mitochondrial permeability are likely to be accompanied by changes in the inner mitochondrial transmembrane protein adenylate translocase, which results in the formation of “pores”. It is not clear whether this pore is a clear conduit in the membrane or is simply a widespread leak. At a minimum, permeability changes are enhanced by exposure to free radicals, so permeability changes are more likely to occur in mitochondria of cells from patients with mitochondrial-related disorders that are chronically exposed to such reactive free radicals. Can be.

【0146】 疾患に関連するミドコンドリアの改変ミトコンドリア機能特性はまた、フリー
ラジカル酸化以外の機構によるミトコンドリア膜電気化学電位のロスに関係し得
、そしてこのような透過性の変化は、ミトコンドリアの遺伝子、遺伝子産物もし
くは関連する下流のメディエータ分子および/またはミトコンドリア外の遺伝子
、遺伝子産物もしくは関連する下流メディエータの直接的効果または間接的効果
から、あるいは他の公知の原因または未知の原因から生じ得る。
The altered mitochondrial functional properties of disease-associated midchondria may also be associated with loss of mitochondrial membrane electrochemical potential by mechanisms other than free radical oxidation, and such alterations in permeability may be associated with mitochondrial genes, It may result from the direct or indirect effects of the gene product or associated downstream mediator molecule and / or extra-mitochondrial gene, gene product or associated downstream mediator, or from other known or unknown causes.

【0147】 (糖尿病) 真性糖尿病は、先進国において人口の5〜10%に及ぶ、一般的な退行性疾患
である。真性糖尿病を生じる性向は、報告によると母性的に遺伝され、ミトコン
ドリア遺伝子の関与が提案されている(Alcoladoら、Br.Med.J
.302:1178−1180、1991;Reny,Int.J.Epide
m.23:886−890,1994)。糖尿病は、強力な遺伝子成分を伴う異
種の障害であり;一卵性双生児は非常に一致し、そして病気に冒された個体の第
1の関連性の中で、高い頻度の疾患がある。
Diabetes mellitus Diabetes mellitus is a common degenerative disease, affecting 5-10% of the population in developed countries. The propensity to cause diabetes mellitus is reportedly maternally inherited and the involvement of mitochondrial genes has been proposed (Alcolado et al. Br. Med. J.
. 302: 1178-1180, 1991; Reny, Int. J. Epide
m. 23: 886-890, 1994). Diabetes is a heterogeneous disorder with a strong genetic component; monozygotic twins are very concordant, and among the first associations of affected individuals, there is a high frequency of disease.

【0148】 この細胞のレベルにおいて、遅発性初期真性糖尿病の特徴であり得る退行性表
現型は、改変ミトコンドリア呼吸性機能(例えば、障害性インスリン分泌、減少
したATP合成および活性酸素種のレベルの増加)の遺伝を含む。研究によると
、真性糖尿病は、特定の関連する障害によって発達し得るか、またはその障害に
関連し得る。例えば、米国において4000万の個体が遅発性初期障害グルコー
ス耐性(IGT)を患っていると見積もられている。IGTの患者は、増加した
インスリン分泌に伴ってグルコースに応答しない。少ない割合のIGT個体(5
〜10%)は、毎年、インスリン欠乏性非インスリン依存糖尿病(NIDDM)
に発達する。これらの個体のいくらかは、インスリン依存性真性糖尿病(IDD
M)にさらに発達する。これらの真性糖尿病の形態(NIDDMおよびIDDM
)は、膵臓β細胞によるインスリン放出の減少および/またはインスリンへの減
少した終末器官応答に関連する。真性糖尿病より先に生じるか、または真性糖尿
病に関連する真性糖尿病の他の症状および状態としては、肥満病、血管病、末梢
神経障害、感覚神経障害、失明および難聴が挙げられる。
At this level of cells, a degenerative phenotype that may be characteristic of late-onset early diabetes mellitus is the altered mitochondrial respiratory function (eg, impaired insulin secretion, decreased ATP synthesis, and levels of reactive oxygen species). Increase) inheritance. Studies have shown that diabetes mellitus can be developed or associated with certain associated disorders. For example, it is estimated that 40 million individuals in the United States suffer from late onset impaired glucose tolerance (IGT). Patients with IGT do not respond to glucose with increased insulin secretion. Small proportion of IGT individuals (5
Insulin deficient non-insulin dependent diabetes mellitus (NIDDM)
Develop into. Some of these individuals have insulin-dependent diabetes mellitus (IDD).
Further develop into M). These forms of diabetes mellitus (NIDDM and IDDM
) Is associated with decreased insulin release by pancreatic β-cells and / or decreased end organ response to insulin. Other symptoms and conditions of diabetes mellitus that precede or are associated with diabetes mellitus include obesity, vascular disease, peripheral neuropathy, sensory neuropathy, blindness and deafness.

【0149】 真性糖尿病の強力な遺伝子成分に起因して、核遺伝子は、原因となる遺伝子変
異についての研究に焦点が当てられている。しかし、熱心な努力にもかかわらず
、真性糖尿病を分離する核遺伝子は、インスリン遺伝子、インスリンレポーター
遺伝子、アデノシンデアミナーゼ遺伝子およびグルコキナーゼ遺伝子においてラ
ットの変異に対してのみ公知である。従って、ミトコンドリアの欠損(ミトコン
ドリアDNA中に存在する個々の非核ミトコンドリアゲノムに関連する欠損が挙
げられるが、これに限定されない)は、真性糖尿病の病理に有意に寄与し得る(
Anderson,Drug Dev.Res.46;67−79,1999)
Due to the strong genetic component of diabetes mellitus, nuclear genes have been the focus of research into the causative gene mutations. However, despite diligent efforts, the nuclear genes that segregate diabetes mellitus are known only to mutations in the rat in the insulin gene, insulin reporter gene, adenosine deaminase gene and glucokinase gene. Thus, mitochondrial defects, including but not limited to defects associated with individual non-nuclear mitochondrial genomes present in mitochondrial DNA, can contribute significantly to the pathology of diabetes mellitus (
Anderson, Drug Dev. Res. 46; 67-79, 1999).
.

【0150】 糖尿病表現型に関連する複数のミトコンドリア変異が記載されている(総説の
ために、Gerbitzら、Biochim.Acta 1271:253−2
60,1995またはRotigら、Diabetes Metab.22:2
91−298,1996を参照のこと)。複数のこのような変異は、ミトコンド
リア内のタンパク移動に関連する遺伝子コード因子(例えば、ミトコンドリアt
RNA)において生じる(例えば、Suzukiら、Diabetes Car
e 17:1428−1432,1994;Kishimotoら、Diabe
tologia 38:193−200,1995;van der Ouwe
landら、Muscle Nerve Suppl.3:S124−S130
,1995;Hannaら、Am.J.Hum.Genet.56:1026−
1033,1995;Sanoら、J.Neurol.243:441−444
,1996;Kameokaら、Biochem.Biophys.Res.C
ommun.245:523−527,1998;およびHiraiら、J.C
lin.Endocrinol.Metab.83:992−994,1998
を参照のこと)。ミトコンドリアの移動は、ΔΨ(Coteら、J.Biol.
Chem.264:8487−8490,1989;Coteら、J.Biol
.Chem.265:7532−7538,1990)に依存するので、ΔΨの
改変は、いくつかの場合における糖尿病表現型において得られ得、そして発達中
の糖尿病になったと疑われる個体、または発達中の糖尿病になると疑われる個体
は、本発明のETベースアッセイΔΨを使用して同定され得る。さらに、ΔΨを
増加および/または安定させる試薬は、発達中の糖尿病を患っている患者または
発達中の糖尿病になると考えられる患者に、矯正的効果、治療効果、一時的緩和
効果、リハビリ的効果、予防的(preventative)効果、予防的(p
rophylactic)効果または疾患妨害効果を有すると期待される。本発
明のΔΨのETベースアッセイはまた、どの試薬が所与の個体に対して最も効果
的であるかを見積もるために使用され得、改変ΔΨを示すミトコンドリアを有す
る患者は、正常なΔΨを伴うミトコンドリアを有する患者よりも、ΔΨを調節す
る試薬に対してより応答すると期待される。
Multiple mitochondrial mutations associated with the diabetic phenotype have been described (for review, Gerbitz et al., Biochim. Acta 1271: 253-2.
60, 1995 or Rotig et al., Diabetes Metab. 22: 2
91-298, 1996). Multiple such mutations are associated with gene coding factors (eg, mitochondrial t
RNA) (eg, Suzuki et al., Diabetes Car).
e 17: 1428-1432, 1994; Kishimoto et al., Diabe.
tologia 38: 193-200, 1995; van der Ouwe.
land et al., Muscle Nerve Suppl. 3: S124-S130
Hanna, et al., Am. J. Hum. Genet. 56: 1026-
1033, 1995; Sano et al. Neurol. 243: 441-444
, 1996; Kameoka et al., Biochem. Biophys. Res. C
ommun. 245: 523-527, 1998; and Hirai et al. C
lin. Endocrinol. Metab. 83: 992-994, 1998
checking). Mitochondrial migration is described by ΔΨ (Cote et al., J. Biol.
Chem. 264: 8487-8490, 1989; Cote et al., J. Am. Biol
. Chem. 265: 7532-7538, 1990), a modification of ΔΨ may be obtained in the diabetic phenotype in some cases, and in individuals suspected of having developed diabetes, or in developing diabetes. Suspected individuals can be identified using the ET-based assay ΔΨ of the present invention. Further, a reagent that increases and / or stabilizes ΔΨ is effective in treating patients with developing diabetes or those who are considered to have developing diabetes to have corrective, therapeutic, temporary palliative, rehabilitative, Preventative effect, preventive (p
It is expected to have a phylactic effect or a disease-blocking effect. The ΔΨ ET-based assays of the present invention can also be used to estimate which reagents are most effective for a given individual, patients with mitochondria exhibiting modified ΔΨ are associated with normal ΔΨ. It is expected to be more responsive to agents that regulate ΔΨ than patients with mitochondria.

【0151】 (パーキンソン病) パーキンソン病(PD)は、脳のsubstantia nigranopa
rs compactaにおけるドーパミン含有ニューロンの損失および/また
は萎縮症によて特徴付けられる、進行性、慢性ミトコンドリア関連神経変性障害
である。アルツハイマー病(AD)のように、PDはまた高齢者を苦しめる。P
Dは、運動緩徐(遅い動き)、硬直および安静時振せんによって特徴付けられる
。L−Dopa処置により、一時的にほとんどの患者の振せんを抑えるられるが
、究極的に、この振せんは、より制御不可能となり、患者が、自分自身で感じる
こと、または自分自身の衛生的必要性を満たすことさえ困難または不可能にする
Parkinson's Disease Parkinson's disease (PD) is a substantia nigranopa of the brain.
is a progressive, chronic mitochondrial-related neurodegenerative disorder characterized by loss and / or atrophy of dopamine-containing neurons in rs compacta. PD, like Alzheimer's disease (AD), also afflicts the elderly. P
D is characterized by bradykinesia (slow movement), rigidity and resting tremor. L-Dopa treatment temporarily suppresses tremor in most patients, but ultimately, this tremor becomes less controllable and can be felt by the patient on his own or in his own hygiene. Make it difficult or even impossible to meet your needs.

【0152】 神経毒性の1−メチル−4−フェニル−1,2,3,6−テトラヒドロピリジ
ン(MPTP)は、動物およびヒトにおいて、ミトコンドリアの効果を介して少
なくとも一部でパーキンソン症候群を誘導することが示されている。MPTPは
、ドーパミンニューロンにおいて活性代謝物(MPP+)に変換され;次いで、
ミトコンドリアにおいて濃縮される。次いで、このMPP+は、ミトコンドリア
酵素NADH:ユビキノンオキシドレダクターゼ(「Complex I」)を
選択的に阻害し、フリーラジカルの産生の増加、アデノシントリホスフェートの
産生の減少、および究極的に発症したドーパミンニューロンの死に導く。
The neurotoxic 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) induces Parkinson's syndrome in animals and humans at least in part via mitochondrial effects It is shown. MPTP is converted to active metabolite (MPP +) in dopamine neurons;
It is concentrated in mitochondria. This MPP + then selectively inhibits the mitochondrial enzyme NADH: ubiquinone oxidoreductase (“Complex I”), increasing free radical production, decreasing adenosine triphosphate production, and ultimately developing dopamine neurons. Lead to death.

【0153】 アポトーシス細胞死は、いくつかの神経変性疾患、特にアルツハイマー病およ
びパーキンソン病における終末プロセスを構成すると考えられる。ΔΨを維持す
るのを助ける試薬は、神経変性アポトーシスを予防または処理するための新規な
試薬を提供し得ることが提案されている(Tattonら、Ann.Neuro
l.44:S134−S141,1998)。発達中のパーキンソン病(PD)
になったと疑われる個体、または発達中のパーキンソン病になると疑われる個体
は、本発明のETベースアッセイΔΨを使用して同定され得る。さらに、本発明
のETベースΔΨアッセイを使用して、ΔΨを増強または安定する化合物を同定
および特徴付けし、そしてこれらの化合物は、発達中のPDを患っている患者ま
たは発達中のPDになると考えられる患者に、矯正的効果、治療効果、一時的緩
和効果、リハビリ的効果、予防的(preventative)効果、予防的(
prophylactic)効果または疾患妨害効果を有すると期待される。本
発明のΔΨのETベースアッセイはまた、どの試薬が所与の個体に対して最も効
果的であるかを見積もるために使用され得、改変ΔΨを示すミトコンドリアを有
するPD患者は、正常なΔΨを伴うミトコンドリアを有するPD患者よりも、Δ
Ψを調節する試薬に対してより応答すると期待される。
Apoptotic cell death is thought to constitute a terminal process in several neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer's disease and Parkinson's disease. It has been proposed that reagents that help maintain ΔΨ may provide novel reagents for preventing or treating neurodegenerative apoptosis (Tatton et al., Ann. Neuro.
l. 44: S134-S141, 1998). Developing Parkinson's disease (PD)
Individuals suspected of having developed or developing Parkinson's disease can be identified using the ET-based assay ΔΨ of the present invention. In addition, the ET-based ΔΨ assay of the present invention is used to identify and characterize compounds that enhance or stabilize ΔΨ, and these compounds, once a patient suffers from developing PD or becomes developing PD. For possible patients, corrective, therapeutic, temporary palliative, rehabilitative, preventative, preventative (
It is expected to have a prophylactic effect or a disease blocking effect. The ΔΨ ET-based assay of the present invention can also be used to estimate which reagents are most effective for a given individual, and PD patients with mitochondria exhibiting modified ΔΨ will obtain normal ΔΨ. Δ more than PD patients with associated mitochondria
It is expected to be more responsive to reagents that regulate Ψ.

【0154】 (アルツハイマー病) アルツハイマー病(AD)は、脳の個々の領域において神経の欠損および/ま
たは萎縮によって特徴付けられる、慢性、進行性神経変性疾患であり、βアミロ
イドの細胞外沈着および細胞内の神経原線維変化の蓄積に関連する。ADはヒト
に独特の疾患であり、全世界で1300万人以上で発症している。ADはまた、
独特な悲劇的な疾患である。正常な生産的な生活をしている多くの個体は、年を
とるにつれて徐々にADに襲われ、そしてこの疾患は、徐々に患者の記憶および
他の知的能力を奪われる。最終的に、このAD患者は、家族、および愛するヒト
を認識できなくなり、そして最後の死までしばしば継続的な看護を必要とする。
Alzheimer's Disease Alzheimer's Disease (AD) is a chronic, progressive neurodegenerative disease characterized by neural deficit and / or atrophy in individual areas of the brain, extracellular deposition of β-amyloid and cellular. Is associated with the accumulation of neurofibrillary tangles within. AD is a disease unique to humans, and it occurs in more than 13 million people worldwide. AD also
It is a unique and tragic disease. Many individuals, who live a normal productive life, are gradually attacked by AD as they age, and the disease is gradually deprived of the patient's memory and other intellectual abilities. Ultimately, this AD patient becomes unaware of his family and loved ones, and often requires ongoing care until his death.

【0155】 ミトコンドリア機能不全が、種々の細胞型のアポトーシスに導く事象のカスケ
ードにおいて重要であると考えられており(Kroemerら、FASEB J
.9:1277−1287,1995)、AD脳のニューロンにおけるアポトー
シス細胞死の原因であり得る。改変ミトコンドリア生理学は、PCDにおいて最
も初期の事象の中にあり得(Zamzamiら、J.Exp.Med.182:
367−77,1995;Zamzamiら、J.Exp.Med.181:1
661−72,1995)、このような改変ミトコンドリア機能から生じる活性
酸素種(ROS)の高いレベルにより、アポトーシスカスケードを開始し得る(
Aussererら、Mol.Cell.Biol.14:5032−42,1
994)。特に、ADの顕著な病理は、脳の個々の領域において選択されたニュ
ーロン集団の死である。ADにおける細胞死は、アポトーシス性であると推定さ
れる。なぜならば、プログラムされた細胞の死(PCD)の信号は解明されてお
り、そして活性神経膠症および壊死の指示物は発見されていない(Smaleら
、Exp.Neurolog.133:225−230,1995;Cotma
nら、Molec.Neurobiol.10:19−45,1995)。AD
における細胞死、ニューロンの損失、およびシナプスの損失の結果は、ADの臨
床学的診断と密接に関連しており、そしてADの痴呆の程度に非常に関連してい
る(DeKoskyら、Ann.Neurology 2757−464,19
90)。
Mitochondrial dysfunction is believed to be important in the cascade of events leading to apoptosis of various cell types (Kroemer et al., FASEB J.
. 9: 1277-1287, 1995), and may be responsible for apoptotic cell death in neurons of the AD brain. Modified mitochondrial physiology may be among the earliest events in PCD (Zamzami et al., J. Exp. Med. 182:
367-77, 1995; Zamzami et al., J. Am. Exp. Med. 181: 1
661-72, 1995), high levels of reactive oxygen species (ROS) resulting from such modified mitochondrial function may initiate the apoptotic cascade (
Auserer et al., Mol. Cell. Biol. 14: 5032-42, 1
994). In particular, the predominant pathology of AD is the death of selected neuronal populations in individual areas of the brain. Cell death in AD is presumed to be apoptotic. Because the signal of programmed cell death (PCD) has been elucidated, and no indicator of active gliosis and necrosis has been found (Smale et al. Exp. Neurolog. 133: 225-230, 1995). ; Cotma
n et al., Molec. Neurobiol. 10: 19-45, 1995). AD
The consequences of cell death, neuronal loss, and synaptic loss in E. coli are closely associated with the clinical diagnosis of AD and are highly associated with the degree of dementia of AD (DeKosky et al., Ann. Neurology). 2757-464, 19
90).

【0156】 いくつかの細胞型(ニューロンを含む)において、ミトコンドリア膜電位(Δ
Ψ)の減少により、アポトーシスに伴って起こる核DNA分解が先行する。細胞
が存在しない系において、核ではなくミトコンドリアに富むフラクションは、核
のアポトーシスを誘導し得る(Newmeyerら、Cell 70:353−
64,1994)。さらに、AD患者から誘導されるミトコンドリアを含む細胞
質雑種は、対応する親のSH−SY5Y細胞株より低い静止ミトコンドリア膜電
位を有し、そしてシクロスポリンAは、AD細胞質雑種において低下したΔΨを
逆転させる(Cassarinoら、Biochem.Biophys.Res
.Commun.248−173,1998)。発達中のADになったと疑われ
る個体、または発達中のADになると疑われる個体は、本発明のETベースアッ
セイΔΨを使用して同定され得る。さらに、本発明のETベースΔΨアッセイを
使用して、ΔΨを増強または安定する化合物を同定および特徴付けし、そしてこ
れらの化合物は、発達中のADを患っている患者または発達中のADになると考
えられる患者に、矯正的効果、治療効果、一時的緩和効果、リハビリ的効果、予
防的(preventative)効果、予防的(prophylactic)
効果または疾患妨害効果を有すると期待される。本発明のΔΨのETベースアッ
セイはまた、どの試薬が所与の個体に対して最も効果的であるかを見積もるため
に使用され得、改変ΔΨを示すミトコンドリアを有するAD患者は、正常なΔΨ
を伴うミトコンドリアを有するAD患者よりも、ΔΨを調節する試薬に対してよ
り応答すると期待される。
In some cell types, including neurons, the mitochondrial membrane potential (Δ
The decrease in ψ) precedes the nuclear DNA degradation that accompanies apoptosis. In cell-free systems, a fraction enriched in mitochondria but not in the nucleus can induce nuclear apoptosis (Newmeyer et al., Cell 70: 353-.
64, 1994). Moreover, cytoplasmic hybrids containing mitochondria derived from AD patients have lower resting mitochondrial membrane potentials than the corresponding parental SH-SY5Y cell line, and cyclosporin A reverses the reduced ΔΨ in AD cytoplasmic hybrids ( Cassarino et al., Biochem. Biophys. Res.
. Commun. 248-173, 1998). Individuals suspected of having developed AD, or suspected of having developing AD, can be identified using the ET-based assay ΔΨ of the present invention. In addition, the ET-based ΔΨ assay of the present invention is used to identify and characterize compounds that enhance or stabilize ΔΨ, and these compounds are identified as patients suffering from or developing AD. Corrective, therapeutic, temporary palliative, rehabilitative, preventive, prophylactic effects in potential patients
It is expected to have an effect or a disease blocking effect. The ΔΨ ET-based assay of the present invention can also be used to estimate which reagents are most effective for a given individual, and AD patients with mitochondria exhibiting modified ΔΨ will have normal ΔΨ.
It is expected to be more responsive to reagents that regulate ΔΨ than AD patients with mitochondria with.

【0157】 (他の神経性疾患) 同様の理論が、ミトコンドリア欠損と他の神経性疾患との間の類似の関係につ
いて展開されており、この神経性疾患には、アルツハイマー病、レーバー遺伝性
視神経障害、精神分裂病、「ミトコンドリア脳障害、乳酸アシドーシス、および
発作(MELAS)」および「ミオクローヌスてんかんラガット赤筋線維症候群
(MERRF)」が挙げられる。
Other Neurological Disorders Similar theories have been developed for similar relationships between mitochondrial defects and other neurological disorders, which include Alzheimer's disease, Leber's hereditary optic nerve. Disorders, schizophrenia, "mitochondrial encephalopathy, lactic acidosis, and seizures (MELAS)" and "myoclonus epilepsy Raggat red muscle fiber syndrome (MERRF)".

【0158】 増加した証拠により、慢性神経変性疾患におけるミトコンドリア機能不全の機
能的役割を示し(Beal,Biochim.Biophys.Acta 13
66:211−223,1998)、そして最近の研究は、壊死性およびアポト
ーシス性細胞死に導く事象を調節するためにミトコンドリアに関係している(S
usinら、Biochim.Biophys.Acta 1366:151−
168,1998)。ストレスを加えた(例えば、とりわけフリーラジカル、多
量の細胞内カルシウム、ATPの欠損などによって)ミトコンドリアは、アプト
ソーム(apoptosome)との相互作用を介してアポトーシスを開始する
予め形成された溶解性因子を放出する(Marchettiら、Cancer
Res.56:2033−2038,1996;Liら、Cell 91:47
9−489,1997)。ストレスを加えたミトコンドリアによる、予め形成さ
れた溶解性因子(例えば、シトクロムc)の放出は、多数の事象の結果として生
じる。任意の事象において、ストレスの大きさ(ROS、細胞内カルシウムレベ
ルなど)は、細胞死が壊死性経路またはアポトーシス性経路を介して生じたかど
うかを究極的に決定するミトコンドリア病理における変化に影響を与えると考え
られる。アポトーシス細胞死が退行性疾患の顕著な特質である程度まで、ミトコ
ンドリア機能不全は、疾患進行において重要な因子であり得る。ΔΨ抑制または
急落が、変性疾患における原因因子または配合因子である程度まで、発達中のこ
のような疾患になったと疑われる個体、または発達中のこのような疾患になると
疑われる個体は、本発明のETベースアッセイΔΨを使用して同定され得る。本
発明のETベースアッセイを使用して、ΔΨを増強または安定する試薬を同定お
よび特徴付けし、そしてこれらの試薬は、発達中のこのような疾患を患っている
患者または発達中のこのような疾患になると考えられる患者に、矯正的効果、治
療効果、一時的緩和効果、リハビリ的効果、予防的(preventative
)効果、予防的(prophylactic)効果または疾患妨害効果を有する
と期待される。本発明のΔΨのETベースアッセイはまた、どの試薬が所与の個
体に対して最も効果的であるかを見積もるために使用され得、改変されたΔΨを
示すミトコンドリアを有する患者は、正常なΔΨを伴うミトコンドリアを有する
患者よりも、ΔΨを調節する試薬に対してより応答すると期待される。
Increased evidence indicates a functional role for mitochondrial dysfunction in chronic neurodegenerative diseases (Beal, Biochim. Biophys. Acta 13
66: 211-223, 1998), and recent studies have involved mitochondria to regulate events leading to necrotic and apoptotic cell death (S).
usin et al., Biochim. Biophys. Acta 1366: 151-
168, 1998). Stressed (eg, especially by free radicals, high amounts of intracellular calcium, lack of ATP, etc.) mitochondria release pre-formed lytic factors that initiate apoptosis via interactions with apoptosomes. Yes (Marchetti et al., Cancer
Res. 56: 2033-2038, 1996; Li et al., Cell 91:47.
9-489, 1997). Release of preformed lytic factors (eg, cytochrome c) by stressed mitochondria occurs as a result of a number of events. In any event, the magnitude of stress (ROS, intracellular calcium levels, etc.) affects changes in mitochondrial pathology that ultimately determine whether cell death occurs via the necrotic or apoptotic pathways. it is conceivable that. To the extent that apoptotic cell death is a hallmark of degenerative disease, mitochondrial dysfunction can be an important factor in disease progression. To the extent that the ΔΨ inhibition or plunge is a causative or compounding factor in degenerative diseases, individuals suspected of having developed such a disease during development, or individuals suspected of having such a disease during development, are of the present invention. It can be identified using the ET-based assay ΔΨ. The ET-based assays of the present invention are used to identify and characterize reagents that enhance or stabilize ΔΨ, and these reagents are used in patients suffering from or developing such diseases. Corrective, therapeutic, temporary palliative, rehabilitative, preventative (preventive)
) Effect, prophylactic effect or disease blocking effect. The ΔΨ ET-based assays of the present invention can also be used to estimate which reagents are most effective for a given individual, and patients with mitochondria exhibiting altered ΔΨ will have normal ΔΨ. It is expected to be more responsive to agents that regulate ΔΨ than patients with mitochondria with.

【0159】 (発作) 慢性神経変性疾患と対照的に、発作後のニューロンの死は、急性様式で生じる
。現在、大量の文献で、発作、心不全および脳に対する外傷に関連する虚血障害
/再灌流障害後のニューロンの死における、ミトコンドリアの機能の重要性を実
証している。実験の支援が続けられ、不完全なエネルギー代謝、増加した酸素ラ
ジカル産生および障害性細胞内カルシウムのホメオスタシスに導くミトコンドリ
ア機能の改変、および急性の神経変性の病理におけるアポトーシスカスケードで
の活性ミトコンドリアの関与の中心的な役割が蓄積される。
Stroke In contrast to chronic neurodegenerative disease, neuronal death following a stroke occurs in an acute fashion. A large body of literature now demonstrates the importance of mitochondrial function in neuronal death following ischemia / reperfusion injury associated with stroke, heart failure and trauma to the brain. Experimental support continues, with alterations in mitochondrial function leading to incomplete energy metabolism, increased oxygen radical production and impaired intracellular calcium homeostasis, and involvement of active mitochondria in the apoptotic cascade in the pathology of acute neurodegeneration. The central role is accumulated.

【0160】 脳の領域で灌流が減少する場合に発作が生じ、そしてニューロンが、突然の虚
血事象の結果として急性または遅延性様式で死亡する。脳への血液供給の休止に
より、組織のATP濃度が、数分内で極わずかなレベルまで低下する。梗塞の中
心において、ミトコンドリアATP産生の欠乏によって、イオン性ホメオスタシ
スの欠損を生じ、浸透圧性細胞溶解およびニューロン性死に導く。複数の2次変
化はまた、ミトコンドリアATPの減少後の細胞死に寄与し得る。急性のニュー
ロン損傷における細胞死は、まず壊死によってニューロンが死ぬ梗塞の中心から
、ニューロンがアポトーシスを受ける境界部へ、さらに組織が損傷を受ける末梢
へと広がる(Martinら、Brain Res.Bull.46:281−
309,1998)。
Strokes occur when perfusion is reduced in areas of the brain, and neurons die in an acute or delayed fashion as a result of sudden ischemic events. The cessation of blood supply to the brain reduces the tissue's ATP concentration to negligible levels within minutes. In the center of infarction, deficiency in mitochondrial ATP production results in deficient ionic homeostasis leading to osmotic cytolysis and neuronal death. Multiple secondary changes may also contribute to cell death after reduction of mitochondrial ATP. Cell death in acute neuronal injury extends from the center of the infarction, where the neurons first die by necrosis, to the border where the neurons undergo apoptosis, and to the periphery where tissue is damaged (Martin et al., Brain Res. Bull. 46: 281-
309, 1998).

【0161】 境界域におけるニューロンの傷害のほとんどが、梗塞病巣での細胞溶解の間(
特に酸素欠乏からミトコンドリアの生体エネルギー不全により悪化された場合)
に放出されたグルタメートにより誘導された興奮毒性により生じる(MacMa
nusおよびLinnik,J.Cerebral Blood Flow M
etab.17:815〜832,1997)。興奮毒性における最初の誘引は
、主に、NMDAレセプターを通じたCa2+の大量の流入(これは、ミトコンド
リアへのCa2+の取り込みの増大を生じる)である(Dykensにより概説さ
れた、Cell Death and Diseases of the Ne
rvous System,V.E.KoliatosおよびR.R.Rata
n編、Humana Press,New Jersey、45〜68頁、19
99「Free radicals and mitochondrial d
ysfunction in excitotoxicity and neu
rodegenerative diseases」)。Ca2+の過剰負荷は、
ミトコンドリア膜電位(ΔΨm)を低下させ、そして活性酸素種の産生増加を誘
導する(Dykens,J.Neurochem 63:584〜591,19
94;Dykens,The Oxygen Paradox,K.J.A.D
aviesおよびF.Ursini編、Cleup Press,U.of P
adova、第453〜467頁(1995)、「Mitochondrial
radical production and mechanisms o
f oxidative exicitotoxicity」)。重度の十分な
ΔΨmが急落し、そしてミトコンドリアのCa2+隔離が、ミトコンドリア透過性
変化(MPT)と呼ばれるプロセスを通じて、ミトコンドリア膜内の孔の開口を
誘導し得る場合、チトクロムcおよび他のタンパク質(アポトーシスを開始する
)を間接的に放出する(Bernardiら、J Biol Chem 267
:2934〜2939,1994;Zorattiら、Biochim Bio
phys Acta 1241:139〜176,1995;Ellerbyら
、J Neurosci 17:6165〜6178,1997)。これらの観
察と一致して、グルタミン酸誘導性興奮毒性は、ミトコンドリアのCa2+取り込
みを妨げるかまたはMPTをブロックすることにより阻害され得る(Buddら
、J.Neurochem 66:403〜411、1996;Whiteら、
J.Neurosci 16:5688〜5697、1996;Liら、Bra
in Res 753:133〜140,1997;Stoutら、Nat.N
eurosci.1:366〜373,1998)。
Most of the neuronal damage in the border zone was observed during cytolysis in infarct lesions (
Especially when aggravated by lack of bioenergetics in mitochondria due to lack of oxygen)
Caused by excitotoxicity induced by glutamate released into the brain (MacMa
nus and Linnik, J .; Cerebral Blood Flow M
etab. 17: 815-832, 1997). The first attraction in excitotoxicity is primarily the large influx of Ca 2+ through the NMDA receptor, which results in increased Ca 2+ uptake into mitochondria (Cell Death, reviewed by Dykens). and Diseases of the Ne
rvous System, V.I. E. Koliatos and R.K. R. Data
n. Humana Press, New Jersey, pages 45-68, 19
99 "Free radicals and mitochondrial d
ysfunction in excitotoxicity and neu
rode generative diseases "). Ca 2+ overload is
It lowers the mitochondrial membrane potential (ΔΨ m ) and induces increased production of reactive oxygen species (Dykens, J. Neurochem 63: 584-591, 19).
94; Dykens, The Oxygen Paradox, K .; J. A. D
avies and F.I. Ursini ed., Clear Press, U. of P
adova, pp. 453-467 (1995), "Mitochondrial.
radical production and mechanisms o
f oxidative exoticity "). Cytochrome c and other proteins where severe enough ΔΨ m plummet and mitochondrial Ca 2+ sequestration can induce pore opening in the mitochondrial membrane through a process called mitochondrial permeability change (MPT). Releases (initiates apoptosis) indirectly (Bernardi et al., J Biol Chem 267).
: 2934-2939, 1994; Zoratti et al., Biochim Bio.
Phys Acta 1241: 139-176, 1995; Ellerby et al., J Neurosci 17: 6165-6178, 1997). Consistent with these observations, glutamate-induced excitotoxicity can be inhibited by interfering with mitochondrial Ca 2+ uptake or by blocking MPT (Budd et al., J. Neurochem 66: 403-411, 1996; White. ,
J. Neurosci 16: 5688-5697, 1996; Li et al., Bra.
in Res 753: 133-140, 1997; Stout et al., Nat. N
eurosci. 1: 366-373, 1998).

【0162】 一過性虚血および引き続く興奮性毒性の波の間、ミトコンドリアの完全性を維
持する薬剤および方法は、発作関連神経傷害を制限するのに有用性を有する新規
な神経保護剤であると期待される。梗塞のコアでの壊死の阻害のための治療濃度
域(window)の限界を考慮すれば、治療ストラテジーを開発して、梗塞の
非壊死性領域におけるミトコンドリアの機能不全を防止することにより神経死を
制限することが特に所望され得る。本明細書において実施例9により詳細に説明
されているように、このような薬剤は、一過性虚血を模倣する興奮性状態の下で
ΔΨを安定化する化合物の能力についてそれらの化合物の集団をスクリーニング
することにより単離され得る。このような薬剤は、発作を有するか、または発作
に罹り易いと考えられる患者に、救済的な、治療的な、緩和的な、リハビリ的な
、防止的な、予防的なまたは疾患妨害的な、効果を有すると期待される。本発明
のΔΨのET−ベースのアッセイはまた、どの薬剤が、所定の個体に最も効果的
でありそうかを評価するために用いられ得る。すなわち、ΔΨの変化を示すミト
コンドリアを有する患者は、ΔΨが正常なミトコンドリアを有する患者よりも、
ΔΨを調節する薬剤に対してより反応しそうであることが期待される。
Agents and methods that maintain mitochondrial integrity during transient ischemia and subsequent waves of excitotoxicity are novel neuroprotective agents with utility in limiting seizure-related nerve injury. Is expected. Given the limitations of the therapeutic window for inhibition of necrosis in the infarct core, developing therapeutic strategies to prevent neuronal death by preventing mitochondrial dysfunction in the non-necrotic region of the infarction. Limiting may be particularly desirable. As described in more detail herein in Example 9, such agents have been tested for their ability to stabilize ΔΨ under excitatory conditions that mimic transient ischemia. It can be isolated by screening the population. Such agents may provide salvageable, therapeutic, palliative, rehabilitative, preventative, prophylactic or disease-blocking disease to patients who have, or who are considered susceptible to, seizures. Expected to have an effect. The ΔΨ ET-based assays of the invention can also be used to assess which agents are most likely to be effective in a given individual. That is, patients with mitochondria that show changes in ΔΨ are more likely than patients with mitochondria with normal ΔΨ to
It is expected to be more likely to respond to drugs that regulate ΔΨ.

【0163】 (過剰増殖性障害) ミトコンドリア媒介アポトーシスは、変性性疾患において重要であり得るが、
癌のような障害は、細胞の調節されない増殖および所望されない増殖(過剰増殖
)に関与すると考えられる。このような細胞は、このような所望されない細胞に
おいて正常にアポトーシスを誘引する機構をどうにかして逃れている。抗アポト
ーシス性タンパク質Bcl−2およびそのホモログの発現の増強は、多数のヒト
の癌の病理に関与している。Bcl−2は、プログラムされた細胞死およびBc
l−2の過剰発現を阻害することにより作用する、そして関連するタンパク質B
cl−XLは、ミトコンドリアからのチトクロムcのミトコンドリア放出、およ
びカスパーゼ3の活性化をブロックする(Yangら、Science 275
:1129〜1132,1997;Kluckら、Science 275:1
132〜1136,1997;Kharbandaら、Proc.Natl.A
cad.Sci.U.S.A.94:6939〜6942,1997)。対照的
に、Bcl−2およびBcl−XLの過剰発現は、化学療法剤により誘導される
核アポトーシスに先行するミトコンドリア機能不全に対して防御する。さらに、
細胞傷害性薬物に対する後天的な多剤耐性は、Bcl−XLの過剰発現に依存す
るチトクトムc放出の阻害と関連している(Kojimaら、J.Biol.C
hem.273:16647〜16650,1998)。
Hyperproliferative Disorders Although mitochondrial-mediated apoptosis may be important in degenerative diseases,
Disorders such as cancer are thought to involve unregulated and unwanted growth of cells (hyperproliferation). Such cells somehow escape the mechanism that normally triggers apoptosis in such unwanted cells. Enhanced expression of the anti-apoptotic protein Bcl-2 and its homologues has been implicated in many human cancer pathologies. Bcl-2 is programmed for cell death and Bc
Protein B, which acts by inhibiting overexpression of 1-2 and is related
cl-X L is blocked mitochondrial release of cytochrome c, and the activation of caspase 3 from mitochondria (Yang et al., Science 275
: 1129-1132, 1997; Kluck et al., Science 275: 1.
132-1136, 1997; Kharbanda et al., Proc. Natl. A
cad. Sci. U. S. A. 94: 6939-6942, 1997). In contrast, overexpression of Bcl-2 and Bcl-X L is protected against mitochondrial dysfunction preceding nuclear apoptosis induced by chemotherapeutic agents. further,
Is a acquired multidrug resistance to cytotoxic drugs is associated with inhibition of Chitokutomu c release that is dependent on overexpression of Bcl-X L (Kojima et al., J.Biol.C
hem. 273: 16647-16650, 1998).

【0164】 適切なアポトーシスシグナルを回避する細胞および組織の増殖を阻害するか、
またはその死を増強する化合物および方法、ならびにアポトーシスカスケードを
誘発することまたは他の方法により、所望されない細胞(例えば、癌細胞)の死
を生じる細胞傷害性薬剤が必要である。詳細には、ミトコンドリアは、アポトー
シス事象の媒介物であるので、ミトコンドリアに媒介されたプロ−アポトーシス
性(pro−apoptotic)の事象を刺激する薬剤は特に有用である。ミ
トコンドリアは、アポトーシスに関連しているので、ミトコンドリアの成分(内
容物)と相互作用する薬剤は、細胞がアポトーシスを被る能力をもたらすと期待
される。このような薬剤は、過剰増殖性疾患(例えば、癌および乾癬)に罹患し
ているかまたは、発症し易いと考えられる患者に、救済的な、治療的な、緩和的
な、リハビリ的な、防止的な、予防的なまたは疾患妨害的な、効果を有すると期
待される。本発明のΔΨのET−ベースのアッセイはまた、どの薬剤が、所定の
個体に最も効果的でありそうかを評価するために用いられ得る。すなわち、ΔΨ
の変化を示すミトコンドリアを有する患者は、ΔΨが正常なミトコンドリアを有
する患者よりも、ΔΨを調節する薬剤に対してより反応しそうであることが期待
される。
Inhibit the growth of cells and tissues that avoid appropriate apoptotic signals, or
Or there is a need for compounds and methods that enhance its death, as well as cytotoxic agents that cause the death of unwanted cells (eg, cancer cells) by inducing an apoptotic cascade or other methods. In particular, mitochondria are mediators of apoptotic events, so agents that stimulate mitochondrial-mediated pro-apoptotic events are particularly useful. Since mitochondria are involved in apoptosis, agents that interact with mitochondrial components (contents) are expected to bring about the ability of cells to undergo apoptosis. Such agents are salvageable, therapeutic, palliative, rehabilitative, preventative in patients with or thought to be prone to hyperproliferative disorders (eg, cancer and psoriasis). It is expected to have a prophylactic, preventative or disease-disturbing effect. The ΔΨ ET-based assays of the invention can also be used to assess which agents are most likely to be effective in a given individual. That is, ΔΨ
It is expected that patients with mitochondria exhibiting changes in A will be more likely to respond to agents that regulate ΔP than those with normal mitochondria.

【0165】 本発明のミトコンドリアのΔΨのET−ベースのアッセイはまた、過剰増殖性
細胞型または他の所望されない細胞型に選択的に細胞傷害性である薬剤を同定す
るのに用いられ得る。例えば、ΔΨはいくつかの癌腫細胞株において上昇し、そ
してΔΨの関数としてミトコンドリアにおいて蓄積する薬剤(例えば、ローダミ
ン123)は、このような癌腫細胞に対して優先的に細胞傷害性である(Mod
ica−Napolitanoら、Cancer Res.47:4361〜4
365,1987;Andrewsら、Cancer Res.52:1895
〜1901,1992)。
The mitochondrial ΔΨ ET-based assays of the present invention can also be used to identify agents that are selectively cytotoxic to hyperproliferative cell types or other unwanted cell types. For example, ΔΨ is elevated in some carcinoma cell lines, and agents that accumulate in mitochondria as a function of ΔΨ (eg, rhodamine 123) are preferentially cytotoxic to such carcinoma cells (Mod.
ica-Napolitano et al., Cancer Res. 47: 4361-4
365, 1987; Andrews et al., Cancer Res. 52: 1895
~ 1901, 1992).

【0166】 まとめれば、本発明は、変性性障害および疾患ならびに過剰増殖性疾患を処置
する薬剤を同定および特徴付けするための、細胞以下の条件または細胞内プロセ
ス(例えば、ミトコンドリアΔΨの変化)についてのアッセイを開発するのに用
いられ得る。ΔΨのET−ベースのアッセイを用いて、処置が探究される疾患ま
たは障害に依存して、ミトコンドリア保護剤、抗アポトーシス剤またはプロ−ア
ポトーシス薬剤である薬剤を同定し得る。
In summary, the present invention relates to subcellular conditions or intracellular processes (eg, changes in mitochondrial ΔΨ) for identifying and characterizing agents that treat degenerative disorders and diseases as well as hyperproliferative disorders. Can be used to develop an assay for The ΔΨ ET-based assay can be used to identify agents that are mitochondrial protective agents, anti-apoptotic agents or pro-apoptotic agents, depending on the disease or disorder for which treatment is sought.

【0167】 以下の実施例は、本発明を例示するものであり、そして本発明を限定すること
は意図しない。当業者は、慣用的な実験を通じて、本明細書に記載の特定の物質
および手順に対して、多くの等価物を認識するか、または突き止めることができ
る。このような等価物は、本発明の範囲内であると考えられる。
The following examples illustrate the invention and are not intended to limit the invention. One of ordinary skill in the art, through routine experimentation, will be able to recognize or identify many equivalents to the particular materials and procedures described herein. Such equivalents are considered to be within the scope of this invention.

【0168】 (実施例) (実施例1) (ETベースのアッセイのための化合物の選択および条件の至適化) 亜細胞画分(細胞以下の区画)(例えば、オルガネラ(細胞小器官)またはそ
の膜結合部分)内の条件を検出し、そしてその変化をモニターするためのETベ
ースのアッセイを開発するために、供与体化合物および受容体化合物の適切な対
、ならびにその有用な濃度を決定することが必要である。本明細書に示される情
報および方法を用いて、当業者は、種々のこのようなアッセイに適切である、供
与体化合物および受容体化合物、ならびにその濃度を容易に決定し得る。
EXAMPLES Example 1 Selection of compounds and optimization of conditions for ET-based assays Subcellular fractions (subcellular compartments) (eg organelles or organelles) To detect conditions within its membrane-bound portion) and to develop ET-based assays to monitor the changes, determine the appropriate pair of donor and acceptor compounds, and their useful concentrations. It is necessary. Using the information and methods provided herein, one of skill in the art can readily determine suitable donor and acceptor compounds, and their concentrations, for a variety of such assays.

【0169】 ETベースのアッセイを開発する過程における1つの工程は、供与体および受
容体化合物の濃度、ならびにこのアッセイのための他の条件を至適化する工程を
包含する。概して、供与体化合物および受容体化合物の濃度に関して、少なくと
も2つの基準が適用される。第1に、供与体化合物および受容体化合物の濃度は
、エネルギー移動が生じるのに十分でなければならない。第2に、各化合物の濃
度は、(a)この化合物からの任意の非ETベースのシグナルがごくわずかであ
り、その結果、このアッセイにおけるバックグラウンドシグナルが最小限であり
、そして(b)細胞生理学に対するあらゆる所望されない影響(細胞毒性を含む
)、および/または目的の亜細胞画分に対する影響が、最小限であるのに十分な
ほど低くなければならない。しかし、あらゆる化合物が細胞の生理学に所望され
ない効果を有するのではないことに注意すべきである。
One step in the process of developing an ET-based assay involves optimizing the concentration of donor and acceptor compounds, as well as other conditions for this assay. Generally, at least two criteria apply regarding the concentrations of donor and acceptor compounds. First, the concentration of donor and acceptor compounds must be sufficient for energy transfer to occur. Second, the concentration of each compound is (a) minimal of any non-ET based signal from this compound, resulting in minimal background signal in this assay, and (b) cells Any undesired effects on physiology, including cytotoxicity, and / or effects on the subcellular fraction of interest should be low enough to be minimal. However, it should be noted that not all compounds have undesired effects on cell physiology.

【0170】 NAOおよびTMRMを用いるΔΨのFRETベースのアッセイの場合、これ
らの基準は以下のように適用される。NAOは、より高い濃度(例えば、Maf
tahら(FEBS Lett.260:236〜240,1990)により報
告されたように、>10μM)では、特定の細胞に毒性であることが公知である
ので、用いられるべき細胞のNAO感受性は、細胞を毒性レベルのこのET分子
に曝露することを回避するようにまず決定されなければならない。毒性であるN
AO濃度は、所定の実験における使用のために選択された細胞(例えば、細胞株
)、および他の条件(例えば、NAOへの曝露時間、他の毒性因子または保護因
子の存在、など)に依存して変化し得る。しかし、当業者は、本発明の開示に基
いて、過度の実験なしに、適切なNAO濃度および/または細胞へのNAO曝露
の時間を選択し、そして容易に決定し得る。
For the FRET-based assay of ΔΨ using NAO and TMRM, these criteria apply as follows. NAO has a higher concentration (eg Maf
> 10 μM, as reported by tah et al. (FEBS Lett. 260: 236-240, 1990), is known to be toxic to certain cells, so the NAO sensitivity of the cells to be used is Must first be determined to avoid exposing toxic levels of this ET molecule. N is toxic
AO concentration depends on the cell (eg, cell line) selected for use in a given experiment, and other conditions (eg, exposure time to NAO, presence of other virulence or protective factors, etc.) And can change. However, one of ordinary skill in the art can select and readily determine the appropriate NAO concentration and / or time of NAO exposure to cells, without undue experimentation, based on the present disclosure.

【0171】 例えば、一連の実験を実施して、ΔΨのFRETベースのアッセイについて、
至適比率、ならびにNAOおよびTMRMの濃度を決定した。これらの試験を、
他のETベースのアッセイにおける供与体化合物および受容体化合物の他の対に
適用し得る。
[0171] For example, a series of experiments were performed to demonstrate that for a FRET-based assay of ΔΨ,
Optimal ratios and concentrations of NAO and TMRM were determined. These tests
It can be applied to other pairs of donor and acceptor compounds in other ET-based assays.

【0172】 (一般的プロトコール) ΔΨのFRETベースのアッセイを、一般には以下の様式で実行した。ただし
、これらの一般的手順に対する改変が、このアッセイの感度、精度または効率に
影響することなくなされ得る。
General Protocol A FRET-based assay for ΔΨ was generally performed in the following manner. However, modifications to these general procedures can be made without affecting the sensitivity, accuracy or efficiency of the assay.

【0173】 (細胞株およびその調製) 種々の細胞株を以下の実験で用いた。神経芽細胞腫SH−SY5Yは、ヒト起
源の多重サブクローニングされた細胞株である(Perez−Poloら、De
v.Neurosci.5:418〜423,1982)。SH−SY5Yは、
ニューロン様細胞に分化し得る十分に特徴付けされた細胞株であり、そして種々
のニューロン細胞機能について受け入れられた細胞モデルである(概説について
は、例えば、Vaughanら、Gen.Pharmacol.26:1191
〜1201,1995;Pahlmanら、Acta Physiol.Sca
nd.Suppl.592:25〜37,1990を参照のこと)。
Cell Lines and Their Preparation Various cell lines were used in the following experiments. Neuroblastoma SH-SY5Y is a multiple subcloned cell line of human origin (Perez-Polo et al., De.
v. Neurosci. 5: 418-423, 1982). SH-SY5Y is
It is a well-characterized cell line that can differentiate into neuron-like cells and is an accepted cell model for various neuronal cell functions (for a review see, eg, Vaughan et al., Gen. Pharmacol. 26: 1191).
~ 1201, 1995; Pahlman et al., Acta Physiol. Sca
nd. Suppl. 592: 25-37, 1990).

【0174】 細胞質雑種(Cybrid)(細胞質ハイブリッド)細胞は、1つの細胞型由
来の核成分および別の細胞型由来の細胞質成分(ミトコンドリアを含む)を含む
。細胞質雑種細胞(ミトコンドリアDNA(mtDNA)枯渇細胞(rho0
たはρ0)由来であり、かつアルツハイマー病を有する患者由来のミトコンドリ
アを含む)の調製についての手順、は、以前に記載されている(Millerら
、J.Neurochem.67:1897〜1907,1996;Swerd
lowら、Neurology 49:918〜925,1997;および米国
特許第5,888,498号(これら全ては、本明細書において参考として援用
されている))。1685細胞質雑種細胞株は、この型の細胞質雑種細胞株の1
例である。1685細胞質雑種細胞株は、エチジウムブロミドでの長期処理によ
りrho0を作成したSH−SY5Y神経芽細胞腫細胞とADドナー由来の血小
板を融合することにより作成した。「MixCon」は、同様の様式で、ただし
、細胞質雑種細胞の構築のために正常で年齢の適合した患者n人(特定の実験に
依存して、n=2〜3)由来の血小板を用いて、調製された細胞質雑種から構成
される混合されたコントロール(Mixed Control)を示す。
[0174] Cybrid (cytoplasmic hybrid) cells contain nuclear components from one cell type and cytoplasmic components from another cell type (including mitochondria). Procedures for the preparation of cytoplasmic hybrid cells, derived from mitochondrial DNA (mtDNA) depleted cells (rho 0 or ρ 0 ) and containing mitochondria from patients with Alzheimer's disease, have been previously described (Miller Et al., J. Neurochem. 67: 1897-1907, 1996; Swed.
Low et al., Neurology 49: 918-925, 1997; and US Pat. No. 5,888,498, all of which are incorporated herein by reference. The 1685 cytoplasmic hybrid cell line is one of this type of cytoplasmic hybrid cell line.
Here is an example. The 1685 cytoplasmic hybrid cell line was created by fusing SH-SY5Y neuroblastoma cells that had rho 0 created by long-term treatment with ethidium bromide with platelets from the AD donor. "MixCon" is a similar fashion, but using platelets from n normal, age-matched patients (n = 2-3 depending on the particular experiment) for the construction of cytoplasmic hybrid cells. Shows a mixed control (Mixed Control) composed of prepared cytoplasmic hybrids.

【0175】 NCI−H460は、登録番号ATCC HTB−177で、America
n Type Culture Collection(ATCC,Manas
sas,VA)から利用可能なヒト肺大細胞癌細胞株である。NCI−H460
細胞に対して好ましい細胞培地は、90%(2mM Lグルタミン、1.5g/
L炭酸ナトリウム、4.5g/Lグルコース、10mM HEPESおよび1.
0mMピルビン酸ナトリウムを含むRPMI 160培地)、10%(ウシ胎仔
血清)である。
NCI-H460 is registered under the registration number ATCC HTB-177 in America.
n Type Culture Collection (ATCC, Manas
sas, VA) is a human lung large cell carcinoma cell line. NCI-H460
A preferred cell culture medium for cells is 90% (2 mM L-glutamine, 1.5 g /
L sodium carbonate, 4.5 g / L glucose, 10 mM HEPES and 1.
RPMI 160 medium containing 0 mM sodium pyruvate), 10% (fetal bovine serum).

【0176】 MCF−7は、登録番号 ATCC HTB−22で、ATCCから利用可能
であるヒト乳癌細胞である。MCF−7は、ミトコンドリアΔΨの急落とアポト
ーシスの事象との間の関係の研究において、使用されている(例えば、Heer
dtら、Cancer Res.59:1584−1591,1999を参照の
こと)。MCF−7細胞に対する好ましい細胞培地は、90%MEM(2mMの
LグルタミンおよびアールBSSを補充された最少必須イーグル培地、1.5g
/Lの炭酸ナトリウム、0.1mMの可欠アミノ酸および1.0mMピルビン酸
ナトリウム)、10%FBS−ins(10μg/mlのウシインシュリンを含
むウシ胎仔血清)である。
MCF-7 is a human breast cancer cell available under the accession number ATCC HTB-22 from the ATCC. MCF-7 has been used in studies of the relationship between mitochondrial ΔΨ collapse and apoptotic events (eg Heer.
dt et al., Cancer Res. 59: 1584-1591, 1999). A preferred cell culture medium for MCF-7 cells is 90% MEM (Minimum Essential Eagle Medium supplemented with 2 mM L-Glutamine and Earl BSS, 1.5 g.
/ L sodium carbonate, 0.1 mM non-essential amino acids and 1.0 mM sodium pyruvate), 10% FBS-ins (fetal bovine serum containing 10 μg / ml bovine insulin).

【0177】 一般に、細胞を、96ウェルのマイクロプレート(Costar,壁面が黒;
透明、平らな底部)上に、アッセイの少なくとも約24時間前に、1ウェルあた
り約2〜3×104個の細胞でプレートした。HBSSは、一般に細胞培地とし
て使用されるが、所定の細胞株に適切な任意の培地を、アッセイにおいて使用さ
れ得る。
In general, cells are plated in 96-well microplates (Costar, black wall;
Plated on clear, flat bottom) with about 2-3 × 10 4 cells per well at least about 24 hours prior to assay. HBSS is commonly used as the cell culture medium, but any medium suitable for a given cell line can be used in the assay.

【0178】 (供与体化合物および受容体化合物の調製) ET供与体化合物(ノニルアクリジンオレンジ)(NAO,Molecula
r Probes,Inc.,Eugene,OR;カタログ番号A1372)
の5mg/mlのストック溶液を、DEMSO中で調製した。このストック溶液
を、微小遠心管中へアリコートし、そしてアッセイ直前に氷上で解凍するまで、
−20℃で凍結保存した。特定しない限り、アッセイにおける使用のために、5
mg/mlのNAOストック溶液を、ハンクス平衡塩類溶液(HBSS,Lif
e Technologies,Grand Island,NY)において、
1:5000になるように希釈して、1μg/mlNAOを含むワーキングスト
ック溶液を産生した。これを、以下に示されるようにさらに希釈した。
(Preparation of Donor Compound and Acceptor Compound) ET Donor Compound (Nonyl Acridine Orange) (NAO, Molecular)
r Probes, Inc. , Eugene, OR; Catalog No. A1372)
A 5 mg / ml stock solution of was prepared in DEMSO. Aliquot this stock solution into a microcentrifuge tube and thaw on ice just prior to assay,
It was stored frozen at -20 ° C. 5 for use in assays unless otherwise specified
The NAO stock solution of mg / ml was added to Hanks balanced salt solution (HBSS, Lif).
e Technologies, Grand Island, NY)
Diluted to 1: 5000 to produce a working stock solution containing 1 μg / ml NAO. This was further diluted as shown below.

【0179】 受容体化合物のストック溶液(100mMのTMRM(Molecular
Probes,Inc.,Eugene,OR;カタログ番号T668)を、D
MSO中で調製した。この濃度は、20,000×最終濃度(アッセイにおいて
使用される)に対応する。この溶液を、微小遠心管へアリコートし、そしてアッ
セイ直前に氷上で解凍するまで、−20℃で凍結保存した。
Stock solutions of receptor compounds (100 mM TMRM (Molecular
Probes, Inc. , Eugene, OR; catalog number T668), D
Prepared in MSO. This concentration corresponds to 20,000 x final concentration (used in the assay). This solution was aliquoted into microcentrifuge tubes and stored frozen at -20 ° C until thawed on ice just prior to assay.

【0180】 組み合わされたストック溶液をまた、操作を容易にするために調製した。この
溶液は、DMSO中にET供与体化合物および受容体化合物の両方(25mM
TMRMおよび1mg/ml NAO)を含む(すなわち、アッセイにおいて使
用される最終濃度の5,000倍のET分子の両方)。この組み合わされたスト
ック溶液を、微小遠心管へアリコートし、そして−20℃で凍結保存し、そして
アッセイ直前に氷上で解凍した。
Combined stock solutions were also prepared to facilitate handling. This solution was prepared in DMSO with both ET donor and acceptor compounds (25 mM).
TMRM and 1 mg / ml NAO) (ie both 5,000 times the final concentration of ET molecules used in the assay). This combined stock solution was aliquoted into microcentrifuge tubes and stored frozen at -20 ° C and thawed on ice just prior to assay.

【0181】 (機器の準備) FLIPRTMヒーターおよびレーザーを、アッセイを実施する前に少なくとも
1時間つけた。代表的に、以下の設定を使用した:シャッター、0.4秒;fス
トップ、0.2;フィルター、#2;300mW(15A)のレーザー。後の実
験において、530±25nmのための特別注文のフィルター(Omega O
ptical,Inc.,Brattleboro,VT)を、使用した。
Instrument Preparation The FLIPR heater and laser were turned on for at least 1 hour before performing the assay. The following settings were typically used: shutter, 0.4 sec; f-stop, 0.2; filter, # 2; 300 mW (15 A) laser. In a later experiment, a custom filter for 530 ± 25 nm (Omega O
optical, Inc. , Brattleboro, VT) was used.

【0182】 FLIPRTM機器において、3つの96ウェルマイクロプレートのための位置
が存在する。中心に位置する96ウェルマイクロプレートは、サンプルを含み、
そしてさらなる試薬を含む2つまでの96ウェルプレート(中心のプレートの各
側に1つ)が、含まれ得る。代表的なアッセイにおいて、第1の試薬の96ウェ
ル(8列、12カラム)プレートを設置し、その結果、列Aのウェルは、培地(
代表的に、HBSS)を含み、列Bのウェルは、ΔΨ急落剤(代表的には、CC
CP)を含み、そして残る列(C〜H)は、試験化合物(例えば、候補薬剤)を
含んだ。さらに、II型アッセイにおいて(実施例5を参照のこと)、第2の試
薬プレートを設置し、その結果、各ウェルは、試験化合物の後にときどきサンプ
ルへ添加される、適切な量のΔΨ急落剤(代表的には、CCCP)を含んだ。
On the FLIPR instrument there are positions for three 96-well microplates. The centrally located 96-well microplate contains the sample,
And up to two 96-well plates containing additional reagents (one on each side of the central plate) can be included. In a typical assay, a 96-well (8 rows, 12 columns) plate of the first reagent was set up so that the wells in row A had medium (
Typically containing HBSS), and the wells in row B contain ΔΨ plunging agents (typically CC
CP), and the remaining columns (CH) contained test compounds (eg, candidate drug). In addition, in a Type II assay (see Example 5), a second reagent plate was set up so that each well had an appropriate amount of ΔΨ plunging agent that was occasionally added to the sample after the test compound. (Typically CCCP).

【0183】 (フルオロホアのロード) アッセイ15分前に、プレート全体を流し上静かにひっくり返して(flic
k)細胞培地を除去した。置換した培地を、各ウェルにおいて、5μM TMR
Mを含む100μlのHBSSと交換し、そして37℃まで予熱した。一般に、
それ自体がΔΨにおいて変化を引き起こし得るかまたは感受性細胞の死を引き起
こし得る熱ショックを避けるために、37℃まで培地および試薬を予熱し、そし
て37℃で細胞を維持することが好ましかった。10分後、上記のように調製さ
れた20μlのNAOワーキングストック溶液(1μg/ml NAO)を、各
ウェルに添加した(最終濃度、200ng/ml、0.4μMと等しい)。
Loading of Fluorophores Fifteen minutes prior to the assay, the entire plate was flushed and gently flipped over (flic).
k) The cell culture medium was removed. Replaced medium with 5 μM TMR in each well
Replaced with 100 μl HBSS containing M and preheated to 37 ° C. In general,
It was preferred to preheat the medium and reagents to 37 ° C. and maintain the cells at 37 ° C. to avoid heat shock which could itself cause changes in ΔΨ or cause death of susceptible cells. After 10 minutes, 20 μl of NAO working stock solution (1 μg / ml NAO) prepared as described above was added to each well (final concentration, 200 ng / ml, equal to 0.4 μM).

【0184】 任意の工程において、約5分間の両方のフルオロホアの存在下で、細胞をイン
キュベートさせた後、細胞培地を除去するためにプレートを静かにひっくり返す
ことにより、かつ100μlの予熱されたHBSSを各ウェルに添加することに
より、過剰のフルオロホアを除去した;このプロセスを3回まで繰り返した。最
後にプレートをひっくり返した後、100μlの予熱されたHBSSを各ウェル
に添加した。特定の実験において使用される細胞型に依存して、この細胞を、明
らかなETシグナルの損失なく、試験化合物(例えば、候補薬剤)の添加前に、
種々の期間インキュベートし得る。SH−SY5Y細胞の場合、このインキュベ
ーション期間は、約40分までであった。
In an optional step, after allowing the cells to incubate in the presence of both fluorophores for about 5 minutes, gently flip the plate to remove the cell culture medium and 100 μl of preheated HBSS. Excess fluorophore was removed by adding to each well; this process was repeated up to 3 times. Finally, after inverting the plate, 100 μl of preheated HBSS was added to each well. Depending on the cell type used in a particular experiment, the cells can be treated without apparent loss of ET signal prior to addition of test compound (eg, candidate drug).
It can be incubated for various periods of time. In the case of SH-SY5Y cells, this incubation period was up to about 40 minutes.

【0185】 (アッセイの読み取り) 試験化合物の添加の前に、約20回の読み取りを、3秒間隔でFLIPR機器
において行った。これらのデータを、アッセイの結果を算出することには使用し
ないが、これらは、細胞の完全性(integrity)を評価することおよび
/またはΔΨの自発的な急落をモニターすることのためには有用である。例えば
、細胞の完全性を妥協する(compromised)場合、ΔΨにおける有意
な急落を、必要に応じたリンス工程の後であるが、試験化合物の添加の前に検出
する。次に、試験化合物を添加し、175回の読み取りを、5秒間隔で行った。
Assay Readings Approximately 20 readings were taken on the FLIPR instrument at 3 second intervals prior to the addition of test compound. Although these data are not used to calculate the results of the assay, they are useful for assessing cell integrity and / or for monitoring the spontaneous collapse of ΔΨ. Is. For example, when compromising cell integrity, a significant plunge in ΔΨ is detected after the optional rinse step but prior to the addition of the test compound. The test compound was then added and 175 readings were taken at 5 second intervals.

【0186】 ΔΨの最大の急落(すなわち、理論ではΔΨ〜0)に対応するET値を決定す
るために、ΔΨ急落剤(例えば、CCCP)を以下のように添加した。I型アッ
セイ(図3A)において、急落剤を、試験化合物を添加したのと大体同じ時間に
、試験化合物を受容したウェルとは異なるウェルへ添加し、そしてこれらのウェ
ルの読み取りを、試験化合物を受容したウェルの読み取りを行うのと同じ時間に
行った。II型アッセイにおいて(図3B)、読み取りをある期間(代表的には
、約9〜15分)5秒間隔で行った後、試験化合物を受容した同じウェルに急落
剤を添加し、次いで、読み取りを、最初の期間と大体等しい第2の期間で行った
To determine the ET value that corresponds to the largest plunge in ΔΨ (ie, ΔΨ˜0 in theory), a ΔΨ plunging agent (eg, CCCP) was added as follows. In the Type I assay (FIG. 3A), the depressant was added to the wells different from the wells receiving the test compound at about the same time that the test compound was added, and these wells were read for the test compound. Reads were taken at the same time that the wells received were read. In the Type II assay (FIG. 3B), readings were taken at 5 second intervals for a period of time (typically about 9-15 minutes), followed by the addition of a depressant to the same wells receiving the test compound, and then reading. Was carried out for a second period, which was approximately equal to the first period.

【0187】 (データ分析) アッセイの結果を、定性分析のために時間に対する相対的な蛍光単位(RFU
)のプロットとして表す(図6)。定量分析のために、算出を以下のようにした
: I型アッセイついて、各ウェルについて最初の機器の読み取りを、0に調整し
た。細胞の完全性を確認するために3秒間隔で行われた読み取り後に5秒間隔で
行われた読み取り(代表的には、約読み取り21〜約読み取り195〜200に
番号付けされた読み取り)を、合計した(ΣFx)。複数(すなわち、2より多
い)の群についての有意性の検定(例えば、変換されていない処理群の一方向A
NOVA(one−way ANOVA)、(Newman−Keuls or
Bonferroni(Dunn’s)複数比較))を使用して、結果の有意
性を評価した。
Data Analysis The results of the assay were analyzed for qualitative analysis using fluorescence units relative to time (RFU).
) As a plot (FIG. 6). For quantitative analysis, the calculations were as follows: For Type I assays, the first instrument reading for each well was adjusted to zero. Reads made at 5 second intervals (typically the reads numbered from about read 21 to about read 195-200) followed by reads taken at 3 second intervals to confirm cell integrity. Totaled (ΣF x ). Significance test for multiple (ie, greater than 2) groups (eg, untransformed treatment group one-way A
NOVA (one-way ANOVA), (Newman-Keuls or
Bonferroni (Dunn's) multiple comparisons)) was used to assess the significance of the results.

【0188】 II型アッセイについて、各ウェルの最初の機器読み取りを、ゼロに調整し、
そして、(上記のように、完全性の確認後)5秒間隔で行われた読み取り(約2
1〜約195−200で番号を付される)を、合計した(ΣFx)。正規化のた
めに、膜電位を最大限に妥協する(compromise)するため、ΔΨ急落
剤(CCCP)の添加後、最終4分の間(すなわち、約214〜230の読み取
り番号)の読み取りを平均した(FCCP)。比率の使用がANOVAアルゴリズ
ム固有の数学的仮説に背くことから、データを、一方向ANOVA分析における
有意性について評価される前に変換した(ログまたはアークサイン)。
For the Type II assay, adjust the first instrument reading of each well to zero,
Then, readings (about 2 times) taken at 5 second intervals (after integrity check, as described above).
1 to about 195-200) were summed (ΣF x ). Average the readings during the last 4 minutes (ie, read numbers of about 214-230) after addition of ΔΨ plunging agent (CCCP) to maximize compromise of membrane potential for normalization. Yes (F CCP ). Since the use of ratios violates the mathematical assumptions specific to the ANOVA algorithm, the data were transformed (log or arcsine) before being evaluated for significance in a one-way ANOVA analysis.

【0189】 アッセイのいずれの型についても、各ウェルについての合計および平均を、F
LIPRTM機器に備えられたソフトウェアを使用して算出した。*.txtを介
して、EXCELTM(Microsoft,Inc.,Redmond,WA)
に送られた。そしてANOVAについてGB Stat(Dynamic Mi
crosystems,Silver Springs,MD)に最終的に送ら
れる。FLIPRTM動力学的データは、時間経過にわたって取られる読み取りの
平均および標準誤差の算出についてEXCELに送られる。全てのFLIPRTM データをCDに、または別の適切な機械読み取り可能フォーマットを毎日のよう
にバックアップすることが所望される(しかし必要ではない)。
For each type of assay, the sum and average for each well was calculated as F
Calculated using the software provided with the LIPR instrument. * . EXCEL (Microsoft, Inc., Redmond, WA) via txt
Was sent to. And about ANOVA, GB Stat (Dynamic Mi)
CROSS SYSTEMS, Silver Springs, MD). FLIPR kinetic data is sent to EXCEL for the calculation of the mean and standard error of readings taken over time. It is desirable (but not necessary) to back up all FLIPR data to a CD, or another suitable machine-readable format on a daily basis.

【0190】 (結果) 実験の最初の設定において、MixCon細胞質雑種細胞を、96ウェルプレ
ートにおける、TMRM(0、1.25、2.5、5.0、10および20μM
)およびNAO(0、6,12,25,50、100、200および400ng
/ml;それぞれ0、13、26、52、105、210、420および840
nM)の6つの異なる濃度で処理した。TMRMおよびNAOの濃度の、48の
可能な組み合わせの各々を、300mWに設定されたレーザーを用いて、0.1
秒シャッターを使用して、FLIPR機器を用いて2連で試験し、そして読み取
りを、510〜590nmフィルターを使用して行った。CCCPを、プレート
をFLIPRTM機器に置いた後、1分で全てのサンプル(1.5μM)に添加し
た。
Results In the first set of experiments MixCon cytoplasmic hybrid cells were loaded with TMRM (0, 1.25, 2.5, 5.0, 10 and 20 μM in 96 well plates).
) And NAO (0, 6, 12, 25, 50, 100, 200 and 400 ng)
/ Ml; 0, 13, 26, 52, 105, 210, 420 and 840, respectively.
nM) at 6 different concentrations. Each of the 48 possible combinations of TMRM and NAO concentrations was 0.1% with a laser set at 300 mW.
Duplicate shutters were used to test in duplicate with the FLIPR instrument and readings were taken using a 510-590 nm filter. CCCP was added to all samples (1.5 μM) 1 minute after placing the plate on the FLIPR instrument.

【0191】 非限定的な理論に従って、FRETがNAOとTMRM(これは、ミトコンド
リア内膜およびミトコンドリアマトリックスにそれぞれ局在する)との間に起こ
った場合、FRETに基づくシグナルにおける変化は、CCCP添加の後に起こ
るべきである。従って、CCCPの添加は、ΔΨを減少させ、そして結果として
、受容体化合物(TMRM)のミトコンドリア濃度もまた減少する。なぜなら、
TMRMは、ミトコンドリアを興奮させ、そして/またはミトコンドリアにより
、より少ない程度まで吸収された。供与体化合物(NAO)を、ΔΨに関係なく
ミトコンドリアが保持することから、供与体化合物および受容体化合物は、FR
ETが生じるために、互いに十分に近接でなくなり、そしてFRETから生じる
シグナルが、蛍光の変化(相対的な蛍光単位(RFU)で表現される)により示
されるように、減少するべきである。
According to a non-limiting theory, when FRET occurs between NAO and TMRM, which are located in the inner mitochondrial membrane and mitochondrial matrix, respectively, the change in FRET-based signal is due to CCCP addition. Should happen later. Therefore, the addition of CCCP reduces ΔΨ and, consequently, the mitochondrial concentration of the receptor compound (TMRM). Because
TMRMs excite and / or are absorbed by mitochondria to a lesser extent. Since the mitochondria retain the donor compound (NAO) regardless of ΔΨ, the donor compound and the acceptor compound are FR
The ETs are no longer in close proximity to each other to occur and the signal resulting from FRET should be reduced, as indicated by the change in fluorescence (expressed in relative fluorescence units (RFU)).

【0192】 また、非限定的な理論に従って、NAOからTMRMへのエネルギー移動を、
直接的または間接的のいずれかで測定し得る(図1を参照のこと)。NAO→T
MRM FRETの直接的な測定は、その励起のための適切な波長[λD(ex
)]において、供与体(NAO)(これは、次いで、受容体(TMPM)の励起
スペクトルと重なる波長[λD(em)]でエネルギーを放射する)を励起する
工程、および(b)励起されたTMRM分子からの放射を、そのピーク放射波長
[λA(em)]においてかまたはその付近で、測定する工程、を包含する。N
AO→TMRM FRETの間接的な測定はまた、λDexでNAOを励起する
工程を包含するが、受容体TMRMからの放射ではなく、供与体NAOからの放
射が測定される(すなわち、λA(em)よりむしろλD(em)が測定される
)。エネルギー移動が励起された供与体(NAO)から受容体(TMRM)に効
率的に生じる場合、供与体からの放射は「クエンチ」され、そしてλD(em)
におけるシグナルが最小化する。受容体化合物が、供与体に近接しなくなる場合
、エネルギー移動が生じなくなり、そして供与体からの放射が「脱クエンチ(d
equenched)」される(すなわち、λD(em)におけるシグナルは、
増加する)。
Also, according to a non-limiting theory, the energy transfer from NAO to TMRM is
It can be measured either directly or indirectly (see Figure 1). NAO → T
A direct measurement of MRM FRET is the appropriate wavelength [λD (ex
)], Exciting a donor (NAO), which then emits energy at a wavelength [λD (em)] that overlaps with the excitation spectrum of the acceptor (TMPM), and (b) was excited. Measuring the emission from the TMRM molecule at or near its peak emission wavelength [λA (em)]. N
The indirect measurement of AO → TMRM FRET also involves exciting NAO with λDex, but the emission from the donor NAO is measured rather than the emission from the acceptor TMRM (ie, λA (em)). Rather λD (em) is measured). When energy transfer efficiently occurs from the excited donor (NAO) to the acceptor (TMRM), the emission from the donor is “quenched” and λD (em)
The signal at is minimized. When the acceptor compound is no longer in close proximity to the donor, energy transfer no longer occurs and the emission from the donor is "dequenched (d
“equipped” (ie, the signal at λD (em) is
To increase).

【0193】 本実施例において、FRRTを間接的に測定した。SY5Y細胞にロードされ
るTMRM+NAOを、波長488nmの光(NAOについてλD(ex)(4
85nm)の付近)に曝露し、そして530±25nm(NAOについてλD(
em)の付近)におけるシグナルを、CCCPの添加後経時的に測定した。FR
ETが供与体NAOと受容体TMRMとの間で生じる場合、CCCPの添加(こ
れは、ミトコンドリアにおいて、TMRMの濃度の減少を生じる)は、NAOか
らのシグナルの脱クエンチングを生じるべきである(すなわち、λDemにおい
てかまたはその付近で蛍光を増加させる)ことが、予測される。対照的に、FR
ETを直接測定した場合、TMRMについてのλD(em)におていかまたはそ
の付近のシグナルを測定し、そしてCCCPの添加および結果としてTMRMの
ミトコンドリアからの放出後、シグナルは減少することが期待される。
In this example, FRRT was measured indirectly. TMRM + NAO loaded on SY5Y cells was irradiated with light having a wavelength of 488 nm (λD (ex) (4) for NAO).
(Near 85 nm) and 530 ± 25 nm (λD (NAO for NAO
The signal in the vicinity of (em)) was measured over time after the addition of CCCP. FR
If ET occurs between the donor NAO and the acceptor TMRM, the addition of CCCP, which results in a decreased concentration of TMRM in mitochondria, should result in dequenching of the signal from NAO ( That is, increasing fluorescence at or near λDem) is expected. In contrast, FR
When ET is measured directly, the signal at or near λD (em) for TMRM is measured, and the signal is expected to decrease after addition of CCCP and consequent release of TMRM from mitochondria. It

【0194】 間接的なFRETの測定の結果を、図4において示す。これらの結果において
、FRETを、シグナル(NAOの放射の脱クエンチング)の増加として見出し
、これは、供与体化合物および受容体化合物の両方が所定の組み合わせの濃度に
おいて存在する場合のみ、CCCPの添加後に生じた(すなわち、この増加は、
受容体化合物または供与体化合物のいずれかが単独で同じ濃度で存在する場合に
は生じなかった)。例えば、図4において、FRETは、ウェルA9およびA1
0(NAO非存在)ならびにウェルF1およびF2(TMRM非存在)における
シグナルと比較して、ウェルE9、E10、F9、F10、9Gおよび10Gに
おいて生じた。FRETが、図4の極端に上部の、右側部分における他のウェル
においておそらく生じていたが、これらのウェルのシグナルはまた、NAO単独
(例えば、ウェルH11およびH12を、H1およびH2と比較する)またはT
MRM単独(例えば、H11およびH12を、A11およびA12と比較する)
由来の有意なバックグラウンドシグナル成分を含み得る。これらの結果に基づい
て、アッセイのためのNAOおよびTMRMの有用な好ましい濃度としては、5
0ng/ml NAOおよび10μM TMRM(ウェルE9およびE10)、
100ng/ml NAOおよび10μM TMRM(ウェルG9およびG10
)、ならびに200ng/ml NAOおよび5μM TMR(ウェルG7およ
びG8)が挙げられる。
The results of the indirect FRET measurement are shown in FIG. In these results, FRET was found as an increase in the signal, the dequenching of the emission of NAO, which indicates that the addition of CCCP was only present when both donor and acceptor compounds were present in the concentration of the given combination. Occurred later (ie, this increase is
It did not occur when either the acceptor compound or the donor compound was present alone at the same concentration). For example, in FIG. 4, FRET shows wells A9 and A1.
Occurred in wells E9, E10, F9, F10, 9G and 10G compared to signals in 0 (absence of NAO) and wells F1 and F2 (absence of TMRM). Although FRET was probably occurring in the other wells in the extreme right hand portion of Figure 4, the signals in these wells were also NAO alone (eg comparing wells H11 and H12 with H1 and H2). Or T
MRM alone (eg compare H11 and H12 with A11 and A12)
It may include a significant background signal component from the source. Based on these results, a useful and useful concentration of NAO and TMRM for the assay is 5
0 ng / ml NAO and 10 μM TMRM (wells E9 and E10),
100 ng / ml NAO and 10 μM TMRM (wells G9 and G10
), And 200 ng / ml NAO and 5 μM TMR (wells G7 and G8).

【0195】 図4におけるデータは、I型アッセイについて上記のように分析した(すなわ
ち、各ウェルについての最初の読み取りを、0にセットし、そして約21〜約1
75秒で行われたRFUの読み取りを、合計した(ΣFX)。TMRMの種々の
濃度に対する結果を、図5において示すように、NAO濃度の関数としてグラフ
化した。FRETは、5または10μM TMRMを含む、50、100および
200ng/mlのNAOで、これらの濃度におけるシグナルの増加により証明
されるように、生じた(例えば、50〜200ng/mlのNAOの範囲におけ
る5および10μM TMRMの曲線を、同じ範囲のNAO濃度において、0,
1.25および2.5μM TMRMの曲線と比較する)。
The data in FIG. 4 was analyzed as described above for the Type I assay (ie, the first reading for each well was set to 0 and about 21 to about 1).
The RFU readings taken at 75 seconds were summed (ΣF x ). The results for various concentrations of TMRM were graphed as a function of NAO concentration, as shown in FIG. FRET occurred at 50, 100 and 200 ng / ml NAO containing 5 or 10 μM TMRM, as evidenced by the increase in signal at these concentrations (eg in the range of 50-200 ng / ml NAO). Curves of 5 and 10 μM TMRM were analyzed for 0,
(Compare with 1.25 and 2.5 μM TMRM curves).

【0196】 各フルオロホアのバックグラウンドシグナルを個々にならびにCCCP媒介Δ
Ψ急落の時間経過を調べるために設計された別の実験において、FRETを、C
CCP添加(1.5μM)後のより延長された期間、5μM TMRM、420
nM NAO、またはその両方の化合物のいずれかを用いて処理された細胞にお
いて、測定した。図6において示されるように、蛍光の急速な増加が、CCCP
添加後の最初の2分以内に生じ、その後、蛍光の変化は、プラトーに達した。N
AOまたはTMRMのいずれかが単独で存在する場合、蛍光シグナルは、本質的
に一定であった。
The background signal of each fluorophore was individually as well as CCCP mediated Δ
In another experiment designed to investigate the time course of a Ψ plunge, FRET was
More prolonged period after CCP addition (1.5 μM), 5 μM TMRM, 420
It was measured in cells treated with either nM NAO or both compounds. As shown in FIG. 6, the rapid increase in fluorescence is due to CCCP
It occurred within the first 2 minutes after the addition, after which the change in fluorescence reached a plateau. N
The fluorescent signal was essentially constant when either AO or TMRM were present alone.

【0197】 FRETに基づくアッセイにおいて測定されるNAO脱クエンチングシグナル
が、異なる細胞密度にわたり直線であるかどうか決定するために、以下の実験を
実施した。MixCon細胞または1685細胞質雑種細胞の異なる数を、約1
0分間、5μM TMRMを含む96ウェルプレートのウェルの複製において予
めインキュベートして、その後、4ng/ml NAOを添加し、そして細胞を
さらに5分間インキュベートした。最終的に、CCCP(1μM)を、各ウェル
に添加し、そして蛍光シグナルを、FLIPRTMデバイスを使用して530±2
5nmにおいてモニターした。次いで、TMRMのミトコンドリア流出が、時間
に対するNAO放射の脱クエンチングに対応した蛍光シグナルの増加により証明
されるように、起こった。曲線の最初のスロープ(時間に対するRFU)を、ウ
ェルあたり細胞の数に対してプロットした。結果は、ΔΨ依存蛍光シグナルが、
ウェルあたり約38,000個〜約330,000個の細胞の範囲に対し、直線
の様式で増加することを示した。
The following experiments were performed to determine if the NAO dequenching signal measured in the FRET-based assay was linear over different cell densities. MixCon cells or 1685 cytoplasmic hybrid cells with different numbers of about 1
Pre-incubated in wells of a 96-well plate containing 5 μM TMRM for 0 min, then 4 ng / ml NAO was added and cells were incubated for an additional 5 min. Finally, CCCP (1 μM) was added to each well and the fluorescent signal was 530 ± 2 using the FLIPR device.
Monitored at 5 nm. Mitochondrial efflux of TMRM then occurred, as evidenced by an increase in fluorescent signal corresponding to the dequenching of NAO radiation over time. The first slope of the curve (RFU versus time) was plotted against the number of cells per well. The result is that the ΔΨ-dependent fluorescent signal is
It was shown to increase in a linear fashion for the range of about 38,000 to about 330,000 cells per well.

【0198】 本明細書中に記載される実験の多くは、FLIPR機器を使用し、そして時間
に対する一連の測定を含むが、本発明は、十分な感度の任意の機器またはデバイ
スを使用して実施され得、少なくとも2つの時点(すなわち、ΔΨに影響する薬
剤の添加の前および後)でモニターすることが可能であり得る。1つの実験にお
いて、例えば、MixCon細胞および1685細胞質雑種細胞を、上記のよう
にTMRMおよびNAOと共に予めインキュベートして、そして538nmにお
ける蛍光を、fmaxTM(Molecular Devices,Inc.,S
unnyvale,CA)蛍光定量プレートリーダー(励起=485nm)を使
用して測定し、次いでCCCP(最終濃度、1.3μM)を用いて処理した。1
0分後、538nmにおける蛍光を再び測定し、そして3つ全ての細胞型(SY
5Y細胞、MixCon細胞質雑種、1685細胞質雑種)において、緩衝液単
独で処理されたコントロール細胞と比較すると、有意に増加したことを見出した
Although many of the experiments described herein use the FLIPR instrument and involve a series of measurements over time, the present invention was performed using any instrument or device of sufficient sensitivity. It may be possible to monitor at least two time points (ie, before and after the addition of agents that affect ΔΨ). In one experiment, for example, MixCon cells and 1685 cytoplasmic hybrid cells were preincubated with TMRM and NAO as described above, and fluorescence at 538 nm was measured using fmax (Molecular Devices, Inc., S.
(univale, CA) was measured using a fluorimetric plate reader (excitation = 485 nm) and then treated with CCCP (final concentration, 1.3 μM). 1
After 0 minutes, the fluorescence at 538 nm was measured again and all three cell types (SY
5Y cells, MixCon cytoplasmic hybrids, 1685 cytoplasmic hybrids) were found to be significantly increased when compared to control cells treated with buffer alone.

【0199】 さらに、1685の細胞質雑種細胞株(アルツハイマー病を患う患者由来のミ
トコンドリアを含む)は、イオノマイシンに対してより感受性である(すなわち
、コントロール細胞質雑種細胞(MixCon)または親のSH−SY5Y細胞
株よりも大きいΔψの損失の程度を示す)。この結果は、アッセイを使用して、
Δψに影響する薬剤に対する反応において細胞型間の差異を検出し得ることを示
す。
In addition, 1685 cytoplasmic hybrid cell lines, including mitochondria from patients with Alzheimer's disease, are more sensitive to ionomycin (ie, control cytoplasmic hybrid cells (MixCon) or parental SH-SY5Y cells). Indicates a greater degree of loss of Δψ than the strain). This result uses the assay
We show that differences between cell types can be detected in the response to agents that affect Δψ.

【0200】 (実施例2) (受容体−供与体化合物のパラメータ依存性同時局在化) 亜細胞区画(例えば、オルガネラまたはその膜結合タンパク質)内の条件を検
出し、そしてその変化をモニターするためのETベースのアッセイを開発するプ
ロセスにおける別の段階は、供与体化合物および受容体化合物が、エネルギー移
動が生じるために十分に接近して同時局在化することだけでなく、このような同
時局在化が、測定されるパラメータの状態に依存することを確かめることである
。すなわち、少なくとも1つの化合物が、測定されたパラメータの関数として、
目的の亜細胞区画に局在化(蓄積)しなければならず、そしてその区画に残り、
そして/またはそのパラメータが変化する場合、その区画にあまり急速にまたは
効率的に蓄積してはならない。
Example 2 Parameter-dependent co-localization of acceptor-donor compounds Detect conditions within subcellular compartments (eg, organelle or its membrane-bound proteins) and monitor changes in them. Another step in the process of developing an ET-based assay for is not only the co-localization of donor and acceptor compounds sufficiently close for energy transfer to occur, but also such co-localization. To make sure that the localization depends on the state of the measured parameter. That is, at least one compound, as a function of the measured parameter,
Must be localized (accumulated) in the subcellular compartment of interest, and remain in that compartment,
And / or if the parameter changes, it should not accumulate too quickly or efficiently in that compartment.

【0201】 例えば、ミトコンドリアのΔψを測定するために設計されたETベースのアッ
セイについて、化合物の一方(供与体または受容体のいずれか)は、Δψに依存
する様式で、ミトコンドリアに蓄積され、そして/またはミトコンドリアから放
出されなければならないが、ミトコンドリア中での他方の化合物(それぞれ、受
容体または供与体)の存在は、Δψ非依存性でなくてはならない。これらの基準
を本明細書中に提示される情報と組み合わせて、当業者は、ETベースのΔψア
ッセイのために適切な供与体−受容体の組み合わせを容易に選択し得る。
For example, for an ET-based assay designed to measure mitochondrial Δψ, one of the compounds (either donor or acceptor) accumulates in mitochondria in a Δψ-dependent manner, and The presence of the other compound in the mitochondria (receptor or donor, respectively), which must be released from the mitochondria, must be Δψ-independent. Combining these criteria with the information provided herein, one of skill in the art can readily select an appropriate donor-acceptor combination for an ET-based Δψ assay.

【0202】 ミトコンドリア濃度がΔψに依存しない化合物としては、例として以下が挙げ
られるが、これらに限定されない:NAO(Petitら、Eur.J.Bio
chem.194:389−397,1990;Maftahら、Bioche
m.Biophys.Res.Comm.164:185−190,1989)
、MitoTracker(登録商標)Green FM(米国特許第5,45
9,268号および同第5,686,261号)、MitoFliuorTM
reen(Haugland,Handbook of Fluorescen
t Probes and Research Chemicals,第6版,
Spence編,Molecular Probes,inc.,Eugene
,Oregon,1996,269頁)、ならびに(a)赤方偏移または黄方偏
移した緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、または「FLASH」ポリペプチド、
および(b)融合タンパク質を、ミトコンドリアマトリックスまたは内膜に局在
化させるポリペプチド配列を含む融合タンパク質。これらの化合物は、表2にI
V群およびV群の供与体化合物として列挙される。一連の代表的なIV群および
V群の受容体化合物もまた、表2に示される。表2のIV群およびV群受容体化
合物中で、Δψに依存する様式でミトコンドリアに蓄積するものとしては、例と
して以下が挙げられるが、これらに限定されない:ローダミン123(Emau
sら,Biochem,Biophys.Acta 850:436−448,
1986;Scadutoら,Biophys.J.76:469−477:1
999)、TMRMおよびTMRE(Farkasら、Biophys.J.5
6:1053−1069,1989;Ehrenbergら、Biophys.
J.53:785−794,1988)。
Compounds whose mitochondrial concentration is independent of Δψ include, but are not limited to, the following: NAO (Petit et al., Eur. J. Bio.
chem. 194: 389-397, 1990; Maftah et al., Bioche.
m. Biophys. Res. Comm. 164: 185-190, 1989).
, MitoTracker® Green FM (US Pat. No. 5,45).
9,268 and 5,686,261), MitoFliuor G
reen (Haugland, Handbook of Fluorescen
t Probes and Research Chemicals, 6th Edition,
Spence ed., Molecular Probes, inc. , Eugene
, Oregon, 1996, 269), and (a) red-shifted or yellow-shifted green fluorescent protein polypeptides, or "FLASH" polypeptides,
And (b) a fusion protein comprising a polypeptide sequence that localizes the fusion protein to the mitochondrial matrix or inner membrane. These compounds are listed in Table 2 as I
Listed as Group V and Group V donor compounds. A series of representative Group IV and V receptor compounds are also shown in Table 2. Accumulation in mitochondria in the group IV and group V receptor compounds of Table 2 in a Δψ-dependent manner includes, but is not limited to, the following: rhodamine 123 (Emau).
s et al., Biochem, Biophys. Acta 850: 436-448,
1986; Scaduto et al., Biophys. J. 76: 469-477: 1
999), TMRM and TMRE (Farkas et al., Biophys. J. 5).
6: 1053-1069, 1989; Ehrenberg et al., Biophys.
J. 53: 785-794, 1988).

【0203】 これらの化合物の蓄積の特定の部位に関して、NAOは、ミトコンドリア内膜
と特異的に相互作用する(Maftahら、Biochem.Biophys.
Res.Comm.164:185−190,1989)。理論に束縛されるこ
とを望むことなく、TMRM、TMREおよびローダミン123は、ミトコンド
リアマトリックスに局在化すると考えられるが、最近の報告は、これらの化合物
が、さらに、ミトコンドリア内膜の内部および外部の面において、おそらく増強
された膜電位を特徴とするところの局在化したミクロ環境の関数として、可逆的
に蓄積することを示す(Scadutoら,Biophys.J.76:469
−477,1999)。従って、TMRM、TMREおよびローダミン123が
、ミトコンドリア内膜またはミトコンドリアマトリックス(または両方)に局在
化するか否かに関わりなく、それらは、ミトコンドリア内膜により接近して存在
することが期待され、ミトコンドリア内膜では、NAOが局在化している(図1
を参照のこと)。
Regarding specific sites of accumulation of these compounds, NAO interacts specifically with the inner mitochondrial membrane (Maftah et al., Biochem. Biophys.
Res. Comm. 164: 185-190, 1989). Without wishing to be bound by theory, TMRM, TMRE and Rhodamine 123 are thought to localize to the mitochondrial matrix, but a recent report has shown that these compounds are also associated with internal and external mitochondrial membranes. In surface, we show reversible accumulation, probably as a function of the localized microenvironment, which is characterized by enhanced membrane potential (Scaduto et al., Biophys. J. 76: 469.
-477, 1999). Therefore, regardless of whether TMRM, TMRE and rhodamine 123 localize to the inner mitochondrial membrane or the mitochondrial matrix (or both), they are expected to reside closer to the inner mitochondrial membrane, NAO is localized in the inner membrane (Fig. 1
checking).

【0204】 FRETのみが、生細胞中の化合物の適切に局在化された供与体−受容体対の
間に生じることを確かめるために、以下の実験を実施した。SH−SY5Y細胞
を、以下のことを除いて、実施例1におけるように培養しそしてアッセイした。
細胞を、5μMの「受容体」化合物とともに10分間インキュベートし、次いで
、4ng/mlの「供与体」化合物とともに、さらに10分間、さらにインキュ
ベートした。このとき、Δψを急落させる薬剤(CCCP)を1μMの濃度で細
胞に添加し、そして相対蛍光を、fmaxMT(molecular Devic
es,Inc,Sunnyvale,CA)蛍光定量プレートリーダー(励起、
485nm;538nm±20nmでの発光読み取り)を使用して測定した。6
〜8の複製ウェルにおける相対蛍光単位(RFU)の変化の平均速度を、最小二
乗線形回帰を介する、fmaxMT機器に備えられたソフトウェアを使用して、最
初の3.5分間にわたる曲線の傾きとして計算した。
The following experiments were performed to confirm that only FRET occurred between properly localized donor-acceptor pairs of compounds in living cells. SH-SY5Y cells were cultured and assayed as in Example 1 with the following exceptions.
Cells were incubated with 5 μM “acceptor” compound for 10 minutes and then further incubated with 4 ng / ml “donor” compound for another 10 minutes. At this time, a drug (CCCP) that rapidly decreases Δψ was added to cells at a concentration of 1 μM, and relative fluorescence was measured by fmax MT (molecular Device).
es, Inc, Sunnyvale, CA) Fluorometric plate reader (excitation,
485 nm; emission read at 538 nm ± 20 nm). 6
The average rate of change of Relative Fluorescence Units (RFU) in ~ 8 replicate wells as the slope of the curve over the first 3.5 minutes using software provided on the fmax MT instrument via least squares linear regression. I calculated.

【0205】 その結果を、表4に示す。FRETを、NAOとTMRMとの間で検出し、C
CCPの添加後のFRU変化の平均速度によって示されるように、これらは、ミ
トコンドリア内膜およびミトコンドリアマトリックスに局在化する。FRETは
、CCCPが添加されるまで、NAOとTMRMとの間で生じ、これは、Δψの
減少およびミトコンドリアからの受容体化合物(TMRM)の放出を引き起こし
た。供与体化合物(NAO)は、Δψとは無関係に、ミトコンドリアによって保
持されるので、供与体および受容体化合物は、FRETが生じるために、互いに
十分に接近して存在することをやめ、そしてシグナルが、FRET低下から生じ
る(これは、RFUの変化の比較的急速な速度によって示される)。
The results are shown in Table 4. FRET detected between NAO and TMRM, C
They localize to the inner mitochondrial membrane and mitochondrial matrix, as indicated by the average rate of FRU change after the addition of CCP. FRET occurred between NAO and TMRM until CCCP was added, which caused a decrease in Δψ and release of the receptor compound (TMRM) from mitochondria. Since the donor compound (NAO) is retained by mitochondria independently of Δψ, the donor and acceptor compounds cease to exist sufficiently close to each other for FRET to occur, and the signal is , FRET decline (which is indicated by the relatively rapid rate of change of RFU).

【0206】 NAOおよびTMRMで見られる効果とは対照的に、カルセインまたはCO−
Fluorが、「供与体」化合物として使用される場合、CCCPの添加に続く
RFU変化の速度は無視できた。このことは、カルセインおよびCO−Fluo
rがNAOの発光ピークと類似した発光ピークを有するが、それらは、ミトコン
ドリアに局在化せず、従って、FRETが起こるために「受容体」化合物(ミト
コンドリアに局在化したTMRM)が十分に近接しなかったという事実を反映す
る。同様な様式で、SNAFL(ミトコンドリアに局在化しない)を、「受容体
」化合物として使用し、そしてNAOを「供与体」化合物として使用した場合、
たとえ、SNAFLの励起ピーク波長(514nm)が、TMRMの励起ピーク
波長(544nm)よりもNAOの発光ピーク波長(517nm)に近いとして
も、FRETは観測されなかった。従って、期待される通り、エネルギー移動が
起こるためには、スペクトルのオーバーラップおよび物理的な接近を必要とした
[0206] In contrast to the effects seen with NAO and TMRM, calcein or CO-.
When Fluor was used as the "donor" compound, the rate of RFU change following the addition of CCCP was negligible. This means that calcein and CO-Fluo
Although r has emission peaks similar to those of NAO, they do not localize to mitochondria and therefore the "receptor" compound (TMRM localized to mitochondria) is sufficient for FRET to occur. Reflects the fact that they were not close. In a similar fashion, when SNAFL (not localized to mitochondria) is used as the "acceptor" compound and NAO is used as the "donor" compound:
Even if the SNAFL excitation peak wavelength (514 nm) is closer to the NAO emission peak wavelength (517 nm) than the TMRM excitation peak wavelength (544 nm), FRET was not observed. Therefore, as expected, energy transfer required spectral overlap and physical proximity.

【0207】[0207]

【表4】 要するに、エネルギー移動(この実施例において、FRET)は、ET供与体
および受容体分子が、目的の亜細胞区画内に適切に同時局在化した場合にのみ、
生じた。さらに、ET供与体またはET受容体分子に、エネルギー移動を起こさ
せるためにはET分子の対がもはや十分に接近していない様式で、異なる部位に
局在化させるプロセスは、エネルギー移動の結果として発生されるシグナルにお
ける変化を測定することによってモニターおよびアッセイされた。
[Table 4] In summary, energy transfer (FRET in this example) occurs only if the ET donor and acceptor molecules are properly co-localized within the subcellular compartment of interest.
occured. Furthermore, the process of localizing different pairs of ET donor or ET acceptor molecules in a manner such that pairs of ET molecules are no longer sufficiently close to cause energy transfer is a result of energy transfer. It was monitored and assayed by measuring the changes in the signal generated.

【0208】 (実施例3) (エネルギー移動におけるパラメータ依存性変化) 先の実施例は、ET供与体分子とET受容体分子との間のエネルギー移動をど
のように決定するか、供与体および受容体化合物の濃度を含むETアッセイ条件
をどのように最適化するか、そしてエネルギー移動が、同じまたは隣接する亜細
胞部位内で両方の化合物を同時局在化に依存することをどのように実証するかを
示す。ETベースのアッセイが、目的の亜細胞区画内の条件またはパラメータを
検出し、そしてその変化をモニターするために、選択された条件またはパラメー
タに対する既知の効果を有する薬剤を用いてアッセイを検査することが有用であ
る。
Example 3 Parameter-Dependent Change in Energy Transfer The previous example shows how to determine energy transfer between an ET donor molecule and an ET acceptor molecule, the donor and the acceptor. How to Optimize ET Assay Conditions Including Concentrations of Somatic Compounds and How to Demonstrate Energy Transfer Depends on Colocalization of Both Compounds within the Same or Adjacent Subcellular Sites Indicates An ET-based assay detects a condition or parameter within a subcellular compartment of interest and tests the assay with an agent that has a known effect on the selected condition or parameter to monitor changes in it. Is useful.

【0209】 モデルとしてミトコンドリアのΔψを測定するように設計されたFRERベー
スのアッセイを使用して、種々の薬剤が、当該分野で、Δψを低下させる(消費
させる)か、または排除する(急落させる)ことが公知である。さらに、いくつ
かの薬剤は、通常のレベルよりもΔψを増加させること、すなわち、ミトコンド
リアを過分極化することが公知である。両方のタイプの薬剤を、ΔψのFRET
ベースのアッセイを使用して、評価した。
Using FER-based assays designed to measure mitochondrial Δφ as a model, a variety of agents are known in the art to either reduce (consume) or eliminate (blunt) Δφ. ) Is known. Moreover, some agents are known to increase Δφ above normal levels, ie to hyperpolarize mitochondria. Both types of drugs have a Δψ FRET
It was evaluated using a base-based assay.

【0210】 (Δψを増加させる薬剤) オリゴマイシンは、ミトコンドリアを過分極化する化合物の1つの例である。
MixCon細胞質雑種細胞を、実施例1のように、TMRM(5μM)および
NAO(420nM)と接触させた。同じ96ウェルプレート上に、第二のセッ
トのMixCon細胞をまた、10μMのオリゴマイシンで処理し、細胞への添
加の前に、HBSS緩衝液に10分間溶解し、そしてTMRMの添加の前に、細
胞に10分間添加した。「初期FRETシグナル」、すなわちΔψの急落を開始
する前の最初の読み取りを、FLIPRTM機器を使用して、細胞および薬剤の3
つの組み合わせの各々の8つの個別のウェルについて決定した。
Drugs that Increase Δψ Oligomycin is an example of a compound that hyperpolarizes mitochondria.
MixCon cytoplasmic hybrid cells were contacted with TMRM (5 μM) and NAO (420 nM) as in Example 1. On the same 96-well plate, a second set of MixCon cells was also treated with 10 μM oligomycin, lysed in HBSS buffer for 10 minutes prior to addition to cells and prior to addition of TMRM. Cells were added for 10 minutes. The “initial FRET signal”, ie the first reading before the onset of the Δφ plunge, was determined using the FLIPR instrument to detect 3
It was determined for each 8 individual wells of the combination.

【0211】 非限定的な理論に従って、薬剤が、期待されるように作用する場合、過分極化
は、Δψを増加させるべきであり、ミトコンドリア内のTMRM蓄積を増加させ
、次いで、エネルギー移動の増加(NAOクエンチング)を導く。これらの結果
(表5)は、オリゴマイシンが予測された効果を有したことを示す。すなわち、
オリゴマイシンで処理された細胞は、過分極化されたミトコンドリアを含むこと
から、初期FRETシグナルは、オリゴマイシンに暴露されていない細胞におい
て見られるシグナルより、有意に少ない。
According to a non-limiting theory, if a drug acts as expected, hyperpolarization should increase Δψ, increase TMRM accumulation in mitochondria, and then increase energy transfer. Guide (NAO quenching). These results (Table 5) show that oligomycin had the expected effect. That is,
Since oligomycin-treated cells contain hyperpolarized mitochondria, the initial FRET signal is significantly less than that seen in cells not exposed to oligomycin.

【0212】[0212]

【表5】 *両側t検定によって計算された (Δψを減少させる薬剤および保護薬剤) (イオノマイシンおよびボンクレキン酸) 単独でか、またはボンクレキン酸(BKA)と組み合わせて、カルシウムイオ
ノフォアイオノマイシン(これは、Δψを消費させ、そして最終的に急落させる
)のΔψに対する効果を、Δψ急落薬剤CCCPの効果と比較した。BKAは、
アデニンンヌクレオチドトランスロケーターに結合し、その活性は、ミトコンド
リアの透過性変化(MPT)のために必要とされることから、BKAは、イオノ
マイシンイよって引き起こされるΔψ消費に対する改善しつつある(ameri
olating)効果を有することが示された。SH−SY5Y細胞を、実施例
1に記載される手順に従って供与体化合物および受容体化合物(それぞれ、NA
O、420nm、およびTMRM、5μM)、およびHBBS培地、CCCP(
1.5μM)、イオノマイシン(5μM)、またはイオノマイシン(5μM)お
よびBKA(2μM;TMRMを添加する前に、37℃で10分間、細胞とプレ
インキュベートした)で、処理した。RFUを、FLIPRTM機器を用いてモニ
ターした。
[Table 5] * Calculated by two-tailed t-test (Agents that reduce Δψ and protective agents) (Ionomycin and Boncrekinic acid), alone or in combination with Boncrekinic acid (BKA), which consumes calcium ionophore ionomycin (which causes Δψ to be consumed, Then, the effect of ΔP) of (which causes a final sharp drop) was compared with the effect of the Δφ plunge drug CCCP. BKA is
Since BKA binds to the adenine nucleotide translocator and its activity is required for mitochondrial permeability change (MPT), BKA is improving on the Δψ consumption caused by ionomycin.
It has been shown to have an olating effect. SH-SY5Y cells were treated according to the procedure described in Example 1 with donor and acceptor compounds (NA, respectively).
O, 420 nm, and TMRM, 5 μM), and HBBS medium, CCCP (
1.5 μM), ionomycin (5 μM), or ionomycin (5 μM) and BKA (2 μM; preincubated with cells for 10 min at 37 ° C. before adding TMRM). RFU was monitored using a FLIPR instrument.

【0213】 これらの結果(図7)は、先の実施例におけるように、CCCP(図7、「C
」)が、蛍光における急速な増加を誘導し、これは、明らかに、NAO発光シグ
ナルのクエンチングに起因し、そしてΔψの急落およびミトコンドリアからの受
容体化合物TMRMの移動と一致する。CCCPよりもΔψにおいて遅い消費を
引き起こすことが、当該分野で公知である薬剤について期待されたように、イオ
ノマイシンでの処置(図7、「I」)により、最終的に、蛍光におけるより穏や
かな変化が得られた。BKAのイオノマイシン処理細胞への添加(図7、「I+
BKA」)は、イオノマイシン効果の効果を緩和し、そして最終的に、HBSS
培地のみ(図7、「MO」)が細胞に添加される場合に見られる蛍光シグナルと
類似の蛍光シグナルを生じた。
These results (FIG. 7) are similar to those of the previous example in that CCCP (FIG. 7, “C
)) Induces a rapid increase in fluorescence, which is clearly due to the quenching of the NAO emission signal and is consistent with a sharp fall in Δψ and migration of the receptor compound TMRM from mitochondria. Treatment with ionomycin (FIG. 7, “I”) finally resulted in a more modest change in fluorescence, as expected for agents known in the art to cause slower consumption in Δψ than in CCCP. was gotten. Addition of BKA to ionomycin treated cells (FIG. 7, “I +
BKA ") mitigates the effects of the ionomycin effect, and ultimately HBSS.
Medium alone (FIG. 7, “MO”) produced a fluorescent signal similar to that seen when added to cells.

【0214】 (イオノマイシンおよびルテニウムレッド) ルテニウムレッドは、イオノマイシンのΔψ消費効果に関する保護効果を有す
ることが確かめられた。イオノマイシンは、細胞質ゾルカルシウムのレベルを増
加させるイオノフォアである;これは、ミトコンドリアが、細胞質ゾルからカル
シウムを取り込むにつれて、Δψの消費を導く。ルテニウムレッドは、ミトコン
ドリアカルシウムユニポータの活性をブロックし、従って、ミトコンドリアのカ
ルシウム取り込みを阻害またはブロックする。従って、ルテニウムレッドは、イ
オノマイシンの効果を相殺することが期待される。SH−SY5Y細胞を調製し
、そして先の実施例のようにNAOおよびTMRMとともにプレインキュベート
し、そしてCCCP(1.5μM)、ルテニウムレッド(100μM)を有する
イオノマイシン(5μM)および培地(HBSS)のみで処理した。蛍光を、F
LIPRTM機器を使用して、530±25nmで、経時的に測定した。それらの
結果(図8)は、FRETベースのアッセイにより、期待されたパターンに従う
データが得れた、すなわち、Δψのイオノマイシン媒介消費が、本質的に、ルテ
ニウムレッドによって、完全にブロックされたことを示す。
(Ionomycin and Ruthenium Red) It was confirmed that ruthenium red has a protective effect on the Δψ consumption effect of ionomycin. Ionomycin is an ionophore that increases levels of cytosolic calcium; this leads to the consumption of Δψ as the mitochondria take up calcium from the cytosol. Ruthenium red blocks the activity of the mitochondrial calcium uniporter and thus inhibits or blocks mitochondrial calcium uptake. Therefore, ruthenium red is expected to offset the effects of ionomycin. SH-SY5Y cells were prepared and pre-incubated with NAO and TMRM as in the previous example and only with CCCP (1.5 μM), ionomycin (5 μM) with ruthenium red (100 μM) and medium (HBSS). Processed. Fluorescence, F
Measured over time using a LIPR instrument at 530 ± 25 nm. The results (FIG. 8) show that the FRET-based assay yielded data that followed the expected pattern: ionomycin-mediated consumption of Δψ was essentially completely blocked by ruthenium red. Show.

【0215】 (イオノマイシンまたはMPP+およびシクロスポリンA) 別の関連した実験において、シクロスポリンAは、イオノマイシンのΔψ消費
効果に関して、保護効果を有することが確かめられた。シクロスポリンAは、サ
イクロフィリンDに結合し、そしてBKAと同様に、MTPをブロックし、従っ
て、イオノマイシンの効果を相殺することが期待される。MixCon細胞を調
製し、そしてNAOおよびTMRMで、先の実施例のようにプレインキュベート
し、そしてイオノマイシン(5μM)で処理した。細胞の1つの群を、CCCP
の添加の前に、シクロスポリンA(10μM)とともに15分間プレインキュベ
ートした。蛍光を、FLIPRTM機器を使用して、530±25nmで、経時的
に測定した。それらの結果(図9)は、FRETベースのアッセイにより、期待
されたパターンに従うデータが得られた、すなわち、Δψのイオノマイシン媒介
消費が、シクロスポリンAによって阻害されたことを示した。他の実験において
、そのアッセイを使用して、シクロスポリンA(10μM、Δψ薬剤の添加の前
に、10分間添加した)は、そうでなければ、0.5mMのMMP+によって引
き起こされるΔψの長期(添加後10分より長い)の消費および急落を本質的に
ブロックすることが確かめられた。
(Ionomycin or MPP + and Cyclosporin A) In another related experiment, cyclosporin A was confirmed to have a protective effect on the Δψ consuming effect of ionomycin. Cyclosporin A binds cyclophilin D and, like BKA, is expected to block MTP and thus offset the effects of ionomycin. MixCon cells were prepared and preincubated with NAO and TMRM as in the previous example and treated with ionomycin (5 μM). CCCP one group of cells
Was preincubated with cyclosporin A (10 μM) for 15 minutes prior to the addition of. Fluorescence was measured over time using a FLIPR instrument at 530 ± 25 nm. The results (FIG. 9) showed that the FRET-based assay yielded data that followed the expected pattern, ie, ionomycin-mediated consumption of Δψ was inhibited by cyclosporin A. In another experiment, using that assay, cyclosporin A (10 μM, added for 10 minutes prior to the addition of Δφ drug) was otherwise used to induce long-term (Δφ) of Δφ caused by 0.5 mM MMP + . It was found to essentially block consumption and plunge (more than 10 minutes after addition).

【0216】 (アトラクチロシドおよびシクロスポリンA) 上記記載のおよび前述の実施例におけるFRETアッセイはまた、そのアッセ
イが、ATRを付加した後に約6分でピークに達するアトラクチロシド(ATR
,5mM)で処理したSH−SY5Y細胞中のΔψの消費を示したという事実に
よって確証される。このATRの濃度では、Δψは15分後に回復したが、CC
CP(1μM)は、少なくとも15分間維持されたΔψのさらなる完全な急落へ
と導いた。シクロスポリンA(5μM、5分間)での前処理は、ATRに対する
応答の有意な緩和を生じた;ATR+シクロスポリンAサンプルにおけるピーク
の蛍光シグナルは、ATRのみで処理された場合のサンプルのおよそ半分であっ
た。
Atractyloside and Cyclosporin A The FRET assay in the above and in the previous examples also showed that the assay reached a peak of atractyloside (ATR) at about 6 minutes after adding ATR.
, 5 mM) treated SH-SY5Y cells. At this ATR concentration, Δψ recovered after 15 minutes, but CC
CP (1 μM) led to a further complete plunge of Δφ maintained for at least 15 minutes. Pretreatment with cyclosporin A (5 μM, 5 min) resulted in a significant relaxation of the response to ATR; the peak fluorescence signal in the ATR + cyclosporin A sample was approximately half that of the sample treated with ATR alone. It was

【0217】 要約すると、エネルギー移動(この例では、FRET)は、供与体および/ま
たは受容体化合物(この例では、減少するΔψの関数として、受容体化合物TM
RMの濃度は減少した)の濃度に影響することが既知であるパラメーター(これ
らの例では、Δψ)の変化を正確に反映した様式で、生じた。さらに、選択パラ
メーター(Δψ)を増加させる(例えば、オリゴマイシン)または減少させる(
例えば、CCCP、イオノマイシン、MPP+、ATR)ことが公知である薬剤
の測定された活性が、それらの予想された効果と一致していた。同一の結果が、
パラメーター変化剤の効果と全部または部分的に反作用することが公知である保
護剤(BKA、ルテニウムレッド、シクロスポリンA)に当てはまった。これら
の結果は、ETに基づいたアッセイが、選択パラメーター(この例では、Δψ)
に対する効果について、および目的のパラメーターに対する既知の化合物の効果
と反作用する能力について、以前に特徴付けられていない化合物をスクリーニン
グおよび評価するために、使用され得る。
In summary, energy transfer (in this example, FRET) is a function of donor and / or acceptor compounds (in this example, decreasing acceptor compound TM).
The concentration of RM was reduced) occurred in a manner that accurately reflected the changes in the parameters (Δψ in these examples) known to affect the concentration of RM. In addition, the selection parameter (Δψ) is increased (eg oligomycin) or decreased (eg
For example, the measured activity of agents known to be CCCP, ionomycin, MPP + , ATR) was consistent with their expected effects. The same result,
This applies to protective agents (BKA, ruthenium red, cyclosporin A) which are known to counteract in whole or in part with the effects of parameter-altering agents. These results show that the ET-based assay has a selection parameter (Δψ in this example).
Can be used to screen and evaluate compounds that have not previously been characterized for their effect on, and for their ability to counteract the effect of known compounds on the parameter of interest.

【0218】 (実施例4) (アッセイ結果の評価) 前述の実施例に示される結果は、意義のある結論を生じる様式で、ETに基づ
いたアッセイの結果を評価する必要性を示す。実施例として図7に示される結果
を使用して、CCCP、イオノマイシンまたはイオノマイシンおよびBKAで処
理されるサンプルのRFUの最初の変化速度は、約78秒〜約127秒まで同様
であったが、これら3つのサンプルの読みは、その後分岐して、そして460秒
後に顕著に異なった。例えば、表6に要約されるように、図7に示される結果を
使用して、ETに基づいたアッセイの結果を評価する種々の方法が存在する。
Example 4 Evaluation of Assay Results The results presented in the previous examples demonstrate the need to evaluate the results of ET-based assays in a manner that produces meaningful conclusions. Using the results shown in FIG. 7 as an example, the initial rate of change of RFU of samples treated with CCCP, ionomycin or ionomycin and BKA was similar from about 78 seconds to about 127 seconds, although The readings of the three samples then diverged and were significantly different after 460 seconds. For example, as summarized in Table 6, there are various ways to evaluate the results of ET-based assays using the results shown in FIG.

【0219】 ETに基づいたアッセイを評価する1つの方法は、それぞれのサンプルで、規
定のRFU値に達するのにかかる時間を測定すること(すなわち、それぞれのサ
ンプルの遮断閾値を決定すること)である。そのような決定は、曲線の最初の勾
配を間接的に反映する。しかし、表6に示されるように、適切なRFUの遮断閾
値の選択は、この評価方法において重要である。例えば、遮断量としてのRFU
=2220を選択することは、種々の処理のΔψに対する予測された効果と一致
しない結果を生じる(すなわち、CCCP>イオノマイシン>イオノマイシンお
よびBKA>培地のみ)。さらに、イオノマイシンおよびBKAで処理したサン
プルはRFU=2220を2度遮断するので、RFU=2220の結果はまた、
いくらか困惑させるものである。他方、低い遮断値(RFU=160)を選択す
ることは、予測された順序を有する結果を生じる。しかし、後者の場合、イオノ
マイシン+BKA(0.345)の結果は、イノマイシンのみ(0.400)の
保護効果よりも、わずかに異なるのみであるため、BKAの保護効果は、十分に
理解されないかもしれない。
One way to evaluate an ET-based assay is to measure the time taken for each sample to reach a defined RFU value (ie, determine the blocking threshold for each sample). is there. Such a determination indirectly reflects the initial slope of the curve. However, as shown in Table 6, the selection of an appropriate RFU blocking threshold is important in this evaluation method. For example, RFU as a cutoff amount
Choosing = 2220 yields results that are inconsistent with the expected effects of various treatments on Δψ (ie CCCP>ionomycin> ionomycin and BKA> medium only). Furthermore, since the sample treated with ionomycin and BKA blocks RFU = 2220 twice, the results for RFU = 2220 also show that
Somewhat confusing. On the other hand, choosing a low blocking value (RFU = 160) yields results with the predicted order. However, in the latter case, the protective effect of BKA may not be fully understood, as the result of ionomycin + BKA (0.345) is only slightly different than the protective effect of inomycin alone (0.400). Absent.

【0220】 ETに基づいたアッセイの別の評価方法は、それぞれのサンプルの曲線の最初
の勾配を直接決定することである。しかし、図7に示される結果が示すように、
曲線の全体の形およびそれらの終点は異なるが、異なったサンプルからのデータ
は、類似した最初の勾配を有する曲線を生じ得る。
Another way to evaluate the ET-based assay is to directly determine the initial slope of the curve for each sample. However, as the results shown in Figure 7 show,
Although the overall shape of the curves and their endpoints are different, data from different samples can yield curves with similar initial slopes.

【0221】 別の評価方法は、プロットの曲線下の面積を合計する方法、または類似の操作
(例えば、所定の時間枠にわたって、それぞれのサンプルについて、それぞれの
時点の、RFU値を加えること)を行なう方法である。表6に示されるように、
この方法は、Δψに対する効果の予測された順序(すなわち、CCCP>イオノ
マイシン>イオノマイシンおよびBKA>培地のみ)と一致する4つの処置の結
果を生じる。従って、他の評価方法が使用され得るが、それぞれの曲線下の面積
を合計すること、または曲線下の面積に対応する結果を生じる操作を行なうこと
は、多くの例において好ましい。
Another evaluation method is to sum the area under the curve of the plot, or a similar operation (eg adding the RFU value at each time point for each sample over a given time frame). Is the way to do it. As shown in Table 6,
This method results in four treatments consistent with the predicted order of effects on Δψ (ie CCCP>ionomycin> ionomycin and BKA> medium only). Thus, although other evaluation methods may be used, summing the areas under the respective curves, or performing an operation that produces a result corresponding to the area under the curves, is preferred in many instances.

【0222】[0222]

【表6】 (実施例5) (FRETに基づいたΔψのアッセイ) 前述の実施例は、「I型」のFRETに基づいたΔψのアッセイ(ここで、Δ
ψに対する種々の薬剤の効果が、Δψを急落させる薬剤(CCCP)の効果と比
較される)の潜在的な制限を例証している(図3A)。さらに意義のある結果を
生じるために、「II型」アッセイが開発された。II型アッセイでは、試験さ
れる薬物は、最初にサンプルに加えられ、そしていくらかの時間試験される薬物
が、それらの効果を発揮するのを可能とした後、Δψを0に駆動するために、Δ
ψ急落剤が続いて同じサンプルに加えられ、このようにして結果の基線値を確立
する。
[Table 6] Example 5 FRET-Based Δψ Assay The above example was based on the “type I” FRET-based Δψ assay, where ΔΔ.
The effect of various drugs on ψ illustrates the potential limitation of drugs that plunge Δψ (compared to the effects of CCCP) (FIG. 3A). A "Type II" assay was developed to produce more meaningful results. In the Type II assay, the drug being tested is first added to the sample, and some time after allowing the drug being tested to exert their effect, to drive Δφ to 0, Δ
The ψ-dropping agent is subsequently added to the same sample, thus establishing the resulting baseline value.

【0223】 図3Bは、II型アッセイを示す。II型アッセイの1つのバージョン(ここ
で、化合物はΔψを消費する能力が試験される)では、図3Bの記号は以下のよ
うである。0に正規化され得る最適な最初の読値(「A」または「B」)が、最
初にとられる。候補Δψ消費化合物は、時点「2」において加えられる。候補Δ
ψ消費化合物が、Δψに対してほとんどまたは全く効果を有さなければ、固定線
「C」で示されるようなシグナルが予測されるが、Δψを消費する試験化合物は
、破線(C)で示されるようなシグナルを生じる。時点「3」では、完全にΔψ
を急落させる薬剤(例えば、CCCP)が加えられ、そして細胞密度、およびE
T供与体および受容体化合物のローディングの効率における変化について種々の
サンプルの正規化を可能とするために、Δψの急落が完全となった後に、読値(
「D」)が、とられる。試験化合物のΔψ消費活性は、以下の式に従って、Δψ
消費値として計算される: Δψ消費値=(C−B)/(D−B) ここで、Δψ消費値の高い値は、候補化合物のより高いΔψ消費能力を示す。
FIG. 3B shows a Type II assay. In one version of the Type II assay, where the compounds are tested for their ability to consume Δψ, the symbols in FIG. 3B are as follows: The optimal first reading (“A” or “B”) that can be normalized to 0 is taken first. Candidate Δψ consuming compounds are added at time “2”. Candidate Δ
If the ψ consuming compound had little or no effect on Δψ, a signal as predicted by the fixed line “C” would be expected, whereas the test compound consuming Δψ is shown by the dashed line (C). Signal is generated. At time “3”, Δφ is completely
Drug (eg, CCCP) is added, and cell density, and E
To allow normalization of various samples for changes in loading efficiency of T donor and acceptor compounds, the reading (
"D") is taken. The Δψ consumption activity of the test compound is Δψ according to the following formula.
Calculated as the consumption value: Δψ consumption value = (C−B) / (D−B) where a higher Δψ consumption value indicates a higher Δψ consumption capacity of the candidate compound.

【0224】 II型アッセイの別のバージョン(ここで、化合物は、Δψを消費する薬剤の
活性を阻害または増強する能力を試験される)では、図3Bの記号は、以下のよ
うである。0に正規化され得る最適な最初の読値(「A」)が、最初にとられる
。試験化合物は、時点「1」で加えられ、そして基線測定(「B」)がとられる
。Δψ消費剤(例えば、イオノマイシン、アトラクチロシドなど)は、時点「2
」で加えられる。試験化合物が、Δψ消費剤の活性にほとんどまたは全く効果を
有さなければ、破線(「C」)で示されるようなシグナルが予測されるが、Δψ
消費剤の活性を阻害するまたはそれに対して保護する試験化合物は、固定線(「
C」)で示されるようなシグナルを生じる。時点「3」では、完全にΔψ(例え
ば、CCCP)を急落させる薬剤が加えられ、そして細胞密度、および供与体お
よび受容体化合物のローディングの効率における変化について正規化を可能とす
るために、Δψの急落が完全となった後に、読値(「D」)が、とられる。試験
化合物の活性は、以下の式に従って、効果指数として計算される: 効果指数=(C−B)/(D−B) ここで、効果指数の低い値は、試験化合物のより高い保護効果を示す。
In another version of the Type II assay, where the compounds are tested for their ability to inhibit or enhance the activity of the Δψ consuming agent, the symbols in FIG. 3B are as follows: The optimal first reading ("A") that can be normalized to 0 is taken first. Test compounds are added at time "1" and a baseline measurement ("B") is taken. Δψ consumer (eg, ionomycin, atractyloside, etc.)
] Is added. If the test compound had little or no effect on the activity of the Δψ consumer, a signal as indicated by the dashed line (“C”) would be expected, but Δψ
A test compound that inhibits or protects against the activity of a consumer is given a fixed line ("
C ") gives rise to a signal. At time point “3”, a drug that completely plunges Δφ (eg, CCCP) was added, and Δφ was allowed to allow normalization for changes in cell density and efficiency of loading of donor and acceptor compounds. The reading ("D") is taken after the plunge in is complete. The activity of the test compound is calculated as the effect index according to the following formula: Effect index = (C−B) / (D−B) where a lower value of the effect index indicates a higher protective effect of the test compound. Show.

【0225】 CCCPおよびイオノマイシンは、以下の例示的な実験で使用されるが、他の
Δψ急落剤が公知であり、そして使用され得る。そのようなΔψ急落剤は、例示
として、バリノマイシン、A23187および4−Br−A23187を含むが
、それに制限されない。
CCCP and ionomycin are used in the following exemplary experiments, although other Δψ-depressants are known and can be used. Such Δψ plunging agents include, by way of example, but not limited to valinomycin, A23187 and 4-Br-A23187.

【0226】 II型アッセイの条件は好ましくは、Δψが急落し、そして測定シグナルは、
迅速な様式(すなわち、好ましくはΔψ急落剤の付加後5分以内で、さらに好ま
しくは3分以内で、そして最も好ましくは2分以内で)で、プラトーに達するよ
うに、どのようなΔψ急落剤が使用されるかの用量応答曲線を確立することが、
望ましい。用量応答実験から確立され得る別のパラメーターは、Δψ急落剤の最
適な濃度である。
The conditions for the Type II assay are preferably such that Δφ falls sharply and the measured signal is
Any Δψ plunging agent to reach a plateau in a rapid manner (ie, preferably within 5 minutes, more preferably within 3 minutes, and most preferably within 2 minutes after addition of Δφ plunging agent). Establishing a dose response curve of
desirable. Another parameter that can be established from dose response experiments is the optimal concentration of the Δψ plunging agent.

【0227】 CCCPに対する用量応答の曲線は、図10に示される。この図におけるデー
タを作製するために実施される実験では、SH−SY5Y細胞は、実施例1の一
般的な手順に従って420nM NAOおよび5μM TMRMで処理され、そ
して、次いで、指定された量のCCCPが加えられる前に、約60秒間モニター
された。NAOからの放出シグナルを消滅させることが、前述の実施例で、測定
された。より高濃度のCCCPが使用される場合、RFUでの増加する迅速な上
昇によって証明されるように、用量応答曲線は、NAO消滅の増加する迅速な喪
失を示す。10μM CCCPに対する応答は、5μM CCCPが適用された
ときに見られる応答よりもわずかに大きかった(2.5μM CCCPと5μM
CCCPとの間の応答の変化と比較して)ので、これらのデータはまた、10
μMが、使用するCCCPの飽和濃度に近かったことを示唆した。
A curve of dose response to CCCP is shown in FIG. In the experiments performed to generate the data in this figure, SH-SY5Y cells were treated with 420 nM NAO and 5 μM TMRM according to the general procedure of Example 1, and then a designated amount of CCCP was applied. It was monitored for about 60 seconds before being added. The quenching of the emission signal from NAO was measured in the previous example. When higher concentrations of CCCP are used, the dose response curve shows an increasing rapid loss of NAO extinction, as evidenced by an increasing rapid rise in RFU. The response to 10 μM CCCP was slightly greater than that seen when 5 μM CCCP was applied (2.5 μM CCCP and 5 μM CCCP).
(Compared to the change in response between CCCP), these data also show 10
It was suggested that μM was close to the saturating concentration of CCCP used.

【0228】 代表的なII型FRET実験からの結果は、図11に示され、指定された時点
でとられる読値の相対的な蛍光単位±標準誤差を示す。この実験では、SH−S
Y5Y細胞は、実施例1の手順に従ってNAOおよびTMRMと接触され、そし
てFLIPR機器中に置かれた。約2分後、サンプルの半分は、予め暖めておい
た培地のみで処理され、そして他の半分は、5μMのΔψ消費剤4−bromo
−A23187を含む予め暖めておいた培地で処理した。約6.5分後、Δψ急
落剤CCCP(最終濃度、5μM)が、全てのサンプルに加えられ、そしてその
蛍光を、さらに7.5分間測定した。図11に示されるように、4−bromo
−A23187(「4−BR」)で処理した細胞は、CCCPが加えられる時間
(その時点で、Δψはさらに減少し、そして最終的に急落した)まで、漸進的な
Δψ上昇の喪失を示した。また図11に示されるように、培地(「MO」)で処
理された細胞はまた、CCCP付加の後に迅速なΔψの喪失を示し、そして完全
なΔψの急落に接近し、MOおよび4−BR曲線は、約600秒後およびその実
験の残りについて、漸進的となった。
Results from a representative Type II FRET experiment are shown in Figure 11 and show the relative fluorescence units ± standard error of readings taken at the indicated time points. In this experiment, SH-S
Y5Y cells were contacted with NAO and TMRM according to the procedure of Example 1 and placed in the FLIPR instrument. After about 2 minutes, half of the samples were treated with pre-warmed medium only, and the other half with 5 μM of Δψ consumer 4-bromo.
-Treat with pre-warmed medium containing A23187. After approximately 6.5 minutes, the Δφ plunging agent CCCP (final concentration, 5 μM) was added to all samples and their fluorescence was measured for an additional 7.5 minutes. As shown in FIG. 11, 4-bromo
Cells treated with −A23187 (“4-BR”) showed a gradual loss of Δφ increase until the time when CCCP was added, at which Δφ was further reduced and finally plunged. . Also, as shown in FIG. 11, cells treated with medium (“MO”) also showed a rapid loss of Δφ after CCCP addition and approached a complete Δφ plunge with MO and 4-BR. The curve became progressive after about 600 seconds and for the rest of the experiment.

【0229】 (実施例6) (Δψ消費剤およびΔψ保護剤のための用量応答曲線) ETに基づいたΔψのアッセイの基本パラメーターを確立する際、さらに正確
な実験が、アッセイがΔψ消費剤およびΔψ保護剤の両方のための用量応答曲線
を作り出すのに使用され得ることを示すために、行なわれた。SH−SY5Y細
胞は、これらの実験で使用された。カルシウムイオノフォアのイノマイシンは、
Δψの消費を起こすその能力が評価される擬似候補薬剤化合物として使用され、
そしてシクロスポリンAは、擬似イオノマイシン保護剤として使用された。
Example 6 Dose Response Curves for Δψ Consumers and Δψ Protective Agents In establishing the basic parameters of the ET-based assay for Δψ, a more accurate experiment was conducted in which the assay was It was done to show that it can be used to generate a dose response curve for both Δψ protectors. SH-SY5Y cells were used in these experiments. The calcium ionophore inomycin is
Used as a pseudo-candidate drug compound whose ability to cause consumption of Δψ is evaluated,
And cyclosporin A was used as a pseudoionomycin protectant.

【0230】 細胞は、特定の細胞密度まで増殖され、そして上記に記載されたように、96
ウェルプレートに移行された。両方のセットの実験についてTMRMおよびNA
Oが、図1で記載されている濃度および順序および時間で加えられた。イオノマ
イシンのみを含む実験では、イオノマイシンは、NAOの付加の10分後、種々
の濃度で加えられた。イオノマイシンの効果に対して保護するためのシクロスポ
リンAの能力を定量するように設計された実験の場合では、機器で読むのを開始
する前に、細胞は洗浄され、そして種々の濃度のシクロスポリンAに15分間さ
らした後、細胞は、フルオロフォア(ET供与体および受容体分子)ローディン
グのために上記記載のように10分間TMRMで、5分間NAOでロードした。
1〜21の番号を付けた読値は、3秒間隔で記録され、そして、その後、22〜
196の番号を付けた読値は、5秒間隔で、記録された。図13に示されるよう
に、それぞれの時間間隔にわたる蛍光シグナルの合計が決定され、そしてシクロ
スポリンA用量応答曲線を作り出すために、log(10)イオノマイシン濃度(M
)に対してプロットされた。
The cells are grown to a particular cell density and, as described above, 96
Transferred to well plate. TMRM and NA for both sets of experiments
O was added at the concentrations and order and times described in Figure 1. In experiments containing only ionomycin, ionomycin was added at various concentrations 10 minutes after addition of NAO. In the case of an experiment designed to quantify cyclosporin A's ability to protect against the effects of ionomycin, cells were washed and exposed to varying concentrations of cyclosporin A prior to beginning instrument reading. After 15 minutes of exposure, cells were loaded for 10 minutes TMRM and 5 minutes NAO as described above for fluorophore (ET donor and acceptor molecule) loading.
Readings numbered 1-21 are recorded at 3 second intervals, and then 22-
Readings numbered 196 were recorded at 5 second intervals. As shown in FIG. 13, the sum of the fluorescence signals over each time interval was determined and the log (10) ionomycin concentration (M
) Was plotted against.

【0231】 3つの別々の実験(それぞれの実験で1ウェル当り50,000細胞)で、イ
オノマイシンに曝された細胞についての用量応答曲線が、図12に示される。プ
ロットされたとき、データは平行曲線を作り出し、化合物を分析する際のアッセ
イの再現性がΔψに対する負の影響を有することを示した。
Dose response curves for cells exposed to ionomycin in three separate experiments (50,000 cells per well in each experiment) are shown in FIG. When plotted, the data produced parallel curves, indicating that assay reproducibility in analyzing compounds has a negative effect on Δψ.

【0232】 種々の量のシクロスポリンAで前処理し、次いで3つの別々の実験(それぞれ
の実験で1ウェル当り39,000細胞)においてイオノコイシンに曝された細
胞の用量応答曲線が、図13に示される。データは、プロットされたとき、類似
した曲線を作り出し、Δψに対する負の影響を有する薬剤からミトコンドリアを
保護する化合物を分析する際のアッセイの再現性を示した。
A dose response curve of cells pre-treated with varying amounts of cyclosporin A and then exposed to ionocoicin in 3 separate experiments (39,000 cells per well in each experiment) is shown in FIG. Be done. The data produced a similar curve when plotted, showing the reproducibility of the assay in analyzing compounds that protect mitochondria from drugs with a negative effect on Δψ.

【0233】 (実施例7) (種々の細胞型におけるFRET) 前述の実施例において、FRETに基づいたΔψのアッセイが、神経芽細胞腫
細胞株(SH−SY5Y)、ならびにρ0SY5Y細胞から産生されるMixC
onおよび1685細胞質雑種細胞株で行なわれた。コントロール(MixCo
n)およびアルツハイマー病の(1685)細胞質雑種は、Δψに影響する種々
の薬剤および処理に対する同一の一般的な応答を示し、いくつかの差異が、FR
ETに基づいたアッセイによって検出された。この実施例では、MixConま
たは1685細胞(1ウェル当り約50,000細胞)を、実施例1の手順に従
って、420nM NAOおよび5μM TMRMで、プレインキュベートし、
その後、カルシウムイオノフォアA23187(0〜5μM)を加えた。NAO
シグナル(すなわち、530±25nmの蛍光)の消失の検出できる喪失が、一
定時間(4分)にわたって測定された。
Example 7 FRET in Various Cell Types In the previous example, a FRET-based Δψ assay was produced from a neuroblastoma cell line (SH-SY5Y), as well as ρ 0 SY5Y cells. MixC
on and 1685 cytoplasmic hybrid cell lines. Control (MixCo
n) and Alzheimer's disease (1685) cytoplasmic hybrids showed the same general response to various agents and treatments affecting Δψ, with some differences in FR.
Detected by ET-based assay. In this example, MixCon or 1685 cells (approximately 50,000 cells per well) were preincubated with 420 nM NAO and 5 μM TMRM according to the procedure of Example 1,
Then, calcium ionophore A23187 (0-5 μM) was added. NAO
Detectable loss of signal (ie fluorescence at 530 ± 25 nm) was measured over a period of time (4 minutes).

【0234】 この結果は、A23187の各濃度に関する4つの細かい濃度域にわたる全て
のデータポイントの和として示し(図14)、そしてSH−SY5Y親細胞と1
685細胞質雑種およびMixConの細胞質雑種との間のいくつかの差異を明
らかにする。AD(1685)細胞質雑種は、A23187に対して最も高い程
度の感受性を示し、そして、コントロール(MixCon)細胞質雑種は、親S
H−SY5Y細胞よりもA23187に対していくらかより感受性が高かった。
統計分析(ANOVA)によって、AD(1685)細胞質雑種細胞の増加した
感受性が、有意であることが示された。従って、本発明のΔψのETベースのア
ッセイを使用して、全細胞におけるミトコンドリア異常を特徴付けし得る。この
ような細胞が、ミトコンドリア関連疾患(例えば、変化したミトコンドリア機能
と関連する疾患)を有するかまたはこの疾患を有しやすいと疑われる個体から単
離される場合、このアッセイは、そのような疾患の診断における補助のために使
用され得る。
The results are presented as the sum of all data points over the four fine concentration ranges for each concentration of A23187 (FIG. 14), and 1 with SH-SY5Y parental cells.
It reveals some differences between the 685 and MixCon cytoplasmic hybrids. The AD (1685) cytoplasmic hybrid showed the highest degree of sensitivity to A23187, and the control (MixCon) cytoplasmic hybrid was the parent S.
It was somewhat more sensitive to A23187 than H-SY5Y cells.
Statistical analysis (ANOVA) showed that the increased susceptibility of AD (1685) cytoplasmic hybrid cells was significant. Thus, the Δψ ET-based assay of the present invention can be used to characterize mitochondrial abnormalities in whole cells. If such cells are isolated from an individual who has, or is suspected of having, a mitochondrial-related disorder (eg, a disorder associated with altered mitochondrial function), the assay will test for such disorders. It can be used as an aid in diagnosis.

【0235】 (実施例8) (サンプル中の特定の細胞型を検出するためのETベースのアッセイ) エネルギー移動を利用するアッセイを使用して、生物学的サンプル中の特定の
細胞型を検出し得る。例えば、ローダミン123(群II、IIIおよびIVの
受容体化合物;表2を参照のこと)は、迅速に取り込まれ、そして洗浄後に種々
のヒト癌腫細胞によって長期間(24時間より長く)(たとえ、このローダミン
123が、他の細胞型が洗浄された場合に、この細胞型によって必ずしも常に十
分に維持されるないとしても)維持される(Nadakavukaren et
al.,Cancer Res.45:6093−6099,1985;Su
mmerhayes et al.,Proc.Natl.Acad.U.S.
A.79:5292−5296,1982;Christman et al.
,Gynecol.Oncol.39:72−79,1990)。
Example 8 ET-Based Assay for Detecting Specific Cell Types in Samples An energy transfer-based assay is used to detect specific cell types in biological samples. obtain. For example, Rhodamine 123 (Group II, III and IV receptor compounds; see Table 2) is rapidly taken up and after washing by various human carcinoma cells for long periods (longer than 24 hours) (e.g. This Rhodamine 123 is maintained (if not always fully maintained by this cell type) when other cell types are washed (Nadakavukaren et al.
al. , Cancer Res. 45: 6093-6099, 1985; Su.
mmerhayes et al. , Proc. Natl. Acad. U. S.
A. 79: 5292-5296, 1982; Christman et al.
, Gynecol. Oncol. 39: 72-79, 1990).

【0236】 従って、サンプル中の癌腫細胞についてのETベースのアッセイは、以下の工
程を包含する:(1)生物学的サンプルを患者から得る工程であって、ここで、
このサンプルは細胞(例えば、癌腫細胞を含む)を含む、工程;(2)このサン
プル中の細胞をローダミン123と接触させる工程;(3)必要に応じてこの細
胞を洗浄する工程;(4)この細胞を、群II、IIIまたはIV由来のミトコ
ンドリア供与体化合物(表2および3)(例えば、NAO、MitoTrack
er(登録商標)Green FMまたはMitoFluorTM Green)
と接触させる工程;(5)このサンプルを、この供与体の励起スペクトル内の波
長を有する光で励起する工程;ならびに(6)ローダミン123による供与体発
光のクエンチングとしてのエネルギー移動を検出する工程。癌腫細胞はローダミ
ン123を保持し、従って、供与体化合物を有するFRETを示す。
Accordingly, an ET-based assay for carcinoma cells in a sample includes the following steps: (1) obtaining a biological sample from a patient, where:
This sample contains cells (including, for example, carcinoma cells); (2) contacting the cells in this sample with rhodamine 123; (3) washing the cells as needed; (4) The cells were treated with mitochondrial donor compounds from groups II, III or IV (Tables 2 and 3) (eg NAO, MitoTrack).
er (registered trademark) Green FM or MitoFluor Green)
Contacting with; (5) exciting the sample with light having a wavelength in the excitation spectrum of the donor; and (6) detecting energy transfer as quenching of the donor emission by rhodamine 123. . The carcinoma cells retain Rhodamine 123 and thus show FRET with the donor compound.

【0237】 以下の実験を実行して、特定の細胞型(本実施例において、ヒト癌腫細胞株)
が、本明細書中に提供されるような特定のET供与体および/または受容体の分
子を、差次的に取り込んで保持し、従って、そのような特定の細胞型が、本発明
のETベースのアッセイによって検出されることを可能にし、それによって、そ
のような細胞型を存在し得る他の細胞型から区別する独特の特徴を有することを
示す。NCI−H460は、ヒト肺大細胞の癌腫細胞株である(詳細については
実施例1を参照のこと)。NCI−H460細胞を、96ウェルプレートに添加
した(1ウェル当たり約50,000細胞)。II型ΔψアッセイのTMRM(
5μM)およびNAO(420nM)を、実施例1の手順に従って細胞に添加し
た。培地中のイオノマイシン(50μM)をまた、1セット(n=24)のサン
プルに添加し、そして培地のみをコントロールセットのサンプルに添加した。Δ
ψ急落剤のCCCP(5μM)を、全てのサンプルに約9分後に添加した。上記
のように、この実験の間にFLIPRTM装置を用いて蛍光を測定した。
The following experiments were performed to perform specific cell types (in this example, human carcinoma cell lines).
Bind and retain specific ET donor and / or acceptor molecules as provided herein differentially, thus such specific cell types are It is shown to have a unique characteristic that allows it to be detected by a base-based assay, thereby distinguishing such cell types from other cell types that may be present. NCI-H460 is a human lung large cell carcinoma cell line (see Example 1 for details). NCI-H460 cells were added to 96 well plates (approximately 50,000 cells per well). TMRM of type II Δψ assay (
5 μM) and NAO (420 nM) were added to the cells according to the procedure of Example 1. Ionomycin (50 μM) in medium was also added to one set (n = 24) of samples, and medium alone was added to control set samples. Δ
The ψ-dropping agent CCCP (5 μM) was added to all samples after approximately 9 minutes. Fluorescence was measured using the FLIPR instrument during this experiment, as described above.

【0238】 結果を、図15に示す。イオノマイシン(「I」)は大きな割合のΔψ損失を
もたらしたが、癌腫細胞は、イオノマイシンの添加後比較的速やかに約6分間で
回復した。この回復は、前の実施例に使用された細胞質雑種細胞株に見出された
ものとも神経芽細胞腫SH−SY5Y細胞株に見出されたものとも異なった。こ
れは、癌腫細胞株におけるミトコンドリアが、他の細胞型由来のミトコンドリア
よりも、一般的にか、または少なくともΔψへのチャレンジの後かのいずれかで
、より迅速にTMRMを取り込むことを示唆した。ミトコンドリア膜電位のFR
ETアッセイにおいて検出されるイオノマイシンに対する異なる感受性によって
、本明細書中に示されるように、ΔΨ急落のインデューサーに対する異なる感受
性が、細胞型を区別するために使用され得ることは、特に注目される:NCI−
H460細胞に対して本明細書中に使用されたイオノマイシン濃度(50μM)
(これらの細胞が回復される濃度)は、それらのミトコンドリア膜電位の損失に
よって示される(図12)ように、SH−SY5Y細胞が感受性であるイオノマ
イシン濃度の10倍であった。上記のように、図12は、SH−SY5Y細胞を
用いたより高いイオノマイシン条件においてNAO蛍光の脱クエンチング(de
quenching)の増大を示し、これはより高いイオノマイシン濃度におけ
るより大きいミトコンドリア膜電位の急落を示し、これは、ミトコンドリア画分
からのTMRMの損失に影響を与える。
The results are shown in FIG. Ionomycin (“I”) resulted in a large proportion of Δψ loss, while carcinoma cells recovered relatively quickly about 6 minutes after addition of ionomycin. This recovery was different from that found in the cytoplasmic hybrid cell line used in the previous example and that found in the neuroblastoma SH-SY5Y cell line. This suggested that mitochondria in carcinoma cell lines take up TMRM more rapidly than mitochondria from other cell types, either generally, or at least after challenge to Δψ. FR of mitochondrial membrane potential
It is particularly noted that the different sensitivities to ionomycin detected in the ET assay, as demonstrated herein, can be used to distinguish cell types, which are different sensitivities to the ΔΨ plummet inducer: NCI-
Ionomycin concentration used herein for H460 cells (50 μM)
The (concentration at which these cells were recovered) was 10 times the ionomycin concentration at which SH-SY5Y cells were sensitive, as indicated by the loss of their mitochondrial membrane potential (Figure 12). As described above, FIG. 12 shows dequenching of NAO fluorescence (de) at higher ionomycin conditions using SH-SY5Y cells.
Quenching), which shows a greater drop in mitochondrial membrane potential at higher ionomycin concentrations, which affects the loss of TMRM from the mitochondrial fraction.

【0239】 (実施例9) (発作を処置するための化合物を同定するための方法) 虚血および再灌流からの細胞死の機構は、壊死および遅延したアポトーシスの
両方を含み、両方に対して共通した前駆状態としてミトコンドリア機能不全を伴
なう。虚血に誘導されたミトコンドリア機能損失後の多数の事象としては、ミト
コンドリアエネルギー代謝の低下、再灌流後の毒性活性酸素種(ROS)のミト
コンドリア産生の増大、およびエネルギー産生が修復され得る条件下での活性な
ミトコンドリアのアポトーシスカスケードの開始が挙げられる。
Example 9 Methods for Identifying Compounds for Treating Stroke Mechanisms of cell death from ischemia and reperfusion include both necrosis and delayed apoptosis, for both It is accompanied by mitochondrial dysfunction as a common precursor state. Numerous events following ischemia-induced loss of mitochondrial function include decreased mitochondrial energy metabolism, increased mitochondrial production of toxic reactive oxygen species (ROS) after reperfusion, and conditions under which energy production can be repaired. And the initiation of the active mitochondrial apoptotic cascade.

【0240】 神経細胞虚血事象後、ミトコンドリアATP産生は、酸素の欠乏に起因して停
止する。解糖ATP産生は、無酸素性状態下で続き得るが、解糖は、脳内の解糖
基質の貯蔵の制限に起因してニューロンのエネルギー要求を満たし得ない。さら
に、ラクテートは、無酸素性脳組織に蓄積し、生物学的アッセイに関する測定可
能な終点を提供する。有酸素性能力における損失に起因して、組織ATP濃度は
、脳への酸素流の休止後の直後に無視し得るレベルに低下する。
Following a neuronal ischemic event, mitochondrial ATP production ceases due to lack of oxygen. Glycolysis ATP production can continue under anoxic conditions, but glycolysis cannot meet neuronal energy requirements due to limited storage of glycolytic substrates in the brain. In addition, lactate accumulates in anoxic brain tissue and provides a measurable endpoint for biological assays. Due to the loss in aerobic capacity, tissue ATP levels drop to negligible levels shortly after cessation of oxygen flow to the brain.

【0241】 十分なATPを伴なわずに、ATP依存性イオン輸送は低下し、そしてイオン
ホメオスタシスの損失は、梗塞の無酸素中心(anoxic core)におい
てニューロンの浸透溶解および壊死をもたらす。脱エネルギー化(de−ene
rgization)はまた、グルタメートを隔離するATP依存性輸送プロセ
スの損失を含む。Ca2+および他のイオンの大量の流入は、電位依存性イオンチ
ャネルおよびリガンド依存性イオンチャネルの活性化の後で起こる(White
et al.,J.Neurosci.15:1318−1328,1995
;Harrington et al.,Neuron 16:219−228
,1996;Schinder et al.,J.Neurosci.16:
6125−6133,1996)。再灌流の際に、高レベルの細胞質ゾルのCa 2+ は、直接ミトコンドリアのカルシウム取り込みを活性化し、酸素の再導入の際
の正常なミトコンドリア機能の確立を阻害する。ミトコンドリア内の過剰なCa 2+ 蓄積は、ニューロンにおける酸素中心ラジカルおよび炭素中心ラジカルの産生
を増強し得、そして、ミトコンドリア電子伝達系の不活性化を導き得る(Dyk
ens,J.Neurochem.63:584−591,1994;Reyn
olds et al,J.Neurosci.15:3318−3327,1
995;Dugan et al.,J.Neurosci.15:6377−
6388,1995,Bindokas et al.,J.Neurosci
.16:1324−1336,1996)。
[0241]   Without sufficient ATP, ATP-dependent ion transport is reduced and
Homeostasis loss occurs in the anoxic core of infarction
Resulting in osmotic lysis and necrosis of neurons. De-energization (de-ene)
is also an ATP-dependent transport process that sequesters glutamate.
Including loss of space. Ca2+And large influx of other ions
Occurs after activation of channels and ligand-gated ion channels (White
  et al. J. Neurosci. 15: 1318-1328, 1995.
Harrington et al. , Neuron 16: 219-228.
, 1996; Schinder et al. J. Neurosci. 16:
6125-6133, 1996). High levels of cytosolic Ca during reperfusion 2+ Directly activates mitochondrial calcium uptake during oxygen reintroduction
Inhibits the establishment of normal mitochondrial function. Excessive Ca in mitochondria 2+ Accumulation is the production of oxygen- and carbon-centered radicals in neurons
And can lead to inactivation of the mitochondrial electron transport chain (Dyk
ens, J.M. Neurochem. 63: 584-591, 1994; Reyn.
olds et al. Neurosci. 15: 3318-3327, 1
995; Dugan et al. J. Neurosci. 15: 6377-
6388, 1995, Bindokas et al. J. Neurosci
. 16: 1324-1336, 1996).

【0242】 ミトコンドリアCa2+取り込みの別の結果は、膜透過性変化(MPT)の誘導
であり、これは、ΔΨmを消費し、そして<1,500ダルトンの溶質が内部ミ
トコンドリア膜を横切って平衡化することを可能にする、比特異的な電位感受性
な孔の開放である(総説、Zoratti et al.,Biochim.B
iophys.Acta 1241:139−176,1995;Bernar
di et al.,J.Bioenerg.Biomemb.26:509−
517,1994を参照のこと)。高いCa2+またはフリーラジカル誘導性の傷
害がない場合に電子伝達鎖によって正常に産生される高いΔΨmは、MPT孔形
成に対する強力な妨害物である。MPTおよびΔΨm急落を緩和する因子(例え
ば、Bcl−2およびシクロスポリンA)は、インビトロおよびインビボの両方
において同様にグルタメート興奮毒性を緩和する(Hoyt et al.,B
r.J.Pharmacol.122:803−808,1997;Niemn
inen et al.,Neurosci.75:993−997,1996
;Ankarcrona et al.,FEBS Lett.394:321
−324,1996;Uchino et al.,Acta Physiol
.Scand.155:469−471,1995;Li et al.,Br
ain Res.753:133−140,1997)。
Another consequence of mitochondrial Ca 2+ uptake is the induction of transmembrane permeability (MPT), which consumes ΔΨ m and solutes <1,500 daltons across the internal mitochondrial membrane. Specific-specific voltage-sensitive pore opening that allows equilibration (Review, Zoratti et al., Biochim. B).
iophys. Acta 1241: 139-176, 1995; Bernar.
di et al. J. Bioenerg. Biomemb. 26: 509-
517, 1994). The high ΔΨ m normally produced by the electron transport chain in the absence of high Ca 2+ or free radical-induced damage is a strong interferer to MPT pore formation. Factors that mitigate MPT and ΔΨ m plunges (eg, Bcl-2 and cyclosporin A) likewise alleviate glutamate excitotoxicity both in vitro and in vivo (Hoyt et al., B.
r. J. Pharmacol. 122: 803-808, 1997; Niemn.
inen et al. , Neurosci. 75: 993-997, 1996.
Ankarcrona et al. , FEBS Lett. 394: 321
-324, 1996; Uchino et al. , Acta Physiol
. Scand. 155: 469-471, 1995; Li et al. , Br
ain Res. 753: 133-140, 1997).

【0243】 細胞性Ca2+流出機構の不全ならびにホスホリパーゼおよびプロテアーゼの活
性化は、虚血後の後期段階の事象のようであり、そして膜およびタンパク質に対
して広範な傷害をもたらし得る。それほど苛酷ではないストレスに曝露された細
胞は、アポトーシスカスケードを開始し得る。この場合、ミトコンドリアは、可
逆的に傷害を受け得、そして、十分なレベルのアポトーシス因子を放出して死を
誘導し得るが、ATPを産生するための残りの能力は維持する(MacManu
s et al.,J.Cerebral Blood Flow Metab
.17:815−832,1997)。従って、健全なミトコンドリアは、虚血
/再灌流傷害における神経細胞生存の予防において、二機能性の役割を果たす:
1)ATPを供給することによって、ミトコンドリアは、シナプス間隙からグル
タメートを再取込みするための駆動力、および電位感受性イオンチャネルの開放
をさらに妨害する正常膜電位のATP依存性の維持を提供する、そして、2)未
傷害のミトコンドリアは、ニューロンを下のアポトーシス経路にむけ得る因子の
放出に、抵抗する。従って、虚血/再灌流の間のミトコンドリア完全性を維持し
、それによって興奮毒性の後の波に対して防御することは、発作に関連するニュ
ーロンの傷害を予防するための有用性を有する、新規の神経細胞保護因子の同定
を可能にする。
Failure of the cellular Ca 2+ efflux mechanism and activation of phospholipases and proteases appear to be a late stage event after ischemia and can result in widespread injury to membranes and proteins. Cells exposed to less severe stress can initiate the apoptotic cascade. In this case, the mitochondria can be reversibly damaged and release sufficient levels of apoptotic factors to induce death, but retain the remaining ability to produce ATP (MacManu).
s et al. J. Cerebral Blood Flow Metab
. 17: 815-832, 1997). Therefore, healthy mitochondria play a bifunctional role in preventing neuronal survival in ischemia / reperfusion injury:
1) By supplying ATP, mitochondria provide the driving force for reuptake of glutamate from the synaptic cleft, and the ATP-dependent maintenance of normal membrane potential that further interferes with the opening of voltage-sensitive ion channels, and 2) The intact mitochondria resist the release of factors that can direct neurons to the underlying apoptotic pathway. Therefore, maintaining mitochondrial integrity during ischemia / reperfusion and thereby protecting against subsequent waves of excitotoxicity has utility for preventing stroke-related neuronal injury, Allows the identification of novel neuronal cell protective factors.

【0244】 (一次スクリーニングアッセイ) ΔΨmの測定は、ミトコンドリア機能および完全性の総合的な指標を提供する
。従って、発作薬物発見における一次スクリーニングアッセイは、高スループッ
ト形式における全細胞でのΔΨのETベースのアッセイを利用する。一過性虚血
の間にミトコンドリア完全性を維持する因子および方法、ならびに興奮毒性後の
波は、発作に関連するニューロンの傷害を制限する際に有用性を有する効果的な
神経細胞保護因子であると予想される。梗塞の中心における壊死性の死の妨害に
ついての治療濃度域の限界を考慮すれば、梗塞の非壊死性領域におけるミトコン
ドリア機能不全を防止することによってニューロン死を制限するような治療戦略
を開発することが特に望ましい。この目的のために、化合物は、コントロールお
よびCa2+が過剰に流れた条件下で、ΔΨに対するその化合物の影響についてス
クリーニングされる。
Primary Screening Assay The measurement of ΔΨ m provides a comprehensive indicator of mitochondrial function and integrity. Thus, the primary screening assay in seizure drug discovery utilizes an ET-based assay of ΔΨ in whole cells in a high throughput format. Factors and methods that maintain mitochondrial integrity during transient ischemia, and post-excitotoxic waves are effective neuroprotective factors that have utility in limiting stroke-related neuronal injury. Expected to be. To develop a therapeutic strategy to limit neuronal death by preventing mitochondrial dysfunction in the non-necrotic region of the infarct, considering the limits of therapeutic window for obstructing necrotic death in the center of the infarct Is especially desirable. To this end, compounds are screened for their effect on ΔΨ under control and Ca 2+ overflow conditions.

【0245】 発作後、境界域におけるニューロンに対する傷害のほとんどは、梗塞病巣にお
ける細胞溶解の間に放出されるグルタメートによって誘導される興奮毒性によっ
てもたらされる。インビボ生化学事象および細胞事象をより厳密に模倣するため
に、一次スクリーニングアッセイは、グルタミン酸レセプターの1つ以上の型を
含む細胞中で実施した(総説については、Gasis et al.,Curr
.Opin.Neurobiol.1:20−26,1991;Westbro
ok,Curr.Opin.Neurobiol.4:337−346,199
4;およびLynch et al.,Curr.Opin.Neurobio
l.7:510−516,1994を参照のこと)。
After stroke, most of the damage to neurons in the border zone is brought about by excitotoxicity induced by glutamate released during cell lysis in infarct lesions. To more closely mimic in vivo biochemical and cellular events, primary screening assays were performed in cells containing one or more types of glutamate receptors (for a review, see Gasis et al., Curr.
. Opin. Neurobiol. 1: 20-26, 1991; Westbro
ok, Curr. Opin. Neurobiol. 4: 337-346, 199.
4; and Lynch et al. Curr. Opin. Neurobio
l. 7: 510-516, 1994).

【0246】 グルタミン酸レセプターは、イオンチャネル型グルタミン酸レセプター(iG
luR)および代謝調節型レセプター(mGluR)を含む。iGluRは、グ
ルタメートゲートの陽イオンチャネルである。この陽イオンチャネルはさらに、
NMDAレセプター、AMPAレセプターおよびカイニン酸レセプターのサブク
ラスに分類される。NMDAレセプターは、例えば、NMDAR1/2A、NM
DAR1/2B、NMDAR1/2CおよびNMDAR1/2Dを含むヘテロメ
リック複合体である。AMPAレセプターは、例えば、GluRl、GluR2
、GluR3およびGluR4を含むホモメリック複合体である。カイニン酸レ
セプターは、GluR5、GluR6、GluR7、KA−1およびKA−2の
、ホモメリック複合体またはヘテロメリック複合体のいずれかであり得る。mG
luRは、7−膜貫通Gタンパク質結合レセプター(これはまた、サブクラスに
分類される)である。いくつかのmGluRは、細胞質ゾルカルシウムを増加さ
せるホスホリパーゼC結合mGluRである:これには、mGluRlおよびm
GluR5を含む。他のmGluRは、細胞質ゾルcAMPを減少させるアデニ
ルシクラーゼ結合mGluRである;これには、mGluR2、mGluR3、
mGluR4、mGluR7、およびmGluR8が挙げられる。
The glutamate receptor is an ion channel type glutamate receptor (iG
luR) and metabotropic receptors (mGluR). iGluR is a glutamate-gated cation channel. This cation channel is
It is classified into subclasses of NMDA receptor, AMPA receptor and kainate receptor. NMDA receptors include, for example, NMDAR1 / 2A, NM
A heteromeric complex containing DAR1 / 2B, NMDAR1 / 2C and NMDAR1 / 2D. AMPA receptors include, for example, GluRl, GluR2
, GluR3 and GluR4 are homomeric complexes. The kainate receptor can be either a homomeric or heteromeric complex of GluR5, GluR6, GluR7, KA-1 and KA-2. mG
luR is a 7-transmembrane G protein-coupled receptor, which also falls into a subclass. Some mGluRs are phospholipase C-bound mGluRs that increase cytosolic calcium: mGluRl and m
Includes GluR5. Other mGluRs are adenyl cyclase-linked mGluRs that reduce cytosolic cAMP; these include mGluR2, mGluR3,
Included are mGluR4, mGluR7, and mGluR8.

【0247】 一次スクリーニングに使用される1つ以上の型のグルタミン酸レセプターを含
む細胞の1つの例は、内因性NMDAレセプターを発現する一次皮質ニューロン
である。これらの細胞において、細胞外グルタメートの提供は、細胞内カルシウ
ムレベルを上昇する(Stout et al.,Nat.Neurosci.
1:366−373,1998)。グルタメート添加に引続いて、ΔΨにおける
変化は、ΔΨのETベースのアッセイを用いて測定される。抑制されたΔΨを有
するミトコンドリア欠損細胞質雑種細胞(Cassarino et al.,
Biochem.Biophys.Res.Commun.248:168−1
73,1998)がまた、一次神経細胞培養物に加えて利用され、ΔΨを消費ま
たは急落する能力について試験される、因子および/または条件に対して、より
広範な応答を提供する。
One example of cells containing one or more types of glutamate receptors used in primary screens are primary cortical neurons that express the endogenous NMDA receptor. In these cells, provision of extracellular glutamate increases intracellular calcium levels (Stout et al., Nat. Neurosci.
1: 366-373, 1998). Subsequent to glutamate addition, changes in ΔΨ are measured using an ΔET ET-based assay. Mitochondrial deficient cytoplasmic hybrid cells with suppressed ΔΨ (Cassarino et al.,
Biochem. Biophys. Res. Commun. 248: 168-1
73, 1998) also provides a broader response to factors and / or conditions that have been utilized in addition to primary neuronal cell cultures and tested for their ability to consume or plummet ΔΨ.

【0248】 一次スクリーニングに使用される1つ以上の型のグルタミン酸レセプターを含
む細胞の他の例としては、1つ以上のグルタミン酸レセプターを発現または過剰
発現するように遺伝子操作された細胞が挙げられる。多くの哺乳動物細胞株が、
培養物中でグルタミン酸レセプターを安定に発現するように操作された(総説に
関しては、Varney et al.,Methods.Mol.Biol.
128:43−59,1999を参照のこと)。哺乳動物細胞においてクローン
化されて発現されるグルタミン酸レセプターの非限定の例としては、NMDRA
1A/2AおよびNMDAR1A/2B(Varney et al.,J.P
harmacol.Exp.Ther.279:367−378,1996);
NMDAR2C、アイソフォーム1、2、3および4(Dagget et a
l.,J.Neurochem.71:1953−1968,1998);Gl
uR3(Varney et al.,J.Pharmacol.Exp.Th
er.285:358−370,1998);ならびにGluR1bおよびGl
uR5a(Lin et al.,Neuropharmacology 36
:917−931,1997)が挙げられる。
Other examples of cells containing one or more types of glutamate receptors used in the primary screen include cells that have been genetically engineered to express or overexpress one or more glutamate receptors. Many mammalian cell lines
It was engineered to stably express the glutamate receptor in culture (for a review, Varney et al., Methods. Mol. Biol.
128: 43-59, 1999). Non-limiting examples of glutamate receptors cloned and expressed in mammalian cells include NMDRA
1A / 2A and NMDAR1A / 2B (Varney et al., JP
armacol. Exp. Ther. 279: 367-378, 1996);
NMDAR2C, isoforms 1, 2, 3 and 4 (Dagget et a
l. J. Neurochem. 71: 1953-1968, 1998); Gl
uR3 (Varney et al., J. Pharmacol. Exp. Th.
er. 285: 358-370, 1998); and GluR1b and Gl.
uR5a (Lin et al., Neuropharmacology 36
: 917-931, 1997).

【0249】 (二次スクリーニングアッセイ) 一次アッセイにおける高い[Ca2+ i]によってもたらされるΔΨmの延長した
急落を妨げる化合物がさらに、二次アッセイにおいて評価され、これには、RO
S産生、アポトーシス指標としてのシトクロムc放出およびカスパーゼ−3活性
化の測定、および細胞生存度を含む。このようにして、FRET ΔΨmアッセ
イにおいて同定された「ヒット」がさらに検証され、そして、その化合物がΔΨ m に影響を与える機構が、より良く規定され得る。これらのアッセイのための理
論的根拠は、興奮毒性または酸化ストレスの条件下においてミトコンドリア完全
性を維持し得る化合物が、対応してアポプトゲン(apoptogen)の放出
を低下させ、そして一過性虚血後のアポトーシス死のおそれがある境界域のニュ
ーロンをレスキューし得ることを示唆する証拠に基づく。以下のアッセイは、同
時係属米国特許出願シリアル番号09/299,044(1999年4月23日
出願)に、より詳細に記載される。
[0249]   (Secondary screening assay)   High [Ca in primary assay2+ i] Resulting from ΔΨmExtended
Compounds that prevent plunge were further evaluated in a secondary assay, which included RO
S production, cytochrome c release and caspase-3 activity as indicators of apoptosis
Includes measurements of denaturation and cell viability. In this way, FRET ΔΨmAsse
The “hit” identified in b) was further verified, and the compound was m The mechanism that influences can be better defined. Reasons for these assays
The rationale is that mitochondrial integrity under conditions of excitotoxicity or oxidative stress.
A compound capable of maintaining sex is correspondingly released of apoptogen.
And borderline neutrophils that may reduce apoptotic and postapoptotic death after transient ischemia.
Based on evidence suggesting that it may be possible to rescue Ron. The following assay
Time-pending US patent application serial number 09 / 299,044 (April 23, 1999)
Application) for more details.

【0250】 (ジクロロフルオレシンジアセテートを用いた活性酸素種の産生の阻害につい
てのアッセイ):このアッセイに従って、本発明のミトコンドリア保護剤が、R
OSの産生を細胞内で阻害する能力を、無細胞環境におけるこの保護剤の抗酸化
活性と比較し得る。ROSの産生は、例えば、例示の目的であって、限定はしな
いが、酸化種の存在の鋭敏な指標である、2’,7’−ジクロロジヒドロフルオ
レシンジアセテート(「dichlorofluorescin diacet
ate」すなわちDCFC)を用いてモニターされ得る。非蛍光のDCFCは、
酸化の際に、蛍光的に定量され得る発蛍光団に変換される。細胞膜はまた、DC
FCに対して透過性であるが、DCFCの荷電されたアセテート基は、細胞内エ
ステラーゼ活性により除去され、このことは、この指標の細胞から拡散する能力
を弱める。
Assay for Inhibition of Reactive Oxygen Species Production Using Dichlorofluorescein Diacetate: According to this assay, the mitochondrial protective agent is
The ability to inhibit the production of OS intracellularly can be compared to the antioxidant activity of this protectant in a cell-free environment. The production of ROS is, for example, for purposes of illustration and not limitation, a sensitive indicator of the presence of oxidizing species, 2 ', 7'-dichlorodihydrofluorescin diacetate ("dichlorofluororescin diacet").
ate ”or DCFC). The non-fluorescent DCFC is
Upon oxidation, it is converted to a fluorophore that can be quantified fluorescently. The cell membrane is also DC
Although permeable to FC, DCFC's charged acetate groups are removed by intracellular esterase activity, which weakens the ability of this indicator to diffuse from the cell.

【0251】 ROSの産生の阻害についてのDCFCアッセイの細胞ベースの局面において
、培養細胞は、適切な量のDCFCで事前にロードされ得、次いでミトコンドリ
ア保護剤と接触され得る。適切な間隔後、培養細胞中のフリーラジカルの産生は
、それらを、鉄(III)/アスコルベートと接触することにより誘導され得、
そして相対的平均DCFC蛍光は、時間の関数としてモニターされ得る。
In the cell-based aspect of the DCFC assay for inhibition of ROS production, cultured cells can be preloaded with an appropriate amount of DCFC and then contacted with a mitochondrial protective agent. After a suitable interval, the production of free radicals in cultured cells can be induced by contacting them with iron (III) / ascorbate,
And the relative mean DCFC fluorescence can be monitored as a function of time.

【0252】 ROSの産生の阻害についてのDCFCの無細胞の局面において、ミトコンド
リア保護剤は、この保護剤、蛍光指標およびフリーラジカル前駆体が、細胞の存
在しない溶液中に全て存在する場合、鉄/アスコルベートが誘導するDCFCの
酸化を直接阻害する能力について試験され得る。
In the cell-free aspect of DCFC for inhibition of production of ROS, the mitochondrial protective agent is capable of producing iron / It can be tested for its ability to directly inhibit ascorbate-induced DCFC oxidation.

【0253】 細胞ベースおよび無細胞の局面のDCFCアッセイにおけるミトコンドリア保
護剤の特性の比較は、ミトコンドリア保護剤によるROS産生の阻害が化学量論
的に進行するのか、または触媒的に進行するのかという決定を可能にし得る。理
論により束縛されることは望まないが、フリーラジカルを化学量論的に(例えば
、1対1の分子基準で)スカベンジするミトコンドリア保護剤は、好ましい薬剤
を意味しなくともよい。なぜなら、このような薬剤は、インビボで効果的である
には高い細胞内濃度が必要であるらしいからである。一方、触媒的に作用するミ
トコンドリア保護剤は、それらの供給源で酸素ラジカルの産生を調節し得るか、
またはこの保護剤自体が変更されることなくROS産生をブロックし得るか、ま
たは未知の機構によりROSの反応性を変更し得る。このようなミトコンドリア
保護剤は、「リサイクル」であり得、そのため、ミトコンドリア保護剤は化学量
論的濃度未満でROSを阻害し得る。細胞におけるミトコンドリア保護剤による
ROS産生の触媒的阻害のこの型の決定は、この薬剤と、ROS生成を減弱また
は防止するようにこの薬剤と相乗作用する1つ以上の細胞成分との相互作用を示
し得る。このような触媒性阻害性特性を有するミトコンドリア保護剤は、本発明
の方法に従う使用のために好ましい薬剤であり得る。
A comparison of mitochondrial protective agent properties in cell-based and cell-free aspects of the DCFC assay determines whether inhibition of ROS production by mitochondrial protective agents proceeds stoichiometrically or catalytically. Can be enabled. Without wishing to be bound by theory, a mitochondrial protective agent that scavenges free radicals stoichiometrically (eg, on a 1: 1 molecular basis) may not mean a preferred agent. This is because such agents appear to require high intracellular concentrations to be effective in vivo. On the other hand, may catalytically acting mitochondrial protective agents regulate the production of oxygen radicals at their source,
Alternatively, the protectant itself may block ROS production without modification, or it may alter the reactivity of ROS by unknown mechanisms. Such mitochondrial protectors can be "recycled", so mitochondrial protectors can inhibit ROS below stoichiometric concentrations. The determination of this type of catalytic inhibition of ROS production by mitochondrial protective agents in cells indicates the interaction of this agent with one or more cellular components that synergize with this agent to diminish or prevent ROS production. obtain. Mitochondrial protective agents having such catalytic inhibitory properties may be preferred agents for use according to the methods of the invention.

【0254】 本発明による有用なミトコンドリア保護剤は、蛍光アッセイにより、または同
様の原理に基く他のアッセイにより定量される場合、ROS産生を阻害し得る。
当業者は、ミトコンドリア保護剤の有効性を決定するこの方法の本質から逸脱す
ることなく、本明細書に記載のようなアッセイに対してなされ得るバリエーショ
ンおよび改変について精通しており、そしてこのようなバリエーションおよび改
変は、本開示の範囲内である。
Mitochondrial protective agents useful according to the invention may inhibit ROS production, as quantified by fluorescent assays or other assays based on similar principles.
Those skilled in the art are familiar with variations and modifications that can be made to assays such as those described herein without departing from the essence of this method of determining the efficacy of mitochondrial protective agents, and such Variations and modifications are within the scope of this disclosure.

【0255】 (2,4−ジメチルアミノスチリル−N−メチルピリジニウム(DASPMI
)を使用する、ミトコンドリア透過性変化(MPT)についてのアッセイ):こ
のアッセイに従って、当業者は、本発明のミトコンドリア保護剤が、ミトコンド
リア機能不全を伴う、ミトコンドリア膜電位の損失を阻害する能力を決定し得る
。上記のように、ミトコンドリア膜電位の維持は、ミトコンドリア機能不全の結
果であると納得され得る。膜電位またはミトコンドリア透過性変化(MPT)の
この損失は、ミトコンドリア選択性蛍光プローブ2−,4−ジメチルアミノスチ
リル−N−メチルピリジニウム(DASPMI)を用いて定量的に測定され得る
(2,4-Dimethylaminostyryl-N-methylpyridinium (DASPMI
Assay for changes in mitochondrial permeability (MPT)): According to this assay, one skilled in the art determines the ability of the mitochondrial protective agent of the invention to inhibit the loss of mitochondrial membrane potential associated with mitochondrial dysfunction. You can As noted above, maintenance of mitochondrial membrane potential can be convinced as a result of mitochondrial dysfunction. This loss of membrane potential or changes in mitochondrial permeability (MPT) can be measured quantitatively using the mitochondrial-selective fluorescent probe 2-, 4-dimethylaminostyryl-N-methylpyridinium (DASPMI).

【0256】 細胞培養物への導入の際、DASPMIは、ミトコンドリア膜電位に依存しか
つミトコンドリア膜電位に比例した様式でミトコンドリア内に蓄積する。ミトコ
ンドリア機能が、膜電位と一致するような様式で破壊される場合、蛍光指標化合
物は、検出可能蛍光の損失と付随して膜結合オルガネラの外に漏れる。DASP
MI蛍光に関連するミトコンドリアの崩壊の速度の蛍光的測定により、膜電位、
すなわちMPTの損失の定量的測定が提供される。ミトコンドリア機能不全は、
ROSのような反応性フリーラジカルの結果であり得るので、DASPMI蛍光
の損失の速度を遅らせるミトコンドリア保護剤は、本発明の方法に従い、疾患に
関連するミトコンドリアを処置するのに有効な薬剤であり得る。
Upon introduction into cell culture, DASPMI accumulates in mitochondria in a manner that is dependent on and proportional to the mitochondrial membrane potential. When mitochondrial function is disrupted in a manner that matches the membrane potential, the fluorescent indicator compound leaks out of the membrane-bound organelle with a loss of detectable fluorescence. DASP
The fluorescence potential of mitochondrial decay associated with MI fluorescence was measured fluorometrically,
That is, a quantitative measure of MPT loss is provided. Mitochondrial dysfunction
Mitochondrial protective agents that slow the rate of loss of DASPMI fluorescence, as they can be the result of reactive free radicals such as ROS, can be effective agents for treating disease-related mitochondria according to the methods of the invention. .

【0257】 (ミトコンドリア保護剤で処理した細胞におけるアポトーシスのアッセイ):
上記のように、ミトコンドリア機能不全は、細胞性アポトーシスについての誘導
シグナルであり得る。本セクションにおけるアッセイに従って、当業者は、本発
明のミトコンドリア保護剤がアポトーシスを阻害するか、または発現を遅らせる
能力を決定し得る。ミトコンドリア機能不全は、ミトコンドリア関連疾患を有す
る被検体に由来することが既知であるかまたはそれが疑われる細胞に存在し得る
か、あるいはミトコンドリア機能不全は、種々の物理的(例えば、UV照射)、
生理学的、および生化学的刺激(当業者が精通している)の1つ以上によって、
培養された正常細胞または疾患細胞において誘導され得る。
Assay for apoptosis in cells treated with mitochondrial protective agent:
As mentioned above, mitochondrial dysfunction may be an inducing signal for cellular apoptosis. Following the assays in this section, one of skill in the art can determine the ability of the mitochondrial protective agents of the invention to inhibit apoptosis or delay expression. Mitochondrial dysfunction may be present in cells known or suspected to be from a subject with a mitochondrial-related disorder, or mitochondrial dysfunction may be due to a variety of physical (eg, UV irradiation),
By one or more of physiological and biochemical stimuli, familiar to those skilled in the art,
It can be induced in cultured normal or diseased cells.

【0258】 アポトーシスおよび/またはアポトーシスに関連する生化学的プロセスはまた
、1つ以上の「アポプトゲン(apoptogens)」(すなわち、細胞もし
くは単離されたミトコンドリアと接触するか、またはそれらから回収された場合
、アポトーシスおよび/または関連のプロセスを誘導する因子)を用いるもので
あり得る。このようなアポプトゲンとしては、例示の目的であり、限定はしない
が、以下が挙げられる:(1)そのために特定のレセプターを有する細胞に添加
されるアポプトゲン、例えば、腫瘍壊死因子(TNF)、FAsL、グルタミン
酸およびNMDA;(2)このような因子について特定のレセプターを有する細
胞から回収される成長因子、このような因子としては、例えば、IL−3または
コルチコステロンが挙げられる;そして細胞に添加され得るが特定のレセプター
を必要としないアポプトゲン、これは以下を含む(3)ハービマイシンA(Ma
nciniら、J.Cell.Biol.138:449〜469,1997)
、(4)パラコート(Costantiniら、Toxicology 99:
1−2,1995);(5)エチレングリコール(http://www.ul
aval.ca/vrr/rech/Proj/532866.html);(
6)プロテインキナーゼインヒビター、例えば、:スタウロスポリン、カルホス
チンC、d−エリスロ−スフィンゴシン誘導体、ケレリトリンクロライド、ゲニ
ステイン、1−(5−イソキノリンスルホニル)−2−メチルピペラジン,KN
−93、ケルシチン(Quercitin)、N−[2−((p−ブロモシンナ
ミル)アミノ)エチル]−5−5−イソキノリンスルホンアミドおよびカフェー
酸フェネチルエステルなど;(7)イオノフォア、例えば、以下:イオノマイシ
ンおよびバリノマイシンなど;(8)MAPキナーゼインデューサー、例えば、
アニソマイシンおよびアナンダミンなど;(9)細胞周期ブロッカー、例えば、
以下:アフィジコリン、コルセミド、5−フルオロウラシル、およびホモハリン
トナイン(homoharingtonine)など;(10)アセチルコリン
エステラーゼインヒビター、例えば、ベルベリンなど;(11)抗エストロゲン
、例えば、タモキシフェンなど;(12)酸化促進剤、例えば、tert−ブチ
ルペルオキシドおよび過酸化水素など;(13)フリーラジカル、例えば、一酸
化窒素など;(14)無機金属イオン、例えば、カドミウムなど;(15)DN
A合成インヒビター、例えば、アクチノマイシンD、硫酸ブレオマイシン、ヒド
ロキシウレア、メトトレキサート、マイトマイシンC、カンプトセシン、ダウノ
ルビシンなど、およびインターカレーター、例えばドキソルビシンなど;(16
)タンパク質合成インヒビター、例えば、シクロヘキサミド、プロマイシンおよ
びラパマイシンなど;(17)微小管形成または安定性に影響する因子、例えば
、ビンブラスチン、ビンクリスチン、コルヒチン、4−ヒドロキシフェニルレチ
ナミドおよびパクリタキセルなど;(18)細胞内貯留から細胞内カルシウムを
放出することにより細胞内カルシウムレベルを上昇する因子、例えば、タプシガ
ルジン(Thastrupら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S
.A.87:2466〜2470,1990),タプシガルジシン(thaps
igargicin)(Santariusら、Toxicon 25:389
〜399,1987)など、ならびに興奮性アミノ酸およびそれらの誘導体、例
えば、カイニン酸、N−メチル−D−アスパラギン酸(NMDA)、N−アセチ
ルアスパルチルグルタメート(NAAG,グルタメート誘導体)、2−アミノ−
3−(3−ヒドロキシ−5−メチルリソキサゾール−4−イル)プロピオン酸(
AMPA)および2−アミノ−3−(3−ヒドロキシ−5−フェニルイソキサゾ
ール−4−イル)プロピオン酸(APPA,AMPA誘導体)など;ならびに単
離されたミトコンドリアに添加される因子、例えば、(19)MPT誘導物質、
例えばBaxタンパク質(Jurgenmeierら、Proc.Natl.A
cad.Sci.U.S.A.95:4997−5002、1998);ならび
に(20)リン酸カルシウムおよび無機リン酸(Kroemerら、Ann.R
ev.Physiol.60:619〜642,1998)。
Apoptosis and / or biochemical processes associated with apoptosis may also be associated with one or more "apoptogens" (ie, when contacted with or recovered from cells or isolated mitochondria). , Factors that induce apoptosis and / or related processes). Such apoptogens are for illustrative purposes and include, but are not limited to, the following: (1) Apoptogens added to cells having specific receptors therefor, such as tumor necrosis factor (TNF), FAsL. , Glutamate and NMDA; (2) growth factors recovered from cells having specific receptors for such factors, such factors include, for example, IL-3 or corticosterone; and added to cells Apoptogens that can be generated but do not require specific receptors, including (3) Herbimycin A (Ma
ncini et al. Cell. Biol. 138: 449-469, 1997).
, (4) Paraquat (Cosantini et al., Toxicology 99:
1-2, 1995); (5) ethylene glycol (http: //www.ul.
aval. ca / vrr / rech / Proj / 532866. html); (
6) Protein kinase inhibitors, for example: staurosporine, calphostin C, d-erythro-sphingosine derivatives, chelerythrine chloride, genistein, 1- (5-isoquinolinesulfonyl) -2-methylpiperazine, KN.
-93, quercitin, N- [2-((p-bromocinnamyl) amino) ethyl] -5-5-isoquinolinesulfonamide and caffeic acid phenethyl ester; and (7) ionophores, for example: ionomycin and valinomycin. (8) MAP kinase inducer, for example,
(9) cell cycle blockers, such as anisomycin and anandamine;
The following: aphidicolin, colcemid, 5-fluorouracil, and homoharringtonine etc .; (10) acetylcholinesterase inhibitors such as berberine; (11) anti-estrogens such as tamoxifen; For example, tert-butyl peroxide and hydrogen peroxide; (13) free radicals such as nitric oxide; (14) inorganic metal ions such as cadmium; (15) DN.
A synthesis inhibitors such as actinomycin D, bleomycin sulfate, hydroxyurea, methotrexate, mitomycin C, camptothecin, daunorubicin and the like, and intercalators such as doxorubicin and the like; (16
) Protein synthesis inhibitors such as cyclohexamide, puromycin and rapamycin; (17) Factors affecting microtubule formation or stability such as vinblastine, vincristine, colchicine, 4-hydroxyphenylretinamide and paclitaxel; 18) Factors that increase intracellular calcium levels by releasing intracellular calcium from intracellular reservoirs, such as thapsigargin (Thastrup et al., Proc. Natl. Acad. Sci. US).
. A. 87: 2466-2470, 1990), thapsigarginine (thaps)
igargicin) (Santarius et al., Toxicon 25: 389.
~ 399, 1987), etc., and excitatory amino acids and their derivatives, such as kainic acid, N-methyl-D-aspartic acid (NMDA), N-acetylaspartyl glutamate (NAAG, glutamate derivatives), 2-amino-.
3- (3-hydroxy-5-methylrisoxazol-4-yl) propionic acid (
AMPA) and 2-amino-3- (3-hydroxy-5-phenylisoxazol-4-yl) propionic acid (APPA, AMPA derivatives) and the like; and factors added to isolated mitochondria, such as ( 19) MPT inducer,
For example, Bax protein (Jurgenmeier et al., Proc. Natl. A.
cad. Sci. U. S. A. 95: 4997-5002, 1998); and (20) calcium phosphate and inorganic phosphate (Kroemer et al. Ann.R.
ev. Physiol. 60: 619-642, 1998).

【0259】 アポトーシスアッセイの1つの局面において、アポトーシスを被ることが疑わ
れる細胞は、形態学的な、透過性またはアポトーシス状態の指標である他の変化
について試験され得る。例えば、例示の目的であって限定はしないが、多くの細
胞型におけるアポトーシスは、変化した形態学的外見(例えば、形質膜小胞形成
、細胞形状変化、基質接着特性の損失または光学顕微鏡を用いて当業者により容
易に検出可能な他の形態学的変化)を生じ得る。別の実施例の場合、アポトーシ
スを被る細胞は、染色体の断片化および分解を示し得る。これは、顕微鏡により
、および/またはDNA特異的色素もしくはクロマチン特異的色素(当該分野で
公知であり、蛍光色素を含む)の使用を通じて明白であり得る。このような細胞
はまた、変化した膜透過性特性を示し得る。これは、生体色素(例えば、プロピ
ジウムヨージド、トリパンブルー)の使用、または細胞外環境への乳酸デヒドロ
ゲナーゼ漏出の検出を通して容易に検出可能であり得る。DNAへの損傷はまた
、電気泳動技術を用いてアッセイされ得る(例えば、Morrisら、BioT
echniques 26:282−289,1999を参照のこと)。形態学
的な、透過性および関連の変化によりアポトーシス細胞を検出するためのこれら
および他の手段は、当業者には明白である。
In one aspect of the apoptosis assay, cells suspected of undergoing apoptosis can be tested for morphological, permeability or other alterations indicative of apoptotic status. For example, and for purposes of illustration and not limitation, apoptosis in many cell types may have altered morphological appearance (eg, plasma membrane vesicle formation, cell shape change, loss of substrate adhesion properties or using light microscopy). And other morphological changes readily detectable by one of skill in the art. In another example, cells undergoing apoptosis may exhibit chromosomal fragmentation and degradation. This may be evident by microscopy and / or through the use of DNA-specific or chromatin-specific dyes (known in the art, including fluorescent dyes). Such cells may also exhibit altered membrane permeability properties. This may be readily detectable through the use of vital dyes (eg propidium iodide, trypan blue) or detection of lactate dehydrogenase leakage into the extracellular environment. Damage to DNA can also be assayed using electrophoretic techniques (eg, Morris et al., BioT.
techniques 26: 282-289, 1999). These and other means for detecting apoptotic cells by morphological, permeability and associated changes will be apparent to those of skill in the art.

【0260】 アポトーシスアッセイの別の局面において、内部から形質膜の外部小葉への細
胞膜ホスファチジルセリン(PS)の転位は、PS特異的タンパク質であるアネ
キシンにより、外部小葉結合を測定することによって定量される(Martin
ら、J.Exp.Med.182:1545〜1556,1995;Fadok
ら、J.Immunol.148:2207〜2216,1992)。好ましい
様式では、形質膜PSの外部化(exteriorization)は、アネキ
シン−フルオレセインイソチオシアネート結合体(annexin−FITC,
Oncogene Research Products,Cambridge
,MA)のような標識したアネキシン誘導体を用いて96ウェルプレート中で評
価される。
In another aspect of the apoptosis assay, translocation of plasma membrane phosphatidylserine (PS) from the interior to the outer leaflets of the plasma membrane is quantified by measuring outer leaflet binding by the PS-specific protein annexin. (Martin
Et al., J. Exp. Med. 182: 1545-1556, 1995; Fadok
Et al., J. Immunol. 148: 2207-2216, 1992). In a preferred manner, the externalization of plasma membrane PS is achieved by annexin-fluorescein isothiocyanate conjugate (annexin-FITC,
Oncogene Research Products, Cambridge
, MA) using labeled annexin derivatives in 96-well plates.

【0261】 アポトーシスアッセイの別の局面において、アポトーシス性細胞中のミトコン
ドリアの外に漏れたミトコンドリアタンパク質チトクロムcの定量により、容易
に決定され得るアポトーシス指標が提供され得る(Liuら、Cell 86:
147〜157,1996)。チトクロムcのこのような定量は、分光光度的に
、免疫化学的に、または特定のタンパク質の存在を検出するための十分確立され
た他の方法によって、実施され得る。アポトーシス刺激でチャレンジされた細胞
におけるミトコンドリアからのチトクロムcの放出(例えば、周知のカルシウム
イオノフォアであるイオノマイシン)は、種々の免疫学的方法によって追跡され
得る。アフィニティー捕獲と組合せたフライト(飛行)質量分析法(MALDI
−TOF)のマトリックス補助されたレーザー脱離イオン化時間は、このような
分析に特に適切である。なぜなら、アポチトクロムcおよびホロチトクロムcは
、その特有の分子量に基いて識別され得るからである。例えば、SELDIシス
テム(Ciphergen,Palo Alto,USA)を利用して、イオノ
マイシン処理細胞におけるミトコンドリアからのチトクロムc放出のミトコンド
リア保護剤による阻害を追跡し得る。このアプローチにおいて、固体支持体に固
定されたチトクロムc特異的抗体を用いて、可溶性細胞抽出物に存在する放出さ
れたチトクロムcを捕獲する。次いで、捕獲されたタンパク質は、エネルギー吸
収分子(EAM)のマトリックスに入れられ、そしてパルス化レーザー励起を用
いて固体支持体表面から離脱される。このタンパク質の分子量は、SELDI質
量分析計の検出器へのその飛行時間により決定される。
In another aspect of the apoptosis assay, quantification of the mitochondrial protein cytochrome c leaked out of mitochondria in apoptotic cells can provide an easily determinable apoptotic index (Liu et al. Cell 86:
147-157, 1996). Such quantification of cytochrome c can be performed spectrophotometrically, immunochemically, or by other well-established methods for detecting the presence of a particular protein. Release of cytochrome c from mitochondria in cells challenged with apoptotic stimuli, such as ionomycin, a well-known calcium ionophore, can be followed by various immunological methods. Flight mass spectrometry combined with affinity capture (MALDI
The matrix-assisted laser desorption ionization time of -TOF) is particularly suitable for such analysis. This is because apocytochrome c and holocytochrome c can be distinguished based on their unique molecular weights. For example, the SELDI system (Ciphergen, Palo Alto, USA) can be used to follow inhibition of mitochondrial protective release of cytochrome c from mitochondria in ionomycin treated cells. In this approach, a cytochrome c-specific antibody immobilized on a solid support is used to capture the released cytochrome c present in the soluble cell extract. The captured proteins are then encased in a matrix of energy absorbing molecules (EAM) and detached from the solid support surface using pulsed laser excitation. The molecular weight of this protein is determined by its time of flight to the detector of the SELDI mass spectrometer.

【0262】 アポトーシスアッセイの別の局面において、カスパーゼとして公知のアポトー
シス活性化プロテアーゼのファミリーにおける特異的プロテアーゼ活性の誘導(
Thornberry and Lazebnik,Science 281:
1312〜1316,1998)を、例えば、特異的に認識されたタンパク質基
質のカスパーゼ媒介切断の決定により、測定する。これらの基質としては以下が
挙げられ得る:例えば、ポリ−(ADP−リボース)ポリメラーゼ(PARP)
または他の天然に存在するかもしくは合成のペプチドおよびタンパク質(当該分
野で公知のカスパーゼにより切断された)(例えば、Ellerbyら、J.N
eurosci.17:6165〜6178,1997を参照のこと)。標識し
た合成ペプチドZ−Tyr−Val−Ala−Asp−AFC(ここで、「Z」
は、バンゾイルカルボニル部分を示し、そしてAFCは、7−アミノ−4−トリ
フルオロメチルクマリンを示す)(Kluckら、1997 Science
275:1132〜1136,1997;Nicholsonら、Nature
376:37〜43,1995)が、このような基質の1つである。カスパー
ゼ3についての別の標識された合成ペプチド基質は、プロテアーゼの認識部位/
切断部位を含むペプチドリンカーを介して互いに連結した2つの蛍光タンパク質
から構成される(Xuら、Nucleic Acids Res.26:203
4〜2035,1998)。他の基質としては、U1−70kDAおよびDNA
−PKcsのような核タンパク質が挙げられる(RosenおよびCascio
la−Rosen,J.Cell.Biochem.64:50〜454,19
97;Cohen,Biochem.J.326:1〜6,1997)。
In another aspect of the apoptosis assay, induction of specific protease activity in a family of apoptosis-activating proteases known as caspases (
Thornberry and Lazebnik, Science 281:
1312 to 1316, 1998) are measured, for example, by determining caspase-mediated cleavage of specifically recognized protein substrates. These substrates may include: for example, poly- (ADP-ribose) polymerase (PARP).
Or other naturally-occurring or synthetic peptides and proteins (cleaved by caspases known in the art) (eg, Ellerby et al., JN).
eurosci. 17: 6165-5178, 1997). Labeled synthetic peptide Z-Tyr-Val-Ala-Asp-AFC (where "Z"
Indicates a banzoylcarbonyl moiety, and AFC indicates 7-amino-4-trifluoromethylcoumarin) (Kluck et al., 1997 Science.
275: 1132-1136, 1997; Nicholson et al., Nature.
376: 37-43, 1995) is one such substrate. Another labeled synthetic peptide substrate for caspase-3 is the protease recognition site /
It is composed of two fluorescent proteins linked to each other via a peptide linker containing a cleavage site (Xu et al., Nucleic Acids Res. 26: 203.
4-2035, 1998). Other substrates include U1-70kDA and DNA
-Nuclear proteins such as PKcs (Rosen and Cascio
la-Rosen, J .; Cell. Biochem. 64: 50-454,19
97; Cohen, Biochem. J. 326: 1-6, 1997).

【0263】 アポトーシスアッセイの別の局面において、アポプトゲンに曝露された細胞の
集団における、死亡細胞に対する生存細胞の比、または死亡細胞の割合を、アポ
トーシスの最終結果の尺度として測定する。生存細胞は、当業者に公知の多数の
任意の技術を用いて死亡細胞から識別され得る。非限定的な例として、プロピジ
ウムヨージドまたはトリパンブルーのような生体用色素を用いて、アポプトゲン
および本発明による化合物で処置された細胞の集団における死亡細胞の割合を測
定し得る。
In another aspect of the apoptosis assay, the ratio of dead to dead cells or the ratio of dead cells in the population of cells exposed to apoptogen is measured as a measure of the final outcome of apoptosis. Viable cells can be distinguished from dead cells using any of a number of techniques known to those of skill in the art. As a non-limiting example, biogenic dyes such as propidium iodide or trypan blue can be used to measure the percentage of dead cells in a population of cells treated with apoptogen and a compound according to the invention.

【0264】 当業者は、アポトーシスを定量するための適切な他の技術が存在し得ること、
およびアポトーシスの誘導および動態に対するミトコンドリア保護剤の効果を測
定するためのこのような技術が、本明細書において開示されたアッセイの範囲内
であることを容易に理解する。
One of skill in the art will recognize that other suitable techniques may exist for quantifying apoptosis,
And it is readily appreciated that such techniques for measuring the effect of mitochondrial protective agents on the induction and kinetics of apoptosis are within the scope of the assays disclosed herein.

【0265】 (単離されたミトコンドリアにおける電子伝達系(ETC)活性のアッセイ)
:上記のように、ミトコンドリア関連疾患は、ミトコンドリア呼吸活性の障害に
より特徴付けられ得る。この障害は、ROSのような反応性フリーラジカルのレ
ベルの上昇の直接または間接的な結果であり得る。従って、本発明により提供さ
れる方法における使用のためのミトコンドリア保護剤は、ミトコンドリア関連疾
患を有する個体のミトコンドリアにおけるETC活性のさらなる低下を回復させ
るか、または予防し得る。ミトコンドリアETC複合体I、II、III、IV
およびATPシンテターゼの酵素活性をモニタリングするためのアッセイ方法、
ならびにミトコンドリアによる酸素消費をモニタリングするためのアッセイ方法
は、当該分野で周知である。(例えば、Parkerら、Neurology
44:1090−1096,1994;Millerら、J.Neuroche
m.67:1897〜1907 1996、を参照のこと)。ミトコンドリアの
機能のこのようなアッセイを用いてミトコンドリア保護剤を同定することは、本
発明により提供される方法の範囲内である。
(Assay of Electron Transfer System (ETC) Activity in Isolated Mitochondria)
: As noted above, mitochondrial-related disorders can be characterized by impaired mitochondrial respiratory activity. This disorder can be a direct or indirect result of elevated levels of reactive free radicals such as ROS. Accordingly, mitochondrial protective agents for use in the methods provided by the invention may restore or prevent further reduction of ETC activity in mitochondria of individuals with mitochondrial-related disorders. Mitochondrial ETC Complex I, II, III, IV
And an assay method for monitoring the enzymatic activity of ATP synthetase,
As well as assay methods for monitoring oxygen consumption by mitochondria are well known in the art. (For example, Parker et al., Neurology.
44: 1090-1096, 1994; Miller et al. Neuroche
m. 67: 1897-1907 1996). It is within the scope of the methods provided by the present invention to identify mitochondrial protective agents using such assays of mitochondrial function.

【0266】 さらに、ミトコンドリア機能は、ミトコンドリアチトクロムcの酸化状態を5
40nmで測定することによりモニターされ得る。上記のように、ミトコンドリ
ア関連疾患において上昇し得る酸化傷害としては、ミトコンドリア成分に対する
傷害が含まれ得、その結果、チトクロムc酸化状態は、それ自体でか、またはミ
トコンドリア機能の他のパラメーター(ミトコンドリア酸素消費を含むがこれに
限定されない)と合わせて、ミトコンドリア成分に対する反応性フリーラジカル
の指標であり得る。従って、本発明は、ミトコンドリア保護剤によるこのような
酸化傷害の阻害を試験するために設計された種々のアッセイを提供する。このよ
うなアッセイの種々の形態は、当業者により理解されると考えられ得、そして本
明細書の開示(実施例中の開示を含む)により限定されることは意図されない 例えば、例示およびそれに限定されない目的で、複合体IV活性は、過剰のア
スコルベートへの曝露により完全に還元されている市販のシトクロムcを使用し
て決定され得る。次いで、シトクロムc酸化は、上記緩衝液の周囲酸素がアルゴ
ンで置換されている攪拌キュベットを使用して、540nmにおいて分光光度的
にモニターされ得る。キュベット内の酸素還元は、当業者が精通しているマイク
ロ酸素電極を使用して同時にモニターされ得、ここで、そのような電極は、サン
プルのアルゴン雰囲気を維持する様式(例えば、シールされたゴムストッパーに
通して)においてキュベット内へ挿入され得る。反応は、ゴムストッパーを通す
注射を介して、細胞ホモジネートまたは好ましくは単離されたミトコンドリアの
調製物の添加によって開始され得る。このアッセイまたは類似の原理に基く他の
アッセイは、ミトコンドリア呼吸活性を1つ以上のミトコンドリア成分の構造的
特徴と相関させることを可能にし得る。本明細書中に記載されるアッセイにおい
て、例えば、複合体IV活性の欠損は、酵素認識部位と相関し得る。
In addition, mitochondrial function determines the oxidation state of mitochondrial cytochrome c by 5
It can be monitored by measuring at 40 nm. As mentioned above, oxidative damage that can be elevated in mitochondrial-related diseases can include damage to mitochondrial components, such that the cytochrome c oxidation state can by itself or other parameters of mitochondrial function (mitochondrial oxygen. Combined with, but not limited to, consumption) and may be an indicator of reactive free radicals for mitochondrial components. Accordingly, the present invention provides various assays designed to test the inhibition of such oxidative damage by mitochondrial protective agents. Various forms of such assays can be considered as understood by those of skill in the art and are not intended to be limited by the disclosure herein, including the disclosure in the Examples, eg, by way of example and limitation thereto. For the purposes not being performed, complex IV activity can be determined using commercially available cytochrome c which has been completely reduced by exposure to excess ascorbate. Cytochrome c oxidation can then be monitored spectrophotometrically at 540 nm using a stirred cuvette where the ambient oxygen of the buffer has been replaced with argon. Oxygen reduction in the cuvette can be monitored simultaneously using micro oxygen electrodes familiar to those skilled in the art, where such electrodes are used in a manner that maintains the argon atmosphere of the sample (e.g., sealed rubber). Through the stopper) and into the cuvette. The reaction may be initiated by the addition of cell homogenates or preferably isolated mitochondrial preparations via injection through a rubber stopper. This assay, or other assays based on similar principles, may allow mitochondrial respiratory activity to be correlated with structural features of one or more mitochondrial components. In the assays described herein, for example, the lack of complex IV activity can be correlated with the enzyme recognition site.

【0267】 (三次スクリーニングアッセイ) 二次インビトロアッセイにおいて所望の活性プロフィールを所有する化合物を
、げっ歯類中大脳動脈閉塞(MCAO)モデルの一過性の限局性虚血(これは、
ヒトにおけるMCAO枝閉塞に類似する虚血を生じることが報告されている(L
ongaら、Stroke 1:84−91))におけるインビボ効力について
試験する。初めに、試験化合物を、実験を成功させるための絶好の機会を確実に
するために、虚血/再灌流期間の前およびその間に連続静脈内注入により投与す
る。一旦効力が確立されると、実験は、単一および複数の薬物投与レジメンを使
用して、処置後として効力が評価されるように行われる。試験化合物の効力は、
例えば磁気共鳴映像法のような技術を使用して、梗塞脳領域におけるニューロン
欠損の減少を測定することによって直接評価される。次いで、他のさらなる終点
(酸素欠乏後、有酸素代謝から無酸素代謝への転換の結果として脳の乳酸産生の
減少、DNA、タンパク質および脂質酸化産物の減少を含む)測定する。
Tertiary Screening Assay Compounds possessing the desired activity profile in a second in vitro assay were tested for transient focal ischemia in a rodent middle cerebral artery occlusion (MCAO) model, which
It has been reported to produce ischemia similar to MCAO branch occlusion in humans (L
inga et al., Stroke 1: 84-91)). First, test compounds are administered by continuous intravenous infusion before and during the ischemia / reperfusion period to ensure a good opportunity for successful experiments. Once efficacy is established, experiments are conducted using single and multiple drug dosing regimens to assess efficacy as post-treatment. The potency of the test compound is
It is assessed directly by measuring the reduction of neuronal loss in the infarcted brain region using techniques such as magnetic resonance imaging. Other additional endpoints are then measured, including decreased lactic acid production in the brain, decreased DNA, protein and lipid oxidation products as a result of conversion from aerobic to anaerobic metabolism after hypoxia.

【0268】 (実施例10) (亜細胞画分の融合をモニタリングするためのETベースのアッセイ) エネルギー移動を利用するアッセイを使用して、亜細胞画分(例えば、オルガ
ネラ)の融合をモニターし得る。例えば、ミトコンドリアは、分裂および融合を
含む変化を経験し、そして後者のプロセスは、内部エレメント(すなわち、内膜
、クリスタなど)の明らかに調整された再配置を含む(概説については、Ber
eiter−HahnおよびVoth、Microscopy Researc
h and Technique 27:198−219、1994を参照のこ
と)。そのような変化は、種々の発生プロセスのために重要であると考えられる
。種々の生物体(酵母(例えば、C.cervisiae)、昆虫(例えば、D
.melanogaster)、無脊椎動物(例えば、C.elegans)お
よび哺乳動物(例えば、H.sapiens))において、ミトコンドリアの融
合は、「ミトフシン(mitofusin)」(Halesら、Cell 90
:121−129、1997;Hermannら、J.Cell.Biol.1
43:359−373、1998;および公開されたPCT特許出願WO98/
55618を参照のこと)として一般的に公知であるGTPaseタンパク質に
より媒介される。ファジーオニオン(fuzzy onion)(fzo)遺伝
子(これは、D.melanogasterにおけるミトフシンをコードする)
における変異は、精子形成を害し、そして雄性昆虫を生殖不能にする(Hale
sら、Cell 90:121−129、1997)。
Example 10 ET-Based Assays for Monitoring Subcellular Fraction Fusions Energy transfer-based assays are used to monitor subcellular fraction (eg, organelle) fusions. obtain. For example, mitochondria undergo changes including division and fusion, and the latter process involves apparently coordinated rearrangements of internal elements (ie, inner membrane, crystals, etc.) (for review, see Ber.
Eiter-Hahn and Voth, Microscopy Research
h and Technique 27: 198-219, 1994). Such changes are believed to be important for various developmental processes. Various organisms (yeast (eg C. cervisiae), insects (eg D.
. In melanogaster, invertebrates (eg, C. elegans) and mammals (eg, H. sapiens), mitochondrial fusion results in “mitofusin” (Hales et al., Cell 90).
: 121-129, 1997; Hermann et al., J. Am. Cell. Biol. 1
43: 359-373, 1998; and published PCT patent application WO98 /
55618) and is mediated by the GTPase protein. Fuzzy onion (fzo) gene, which encodes mitofusin in D. melanogaster
Mutations in sperm impair spermatogenesis and render male insects sterile (Hale
s et al., Cell 90: 121-129, 1997).

【0269】 従って、特定の実施形態において、本発明は、候補薬剤の存在または非存在下
において、ミトコンドリア融合事象をアッセイすることによってミトコンドリア
の融合を変更する(すなわち、統計学的に有意な様式において増加または減少さ
せる)薬剤を同定する方法を提供する。そのような薬剤は、ET供与体分子を有
する1つ以上のミトコンドリアを含む第1のサンプルをET受容体分子を有する
1つ以上のミトコンドリアを含む第2のサンプルと接触させること、ミトコンド
リアの融合を可能にするための条件下および十分な時間で、候補薬剤の存在およ
び非存在下で第1および第2のサンプルを互いに接触させること、励起されたE
T供与体分子を産生するようにET供与体を励起すること、ET供与体からET
受容体へのエネルギー移動により生成されるシグナルを検出すること、ならびに
候補薬剤の非存在下において生成されたシグナルを候補薬剤の存在下において生
成されたシグナルと比較することによって、同定される。
Thus, in certain embodiments, the invention modifies mitochondrial fusion by assaying a mitochondrial fusion event in the presence or absence of a candidate agent (ie, in a statistically significant manner). Methods for identifying agents that increase or decrease) are provided. Such an agent comprises contacting a first sample containing one or more mitochondria with an ET donor molecule with a second sample containing one or more mitochondria with an ET acceptor molecule, mitochondrial fusion. Contacting the first and second samples with each other in the presence and absence of the candidate agent under conditions and for a time sufficient to allow the excited E
Exciting an ET donor to produce a T donor molecule, ET donor to ET
It is identified by detecting the signal produced by energy transfer to the receptor, and comparing the signal produced in the absence of the candidate agent to the signal produced in the presence of the candidate agent.

【0270】 本発明は、ミトコンドリア融合を変更する薬剤を同定するための方法に関する
、それらの特定の好ましい実施形態において、ET供与体分子もET受容体分子
もミトコンドリアに対して内因性ではなく、なおかつET供与体およびET受容
体はそれぞれ、本明細書中に提供されるように、同じ亜ミトコンドリア部位また
は受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位に互いに独立して局在する。代表的
には、本明細書中に提供される技術に基いて、当業者は、いつ候補薬剤がミトコ
ンドリア融合を変更するのかを、例えば、薬剤の非存在下において生成されるE
Tシグナルに対してその薬剤の存在下で生成されるETシグナルの統計学的に有
意な変化を検出することによって、容易に決定し得る。上で述べたように、ミト
コンドリア融合事象を可能にする条件は、当該分野において公知であり、その結
果、当業者は、過度の実験を伴わずに即時性のアッセイ方法を行うためにはどの
ような条件が適切なのかを容易に決定し得る。例示およびそれに限定されない目
的で、そのような条件は、単離されたミトコンドリア(これは、そのミトコンド
リアが天然に存在する環境から取り出されたミトコンドリアをいう)の融合を可
能にする条件を含み得;そのような条件はまた、少なくとも1つのサンプル集団
のミトコンドリアが細胞内で融合することを可能にする条件を含む。
The present invention relates to methods for identifying agents that alter mitochondrial fusion, in certain preferred embodiments thereof, neither the ET donor molecule nor the ET acceptor molecule is endogenous to mitochondria, and The ET donor and ET acceptor are each independently located at the same sub-mitochondrial site or an acceptably adjacent sub-mitochondrial site as provided herein. Typically, based on the techniques provided herein, one of skill in the art will know when a candidate agent alters a mitochondrial fusion, eg, E produced in the absence of the agent.
It can be readily determined by detecting a statistically significant change in the ET signal generated in the presence of the agent relative to the T signal. As mentioned above, conditions that allow mitochondrial fusion events are known in the art, and as a result, how can one of skill in the art perform immediate assay methods without undue experimentation. It can be easily determined whether the appropriate conditions are appropriate. For purposes of illustration and not limitation, such conditions may include conditions that allow the fusion of isolated mitochondria, which refers to mitochondria removed from the environment in which the mitochondria naturally occur; Such conditions also include conditions that allow the mitochondria of at least one sample population to fuse intracellularly.

【0271】 望ましくない昆虫または真核生物の寄生虫におけるミトフシン活性を選択的に
阻害することにより機能するが、望ましい昆虫もしくは植物またはヒトを含む哺
乳動物宿主のミトフシンに対して最小限の影響を及ぼすか、または何の影響も及
ぼさない新規な抗生物質または農薬を開発することが望ましい。ヒト疾患の処置
のために細胞内ミトコンドリア融合事象を刺激するか、または阻害する薬剤を同
定および特徴付けることもまた望ましい。本発明を使用して、以下の様式におい
てこれらの目的を達成し得る。
Works by selectively inhibiting mitofsin activity in unwanted insects or eukaryotic parasites, but with minimal effect on the desired insect or plant or mitofsin in a mammalian host, including humans It is desirable to develop new antibiotics or pesticides that have no or no effect. It is also desirable to identify and characterize agents that stimulate or inhibit intracellular mitochondrial fusion events for the treatment of human disease. The present invention can be used to achieve these objectives in the following manner.

【0272】 一般的に、ミトコンドリアの第1の群を供与体化合物と共にプレインキュベー
トし、そしてミトコンドリアの第2の群を適切な受容体化合物と共にインキュベ
ートする。ミトコンドリアの第1の群および第2の群の同時インキューベーショ
ンは、各セット由来の個々のミトコンドリアの融合を生じさせ、この場合におい
て、供与体化合物および受容体化合物は、互いに近接して目的を成し遂げる。従
って、ミトコンドリア融合は、本開示に従って測定され得るエネルギー移動をも
たらす。また、ミトコンドリア融合を刺激または阻害する薬剤がこれらの反応物
に添加される場合、エネルギー移動の程度および/またはエネルギー移動速度は
、それぞれ増加または減少する。従って、ミトフシンタンパク質の活性または発
現レベルに対して影響を及ぼす候補薬剤は、ETベースのアッセイについてスク
リーニングされ、そしてETベースのアッセイを介して特徴付けられる。
Generally, a first group of mitochondria is preincubated with a donor compound and a second group of mitochondria is incubated with an appropriate acceptor compound. Simultaneous incubation of the first and second groups of mitochondria results in the fusion of individual mitochondria from each set, where the donor and acceptor compounds are in close proximity to each other and are of interest. achieve. Thus, mitochondrial fusion results in energy transfer that can be measured according to the present disclosure. Also, when agents that stimulate or inhibit mitochondrial fusion are added to these reactants, the degree of energy transfer and / or the rate of energy transfer is increased or decreased, respectively. Therefore, candidate agents that affect the activity or expression level of mitofusin protein are screened for and characterized via an ET-based assay.

【0273】 (実施例11) (特定の亜細胞部位に対する薬剤の局在化をモニタリングするためのETベー
スのアッセイ) エネルギー移動を利用するアッセイを使用して、単離されたオルガネラまたは
インタクトな細胞内の特定の亜細胞画分内への薬剤の流入または流出をモニター
し得;後者の場合において、そのようなアッセイを使用して、候補治療剤の薬物
動態特性を評価し得る。例えば、テトラメチルローダミン(TMR)または関連
部分を含む薬剤が記載されている。例えば、TMRで5’末端を標識されたオリ
ゴヌクレオチドは、Genomyx Corp(Foster City,CA
)から入手可能であり、そしてローダミンまたはジクロロローダミン部分と結合
したジデオキシヌクレオチドは、Perkin−Elmer Corp.(No
rwalk,CT)から入手可能である。NAOベースの部分またはJC−1ベ
ースの部分を含む結合体を調製するための一般的な方法は、公開されたPCT特
許出願WO98/17826に記載される。そのような薬剤のミトコンドリアの
取り込みは、本発明を使用して以下のように評価され得る。
Example 11 ET-Based Assay for Monitoring Drug Localization to Specific Subcellular Sites Organelle or intact cells isolated using an energy transfer-based assay. The influx or efflux of drugs into specific subcellular fractions within can be monitored; in the latter case, such assays can be used to assess the pharmacokinetic properties of candidate therapeutic agents. For example, agents containing tetramethylrhodamine (TMR) or related moieties have been described. For example, an oligonucleotide labeled at the 5 ′ end with TMR is a Genomyx Corp (Foster City, CA).
) And linked to a rhodamine or dichlororhodamine moiety are available from Perkin-Elmer Corp. (No
rwalk, CT). General methods for preparing conjugates containing NAO-based moieties or JC-1 based moieties are described in published PCT patent application WO 98/17826. Mitochondrial uptake of such agents can be assessed using the present invention as follows.

【0274】 テトラメチルローダミン(TMR)または関連部分を含む薬剤のミトコンドリ
アへの取り込みは、供与体化合物(例えば、NAO、MitoTracker(
登録商標)Green FMまたはMitoFluorTMGreen)と共にミ
トコンドリアまたはミトコンドリアを含む細胞を一定時間プレインキュベーショ
ンし、その後目的のTMR結合薬剤が添加されることによってモニターされ得る
。この薬剤がミトコンドリアによって取り込まれる場合、そのTMR部分または
TMR様部分は、供与体化合物から発せられたエネルギーに対する受容体として
作用する。従って、この薬剤の取り込みは、供与体からの放出を減少させるか、
またはTMR部分もしくはTMR様部分からの放出を増加させるかのいずれかの
機能として理解され得る。
Uptake of drugs containing tetramethylrhodamine (TMR) or related moieties into mitochondria is associated with donor compounds (eg NAO, MitoTracker (
It can be monitored by preincubating mitochondria or cells containing mitochondria for a period of time with the registered trademark) Green FM or MitoFluor Green), after which the TMR binding agent of interest is added. When the drug is taken up by mitochondria, its TMR or TMR-like portion acts as an acceptor for the energy emitted from the donor compound. Thus, uptake of this drug will reduce release from the donor,
Or it can be understood as a function of either increasing the release from the TMR or TMR-like moiety.

【0275】 同様に、NAOまたはTMR様部分を含む薬剤のミトコンドリアへの取り込み
は、受容体化合物(例えば、TMRM、TMREまたはローダミン123)と共
にミトコンドリアまたはミトコンドリアを含む細胞を一定時間プレインキュベー
ションし、その後目的のNAO結合薬剤が添加されることによってモニターされ
得る。この薬剤がミトコンドリアによって取り込まれる場合、そのNAO部分ま
たはNAO様部分は、受容体から放出されたエネルギーに対する供与体として作
用する。従って、この薬剤の取り込みは、受容体化合物からの放出を増加させる
か、またはNAO部分もしくはNAO様部分からの放出を減少させるかのいずれ
かの機能として理解され得る。JC−1ベースの部分を含む薬剤の取り込みは、
JC−1およびミトコンドリアについて適切な供与体化合物または受容体化合物
(表2および表3を参照のこと)が使用されることを除いて、同様の様式におい
てモニターされる。
Similarly, mitochondrial uptake of agents containing NAO or TMR-like moieties can be achieved by preincubating mitochondria or cells containing mitochondria with a receptor compound (eg, TMRM, TMRE or rhodamine 123) for a period of time, followed by Of NAO binding agent can be monitored. When this agent is taken up by mitochondria, its NAO or NAO-like portion acts as a donor to the energy released from the acceptor. Thus, uptake of this drug can be understood as a function of either increasing release from the receptor compound or decreasing release from the NAO or NAO-like moieties. Uptake of drugs containing JC-1 based moieties is
It is monitored in a similar fashion, except that appropriate donor or acceptor compounds for JC-1 and mitochondria (see Tables 2 and 3) are used.

【0276】 (実施例12) (透過処理された細胞におけるΔΨのFRETベースのアッセイ) 以下の実験において、NAOおよびTMRを使用するΔΨのFRETベースの
アッセイを、他の透過処理剤を使用しても良いが、代表的にジギトニンで処理す
ることによって実験に使用される細胞を透過処理した(他に示されない限り)と
いうこと特に除いて、本質的に実施例5〜7に記載されるように実施した。関連
する例外は、細胞を透過処理したという理由により、細胞内へのカルシウムの侵
入を促進するために、イオノフォア(例えば、イオノマイシン)を必ずしも添加
する必要はないということである。その代わり、イオノフォアの非存在下におい
て、カルシウムを培地に添加し、そして透過処理された細胞に自由に侵入させた
。コントロール実験を実施して、イオノマイシン(これは、カルシウムイオンが
少なくともイオノマイシン処理された細胞と同じ程度まで、透過処理された細胞
に自由に侵入することを確実にする)の存在または非存在下において、カルシウ
ムの異なる濃度に対して同じ応答が透過処理された細胞において観察されるとい
うことを実証した。
Example 12 FRET-Based Assay for ΔΨ in Permeabilized Cells In the following experiments, a ΔRET FRET-based assay using NAO and TMR was performed using other permeabilizing agents. However, essentially as described in Examples 5-7, except that the cells used in the experiments were typically permeabilized (unless otherwise indicated) by treatment with digitonin. Carried out. A related exception is that it is not necessary to add an ionophore (eg, ionomycin) to promote calcium entry into the cell because it has permeabilized the cell. Instead, calcium was added to the medium in the absence of an ionophore and allowed free access to permeabilized cells. Control experiments were carried out in the presence or absence of ionomycin, which ensures that calcium ions are free to enter permeabilized cells at least to the same extent as ionomycin-treated cells. It was demonstrated that the same response to different concentrations of calcium was observed in permeabilized cells.

【0277】 本実施例に記載されるアッセイのプロトコルと上記のアッセイのプロトコルと
の間の別の注目すべき差異は、実施例5〜7のように、細胞を同時にET供与体
化合物およびET受容体化合物の両方と接触させないということである。その代
わり、初めに細胞をNAOのみ(0.04μM;5分)と接触させ、HBSS緩
衝液(他の多くの緩衝液がこれらのリンスに適切であるが)中37℃にて3回リ
ンスし、次いで、プレートリーダー(plate reader)(すなわち、
アッセイにおけるエネルギー移動に起因して産生されるシグナルを読み取り可能
な機器であり、好ましくは、自動化もしくは半自動化機器(例えば上記のFLI
PRTM機器)である)に移す。
Another notable difference between the assay protocol described in this example and the assay protocol described above is that cells are treated simultaneously with ET donor compound and ET acceptor as in Examples 5-7. This means not contacting both body compounds. Instead, cells were first contacted with NAO alone (0.04 μM; 5 minutes) and rinsed three times at 37 ° C. in HBSS buffer (although many other buffers are suitable for these rinses). , And then a plate reader (ie,
An instrument capable of reading the signal produced due to energy transfer in the assay, preferably an automated or semi-automated instrument (eg FLI as described above).
It is a PR TM device)).

【0278】 一旦、プレートリーダーにおいて、NAOに起因するシグナルをETペアの第
2のメンバーとしてTMRを添加する前に約1分間モニターした。上記のように
、そして非限定理論に従って、TMRは、NAO由来の蛍光シグナルとして、F
RETを介して、ΔΨおよびクエンチの関数(function)として、ミト
コンドリアに蓄積する。ΔΨが種々の化合物または条件に応じて変化するにつれ
て、ミトコンドリアにおけるTMRの濃度は、NAOクエンチングに対応するシ
グナルの変化によって反映されるように、対応する様式において変化する。
Once in the plate reader, the signal due to NAO was monitored for about 1 minute before adding TMR as the second member of the ET pair. As described above, and according to a non-limiting theory, TMR is used as the NAO-derived fluorescent signal in F
Accumulates in mitochondria via RET as a function of ΔΨ and quench. As ΔΨ changes in response to different compounds or conditions, the concentration of TMR in mitochondria changes in a corresponding manner, as reflected by the change in signal corresponding to NAO quenching.

【0279】 代表的に、この間隔の間のいくつかの読み取り値(reading)の平均を
、分析のために取得し、そして図16において「Q」と表示する。TMRによる
NAOのクエンチングをリアルタイムでモニターして、試験化合物および/また
は他の薬剤の添加の前に平衡に達したことを確認した。この定常状態を図16に
おいて「R」と表示する。細胞を洗浄し、そして全ての試薬を、20mM HE
PES緩衝液を含むHanks Balanced Salt Solutio
n(HBSS)において調製した。次いで、試験化合物を添加し、そして少なく
とも5分間平衡化させ;後の方の間隔に対応するいくつかの読み取り値の平均を
、図16において「S」と表示する。アッセイの最終段階において(図16にお
いて「T」と表示する)、透過処理された細胞へ直接Ca2+を添加することによ
ってΔΨを急落させた。この段階は、前述の実施例のプロトコルとは異なり、こ
こでΔΨにおけるCa2+媒介性変化を、細胞外環境から細胞質ゾル内へ高濃度の
Ca2+の侵入を促進したイオノフォア(例えば、イオノマイシン)によってイン
タクト(透過処理されていない)な細胞において誘導した。
[0279] Typically, the average of several readings during this interval was taken for analysis and labeled "Q" in Figure 16. Quenching of NAO by TMR was monitored in real time to ensure equilibrium was reached prior to addition of test compound and / or other agents. This steady state is indicated as "R" in FIG. Cells were washed and all reagents were added to 20 mM HE.
Hanks Balanced Salt Solutio with PES buffer
n (HBSS). The test compound is then added and allowed to equilibrate for at least 5 minutes; the average of several readings corresponding to later intervals is labeled "S" in FIG. At the final stage of the assay (denoted as "T" in Figure 16), ΔΨ was plunged by adding Ca 2+ directly to permeabilized cells. This step differs from the protocol of the previous example, where Ca 2+ mediated changes in ΔΨ were facilitated by ionophores (eg, ionomycin) that facilitated the entry of high concentrations of Ca 2+ from the extracellular environment into the cytosol. ) Induced in intact (non-permeabilized) cells.

【0280】 本実施例において使用されるプロトコルにおいて、TMRは、TMRをアッセ
イに添加した後、そのアッセイ全体に渡って存在した。これは、洗浄後のミトコ
ンドリアからのTMRの潜在的漏出を最小にし、それ故、ベースラインの読み取
り値を安定化させた;これは、プレートリーダー内に配置される前にTMRを除
去するために細胞を洗浄した前述の実施例に記載されるプロトコルの特徴ではな
かった。
In the protocol used in this example, TMR was present throughout the assay after TMR was added to the assay. This minimized the potential leakage of TMR from the mitochondria after washing and therefore stabilized the baseline readings; it removed TMR prior to placement in the plate reader. The cells were washed and were not characteristic of the protocol described in the previous example.

【0281】 本実施例におけるアッセイの別の改変は、データ処理を含んだ。そのデータを
、Ca2+付加後に回収したシグナル(差T−S)をTMRにより初めにクエンチ
したシグナル(差Q−R)で除算することによって分析した。これらの数学的処
理は、実施例5に示される比率(すなわち、「ΔΨ−分散値(Dissipat
ing Value)」および「効力指標(Efficacy Index)」
)とは異なる比率を生じた。例えば、図16および17に示されるデータを使用
して、以下の式に従って、「初めのクエンチングの回収比率(Ratio of
Recovery of Initial Quenching)」(本明細
書中以後、「RPIQ」)を導く。
Another modification of the assay in this example involved data processing. The data were analyzed by dividing the signal collected after Ca 2+ addition (difference TS) by the signal initially quenched by TMR (difference QR). These mathematical treatments were performed according to the ratio (ie, “ΔΨ-variance value (Dissipat)
ing Value) "and" Efficacy Index "
) Produced a different ratio. For example, using the data shown in FIGS. 16 and 17, according to the following equation, “recovery of initial quenching (Ratio of of
Recovery of Initial Quenching ”(hereinafter“ RPIQ ”).

【0282】 RPIQ=[T−S]/[Q−R] ΔΨ急落を阻害またはブロックする薬剤は、Ca2+に曝露されたがそのような
薬剤で処理されていないコントロールサンプルのRRIQ未満のRRIQを有す
る。逆に、ΔΨ急落を誘導または増強させる化合物は、未処理コントロールのR
RIQよりも大きなRRIQを有する。
RPIQ = [T−S] / [Q−R] An agent that inhibits or blocks a ΔΨ plunge is an RRIQ below the RRIQ of a control sample exposed to Ca 2+ but not treated with such an agent. Have. Conversely, compounds that induce or enhance a ΔΨ drop are not treated with the untreated control R
It has a larger RRIQ than the RIQ.

【0283】 ΔΨに対する化合物の直接的効果を、RおよびSの間(すなわち、R−S)の
差異に対応する値の試験により、評価することもまた可能である。過分極薬剤(
例えば、オリゴマイシン)は、TMR取り込みを増加させ、それ故、NAO消光
(これは、R−Sについて正の値を生じる)を増大させる。対照的に、ΔΨを直
接的に消費する化合物は、R−Sについて負の値を生じる。
It is also possible to evaluate the direct effect of the compounds on ΔΨ by examining the values corresponding to the difference between R and S (ie RS). Hyperpolarized drug (
For example, oligomycin) increases TMR uptake and therefore NAO quenching, which results in a positive value for RS. In contrast, compounds that directly consume ΔΨ produce negative values for RS.

【0284】 検証研究は、Ca2+が、用量依存応答(ここで、高いCa2+レベルが、ΔΨを
、ΔΨの最小限の回復のみを伴う初期レベルまで急落させる)を示したことを示
した。しかし、中間のCa2+レベルは、ΔΨの多少の回復を可能にした。ΔΨは
、ミトコンドリアが第2の透過性変化を受ける場合に、頻繁に、失われる。これ
が実際に第2の変化であるということは、このような変化がシクロスポリンAお
よびボンクレキン酸により阻害されたことの観察によって支持された。多くの場
合、このような状況からのデータは、指定した間隔についての平均応答を用いる
よりむしろ、Ca2+添加の後の一定の持続時間についての曲線下面積(AUC)
を合計することにより、最も良く分析された。
Validation studies showed that Ca 2+ showed a dose-dependent response, where high Ca 2+ levels caused ΔΨ to plummet to initial levels with only minimal recovery of ΔΨ. It was However, intermediate Ca 2+ levels allowed some recovery of ΔΨ. ΔΨ is frequently lost when mitochondria undergo a second permeability change. That this was indeed the second change was supported by the observation that such changes were inhibited by cyclosporin A and bongcrekinic acid. In many cases, the data from such situations show that the area under the curve (AUC) for a constant duration after Ca 2+ addition, rather than using the average response for the specified intervals.
Was best analyzed by summing.

【0285】 透過性変化に起因する第2のΔΨ急落をモニターする能力に加えて、本実施例
において用いたプロトコルはまた、ミトコンドリアCa2+取り込みに影響する薬
剤(例えば、RU−360)の同定を可能にする。この場合において、Ca2+
加の際の初期の脱分極は、未処置コントロールと比較して減少した。分析を、C
2+添加直後の最大ピーク高さと比較することにより達成した。
In addition to the ability to monitor a second ΔΨ plunge due to permeability changes, the protocol used in this example also identified agents that affect mitochondrial Ca 2+ uptake (eg, RU-360). To enable. In this case, the initial depolarization upon Ca 2+ addition was reduced compared to untreated controls. Analysis of C
Achieved by comparison with the maximum peak height immediately after a 2+ addition.

【0286】 図17に示したように、カルシウム単独で(すなわち、イオノフォアの存在な
しで)処理した透過化処理細胞は、カルシウムイオンに対する濃度依存応答を受
け、応答の程度および時間経過の両方に関してΔΨ急落薬剤(ΔΨ−colla
psing agent)であるCCCPで処理した細胞において見られた急落
に、ほぼ等しかったΔΨの急落を100μMのCa2+で導く。図16および17
に示したデータを、Sigma(St.Louis,MO)から入手したジギト
ニン(0.008% v/v)により透過したSH−SY5Y細胞を用いて作製
した。細胞を、125mM KCl、2mM K2HPO4、5mM HEPES
、4mM MgCl2、1mM マレイン酸、1mM コハク酸、1mM グル
タミン酸、1μM EGTA、pH7.0を含む培地において増殖させた。
As shown in FIG. 17, permeabilized cells treated with calcium alone (ie, without the presence of an ionophore) undergo a concentration-dependent response to calcium ions, with ΔΨ in terms of both extent and time course of response. Plunge drug (ΔΨ-colla
The plunge seen in cells treated with CCCP, which is a paging agent), leads to a plunge in ΔΨ with approximately 100 μM Ca 2+ . 16 and 17
The data shown in Figure 2 was generated using SH-SY5Y cells permeabilized with digitonin (0.008% v / v) obtained from Sigma (St. Louis, MO). Cells were treated with 125 mM KCl, 2 mM K 2 HPO 4 , 5 mM HEPES.
It was grown in a medium containing 4 mM MgCl 2 , 1 mM maleic acid, 1 mM succinic acid, 1 mM glutamic acid, 1 μM EGTA, pH 7.0.

【0287】 図18では、図16および図17に示したデータから誘導したRRIQを、カ
ルシウムイオン(Ca2+)の濃度(log M)の関数としてプロットする。こ
の濃度反応曲線(以後「CRC」)は、透過性細胞におけるCa2+について56
.5μMのEC50を生じる。
In FIG. 18, the RRIQ derived from the data shown in FIGS. 16 and 17 is plotted as a function of calcium ion (Ca 2+ ) concentration (log M). This concentration-response curve (hereinafter "CRC") is 56 for Ca 2+ in permeabilized cells.
. An EC 50 of 5 μM is produced.

【0288】 実施例3に示したデータは、インタクト(すなわち、透過化処理していない)
な細胞において、ルテニウムレッド(ミトコンドリアカルシウム単輸送体のイン
ヒビター)が、[イオノマイシン+Ca2+]を調節し−ΔΨの急落を誘導した(
例えば、図8)ことを実証する。これらの実験では(本実施例12)、対照とし
て、イオノフォア(イオノマイシン)を用いて、細胞の細胞質ゾルへのCa2+
侵入を容易にした。図19は、RU−360(0〜25nMの濃度)(カルシウ
ム単輸送体のインヒビターであり、これはルテニウムレッドよりも、Ca2+で処
理したジギトニン透過化処理細胞において、より特異的である)のCRCを示す
。結果は、透過化処理され、かつCa2+処理した細胞におけるRU−360につ
いて11nMのEC50を生じた。図18および20(ここでは、RRIQを、候
補薬剤またはコントロール薬剤の濃度の関数としてプロットする)に示した結果
と異なり、図19における応答を、RRIQ値よりむしろ、RU−360の各濃
度について各曲線下面積(実施例4および表6を参照のこと)を計算することに
よりまとめた。
The data shown in the third embodiment is intact (that is, is not transparentized).
In various cells, ruthenium red, an inhibitor of mitochondrial calcium uniporter, regulates [ionomycin + Ca 2+ ] and induces a -ΔΨ drop (
For example, FIG. 8) is demonstrated. In these experiments (Example 12), as a control, an ionophore (ionomycin) was used to facilitate Ca 2+ entry into the cytosol of cells. FIG. 19: RU-360 (concentration 0-25 nM) (inhibitor of calcium uniporter, which is more specific in digitonin-permeabilized cells treated with Ca 2+ than ruthenium red). Shows the CRC of. Results are permeabilized and resulting an EC 50 of 11nM for RU-360 in Ca 2+ treated cells. Unlike the results shown in Figures 18 and 20 (where RRIQ is plotted as a function of concentration of candidate or control agent), the response in Figure 19 is for each concentration of RU-360 rather than RRIQ value. It was summarized by calculating the area under the curve (see Example 4 and Table 6).

【0289】 また、実施例3に示したデータは、インタクトな細胞では、シクロスポリンA
(以後「CsA」)が、[イオノマイシン+Ca2+]を調節し−10μMの濃度
でΔΨの急落を誘導した(例えば、図9)ことを示す。CsAで処理したジギト
ニン透過化処理細胞では、CsAは、Ca2+を緩和し−0.31μMのEC50
有するΔΨ急落を誘導した(図20)。図20に示した結果は、このタイプのア
ッセイについて、インタクトな細胞のかわりに透過化処理細胞を用いる、以下の
重要な利点を実証した:CsAは、インタクトな細胞に侵入する比較的穏やかな
能力を有するが(従ってインタクトな細胞のCsAの見かけ上の細胞内活性を減
少させる)、透過化処理細胞には自由に侵入する。
The data presented in Example 3 also shows that in intact cells cyclosporine A
It is shown that (hereinafter “CsA”) regulated [ionomycin + Ca 2+ ] and induced a sharp drop in ΔΨ at a concentration of −10 μM (eg, FIG. 9). In digitonin permeabilized cells treated with CsA, CsA relaxed Ca 2+ and induced a ΔΨ plunge with an EC 50 of −0.31 μM (FIG. 20). The results shown in Figure 20 demonstrate the following important advantage of using permeabilized cells instead of intact cells for this type of assay: CsA shows a relatively mild ability to enter intact cells. (Thus reducing the apparent intracellular activity of CsA in intact cells) but is free to enter permeabilized cells.

【0290】 本実施例において示した結果は、透過化処理細胞を利用する本発明のアッセイ
の種々の有用な実施形態を実証する。1つのこのような実施形態に従って、別個
の透過化処理条件の範囲を用いて、細胞の形質膜選択透過性を損なうが、オルガ
ネラの膜(例えば、ミトコンドリアおよび/または葉緑体周りの膜の一方または
両方)が、それらの選択的透過性を維持する条件を決定する。
The results presented in this example demonstrate various useful embodiments of the assay of the present invention utilizing permeabilized cells. In accordance with one such embodiment, a range of distinct permeabilization conditions is used to impair the cell's plasma membrane permselectivity, but to reduce organelle membranes (eg, mitochondria and / or chloroplast perimeter membranes). Or both) determine the conditions under which their selective permeability is maintained.

【0291】 前節において記載される条件のような透過化処理条件は、以下を含み得る種々
の目的の1つ以上を達成するために、候補薬剤の群の中からの特定のオルガネラ
成分の活性に影響する個々の活性化合物を選択または同定するように設計された
特定のスクリーニングアッセイにおいて望ましい:(1)「偽陰性」(これは、
形質膜を横切るための細胞の中程度の能力または制限された能力の全てまたは一
部に起因して、インタクトな(透過化処理されていない)細胞を用いるアッセイ
において活性を示さない)、すなわち、候補オルガネラ影響薬剤の活性を検出す
るのに失敗することを回避すること;(2)オルガネラの周囲の1つ以上の膜の
選択的透過性を直接的または間接的に生じる活性化合物を、優先的にもしくは選
択的に、選択または同定すること;(3)ミトコンドリアの2つ以上の薬剤との
同時接触を可能にさせること、ここで、このような薬剤の各々は、特定のオルガ
ネラ成分の活性に影響し、そしてこのような薬剤の各々は、その他の点で、細胞
質ゾルへ侵入し得る特定の手段を必要とする。目的(3)の場合では、このアッ
セイの目的は、候補薬剤(特定のオルガネラおよびオルガネラ成分の活性に影響
する薬剤のアンタゴニストまたはアゴニストである活性化合物)の群から選択ま
たは同定すること、であり得る。後者の状況では、細胞の透過化処理は、オルガ
ネラを(i)特定のオルガネラ成分の活性に影響する薬剤および(ii)1つ以
上の候補薬剤と接触させることを可能にする。この処理は、このアッセイにおい
て用いられる細胞の同時かつ最小限の操作でオルガネラを(i)と(ii)の両
方と接触させる際の望ましい特徴を有し;このような特徴は、高処理能(HTS
)アッセイにおいて特に有用である。このようなアッセイにおける目的(3)を
達成する際の望ましい局面の1つの例として、本明細書中に示した結果は、透過
化処理細胞中のミトコンドリアのCa2+(これは、その他の点で、細胞質ゾルへ
の、Ca2+の侵入を容易にするために、イオノマイシンのようなイオノフォアの
存在を必要とする)およびボンクレキン酸(ANT(アデニンヌクレオチドトラ
ンスロケーター)(ミトコンドリア膜に局在するタンパク質)の活性に影響する
、抗アポトーシス剤)との同時接触を実証する。透過処理化条件の特定の範囲内
で、目的(1)、(2)、および(3)は全て、1組の透過化処理条件を介して
理解され得;このような条件は、高処理能(HTS)アッセイにおいて特に有用
である。ここで、特定のオルガネラおよびオルガネラ成分の活性に影響すること
が知られているか、または疑わしい2つ以上の分子の種々の組合せ、必要に応じ
て、このような分子に影響する(例えば、このような分子の活性を、増強するか
、または減少させるか、さもなければ調節する)ことが知られているか、または
疑わしい1つ以上の分子のさらなる組合せ、の効果を研究することが所望される
Permeabilization conditions, such as the conditions described in the previous section, may increase the activity of a particular organelle component from the group of candidate agents to achieve one or more of a variety of purposes that may include: Desirable in certain screening assays designed to select or identify individual active compounds that affect: (1) "false negative" (which
Due to all or part of the cells' moderate or limited ability to cross the plasma membrane, shows no activity in assays using intact (non-permeabilized) cells, ie, Avoiding failure to detect activity of candidate organelle-affecting agents; (2) preferentially preferring active compounds that directly or indirectly cause selective permeability of one or more membranes around the organelle. Or selectively, identifying or (3) allowing simultaneous contact of mitochondria with two or more agents, wherein each such agent is associated with the activity of a particular organelle component. Each of these agents affects and otherwise requires specific means by which it can enter the cytosol. In the case of objective (3), the objective of this assay may be to select or identify from a group of candidate agents, active compounds that are antagonists or agonists of agents that affect the activity of specific organelles and organelle components. . In the latter situation, permeabilization of the cells allows contacting the organelle with (i) an agent that affects the activity of a particular organelle component and (ii) one or more candidate agents. This treatment has the desirable feature of contacting the organelle with both (i) and (ii) with simultaneous and minimal manipulation of the cells used in this assay; such a feature has high throughput ( HTS
) Particularly useful in assays. As an example of one of the desirable aspects in achieving objective (3) in such an assay, the results presented herein indicate that mitochondrial Ca 2+ in permeabilized cells (which is otherwise And requires the presence of an ionophore, such as ionomycin, to facilitate Ca 2+ entry into the cytosol and boncrekinic acid (ANT (adenine nucleotide translocator) (a protein localized to the mitochondrial membrane). A), which influences the activity of a. Within the particular range of permeabilization conditions, objectives (1), (2), and (3) can all be understood through a set of permeabilization conditions; such conditions are high throughput. (HTS) assay is particularly useful. Here, various combinations of two or more molecules known or suspected to affect the activity of particular organelles and organelle components, optionally affecting such molecules (eg, such It is desirable to study the effects of further combinations of one or more molecules known or suspected to enhance, decrease, or otherwise modulate the activity of such molecules.

【0292】 カルシウムイオン(Ca2-)およびRU−360(ミトコンドリアカルシウム
単輸送体のインヒビター)に暴露された細胞に由来する上記に示した結果(図1
9)は、本発明のアッセイの1つの実施形態を例示する。ここで、透過化処理は
、形質膜が、選択的透過性を維持するためのその能力を失っているが、細胞内(
例えば、オルガネラ)膜は選択的透過性を維持している、ような処理である。す
なわち、Ca2+は、適切な透過化処理条件下で、透過化処理形質膜を横切って細
胞質ゾルへと拡散するが、ミトコンドリアへのCa2+取り込みは、濃度依存様式
でRU−360により阻害される。従って、ミトコンドリア膜は、CA2+拡散に
ついて許容的ではなく、そしてカルシウム単輸送体の活性を明かに介していた。
Results shown above derived from cells exposed to calcium ions (Ca 2− ) and RU-360 (inhibitor of mitochondrial calcium monotransporter) (FIG. 1
9) illustrates one embodiment of the assay of the present invention. Here, permeabilization, while the plasma membrane has lost its ability to maintain selective permeability, intracellular (
For example, a treatment in which the organelle) membrane maintains selective permeability. That is, Ca 2+ diffuses into the cytosol across permeabilized plasma membranes under appropriate permeabilization conditions, but mitochondrial Ca 2+ uptake is inhibited by RU-360 in a concentration-dependent manner. To be done. Therefore, the mitochondrial membrane was not permissive for CA 2+ diffusion and was clearly mediated by the activity of the calcium unitransporter.

【0293】 (実施例13) (減少したET分子濃度を用いる透過化処理細胞におけるΔΨのFRETベー
スのアッセイ) 本実施例では、NAOおよびTMRを用いるΔΨのFRETベースのアッセイ
を、ET供与体分子およびET受容体分子の減少したローディング濃度を用いた
ことを除いて、本質的に、実施例12に記載されるように、透過化処理細胞を用
いて行い、そしてミトコンドリアの活性状態に影響することが公知の4つの薬剤
の効果を実証した。非制限的理論に従って、ET供与体分子およびET受容体分
子である、NAOおよびTMRのより低い濃度の使用は、電位差測定色素による
潜在的な自己消光を回避し、そしてカチオン性色素が、ミトコンドリアマトリク
スに侵入する場合に、ΔΨの望ましくない消費もまた回避する。
Example 13 FRET-Based Assay for ΔΨ in Permeabilized Cells Using Reduced ET Molecule Concentration In this example, a FRET-based assay for ΔΨ using NAO and TMR was used for the ET donor molecule. And using a permeabilized cell essentially as described in Example 12, except that a reduced loading concentration of ET receptor molecule was used, and affecting the mitochondrial activation status. Demonstrated the effects of four known drugs. According to a non-limiting theory, the use of lower concentrations of NAO and TMR, which are ET donor and ET acceptor molecules, avoids potential self-quenching by potentiometric dyes, and cationic dyes allow mitochondrial matrix It also avoids the undesired consumption of ΔΨ when invading.

【0294】 ジギトニン透過化処理SH−SY5Y細胞を用いるFRET法は、本明細書中
に注記される場合を除いて、本質的に、先の実施例12および図16に記載され
るような方法である。全ての薬剤は、他に述べない限り、Sigma(St.L
ouis,MO)製の薬剤である。簡単には、SY5Y細胞を含む96ウェルア
ッセイプレートを、85nM NAOと共にロードし、洗浄し、そしてFLIP
TM装置へと配置した。初期の測定器の指示値をモニターして、上記のように、
サンプル統合性を確認した。次いで、細胞を、0.01%ジギトニンを用いて同
時に透過化処理し、そしてET分子TMR(156nM)で標識し、そして平衡
化させた。その後、種々の濃度のミトコンドリア活性化合物(オリゴマイシン、
ボンクレキン酸、ニゲリシン、またはADP)を添加し、そして測定器の指示値
を、5秒間隔で、上記のように収集した。およそ10〜12分後、CCCP(0
.5μM)またはCa2+(35μMもしくは50μM)のいずれかを添加して、
ミトコンドリア膜電位を急落させ、そして指示値を、さらに5〜10分得た。
The FRET method using digitonin-permeabilized SH-SY5Y cells was essentially as described in Example 12 and FIG. 16 above, except where noted herein. is there. All drugs are Sigma (St. L.) unless otherwise stated.
ouis, MO). Briefly, 96-well assay plates containing SY5Y cells were loaded with 85 nM NAO, washed and FLIP.
Placed on the R machine. Monitor the readings of the initial instrument and, as above,
The sample integrity was confirmed. The cells were then co-permeabilized with 0.01% digitonin and labeled with the ET molecule TMR (156 nM) and equilibrated. Then, various concentrations of mitochondrial active compounds (oligomycin,
Boncrecic acid, nigericin, or ADP) was added, and instrument readings were collected as described above at 5-second intervals. After about 10 to 12 minutes, CCCP (0
. 5 μM) or Ca 2+ (35 μM or 50 μM),
The mitochondrial membrane potential was plunged and the indicated values obtained for an additional 5-10 minutes.

【0295】 図21は、種々の濃度のオリゴマイシン(ATPシンターゼの特異的インヒビ
ター)が添加したミトコンドリア活性化合物であった場合に得られた、スーパー
インポーズド(superimposed)FRET RFU時間経過プロット
を示す。非制限的な理論として、透過化処理細胞のオリゴマイシンへの暴露に続
いて観察されたミトコンドリア内膜過分極(図21A)は、ATPシンターゼの
阻害から、およびADPリン酸化を介する正常なΔΨ消費の結果としての阻害か
ら生じる。従って、TMRにより増加したNAOの消光を、5分と12分との間
の用量依存様式(EC50=0.25μg/ml)で、オリゴマイシンの存在下
にて観察した。図21Bは、各オリゴマイシン濃度(データポイントを±SEM
、R2=0.4123で示す)について、先の実施例12において記載されるよ
うに、R−Sを計算することにより、作製したCRCを示す。
FIG. 21 shows the superimposed FRET RFU time course plots obtained when the mitochondrial active compound was spiked with various concentrations of oligomycin, a specific inhibitor of ATP synthase. . By way of non-limiting theory, the mitochondrial inner membrane hyperpolarization observed following exposure of permeabilized cells to oligomycin (FIG. 21A) shows normal ΔΨ consumption from inhibition of ATP synthase and via ADP phosphorylation. Resulting from the inhibition. Therefore, TMR-increased quenching of NAO was observed in the presence of oligomycin in a dose-dependent manner between 5 and 12 minutes (EC50 = 0.25 μg / ml). Figure 21B shows the concentration of each oligomycin (data points ± SEM
, R 2 = 0.4123) is calculated by calculating R−S as described in Example 12 above.

【0296】 同様の推論に従って、FRETアッセイにおいて透過化処理細胞の過剰のAD
Pへの暴露は、ミトコンドリア電位膜がADPのATPシンターゼ媒介リン酸化
により消費される場合、ΔΨの一過性の減少を生じるはずである。このような一
過性のΔΨの損失を、添加したミトコンドリア活性化合物が6.25〜50μM
ADPであった場合に観察した(図22A、EC50=12.1μM)。6.
25μMより少ない場合、ΔΨにおける変化は、緩衝液単独(ANOVA F=
36.4)に暴露させたコントロール群から区別不可能だった。ADP濃度の関
数として、CRCプロットを、図22Bに示す。
[0296] Following a similar reasoning, excess AD of permeabilized cells in the FRET assay.
Exposure to P should result in a transient decrease in ΔΨ when the mitochondrial potential membrane is consumed by ATP synthase-mediated phosphorylation of ADP. Such transient loss of ΔΨ was observed by the added mitochondrial active compound at 6.25 to 50 μM.
It was observed when it was ADP (FIG. 22A, EC50 = 12.1 μM). 6.
At less than 25 μM, the change in ΔΨ is buffer alone (ANOVA F =
It was indistinguishable from the control group exposed to 36.4). The CRC plot as a function of ADP concentration is shown in Figure 22B.

【0297】 図23は、種々の濃度のボンクレキン酸(BAK)(ミトコンドリアアデニン
ヌクレオチド転移酵素の特異的インヒビター)が添加したミトコンドリア活性化
合物であった場合に得られた、スーパーインポーズド(superimpose
d)FRET RFU時間経過プロットを示す。非制限的な理論として、透過化
処理細胞のBKAへの暴露に続いて観察されたミトコンドリア内膜過分極(図2
3A)は、ADPのミトコンドリアマトリクスへの侵入の阻害から、およびAD
Pリン酸化を介する正常なΔΨ消費の結果としての阻害から生じる。BKAはま
た、Ca2+ロードから生じるミトコンドリア透過性変化を前もって防ぐと考えら
れている。従って、TMRにより増加したNAOの消光を、5分と11分との間
の用量依存様式(EC50=0.09μg/ml)で、BKAの存在下にて観察
した。透過化処理細胞へのCa2+の添加の後、BKAは、ΔΨ回復の程度を増強
し、そしてまた、恐らく透過性変化により、ΔΨの二次損失を緩和した(図23
A)。図23Bは、各BKA濃度(データポイントを±SEM、R2=0.58
22で示す)について、先の実施例12において記載されるように、R−Sを計
算することにより、作製したCRCを示す。
FIG. 23 shows the superimposes obtained when the mitochondrial active compound was supplemented with various concentrations of boncrekinic acid (BAK), a specific inhibitor of mitochondrial adenine nucleotide transferase.
d) shows a FRET RFU time course plot. As a non-limiting theory, the mitochondrial inner membrane hyperpolarization observed following exposure of permeabilized cells to BKA (Fig. 2).
3A) from inhibition of ADP entry into the mitochondrial matrix and from AD
It results from inhibition as a result of normal ΔΨ consumption via P phosphorylation. BKA is also believed to proactively prevent mitochondrial permeability changes resulting from Ca 2+ loading. Therefore, TMR-enhanced NAO quenching was observed in the presence of BKA in a dose-dependent manner between 5 and 11 minutes (EC50 = 0.09 μg / ml). After addition of Ca 2+ to permeabilized cells, BKA enhanced the extent of ΔΨ recovery and also mitigated the secondary loss of ΔΨ, probably due to permeability changes (FIG. 23).
A). FIG. 23B shows each BKA concentration (data points ± SEM, R 2 = 0.58).
(Denoted by 22) shows the CRC produced by calculating R-S as described in Example 12 above.

【0298】 図24は、種々の濃度のニゲリシン(pH勾配に由来するミトコンドリア膜を
横切る約220mVのプロトン輸送力(proton−motive forc
e)の一部を急落させる特定のカリウム/プロトン交換体)が添加したミトコン
ドリア活性化合物であった場合に得られた、スーパーインポーズド(super
imposed)FRET RFU時間経過プロットを示す。非制限的な理論と
して、透過化処理細胞のニゲリシンへの暴露に続いて観察されたミトコンドリア
内膜過分極(図24A)は、ミトコンドリア膜プロトン輸送力(例えば、電子輸
送)の電気化学的成分に起因するインタクトな機構により、pH勾配の損失につ
いての埋め合わせから生じる。従って、TMRにより増加したNAOの消光を、
6分と12分との間の時間点で、0.09〜0.75μMのニゲリシンの存在下
にて観察した。より高いニゲリシン濃度(例えば、>3μM)では、NAO消光
の急な損失が存在し(図24A)、これは、恐らく(そして拘束されない理論に
従って)、電子輸送がΔpH消費を埋め合わせることが出来ないことに起因する
。図24Bは、各ニゲリシン濃度について、先の実施例12において記載される
ように、RFUを決定し、本明細書中に記載のFRETアッセイ条件(データポ
イントを、±SE、ANOVA P<0.0005で示す)を用いて、ΔΨが急
落した(>1.5μM)濃度、およびミトコンドリア内膜過分極が検出可能であ
った濃度(<0.75μM)を決定することにより、作製した棒グラフを示す。
FIG. 24 shows various concentrations of nigericin (proton-motive forc of about 220 mV across the mitochondrial membrane derived from a pH gradient).
e) Superimposed, obtained when the mitochondrial active compound was added with a specific potassium / proton exchanger that causes a part of the e) to plunge.
FIG. 6 shows an imposed) FRET RFU time course plot. By way of non-limiting theory, the mitochondrial inner membrane hyperpolarization observed following exposure of permeabilized cells to nigericin (FIG. 24A) is due to the electrochemical component of mitochondrial membrane proton transport (eg, electron transport). The resulting intact mechanism results from compensation for the loss of pH gradient. Therefore, the extinction of NAO increased by TMR is
It was observed in the presence of 0.09-0.75 μM nigericin at time points between 6 and 12 minutes. At higher nigericin concentrations (eg> 3 μM), there was a steep loss of NAO quenching (FIG. 24A), probably (and according to the unconstrained theory) that electron transport could not compensate for ΔpH consumption. caused by. FIG. 24B, for each nigericin concentration, determined RFU and described the FRET assay conditions (data points, ± SE, ANOVA P <0.0005 for data points, as described in Example 12 above. Shows the bar graphs produced by determining the concentration at which ΔΨ fell sharply (> 1.5 μM) and the concentration at which mitochondrial inner membrane hyperpolarization was detectable (<0.75 μM).

【0299】 上記から、本発明の特定の実施形態が、例示の目的のために本明細書中で記載
されているが、種々の改変が、本発明の精神と範囲から逸脱することなくなされ
得ることは明かである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によって以外
は制限されない。
From the above, while particular embodiments of the present invention have been described herein for purposes of illustration, various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. That is clear. Accordingly, the invention is not limited except by the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、エネルギー移動を測定するための直接の方法および間接の方法を概要
的に示す。記号:「λEX」、ピーク励起波長;「λEM」、ピーク発光波長;「e
」、エネルギー;白四角、受容性フィルターセット;黒四角、閉じたフィルター
セット。
FIG. 1 schematically illustrates direct and indirect methods for measuring energy transfer. Symbol: “λ EX ”, peak excitation wavelength; “λ EM ”, peak emission wavelength; “e
, Energy; white squares, receptive filter set; black squares, closed filter set.

【図2】 図2は、以下のように称される画分:「CS」、サイトゾル空間;「OM」、
外膜;「IS」、膜間腔;「IM」、内膜;「MX」、マトリックス;「DMX
、マトリックスに局在化する供与体化合物;「AIM」、内膜に局在化する受容体
化合物;「DIS」、膜間腔に局在化する供与体化合物;「e」、エネルギー、に
おける亜ミトコンドリア構造画分およびエネルギー移動供与体分子とエネルギー
移動受容体分子との間のエネルギー移動相互作用を概要的に示す。
Figure 2: Fractions designated as follows: "CS", cytosolic space; "OM",
Outer membrane; "IS", intermembrane space; "IM", intimal; "MX", the matrix; "D MX"
A matrix compound, a donor compound localized in the matrix; "A IM ", an acceptor compound localized in the inner membrane; " DIS, " a donor compound localized in the intermembrane space; "e", energy, 2 schematically shows the sub-mitochondrial structural fraction and the energy transfer interaction between the energy transfer donor molecule and the energy transfer acceptor molecule.

【図3】 図3は、ΔΨmのFRETベースのアッセイからの代表的なデータを示す。図
3Aは、I型アッセイからのデータ;図3BはII型アッセイからのデータ。
FIG. 3 shows representative data from a FRET-based assay for ΔΨ m . FIG. 3A shows data from a Type I assay; FIG. 3B shows data from a Type II assay.

【図4】 図4は、ΔΨmのFRETアッセイにおけるET供与体分子(NAO)および
ET受容体分子(TMRM)の滴定を示す。
FIG. 4 shows titration of ET donor molecule (NAO) and ET acceptor molecule (TMRM) in a ΔRET m FRET assay.

【図5】 図5は、ΔΨmのFRETアッセイにおけるET供与体分子(NAO)および
ET受容体分子(TMRM)の濃度の較正を示す。
FIG. 5 shows calibration of ET donor molecule (NAO) and ET acceptor molecule (TMRM) concentrations in a ΔΨ m FRET assay.

【図6】 図6は、NAO単独およびTMRM単独、ならびにそれらの組合わせを使用す
るΔΨmのFRETアッセイからの時間経過のデータを示す。
FIG. 6 shows time course data from a ΔRET m FRET assay using NAO and TMRM alone, and combinations thereof.

【図7】 図7は、種々の薬剤を使用するI型ΔFRETΨmアッセイを示す。記号:「
MO」、培地(HBSS)のみ;「C」、CCCP;「I」、イオノマイシン;
「I+BKA」、イオノマイシンおよびボンクレキン酸(bongrekic
acid)。
FIG. 7 shows a Type I ΔFRETΨ m assay using various agents. symbol:"
MO ", medium (HBSS) only;" C ", CCCP;" I ", ionomycin;
"I + BKA", ionomycin, and bongrechicic acid
acid).

【図8】 図8は、種々の薬剤のI型FRETΔΨmアッセイを示す。記号:「MO」、
培地(HBSS)のみ;「C」、CCCP;「I+RR」、イオノマイシンおよ
びルテニウムレッド。
FIG. 8 shows a Type I FRETΔΨ m assay for various agents. Symbol: "MO",
Medium (HBSS) only; "C", CCCP; "I + RR", ionomycin and ruthenium red.

【図9】 図9は、種々の薬剤のI型FRETΔΨmアッセイ示す。記号:「MO」、培
地(HBSS)のみ;「I」、イオノマイシン;「I+CsA」、イオノマイシ
ンおよびシクロスポリンA。垂直線は、各読み取りについての標準誤差を示す。
FIG. 9 shows a Type I FRETΔΨ m assay for various agents. Symbols: "MO", medium (HBSS) only; "I", ionomycin; "I + CsA", ionomycin and cyclosporin A. Vertical lines indicate standard error for each reading.

【図10】 図10は、ΔΨm急落薬剤CCCPについての用量応答曲線である。FIG. 10 is a dose response curve for the ΔΨ m plummet drug CCCP.

【図11】 図11は、II型FRETΔΨmアッセイを示す。記号:「MO」、培地(H
BSS)のみで処理されたサンプルからの結果;「4BA;」ΔΨm消費剤であ
る4−ブロモ−A23187で処理されたサンプルからの結果;「C」および矢
印は、サンプルへのCCCP添加の時間を示す。
FIG. 11 shows a Type II FRETΔΨ m assay. Symbol: "MO", medium (H
Results from samples treated with BSS) only; "4BA;" Results from samples treated with the [Delta] [Psi] m consumer 4-bromo-A23187; "C" and arrow indicate the time of CCCP addition to the samples. Indicates.

【図12】 図12は、ΔΨm消費化合物(イオノマイシン)についての用量応答曲線であ
る。
FIG. 12 is a dose response curve for a ΔΨ m consuming compound (ionomycin).

【図13】 図13は、ΔΨm消費化合物(イオノマイシン)に対してミトコンドリアを保
護する化合物(シクロスポリンA)についての用量応答曲線である。
FIG. 13 is a dose response curve for a compound (cyclosporin A) that protects mitochondria against the ΔΨ m consuming compound (ionomycin).

【図14】 図14は、ΔΨm消費剤A−23187に対する3つの細胞株の用量応答曲線
を示す。
FIG. 14 shows dose response curves of three cell lines to the ΔΨ m consumer A-23187.

【図15】 図15は、ミトコンドリア膜電位の実験的に誘導された損失の後の、癌細胞に
おけるFRETを示す。
FIG. 15 shows FRET in cancer cells after experimentally induced loss of mitochondrial membrane potential.

【図16】 図16は、より高い濃度のCa2+で、ΔΨの急落を導くカルシウムイオンに対
する透過化処理された細胞の濃度依存性応答を示す。
FIG. 16 shows the concentration-dependent response of permeabilized cells to calcium ions leading to a ΔΨ collapse at higher concentrations of Ca 2+ .

【図17】 図17は、図16に示される同じデータを示し、ここで平均値は、エラーバー
なしでプロットされる。また、CCCP(ΔΨ急落を誘導することが既知である
薬剤)に対する透過化処理された細胞の応答は、図16に示されないが、図17
に示される。100μMの濃度で、Ca2+は、応答の程度および時間経過の両方
の点で、CCCPで処理された細胞に見られるのとほぼ同じ様式で、ΔΨの急落
を誘導することに注目すべきである。
FIG. 17 shows the same data shown in FIG. 16, where the mean values are plotted without error bars. Also, the response of permeabilized cells to CCCP (a drug known to induce a ΔΨ plunge) is not shown in FIG. 16, but FIG.
Shown in. It should be noted that at a concentration of 100 μM, Ca 2+ induces a plunge in ΔΨ, both in the extent of response and in the time course, in much the same manner as seen in cells treated with CCCP. is there.

【図18】 図18は、図16および図17に示されたデータより作成された透過化処理さ
れた細胞におけるCa2+の濃度応答曲線(CRC)である。
FIG. 18 is a Ca 2+ concentration response curve (CRC) in permeabilized cells generated from the data shown in FIGS. 16 and 17.

【図19】 図19は、Ca2+とも接触した透過化処理された細胞におけるRU−360の
CRCである。RU−360は、ミトコンドリアカルシウムユニポータのインヒ
ビターである。
FIG. 19 is a CRC of RU-360 in permeabilized cells also in contact with Ca 2+ . RU-360 is an inhibitor of mitochondrial calcium uniporter.

【図20】 図20は、Ca2+とも接触した透過化処理された細胞におけるシクロスポリン
AのCRCである。シクロスポリンAは、Ca2+誘導性ΔΨ急落を調節すること
が既知の薬剤である。
FIG. 20: Cyclosporin A CRC in permeabilized cells also in contact with Ca 2+ . Cyclosporin A is a drug known to regulate Ca 2+ -induced ΔΨ plunges.

【図21】 図21は、透過化処理されたSH−SY5Y細胞内におけるオリゴマイシンの
CRCを示す。オリゴマイシンは、特異的なATPシンターゼインヒビターであ
る。
FIG. 21 shows the CRC of oligomycin in permeabilized SH-SY5Y cells. Oligomycin is a specific ATP synthase inhibitor.

【図22】 図22は、透過化処理されたSH−SY5Y細胞におけるADPのCRCを示
す。
FIG. 22 shows CRC of ADP in permeabilized SH-SY5Y cells.

【図23】 図23は、透過化処理されたSH−SY5Y細胞におけるボンクレキン酸のC
RCを示す。
FIG. 23. C of voncrecic acid in permeabilized SH-SY5Y cells.
Indicates RC.

【図24】 図24は、透過化処理されたSH−SY5Y細胞におけるニゲリシン(nig
ericin)のCRCを示す。
FIG. 24 shows nigericin (nig) in permeabilized SH-SY5Y cells.
ericin) CRC.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/542 G01N 33/542 33/58 33/58 Z // G01N 21/64 21/64 Z (31)優先権主張番号 60/176,383 (32)優先日 平成12年1月14日(2000.1.14) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 ゴーシュ, サミトラ エス. アメリカ合衆国 カリフォルニア 92129, サン ディエゴ, パトス レーン 12334 Fターム(参考) 2G043 AA03 BA16 CA04 EA01 FA06 GA07 GB21 KA03 KA05 LA01 2G045 CB01 FA29 GC15 GC18 4B063 QA01 QA18 QA19 QA20 QQ02 QQ04 QQ08 QQ09 QQ20 QR48 QR66 QR69 QR77 QR78 QS12 QX01 QX05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 33/542 G01N 33/542 33/58 33/58 Z // G01N 21/64 21/64 Z (31 ) Priority claim number 60 / 176,383 (32) Priority date January 14, 2000 (January 14, 2000) (33) Priority claiming country United States (US) (81) Designated country EP (AT, BE) , CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA , GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, M , RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL , TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Gauche, Samitra S. United States California 92129, San Diego, Patos lane 12334 F-term (reference) 2G043 AA03 BA16 CA04 EA01 FA06 GA07 GB21 KA03 KA05 LA01 2G045 CB01 FA29 GC15 GC18 4B063 QA01 QA18 QA19 QA20 QQ02 QQ04 QQ08 QQ09 QQ20 QR48 QR66 QR69 QR77 QR78 QS12 QX01 QX05

Claims (107)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ミトコンドリア膜電位をアッセイするための方法であって、
該方法は、以下の工程: (a)1つ以上のミトコンドリアを含むサンプルと、同時または連続的にいず
れかの順番で、該ミトコンドリアに対して内因性でない第1のエネルギー移動分
子および第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であって、ここで
: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は同
じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位に
、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリ
ア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスからなる群よ
り選択され、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程;ならびに (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該ミトコンドリ
アにおける該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関
数として変化する、工程、 を包含する、方法。
1. A method for assaying mitochondrial membrane potential comprising:
The method comprises the following steps: (a) a sample containing one or more mitochondria, either simultaneously or sequentially in either order, with a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to the mitochondria. Contacting each of the energy transfer molecules, wherein: (i) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are at the same submitochondrial site or are receptively adjacent submitochondria. A site, each independently of each other, wherein the site is selected from the group consisting of outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space and mitochondrial matrix, and (ii) said first energy transfer molecule is An energy donor molecule, and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule (B) exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; and (c) transferring energy from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule. Detecting the signal generated, wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the mitochondria changes as a function of membrane potential.
【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記励起したエネ
ルギー供与体分子が、エネルギーを前記エネルギー受容体分子に移動して、励起
したエネルギー受容体分子を生成し、そして前記工程(c)において検出された
シグナルが、該励起したエネルギー受容体分子によって放出されたエネルギーか
ら生じる、方法。
2. The method of claim 1, wherein the excited energy donor molecule transfers energy to the energy acceptor molecule to produce an excited energy acceptor molecule, And the signal detected in step (c) results from the energy released by the excited energy acceptor molecule.
【請求項3】 前記第1のエネルギー移動分子から前記第2のエネルギー移
動分子へのエネルギー移動が、前記検出シグナルにおける減少を生じる、請求項
1に記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule results in a decrease in the detection signal.
【請求項4】 前記ミトコンドリアをミトコンドリア膜電位の消費を誘導す
る薬剤と接触させる工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
4. The method of claim 1, further comprising contacting the mitochondria with an agent that induces consumption of mitochondrial membrane potential.
【請求項5】 前記ミトコンドリア膜電位の消費を誘導する薬剤が、イオノ
フォアである、請求項4に記載の方法。
5. The method of claim 4, wherein the agent that induces consumption of mitochondrial membrane potential is an ionophore.
【請求項6】 前記ミトコンドリアを前記ミトコンドリア膜電位の急落を誘
導する薬剤と接触させる工程をさらに包含する、請求項1または4のいずれかに
記載の方法。
6. The method according to claim 1, further comprising the step of contacting the mitochondria with an agent that induces a sudden drop in mitochondrial membrane potential.
【請求項7】 請求項6に記載の方法であって、ここで、前記ミトコンドリ
ア膜電位の急落を誘導する薬剤が、CCCPおよびFCCPからなる群より選択
される、方法。
7. The method according to claim 6, wherein the agent that induces a sharp drop in mitochondrial membrane potential is selected from the group consisting of CCCP and FCCP.
【請求項8】 前記サンプルが、シグナルを検出する工程の前に洗浄される
、請求項1に記載の方法。
8. The method of claim 1, wherein the sample is washed prior to the step of detecting a signal.
【請求項9】 前記工程(c)において検出されたシグナルが、参照シグナ
ルと比較される、請求項1に記載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the signal detected in step (c) is compared to a reference signal.
【請求項10】 請求項9に記載の方法であって、前記参照シグナルが、細
胞数のインジケーター、ミトコンドリア質量のインジケーター、細胞タンパク質
のインジケーター、細胞DNAのインジケーター、ミトコンドリアDNAのイン
ジケーター、ミトコンドリアタンパク質のインジケーターおよび流体容積のイン
ジケーターからなる群より選択されるインジケーターによって生成される、方法
10. The method according to claim 9, wherein the reference signal is an indicator of cell number, an indicator of mitochondrial mass, an indicator of cellular protein, an indicator of cellular DNA, an indicator of mitochondrial DNA, an indicator of mitochondrial protein. And a fluid volume indicator produced by an indicator selected from the group consisting of:
【請求項11】 請求項1に記載の方法であって、前記サンプルが、少なく
とも1つの細胞内に存在する1つ以上のミトコンドリアを含み、そして前記工程
(c)において検出されるシグナルが、参照シグナルと比較される、方法。
11. The method of claim 1, wherein the sample comprises one or more mitochondria present in at least one cell and the signal detected in step (c) is a reference. The method that is compared to the signal.
【請求項12】 請求項11に記載の方法であって、前記参照シグナルが、
ミトコンドリア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔、ミトコンド
リアマトリックス、細胞質、核、核膜および形質膜からなる群より選択される亜
細胞部位から生成される、方法。
12. The method of claim 11, wherein the reference signal is
A method produced from a subcellular site selected from the group consisting of outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space, mitochondrial matrix, cytoplasm, nucleus, nuclear membrane and plasma membrane.
【請求項13】 前記参照シグナルが、細胞外培地から生成される、請求項
11に記載の方法。
13. The method of claim 11, wherein the reference signal is produced from extracellular medium.
【請求項14】 ミトコンドリアが少なくとも1つの工程の間、少なくとも
1つの細胞内に存在する、請求項1に記載の方法。
14. The method of claim 1, wherein the mitochondria are present in at least one cell during at least one step.
【請求項15】 前記細胞が生物である、請求項14に記載の方法。15. The method of claim 14, wherein the cell is an organism. 【請求項16】 前記細胞が培養された細胞である、請求項14に記載の方
法。
16. The method of claim 14, wherein the cells are cultured cells.
【請求項17】 前記細胞が細胞質雑種細胞である、請求項14に記載の方
法。
17. The method of claim 14, wherein the cells are cytoplasmic hybrid cells.
【請求項18】 前記細胞が植物細胞である、請求項14に記載の方法。18. The method of claim 14, wherein the cells are plant cells. 【請求項19】 前記細胞が動物細胞である、請求項14に記載の方法。19. The method of claim 14, wherein the cells are animal cells. 【請求項20】 前記細胞が多細胞生物由来の生物学的サンプルに存在する
、請求項14に記載の方法。
20. The method of claim 14, wherein the cells are present in a biological sample from a multicellular organism.
【請求項21】 前記細胞が植物細胞である、請求項20に記載の方法。21. The method of claim 20, wherein the cells are plant cells. 【請求項22】 前記細胞が動物細胞である、請求項20に記載の方法。22. The method of claim 20, wherein the cells are animal cells. 【請求項23】 前記動物が哺乳動物である、請求項22に記載の方法。23. The method of claim 22, wherein the animal is a mammal. 【請求項24】 前記哺乳動物がヒトである、請求項23に記載の方法。24. The method of claim 23, wherein the mammal is a human. 【請求項25】 前記ヒトが、オルガネラ機能不全に関連する疾患または障
害を有するか、有すると疑われているか、あるいは有する危険にある、請求項2
4に記載の方法。
25. The human being has, is suspected of, or is at risk of having, a disease or disorder associated with organelle dysfunction.
The method according to 4.
【請求項26】 前記オルガネラ機能不全がミトコンドリア機能不全である
、請求項25に記載の方法。
26. The method of claim 25, wherein the organelle dysfunction is mitochondrial dysfunction.
【請求項27】 前記オルガネラ機能不全がリソソーム機能不全である、請
求項25に記載の方法。
27. The method of claim 25, wherein the organelle dysfunction is lysosomal dysfunction.
【請求項28】 請求項1に記載の方法であって、前記第1のエネルギー移
動分子が、ミトコンドリアマトリックスおよびミトコンドリア内膜からなる群よ
り選択される亜ミトコンドリア部位に位置し、そして前記第2のエネルギー移動
分子が、ミトコンドリアマトリックスおよびミトコンドリア内膜からなる群より
選択される亜ミトコンドリア部位に位置する、方法。
28. The method of claim 1, wherein the first energy transfer molecule is located at a sub-mitochondrial site selected from the group consisting of a mitochondrial matrix and an inner mitochondrial membrane, and the second The method, wherein the energy transfer molecule is located at a sub-mitochondrial site selected from the group consisting of mitochondrial matrix and inner mitochondrial membrane.
【請求項29】 請求項28に記載の方法であって、前記亜ミトコンドリア
部位の第1のエネルギー移動分子の濃度が、膜電位の関数として変化せず、そし
て前記ミトコンドリアマトリックスの第2のエネルギー移動の濃度が、膜電位の
関数として減少する、方法。
29. The method of claim 28, wherein the concentration of the first energy transfer molecule at the sub-mitochondrial site does not change as a function of membrane potential and the second energy transfer of the mitochondrial matrix. The method wherein the concentration of is reduced as a function of membrane potential.
【請求項30】 請求項29に記載の方法であって、 (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約373nm〜約390nmの波長
で最大励起、および約400nm〜約500nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約400nm〜約500nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
30. The method of claim 29, wherein (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 373 nm to about 390 nm and maximum emission at a wavelength of about 400 nm to about 500 nm. And (b) the second energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 400 nm to about 500 nm.
【請求項31】 請求項30に記載の方法であって、 (i)前記第1のエネルギー移動分子が、融合タンパク質であり、該融合タン
パク質が、(a)Phe−64、Ser−65、Tyr−66、Val−68お
よびTyr−145のうちの少なくとも1つにおいて変異を有する青方偏移緑色
蛍光タンパク質ポリペプチド、ならびに(b)該融合タンパク質をミトコンドリ
アマトリックスおよびミトコンドリア内膜からなる群より選択される亜ミトコン
ドリア部位に位置付けるポリペプチド配列、を含み;そして (ii)前記第2のエネルギー移動分子が、DASPEI、DASPMI、4
−Di−1−ASP、2−Di−1−ASP、DiOC7(3)、DiOC6(3
)、JC−1およびSYTO(登録商標)18酵母ミトコンドリア菌株からなる
群より選択される、 方法。
31. The method according to claim 30, wherein (i) the first energy transfer molecule is a fusion protein, and the fusion protein is (a) Phe-64, Ser-65, Tyr. A blue-shifting green fluorescent protein polypeptide having a mutation in at least one of -66, Val-68 and Tyr-145, and (b) wherein the fusion protein is selected from the group consisting of mitochondrial matrix and inner mitochondrial membrane. (Ii) the second energy transfer molecule is DASPEI, DASPMI, 4;
-Di-1-ASP, 2-Di-1-ASP, DiOC 7 (3), DiOC 6 (3
), JC-1 and SYTO® 18 yeast mitochondrial strains.
【請求項32】 請求項29に記載の方法であって、 (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約425nm〜約440nmの波長
で最大励起、および約450nm〜約535nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約450nm〜約530nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
32. The method of claim 29, wherein (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 425 nm to about 440 nm and maximum emission at a wavelength of about 450 nm to about 535 nm. And (b) the second energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 450 nm to about 530 nm.
【請求項33】 請求項32に記載の方法であって、 (i)前記第1のエネルギー移動分子が、融合タンパク質であり、該融合タン
パク質が、(a)Phe−64、Ser−65、Tyr−66、Asn−146
、Met−153、Val−163およびAsn−212のうちの少なくとも1
つにおいて変異を有する青緑方偏移緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、ならびに
(b)該融合タンパク質を、ミトコンドリアマトリックスおよびミトコンドリア
内膜からなる群より選択される亜ミトコンドリア部位に位置付けるポリペプチド
配列、を含み;そして (ii)前記第2のエネルギー移動分子が、DASPEI、2−Di−1−A
SP、DiOC6(3)、SYTO(登録商標)18酵母ミトコンドリア菌株、
ローダミン 6G、JC−1、NBD C6−セラミドおよびNBD C6−ス
フィンゴミエリンからなる群より選択される、 方法。
33. The method according to claim 32, wherein (i) the first energy transfer molecule is a fusion protein, and the fusion protein is (a) Phe-64, Ser-65, Tyr. -66, Asn-146
, Met-153, Val-163 and Asn-212
A blue-green-shifted green fluorescent protein polypeptide having a mutation in one and (b) a polypeptide sequence that positions the fusion protein at a sub-mitochondrial site selected from the group consisting of a mitochondrial matrix and an inner mitochondrial membrane; And (ii) the second energy transfer molecule is DASPEI, 2-Di-1-A
SP, DiOC 6 (3), SYTO® 18 yeast mitochondrial strain,
A method selected from the group consisting of Rhodamine 6G, JC-1, NBD C6-ceramide and NBD C6-sphingomyelin.
【請求項34】 請求項29に記載の方法であって、 (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約470nm〜約500nmの波長
で最大励起、および約505nm〜約565nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約505nm〜約565nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
34. The method of claim 29, wherein (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 470 nm to about 500 nm and maximum emission at a wavelength of about 505 nm to about 565 nm. And (b) the second energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 505 nm to about 565 nm.
【請求項35】 請求項34に記載の方法であって、 (i)前記第1のエネルギー移動分子が、ノニルアクリジンオレンジ、Mit
oTracker(登録商標)Green FM、Mito FluorTMGr
een、および融合タンパク質からなる群より選択され、ここで、該融合タンパ
ク質が、(a)野生型緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、Phe−64、Ser
−65、Tyr−66、Gln−69、Ser−72およびThr−203のう
ちの1つ以上に変異を有する赤方偏移緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、および
Phe−64、Ser−65、Tyr−66、Gln−69、Ser−72およ
びThr−203のうちの1つ以上に変異を有する黄方偏移緑色蛍光タンパク質
ポリペプチドからなる群より選択される緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、なら
びに(b)該融合タンパク質をミトコンドリアマトリックスおよびミトコンドリ
ア内膜からなる群より選択される亜ミトコンドリア部位に位置付けるポリペプチ
ド配列、を含み;そして (ii)前記第2のエネルギー移動分子が、ローダミン123、JC−1、テ
トラブロモローダミン123、ローダミン6G、TMRM、TMRE、テトラメ
チロサアミンおよびローダミンBからなる群より選択される、 方法。
35. The method of claim 34, wherein (i) the first energy transfer molecule is nonyl acridine orange, Mit.
oTracker (registered trademark) Green FM, Mito Fluor Gr
een, and a fusion protein, wherein the fusion protein is (a) a wild-type green fluorescent protein polypeptide, Phe-64, Ser.
-65, Tyr-66, Gln-69, Ser-72 and Red-shifting green fluorescent protein polypeptide having a mutation in one or more of Thr-203, and Phe-64, Ser-65, Tyr-66. , A green fluorescent protein polypeptide selected from the group consisting of yellow-shifted green fluorescent protein polypeptides having a mutation in one or more of Gln-69, Ser-72 and Thr-203, and (b) the fusion. A polypeptide sequence that positions a protein at a sub-mitochondrial site selected from the group consisting of mitochondrial matrix and inner mitochondrial membrane; and (ii) said second energy transfer molecule is rhodamine 123, JC-1, tetrabromorhodamine 123, Rhodamine 6G, TMRM, TMRE, Tetra A method selected from the group consisting of methylosamin and rhodamine B.
【請求項36】 請求項29に記載の方法であって、 (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約545nm〜約560nmの波長
で最大励起、および約565nm〜約625nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約565nm〜約625nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
36. The method of claim 29, wherein (a) the first energy transfer molecule has a maximum excitation at a wavelength of about 545 nm to about 560 nm and a maximum emission at a wavelength of about 565 nm to about 625 nm. And (b) the second energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 565 nm to about 625 nm.
【請求項37】 請求項36に記載の方法であって、 (i)前記第1のエネルギー移動分子が、MitoTracker(登録商標
)Orange CMTMRosであり;そして (ii)前記第2のエネルギー移動分子が、DiOC2(5)である、 方法。
37. The method of claim 36, wherein (i) the first energy transfer molecule is MitoTracker® Orange CMTMRos; and (ii) the second energy transfer molecule is , DiOC 2 (5).
【請求項38】 請求項29に記載の方法であって、 (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約495nm〜約510nmの波長
で最大励起、および約510nm〜約570nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約510nm〜約560nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
38. The method of claim 29, wherein (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 495 nm to about 510 nm and maximum emission at a wavelength of about 510 nm to about 570 nm. And (b) the second energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 510 nm to about 560 nm.
【請求項39】 請求項38に記載の方法であって、 (i)前記第1のエネルギー移動分子が、融合タンパク質であり、前記融合タ
ンパク質が、(a)Ser−65、Tyr−66、Ser−72およびThr−
203の1つ以上に変異を有する、FLASHタンパク質配列および黄方偏移緑
色蛍光タンパク質ポリペプチド配列からなる群より選択されるポリペプチド配列
、ならびに(b)該融合タンパク質をミトコンドリアマトリックスおよびミトコ
ンドリア内膜からなる群より選択される亜ミトコンドリア部位に位置付けるポリ
ペプチド配列を含み;そして (ii)前記第2のエネルギー移動分子が、JC−1、テトラブロモローダミ
ン123、ローダミン6G、TMRM、TMRE、テトラメチロサミン、ローダ
ミンBおよび4−ジメチルアミノ−テトラメチロサミンからなる群より選択され
る、 方法。
39. The method of claim 38, wherein (i) the first energy transfer molecule is a fusion protein and the fusion protein is (a) Ser-65, Tyr-66, Ser. -72 and Thr-
A polypeptide sequence selected from the group consisting of a FLASH protein sequence and a yellow-shifted green fluorescent protein polypeptide sequence having one or more mutations in 203; and (b) the fusion protein from the mitochondrial matrix and inner mitochondrial membrane. (Ii) the second energy transfer molecule comprises JC-1, tetrabromorhodamine 123, rhodamine 6G, TMRM, TMRE, tetramethylosamine, a polypeptide sequence located at a submitochondrial site selected from the group consisting of: , Rhodamine B and 4-dimethylamino-tetramethylosamine.
【請求項40】 エネルギー移動によって生成される前記シグナルの相対量
が、検出される、請求項1に記載の方法。
40. The method of claim 1, wherein the relative amount of the signal produced by energy transfer is detected.
【請求項41】 前記シグナルが一定の期間にわたって検出され、そして前
記シグナルレベルの変化の速度が測定される、請求項1に記載の方法。
41. The method of claim 1, wherein the signal is detected over a period of time and the rate of change of the signal level is measured.
【請求項42】 前記シグナルが一定の期間にわたって検出され、そして積
分される、請求項1に記載の方法。
42. The method of claim 1, wherein the signal is detected and integrated over a period of time.
【請求項43】 膜電位が、電位、pHポテンシャルまたはその両方を含む
、請求項1に記載の方法。
43. The method of claim 1, wherein the membrane potential comprises a potential, a pH potential or both.
【請求項44】 前記第1のエネルギー移動分子および前記第2のエネルギ
ー移動分子が、互いに約10Å〜約100Åの範囲内に位置する、請求項1に記
載の方法。
44. The method of claim 1, wherein the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are located within a range of about 10Å to about 100Å with respect to each other.
【請求項45】 前記第1のエネルギー移動分子および前記第2のエネルギ
ー移動分子が、互いに約10Å〜約50Åの範囲内に位置する、請求項1に記載
の方法。
45. The method of claim 1, wherein the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are located within a range of about 10Å to about 50Å with respect to each other.
【請求項46】 前記第1のエネルギー移動分子および前記第2のエネルギ
ー移動分子が、互いに約20Å〜約50Åの範囲内に位置する、請求項1に記載
の方法。
46. The method of claim 1, wherein the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are located within the range of about 20Å to about 50Å with respect to each other.
【請求項47】 前記シグナルが蛍光共鳴エネルギー移動によって生成され
る、請求項1〜46のいずれか1項に記載の方法。
47. The method of any one of claims 1-46, wherein the signal is generated by fluorescence resonance energy transfer.
【請求項48】 ミトコンドリア膜電位を改変させる薬剤を同定するための
方法であって、該方法が、以下の工程: (a)候補薬剤の非存在下および存在下において、1つ以上のミトコンドリア
を含むサンプルと、同時または連続的にいずれかの順番で、該ミトコンドリアに
対して内因性でない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子
の各々とを接触させる工程であって、ここで: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は同
じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位に
、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリ
ア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスからなる群よ
り選択され、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程; (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該ミトコンドリ
アにおける該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関
数として変化する工程;ならびに (d)該候補薬剤の非存在下で生成された該シグナルと、該候補薬剤の存在下
で生成された該シグナルとを比較し、それから細胞膜電位を改変する薬剤を同定
する工程、 を包含する、方法。
48. A method for identifying an agent that modifies a mitochondrial membrane potential, the method comprising the steps of: (a) selecting one or more mitochondria in the absence and presence of a candidate agent. Contacting the sample containing with each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule that are not endogenous to the mitochondria, either simultaneously or sequentially, where: (I) The first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each independently located at the same submitochondrial site or at an acceptably adjacent submitochondrial site, wherein the site is a mitochondrial site. Selected from the group consisting of outer membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space and mitochondrial matrix, and (i i) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; (b) exciting and exciting the energy donor molecule Generating an energy donor molecule; (c) detecting a signal generated by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, the energy transfer in the mitochondria The concentration of at least one of the molecules changes as a function of membrane potential; and (d) the signal produced in the absence of the candidate agent and the signal produced in the presence of the candidate agent. And then identifying an agent that modifies the cell membrane potential.
【請求項49】 ミトコンドリア膜電位を改変する薬剤のレギュレーターを
同定するための方法であって、該方法が、以下の工程: (a)候補レギュレーターの非存在下および存在下において、(1)ミトコン
ドリア膜電位を改変する薬剤および請求項48に記載の方法に従って同定される
薬剤からなる群から選択される薬剤ならびに(2)1つ以上のミトコンドリアを
含むサンプルと、同時または連続的にいずれかの順番で、該ミトコンドリアに対
して内因性でない第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の
各々とを接触させる工程であって、ここで: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は同
じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位に
、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリ
ア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスからなる群よ
り選択され、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程; (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該ミトコンドリ
アにおける該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関
数として変化する工程;ならびに (d)該候補レギュレーターの非存在下で生成された該シグナルと、該候補レ
ギュレーターの存在下で生成された該シグナルとを比較し、それからミトコンド
リア膜電位を改変する薬剤のレギュレーターを同定する工程、 を包含する、方法。
49. A method for identifying a regulator of a drug that alters mitochondrial membrane potential, which method comprises the steps of: (a) in the absence and presence of a candidate regulator, (1) mitochondria. 49. An agent selected from the group consisting of agents that alter membrane potential and agents identified according to the method of claim 48, and (2) a sample containing one or more mitochondria, either simultaneously or sequentially in either order. And contacting each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule that are not endogenous to the mitochondria, wherein: (i) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule; The two energy transfer molecules are independent of each other at the same submitochondrial site or at an acceptably adjacent submitochondrial site. Each of which is located and the site is selected from the group consisting of outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space and mitochondrial matrix, and (ii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule. And and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; (b) exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; (c) the first Detecting the signal generated by the energy transfer from the energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the mitochondria as a function of membrane potential. Changing steps; and (d) the sequence produced in the absence of the candidate regulator. Comparing the signal to the signal produced in the presence of the candidate regulator, and then identifying the regulator of the agent that modifies the mitochondrial membrane potential.
【請求項50】 前記レギュレーターがミトコンドリア電位を改変する薬剤
のアゴニストである、請求項49に記載の方法。
50. The method of claim 49, wherein the regulator is an agonist of a drug that modifies mitochondrial potential.
【請求項51】 前記レギュレーターがミトコンドリア電位を改変する薬剤
のアンタゴニストである、請求項49に記載の方法。
51. The method of claim 49, wherein the regulator is an antagonist of a drug that modifies mitochondrial potential.
【請求項52】 前記ミトコンドリア電位を改変する薬剤が、アポプトゲン
である、請求項49に記載の方法。
52. The method of claim 49, wherein the agent that modifies the mitochondrial potential is an apoptogen.
【請求項53】 前記ミトコンドリア電位を改変する薬剤が、タプシガルジ
ン、イオノフォアおよび興奮性アミノ酸またはその誘導体からなる群より選択さ
れる、請求項49に記載の方法。
53. The method of claim 49, wherein the agent that modifies the mitochondrial potential is selected from the group consisting of thapsigargin, ionophores and excitatory amino acids or derivatives thereof.
【請求項54】 前記イオノフォアがイオノマイシンおよびA23187か
らなる群より選択される、請求項53に記載の方法。
54. The method of claim 53, wherein the ionophore is selected from the group consisting of ionomycin and A23187.
【請求項55】 請求項53に記載の方法であって、前記興奮性アミノ酸ま
たはその誘導体が、グルタミン酸、NAAG、NMDA、AMPA、APPAお
よびカイニン酸からなる群より選択される、方法。
55. The method of claim 53, wherein the excitatory amino acid or derivative thereof is selected from the group consisting of glutamic acid, NAAG, NMDA, AMPA, APPA and kainic acid.
【請求項56】 第1の生物学的供給源由来のミトコンドリアにおけるミト
コンドリア膜電位を優先的に改変し、第2の生物学的供給源由来のミトコンドリ
アにおけるミトコンドリア膜電位を実質的に改変しない薬剤を同定するための方
法であって、該方法は、以下の工程: (a)候補薬剤の非存在下および存在下で、1つ以上のミトコンドリアを含む
第1の生物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルの各々と、同時または連
続的にいずれかの順番で、該ミトコンドリアに対して内因性でない第1のエネル
ギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であっ
て、ここで: (i)該第1のサンプルは第1の生物学的供給源に由来し、そして該第2の
サンプルは、該第1の生物学的供給源とは異なる第2の生物学的供給源に由来し
、 (ii)該第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子は同
じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位に
、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリ
ア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスからなる群よ
り選択され、そして (iii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そ
して該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該エネル
ギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を生成する工程; (c)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該第1の
エネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動により
生成されたシグナルを検出する工程であって、該ミトコンドリアにおける該エネ
ルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数として変化する
、工程;ならびに (d)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、かつ該候
補薬剤の非存在下で生成された該シグナルと、該第1のサンプルおよび該第2の
サンプルの各々の存在下で、かつ該候補薬剤の存在下で生成された該シグナルと
を比較し、それからミトコンドリア膜電位を優先的に改変する薬剤を同定する工
程、 を包含する、方法。
56. An agent that preferentially modifies mitochondrial membrane potential in mitochondria from a first biological source and does not substantially modify mitochondrial membrane potential in mitochondria from a second biological source. A method for identifying, comprising the steps of: (a) a first biological sample and a second organism comprising one or more mitochondria in the absence and presence of a candidate agent. Contacting each of the biological samples with each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to the mitochondria, either simultaneously or sequentially, Where: (i) the first sample is from a first biological source, and the second sample is a second organism different from the first biological source. (Ii) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each independently located at the same submitochondrial site or at an acceptably adjacent submitochondrial site, independent of one another. , The site is selected from the group consisting of outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space and mitochondrial matrix, and (iii) said first energy transfer molecule is an energy donor molecule and said second The energy transfer molecule of is an energy acceptor molecule; (b) Exciting the energy donor molecule in the presence of each of the first sample and the second sample to produce an excited energy donor Producing a molecule; (c) the first sample in the presence of each of the first sample and the second sample. Detecting the signal generated by the energy transfer from the energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the mitochondria as a function of membrane potential. Changing; and (d) the signal produced in the presence of each of the first sample and the second sample and in the absence of the candidate agent, the first sample and the Comparing the signal generated in the presence of each of the second samples and in the presence of the candidate agent, and then identifying an agent that preferentially modifies mitochondrial membrane potential. .
【請求項57】 前記第1の生物学供給源および前記第2の生物学的供給源
が、異なる生物種である、請求項56に記載の方法。
57. The method of claim 56, wherein the first biological source and the second biological source are different species.
【請求項58】 請求項56に記載の方法であって、前記第1の生物学的供
給源が、疾患を有すると疑われるか、疾患を有すると診断されるか、または疾患
を有しやすい哺乳動物であり、そして前記第2の生物学的供給源が、該疾患を有
すると疑われておらず、かつ該疾患を有すると診断されておらず、かつ該疾患を
有しやすくない、方法。
58. The method of claim 56, wherein the first biological source is suspected of having a disease, diagnosed as having a disease, or susceptible to having a disease. A method wherein the mammal is a mammal and the second biological source is not suspected of having the disease and has not been diagnosed as having the disease and is not susceptible to the disease. .
【請求項59】 前記第1の生物学的供給源がヒトであり、そして該第2の
生物学的供給源がヒトである、請求項58に記載の方法。
59. The method of claim 58, wherein the first biological source is human and the second biological source is human.
【請求項60】 前記疾患がアルツハイマー病、パーキンソン病およびII
型糖尿病からなる群より選択される、請求項58に記載の方法。
60. The disease is Alzheimer's disease, Parkinson's disease and II.
59. The method of claim 58, selected from the group consisting of type 2 diabetes.
【請求項61】 第1の生物学的サンプル由来のミトコンドリアにおけるミ
トコンドリア膜電位を優先的に改変し、第2の生物学的サンプル由来のミトコン
ドリアにおけるミトコンドリア膜電位を実質的に改変しない薬剤を同定するため
の方法であって、該方法は、以下の工程: (a)候補薬剤の非存在下および存在下で、1つ以上のミトコンドリアを含む
第1の生物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルの各々と、同時または連
続的にいずれかの順番で、該ミトコンドリアに対して内因性でない第1のエネル
ギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であっ
て、ここで: (i)該第1のサンプルは第1の組織に由来し、そして該第2のサンプルは
、該第1の組織とは異なる第2の生物学的組織に由来し、 (ii)該第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子は同
じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位に
、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリ
ア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスからなる群よ
り選択され、そして (iii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そ
して該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該エネル
ギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を生成する工程; (c)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該第1の
エネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動により
生成されたシグナルを検出する工程であって、該ミトコンドリアにおける該エネ
ルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数として変化する
、工程;ならびに (d)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、かつ該候
補薬剤の非存在下で生成された該シグナルと、該第1のサンプルおよび該第2の
サンプルの各々の存在下で、かつ該候補薬剤の存在下で生成された該シグナルと
を比較し、それからミトコンドリア膜電位を優先的に改変する薬剤を同定する工
程、 を包含する、方法。
61. An agent is identified that preferentially modifies mitochondrial membrane potential in mitochondria from a first biological sample and does not substantially modify mitochondrial membrane potential in mitochondria from a second biological sample. A method for producing a first biological sample and a second biological sample comprising one or more mitochondria in the absence and presence of a candidate agent. Contacting each of the samples with each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to the mitochondria, either simultaneously or sequentially in either order, wherein (I) the first sample is from a first tissue and the second sample is from a second biological tissue that is different from the first tissue. (Ii) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each independently located at the same submitochondrial site or at an acceptably adjacent submitochondrial site, the site being outside the mitochondria. A membrane, an inner mitochondrial membrane, a mitochondrial intermembrane space and a mitochondrial matrix, and (iii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule. A body molecule; (b) exciting the energy donor molecule in the presence of each of the first sample and the second sample to produce an excited energy donor molecule; c) the first energy transfer component in the presence of each of the first sample and the second sample. Detecting a signal generated by energy transfer from a child to the second energy transfer molecule, wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the mitochondria changes as a function of membrane potential, And (d) the signal generated in the presence of each of the first sample and the second sample and in the absence of the candidate agent, the first sample and the second sample. Comparing the signal generated in the presence of each of the samples and in the presence of the candidate agent, and then identifying an agent that preferentially modifies mitochondrial membrane potential.
【請求項62】 前記第1の組織および前記第2の組織が同じ被験体から得
られる、請求項61に記載の方法。
62. The method of claim 61, wherein the first tissue and the second tissue are obtained from the same subject.
【請求項63】 前記第1の組織および前記第2の組織が各々同じ種の被験
体から得られる、請求項61に記載の方法。
63. The method of claim 61, wherein the first tissue and the second tissue are each obtained from a subject of the same species.
【請求項64】 前記第1の組織および前記第2の組織が異なる種の被験体
から得られる、請求項61に記載の方法。
64. The method of claim 61, wherein the first tissue and the second tissue are obtained from subjects of different species.
【請求項65】 第1のミトコンドリアと第2のミトコンドリアとの融合物
を検出する方法であって、該方法は、以下の工程: (a)1つ以上のミトコンドリアを含む第1のサンプルを、該ミトコンドリア
に対して内因性でない第1のエネルギー移動分子と接触させる工程; (b)1つ以上のミトコンドリアを含む第2のサンプルを、該ミトコンドリア
に対して内因性でない第2のエネルギー移動分子と接触させる工程; ここで、(i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動
分子は同じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリ
ア部位に、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミト
コンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスから
なる群より選択され、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子は、エネルギー供与体分子で
あり、そして該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子であり; (c)該第1のサンプルを、ミトコンドリア融合を可能にするに十分な条件お
よび時間で、該第2のサンプルと接触させる工程; (d)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程;ならびに (e)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出し、それから該第1のミトコンドリ
アと該第2のミトコンドリアとの融合を決定する工程、 を包含する、方法。
65. A method of detecting a fusion of a first mitochondria and a second mitochondria, the method comprising the steps of: (a) a first sample containing one or more mitochondria; Contacting with a first energy transfer molecule that is not endogenous to the mitochondria; (b) a second sample containing one or more mitochondria with a second energy transfer molecule that is not endogenous to the mitochondria. Contacting; wherein (i) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each independently located at the same submitochondrial site or at an acceptably adjacent submitochondrial site, independent of each other. The site consists of the outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space and mitochondrial matrix. (Ii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; (c) the first sample is selected from the group: Contacting with the second sample under conditions and for a time sufficient to allow mitochondrial fusion; (d) exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; (E) detecting a signal generated by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule and then determining the fusion of the first and second mitochondria. , Including.
【請求項66】 ミトコンドリアの融合を改変する薬剤を同定する方法であ
って、該方法は、以下の工程: (a)1つ以上のミトコンドリアを含む第1のサンプルを、該ミトコンドリア
に対して内因性でない第1のエネルギー移動分子と接触させる工程; (b)1つ以上のミトコンドリアを含む第2のサンプルを、該ミトコンドリア
に対して内因性でない第2のエネルギー移動分子と接触させる工程; ここで、(i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動
分子は同じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリ
ア部位に、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミト
コンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスから
なる群より選択され、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子は、エネルギー供与体分子で
あり、そして該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子であり; (c)候補薬剤の非存在下および存在下で、該第1のサンプルを、ミトコンド
リア融合を可能にするに十分な条件および時間で、該第2のサンプルと接触させ
る工程; (d)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程; (e)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程;ならびに (f)該候補薬剤の非存在下で検出された該シグナルと、該候補薬剤の存在下
で検出された該シグナルとを比較し、それから該ミトコンドリアの融合を改変す
る薬剤を同定する工程; を包含する、方法。
66. A method of identifying an agent that alters mitochondrial fusion, the method comprising the steps of: (a) a first sample containing one or more mitochondria endogenous to said mitochondria. Contacting with a first energy transfer molecule that is not endogenous; (b) contacting a second sample containing one or more mitochondria with a second energy transfer molecule that is not endogenous to the mitochondria; , (I) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each independently located at the same submitochondrial site or at an acceptably adjacent submitochondrial site, each of which is Selected from the group consisting of outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space and mitochondrial matrix, And (ii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; (c) in the absence and presence of a candidate agent. Contacting the first sample with the second sample under conditions and for a time sufficient to allow mitochondrial fusion; (d) exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor. Generating a molecule; (e) detecting a signal generated by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule; and (f) in the absence of the candidate agent. Comparing the detected signal with the detected signal in the presence of the candidate agent, and then identifying an agent that modifies the mitochondrial fusion. The, way.
【請求項67】 前記薬剤がミトコンドリア膜電位を増大させる、請求項4
8、49、56、61または66のいずれか1項に記載の方法。
67. The agent of claim 4, wherein the agent increases mitochondrial membrane potential.
The method according to any one of 8, 49, 56, 61 or 66.
【請求項68】 前記薬剤がミトコンドリア膜電位を消費する、請求項48
、49、56、61または66のいずれか1項に記載の方法。
68. The agent of claim 48, wherein the agent consumes mitochondrial membrane potential.
The method of any one of claims 49, 56, 61 or 66.
【請求項69】 前記薬剤がミトコンドリア膜電位を急落させる、請求項4
8、49、56、61または66のいずれか1項に記載の方法。
69. The agent of claim 4, wherein the agent causes a rapid drop in mitochondrial membrane potential.
The method according to any one of 8, 49, 56, 61 or 66.
【請求項70】 前記薬剤が細胞膜のいずれかの側で少なくとも1つのイオ
ン種の平衡分布を改変する、請求項48、49、56、61または66のいずれ
か1項に記載の方法。
70. The method of any one of claims 48, 49, 56, 61 or 66, wherein the agent modifies the equilibrium distribution of at least one ionic species on either side of the cell membrane.
【請求項71】 前記イオン種がCa2+であり、そして前記細胞膜がミトコ
ンドリア膜である、請求項70に記載の方法。
71. The method of claim 70, wherein the ionic species is Ca 2+ and the cell membrane is a mitochondrial membrane.
【請求項72】 前記ミトコンドリア膜電位を急落させる薬剤がアポプトゲ
ンである、請求項69に記載の方法。
72. The method of claim 69, wherein the agent that causes a sudden drop in mitochondrial membrane potential is an apoptogen.
【請求項73】 前記ミトコンドリア膜電位を急落させる薬剤がアデニンヌ
クレオチドトランスロケーターと相互作用する、請求項69に記載の方法。
73. The method of claim 69, wherein the agent that plunges the mitochondrial membrane potential interacts with an adenine nucleotide translocator.
【請求項74】 前記ミトコンドリア膜電位を急落させる薬剤が、アトラク
シロシド、カルボキシアトラクチロシド、ボンクレキン酸、およびイソボンクレ
キン酸からなる群より選択される、請求項73に記載の方法。
74. The method of claim 73, wherein the agent that causes a drop in mitochondrial membrane potential is selected from the group consisting of atractyloside, carboxyatractyloside, bongcrecic acid, and isobocclecic acid.
【請求項75】 ミトコンドリアΔψを測定するための試薬であって、該試
薬は、FRET供与体分子およびFRET受容体分子を含み、ここで、ミトコン
ドリア中の該分子のうちの少なくとも一方の蓄積がΔψに依存し、そしてミトコ
ンドリア中の該分子の他方の蓄積がΔψとは独立している、試薬。
75. A reagent for measuring mitochondrial Δψ comprising a FRET donor molecule and a FRET acceptor molecule, wherein the accumulation of at least one of said molecules in mitochondria is Δψ. , And the other accumulation of the molecule in mitochondria is independent of Δψ.
【請求項76】 請求項75に記載の試薬であって、前記Δψとは独立した
ミトコンドリア中に蓄積する分子が、NAO、MitoTracker(登録商
標)Green FM、MitoFluorTM、DAPI、ならびに以下の(a
)および(b)を含む融合タンパク質: (a)赤方偏移緑色蛍光タンパク質ポリペプチド、黄方偏移緑色蛍光色タンパ
ク質ポリペプチドおよび「FLASH」ポリペプチドからなる群より選択される
ポリペプチド、ならびに (b)ミトコンドリアマトリックスまたはミトコンドリア内膜に該融合タンパ
ク質を位置させるポリペプチド配列、 からなる群より選択される、試薬。
76. The reagent according to claim 75, wherein the molecule that accumulates in mitochondria independent of Δψ is NAO, MitoTracker (registered trademark) Green FM, MitoFluor , DAPI, and the following (a):
And a fusion protein comprising (b): (a) a polypeptide selected from the group consisting of a red-shifted green fluorescent protein polypeptide, a yellow-shifted green fluorescent protein protein and a "FLASH" polypeptide, and (B) a polypeptide sequence that positions the fusion protein in the mitochondrial matrix or inner mitochondrial membrane, a reagent selected from the group consisting of:
【請求項77】 請求項75または76のいずれかに記載の試薬であって、
前記Δψに依存した様式でミトコンドリア中に蓄積する分子が、TMRM、TM
RE、ローダミン123、臭化エチジウム、4−Di−1−ASP、2−Di−
1−ASPおよびDASPEIからなる群より選択される、試薬。
77. The reagent according to claim 75 or 76,
Molecules that accumulate in mitochondria in a manner dependent on Δψ are TMRM, TM
RE, rhodamine 123, ethidium bromide, 4-Di-1-ASP, 2-Di-
1-a reagent selected from the group consisting of ASP and DASPEI.
【請求項78】 キットであって、請求項75に記載の試薬およびミトコン
ドリアΔψを測定するための補助試薬を含む、キット。
78. A kit comprising the reagent of claim 75 and an auxiliary reagent for measuring mitochondrial Δψ.
【請求項79】 細胞膜電位をアッセイするための方法であって、該方法は
、以下の工程: (a)少なくとも1つの細胞膜を含むサンプルと、同時または連続的にいずれ
かの順番で、該サンプルに対して内因性でない第1のエネルギー移動分子および
第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であって、ここで: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は同
じ膜部位に、または受容可能に隣接する膜部位に、互いに独立して各々が位置し
、その結果、該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つが亜細胞区画を形成
する細胞膜に位置し、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程;ならびに (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該膜部位におけ
る該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数として
変化する、工程、 を包含する、方法。
79. A method for assaying cell membrane potential, the method comprising the steps of: (a) a sample comprising at least one cell membrane, either simultaneously or sequentially in either order. Contacting each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to, wherein: (i) the first energy transfer molecule and the second energy transfer. The molecules are each located independently of one another at the same membrane site, or at an acceptably adjacent membrane site, such that at least one of the energy transfer molecules is located at a cell membrane forming a subcellular compartment, And (ii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; Exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; and (c) a signal produced by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule. Detecting, wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules at the membrane site changes as a function of membrane potential.
【請求項80】 請求項79に記載の方法であって、前記第1のエネルギー
移動分子が、ミトコンドリア、小胞体、ゴルジ、リソソームおよび形質膜からな
る群より選択される第1の膜部位に位置し、そして前記第2のエネルギー移動分
子が、同じ膜部位に、またはミトコンドリア、小胞体、ゴルジ、リソソームおよ
び形質膜からなる群より選択される受容可能に隣接した膜部位に位置する、方法
80. The method of claim 79, wherein the first energy transfer molecule is located at a first membrane site selected from the group consisting of mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi, lysosomes and plasma membranes. And the second energy transfer molecule is located at the same membrane site or at an acceptably adjacent membrane site selected from the group consisting of mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi, lysosomes and plasma membranes.
【請求項81】 請求項79に記載の方法であって、前記第1の膜部位にお
ける前記第1のエネルギー移動分子の濃度が、膜電位の関数として変化せず、そ
して該膜部位における前記第2のエネルギー移動分子の濃度が、膜電位の関数と
して減少する、方法。
81. The method of claim 79, wherein the concentration of said first energy transfer molecule at said first membrane site does not change as a function of membrane potential and said first site at said membrane site. The method, wherein the concentration of the energy transfer molecule of 2 decreases as a function of membrane potential.
【請求項82】 請求項79に記載の方法であって、ここで、 (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約373nm〜約390nmの波長
で最大励起、および約400nm〜約500nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約400nm〜約500nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
82. The method of claim 79, wherein: (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 373 nm to about 390 nm and a wavelength of about 400 nm to about 500 nm. And (b) the second energy transfer molecule has a maximum excitation at a wavelength of about 400 nm to about 500 nm.
【請求項83】 請求項79に記載の方法であって、ここで (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約425nm〜約440nmの波長
で最大励起、および約450nm〜約535nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約450nm〜約530nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
83. The method of claim 79, wherein (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 425 nm to about 440 nm and at a wavelength of about 450 nm to about 535 nm. Has a maximum emission; and (b) the second energy transfer molecule has a maximum excitation at a wavelength of about 450 nm to about 530 nm.
【請求項84】 請求項79に記載の方法であって、ここで (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約470nm〜約500nmの波長
で最大励起、および約505nm〜約565nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約505nm〜約565nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
84. The method of claim 79, wherein (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 470 nm to about 500 nm and at a wavelength of about 505 nm to about 565 nm. Having a maximum emission; and (b) the second energy transfer molecule has a maximum excitation at a wavelength of about 505 nm to about 565 nm.
【請求項85】 請求項79に記載の方法であって、ここで (a)前記第1のエネルギー移動分子が、約545nm〜約560nmの波長
で最大励起、および約565nm〜約625nmの波長で最大発光を有し;そし
て (b)前記第2のエネルギー移動分子が、約565nm〜約625nmの波長
で最大励起を有する、 方法。
85. The method of claim 79, wherein (a) the first energy transfer molecule has maximum excitation at a wavelength of about 545 nm to about 560 nm and at a wavelength of about 565 nm to about 625 nm. Having a maximum emission; and (b) the second energy transfer molecule has a maximum excitation at a wavelength of about 565 nm to about 625 nm.
【請求項86】 細胞膜電位を改変する薬剤を同定するための方法であって
、該方法は、以下の工程: (a)候補薬剤の非存在下および存在下で、1つ以上の細胞膜を含むサンプル
と、同時または連続的にいずれかの順番で、該サンプルに対して内因性でない第
1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる
工程であって、ここで: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は同
じ膜部位に、または受容可能に隣接する膜部位に、互いに独立して各々が位置し
、その結果、該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つが亜細胞区画を形成
する細胞膜に位置し、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程; (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該亜細胞区画に
おける該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数と
して変化する、工程;ならびに (d)該候補薬剤の非存在下で生成された該シグナルと、該候補薬剤の存在下
で生成された該シグナルとを比較し、それから細胞膜電位を改変する薬剤を同定
する工程、 を包含する、方法。
86. A method for identifying an agent that alters a cell membrane potential, the method comprising the steps of: (a) including one or more cell membranes in the absence and presence of a candidate agent. Contacting the sample with each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to the sample, either simultaneously or sequentially, where: ( i) The first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are each located independently of one another at the same membrane site or at an acceptably adjacent membrane site, so that At least one of which is located in a cell membrane forming a subcellular compartment, and (ii) said first energy transfer molecule is an energy donor molecule and said second energy transfer molecule is A step of (b) exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; (c) the first energy transfer molecule to the second energy transfer. Detecting a signal generated by energy transfer to a molecule, wherein the concentration of at least one of said energy transfer molecules in said subcellular compartment changes as a function of membrane potential; and (d). Comparing the signal produced in the absence of the candidate agent with the signal produced in the presence of the candidate agent, and then identifying an agent that alters cell membrane potential.
【請求項87】 細胞膜電位を改変する薬剤のレギュレーターを同定するた
めの方法であって、該方法は、以下の工程: (a)候補レギュレーターの非存在下および存在下で、(1)細胞膜電位を改
変する薬剤および請求項86に記載の方法に従って同定された薬剤からなる群よ
り選択される薬剤ならびに(2)1つ以上の細胞膜を含むサンプルと、同時また
は連続的にいずれかの順番で、該サンプルに対して内因性でない第1のエネルギ
ー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であって
、ここで: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は同
じ膜部位に、または受容可能に隣接する膜部位に、互いに独立して各々が位置し
、その結果、該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つが亜細胞区画を形成
する細胞膜に位置し、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程; (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該亜細胞区画に
おける該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数と
して変化する、工程;ならびに (d)該候補レギュレーターの非存在下で生成された該シグナルと、該候補レ
ギュレーターの存在下で生成された該シグナルとを比較し、それから細胞膜電位
を改変する薬剤のレギュレーターを同定する工程、 を包含する、方法。
87. A method for identifying a regulator of a drug that alters cell membrane potential, which method comprises the steps of: (a) in the absence and presence of a candidate regulator, (1) cell membrane potential. 89. An agent selected from the group consisting of: an agent that modifies a. And an agent identified according to the method of claim 86; and (2) a sample containing one or more cell membranes, either simultaneously or sequentially in any order, Contacting each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that is not endogenous to the sample, wherein: (i) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule; The energy transfer molecules are each located at the same membrane site or at an acceptably adjacent membrane site independently of each other, such that at least one of the energy transfer molecules is One is located at the cell membrane forming a subcellular compartment, and (ii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; b) exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor molecule; (c) a signal produced by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule. Wherein the concentration of at least one of the energy transfer molecules in the subcellular compartment changes as a function of membrane potential; and (d) is produced in the absence of the candidate regulator. Of the agent that modifies the cell membrane potential from the signal compared to the signal generated in the presence of the candidate regulator. Identifying the regulator.
【請求項88】 第1の生物学的供給源由来の膜における細胞膜電位を優先
的に改変し、第2の生物学的供給源由来の膜における細胞膜電位を実質的に改変
しない薬剤を同定するための方法であって、該方法は、以下の工程: (a)候補薬剤の非存在下および存在下で、1つ以上の細胞膜を含む第1の生
物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルの各々と、同時または連続的にい
ずれかの順番で、該サンプルに対して内因性でない第1のエネルギー移動分子お
よび第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であって、ここで: (i)該第1のサンプルは第1の生物学的供給源に由来し、そして該第2の
サンプルは、該第1の生物学的供給源とは異なる第2の生物学的供給源に由来し
、 (ii)該第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子は同
じ膜部位に、または受容可能に隣接する膜部位に、互いに独立して各々が位置し
、その結果、該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つが亜細胞区画を形成
する細胞膜に位置し、そして (iii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そ
して該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該エネル
ギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を生成する工程; (c)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該第1の
エネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動により
生成されたシグナルを検出する工程であって、該亜細胞区画における該エネルギ
ー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数として変化する、工
程;ならびに (d)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、かつ該候
補薬剤の非存在下で生成された該シグナルと、該第1のサンプルおよび該第2の
サンプルの各々の存在下で、かつ該候補薬剤の存在下で生成された該シグナルと
を比較し、それから細胞膜電位を優先的に改変する薬剤を同定する工程、 を包含する、方法。
88. An agent is identified that preferentially modifies the cell membrane potential in a membrane from a first biological source and does not substantially modify the cell membrane potential in a membrane from a second biological source. A method for producing a first biological sample and a second biological sample comprising one or more cell membranes in the absence and presence of a candidate agent. Contacting each of the samples, either simultaneously or sequentially in either order, with each of the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule that is not endogenous to the sample, wherein (I) the first sample is from a first biological source and the second sample is a second biological source that is different from the first biological source. And (ii) the first energy transfer molecule and And the second energy transfer molecule are each independently located at the same membrane site or at an acceptably adjacent membrane site independent of each other such that at least one of the energy transfer molecules forms a subcellular compartment. (Iii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule, and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; and (b) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule. Exciting the energy donor molecule in the presence of each of a sample and the second sample to produce an excited energy donor molecule; (c) the first sample and the second sample. Detecting the signal generated by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule in the presence of each of the sub-cells. The concentration of at least one of the energy transfer molecules in the cell compartment changes as a function of membrane potential; and (d) in the presence of each of the first sample and the second sample, and Comparing the signal generated in the absence of a candidate agent with the signal generated in the presence of each of the first sample and the second sample and in the presence of the candidate agent, And then identifying an agent that preferentially modifies the cell membrane potential.
【請求項89】 第1の生物学的サンプル由来の膜における細胞膜電位を優
先的に改変し、第2の生物学的サンプル由来の膜における細胞膜電位を実質的に
改変しない薬剤を同定するための方法であって、該方法は、以下の工程: (a)候補薬剤の非存在下および存在下で、1つ以上の細胞膜を含む第1の生
物学的サンプルおよび第2の生物学的サンプルの各々と、同時または連続的にい
ずれかの順番で、該サンプルに対して内因性でない第1のエネルギー移動分子お
よび第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であって、ここで: (i)該第1のサンプルは第1の組織に由来し、そして該第2のサンプルは
、該第1の組織とは異なる第2の組織に由来し、 (ii)該第1のエネルギー移動分子および第2のエネルギー移動分子は同
じ膜部位に、または受容可能に隣接する膜部位に、互いに独立して各々が位置し
、その結果、該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つが亜細胞区画を形成
する細胞膜に位置し、そして (iii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そ
して該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該エネル
ギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を生成する工程; (c)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、該第1の
エネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネルギー移動により
生成されたシグナルを検出する工程であって、該亜細胞区画における該エネルギ
ー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関数として変化する、工
程;ならびに (d)該第1のサンプルおよび該第2のサンプルの各々の存在下で、かつ該候
補薬剤の非存在下で生成された該シグナルと、該第1のサンプルおよび該第2の
サンプルの各々の存在下で、かつ該候補薬剤の存在下で生成された該シグナルと
を比較し、それから細胞膜電位を優先的に改変する薬剤を同定する工程、 を包含する、方法。
89. For identifying an agent that preferentially modifies the cell membrane potential in a membrane derived from a first biological sample and does not substantially alter the cell membrane potential in a membrane derived from a second biological sample. A method comprising: (a) a first biological sample and a second biological sample comprising one or more cell membranes in the absence and presence of a candidate agent. Contacting each with either each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to the sample, either simultaneously or sequentially, where: ( i) the first sample is from a first tissue and the second sample is from a second tissue different from the first tissue; (ii) the first energy transfer molecule And a second energy transfer molecule Are each located independently of one another at the same membrane site or at an acceptably adjacent membrane site such that at least one of the energy transfer molecules is located at a cell membrane forming a subcellular compartment, and (Iii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; (b) the first sample and the second sample Exciting each of the energy donor molecules in the presence of each of, to produce excited energy donor molecules; (c) in the presence of each of the first sample and the second sample, Detecting a signal generated by energy transfer from a first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, said energy in said subcellular compartment The concentration of at least one of the transfer molecules changes as a function of membrane potential; and (d) in the presence of each of the first sample and the second sample and in the absence of the candidate agent. Comparing the signal generated below with the signal generated in the presence of each of the first sample and the second sample and in the presence of the candidate agent, and then prioritizing cell membrane potential Identifying the agent that chemically modifies.
【請求項90】 サンプル中の特定の型の細胞を検出するための方法であっ
て、該方法は、以下の工程: (a)1つ以上のミトコンドリアを含むサンプルと、同時または連続的にいず
れかの順番で、該ミトコンドリアに対して内因性でない第1のエネルギー移動分
子および第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であって、ここで
: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は同
じ亜細胞部位に、または受容可能に隣接する亜細胞部位に、互いに独立して各々
が位置し、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程;ならびに (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該エネルギー移
動分子のうちの少なくとも1つが、該特定の型の細胞において優先的に蓄積する
、工程、 を包含し、ここで該シグナルは、該サンプル中の該特定の型の細胞の存在と相関
する、方法。
90. A method for detecting a particular type of cell in a sample, the method comprising the steps of: (a) a sample containing one or more mitochondria, either simultaneously or sequentially. In order of contacting each of a first energy transfer molecule and a second energy transfer molecule that are not endogenous to the mitochondria, wherein: (i) the first energy transfer molecule And the second energy transfer molecule is located independently of each other at the same subcellular site or at an acceptably adjacent subcellular site, and (ii) the first energy transfer molecule is an energy donor. A molecule, and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule, step; (b) exciting the energy donor molecule to produce an excited energy donor moiety. And (c) detecting a signal generated by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, wherein at least one of the energy transfer molecules is included. One preferentially accumulating in the particular type of cells, wherein the signal correlates with the presence of the particular type of cells in the sample.
【請求項91】 請求項90に記載の方法であって、該方法が、前記サンプ
ルにおいて生成されたシグナルと、該特定の型の細胞を欠いたコントロールサン
プルから生成されたシグナルとを比較する工程をさらに包含する、方法。
91. The method of claim 90, wherein the method compares the signal generated in the sample with a signal generated from a control sample lacking the particular type of cells. The method further comprising:
【請求項92】 前記特定の型の細胞が癌細胞である、請求項90に記載の
方法。
92. The method of claim 90, wherein the particular type of cell is a cancer cell.
【請求項93】 Δψm安定化剤を同定するための方法であって、該方法は
、以下の工程: (a)候補Δψm安定化剤の非存在下および存在下で、(1)Δψmを改変する
薬剤および(2)1つ以上のミトコンドリアを含むサンプルと、同時または連続
的にいずれかの順番で、該ミトコンドリアに対して内因性でない第1のエネルギ
ー移動分子および第2のエネルギー移動分子の各々とを接触させる工程であって
、ここで: (i)該第1のエネルギー移動分子および該第2のエネルギー移動分子は、
同じ亜ミトコンドリア部位に、または受容可能に隣接する亜ミトコンドリア部位
に、互いに独立して各々が位置し、該部位は、ミトコンドリア外膜、ミトコンド
リア内膜、ミトコンドリア膜間腔およびミトコンドリアマトリックスからなる群
より選択され、そして (ii)該第1のエネルギー移動分子はエネルギー供与体分子であり、そし
て該第2のエネルギー移動分子はエネルギー受容体分子である、 工程; (b)該エネルギー供与体分子を励起して、励起したエネルギー供与体分子を
生成する工程; (c)該第1のエネルギー移動分子から該第2のエネルギー移動分子へのエネ
ルギー移動により生成されたシグナルを検出する工程であって、該ミトコンドリ
アにおける該エネルギー移動分子のうちの少なくとも1つの濃度が、膜電位の関
数として変化する、工程;ならびに (d)該候補Δψm安定化剤の非存在下で生成された該シグナルと、該候補Δ
ψm安定化剤の存在下で生成された該シグナルとを比較し、それからΔψm安定化
剤を同定する工程、 を包含する、方法。
93. A method for identifying a Δψ m stabilizer comprising the steps of: (a) (1) Δψ in the absence and presence of a candidate Δψ m stabilizer. An agent that modifies m and (2) a sample containing one or more mitochondria, together with a first energy transfer molecule and a second energy transfer that are not endogenous to the mitochondria, either simultaneously or sequentially. Contacting each of the molecules, wherein: (i) the first energy transfer molecule and the second energy transfer molecule are:
Each is located independently of one another at the same sub-mitochondrial site or at an acceptably adjacent sub-mitochondrial site, which site is selected from the group consisting of the outer mitochondrial membrane, the inner mitochondrial membrane, the mitochondrial intermembrane space and the mitochondrial matrix. And (ii) the first energy transfer molecule is an energy donor molecule and the second energy transfer molecule is an energy acceptor molecule; (b) exciting the energy donor molecule Generating an excited energy donor molecule; (c) detecting a signal generated by energy transfer from the first energy transfer molecule to the second energy transfer molecule, the mitochondria The concentration of at least one of the energy transfer molecules in Varying as a function; and (d) the signal generated in the absence of the candidate Δψ m stabilizer and the candidate Δψ m.
comparing the signal generated in the presence of the ψ m stabilizer and then identifying the Δψ m stabilizer.
【請求項94】 前記ミトコンドリアが細胞内に含まれる、請求項93に記
載の方法。
94. The method of claim 93, wherein said mitochondria are contained intracellularly.
【請求項95】 前記Δψmを改変する薬剤が細胞質ゾルCa2+のレベルを
増大させる薬剤である、請求項94に記載の方法。
95. The method of claim 94, wherein the agent that modifies Δψ m is an agent that increases levels of cytosolic Ca 2+ .
【請求項96】 前記細胞質ゾルCa2+のレベルを増大させる薬剤が、カル
シウムイオノフォアおよびタプシガルジンからなる群より選択される、請求項9
5に記載の方法。
96. The agent of increasing the level of cytosolic Ca 2+ is selected from the group consisting of a calcium ionophore and thapsigargin.
The method according to 5.
【請求項97】 前記細胞が、1つ以上の型のグルタミン酸レセプターを含
む、請求項95に記載の方法。
97. The method of claim 95, wherein said cells contain one or more types of glutamate receptors.
【請求項98】 前記細胞質ゾルCa2+のレベルを増大させる薬剤が、興奮
性アミノ酸またはその誘導体である、請求項97に記載の方法。
98. The method of claim 97, wherein the agent that increases levels of cytosolic Ca 2+ is an excitatory amino acid or derivative thereof.
【請求項99】 請求項98に記載の方法であって、前記興奮性アミノ酸ま
たはその誘導体は、グルタミン酸、NAAG、NMDA、AMPA、APPAお
よびカイニン酸からなる群より選択される、方法。
99. The method of claim 98, wherein the excitatory amino acid or derivative thereof is selected from the group consisting of glutamic acid, NAAG, NMDA, AMPA, APPA and kainic acid.
【請求項100】 請求項99に記載の方法に従って同定された、Δψm
定化剤。
100. A Δψ m stabilizer identified according to the method of claim 99.
【請求項101】 発作を処置する方法であって、請求項100に記載のΔ
ψm安定化剤を、その必要がある患者に投与する工程を包含する、方法。
101. A method of treating seizures, the Δ of claim 100.
A method comprising administering a ψ m stabilizer to a patient in need thereof.
【請求項102】 前記細胞が、透過性にした細胞である、請求項14に記
載の方法。
102. The method of claim 14, wherein the cells are permeabilized cells.
【請求項103】 前記細胞が、透過性にした細胞である、請求項20に記
載の方法。
103. The method of claim 20, wherein the cells are permeabilized cells.
【請求項104】 前記細胞が、透過性にした細胞である、請求項94に記
載の方法。
104. The method of claim 94, wherein said cells are permeabilized cells.
【請求項105】 請求項77に記載の試薬であって、前記ミトコンドリア
中に蓄積する第1のFRET分子が、水溶液中の細胞集団と接触してから0.0
1〜2分以内に該水溶液中の細胞集団を該第1の分子で飽和するために必要な程
度まで溶解するように処方され、そして前記ミトコンドリア中に蓄積する第2の
分子が、水溶液中の細胞集団と接触してから2.5〜約5分以内に該水溶液中の
細胞集団を該第2の分子で飽和するために必要な程度まで溶解するように処方さ
れている、試薬。
105. The reagent of claim 77, wherein the first FRET molecule that accumulates in the mitochondria is contacted with a cell population in aqueous solution at 0.0
The second molecule, which is formulated to lyse the population of cells in the aqueous solution to the extent necessary to saturate the first molecule within 1-2 minutes, and accumulates in the mitochondria A reagent that is formulated to lyse to a degree necessary to saturate the cell population in the aqueous solution with the second molecule within 2.5 to about 5 minutes of contacting the cell population.
【請求項106】 前記ミトコンドリア中に蓄積する分子の一方が水溶液に
溶解され、そして前記ミトコンドリア中に蓄積する分子の他方が前記試薬におい
て固体形態で存在する、請求項77に記載の試薬。
106. The reagent of claim 77, wherein one of the mitochondrial accumulating molecules is dissolved in an aqueous solution and the other of the mitochondrial accumulating molecules is present in the reagent in solid form.
【請求項107】 請求項106に記載の試薬であって、前記ミトコンドリ
アに蓄積し、かつ前記試薬において固体形態で存在する分子が、水溶液中の細胞
集団と接触してから0.01分〜約5分以内に該水溶液中の細胞集団を前記第2
の分子で飽和するために必要な程度まで溶解するように処方されている、試薬。
107. The reagent of claim 106, wherein the molecule that accumulates in the mitochondria and is present in solid form in the reagent is 0.01 min to about 0.01 min after contact with the cell population in aqueous solution. The cell population in the aqueous solution is added to the second within 5 minutes.
Reagents that are formulated to dissolve to the extent necessary to saturate the molecules of.
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