【発明の詳細な説明】 母親の末梢血からの胎児細胞の培養および単離発明の背景 すべての造血細胞は多能性幹細胞由来であり、それは適当な条件下で造血系統のうちの1つから数種の可能性のある系統へと分化する。これらの系統の1つである赤血球系細胞の系統は赤血球の産生へとつながる。無核赤血球または赤血球への成熟の進行は多能性幹細胞の赤血球系細胞系統になる性質から生じ、多能性幹細胞は赤血球系前駆細胞となり、発達中の細胞により受け取られるシグナルに応答して赤血球系前駆細胞のさらなる分化により成熟細胞となる。初期の赤血球系前駆細胞はブラスト・フォーミング・ユニット−エリスロイド(blast forming unit-erythroid)(以後、BFU−Eという)であり、それは発達してより成熟した赤血球系前駆細胞であるコロニー・フォーミング・ユニット−エリスロイド(colony forming unit-erythroid)(以後、CFU−Eという)になる。特別な増殖因子であるエリスロポエチンにより剌激された場合、CFU−Eは増殖し、成熟した無核赤血球の前駆体である有核赤血球(以後、nRBCsという)へと分化する。成人において、赤血球系細胞前駆体細胞は主に骨髄中に存在し、成人においてはそこで造血が起こり、赤血球系細胞前駆体細胞は末梢血中に循環しない。赤血球系細胞の分化に関するレビューについては、ベック,ダブリュ・エス(Beck,W.S.)、「ヘマトロジー(Hematology)第4版」マサチューセッツ州ケンブリッジ:MIT・プレス(MIT Press)(第5版、1991年)ぼスタマトイアノプーロス,ジー(Stamatoyannopoulos,G.)、「ザ・モレキュラー・ベイシス・オブ・ブラッド・ディジージズ(The Molecular Basis of Blood Diseases)、ペンシルベニア州フィラデルフィア:ダブリュ・ビー・サウンダース(W.B.Saunders)(第2版、1994年)、66〜105頁参照。 蛋白であるエリスロポエチンは、赤血球系細胞の発達に必要な増殖因子であって、主として腎臓により生産されるものである。もともとエリスロポエチンは貧血患者の尿から単離精製された(ミヤケ,ティー(Miyake,T.)ら、ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J.Biol.Chem.)第252巻、5558〜5564頁(1977年))。より最近になって、エリスロポエチンは分子的にクローン化され、特徴づけられた(ジャコブス,ケイ(Jacobs,K.)ら、ネイチャー(Nature)第313巻、806〜809頁(1985年);リン,ピー(Lin,P.)ら、プロシーディングス・オブ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・ユーエスエイ(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)第82巻、7580〜7584頁(1985年))。インビトロ培養中の赤血球系前駆細胞の増殖を支持するためにエリスロポエチンが用いられてきた。例えば、骨髄由来のヒト・成人赤血球系前駆細胞およびへその尾の血液由来または胎児肝臓外移植物由来の胎児赤血球系前駆細胞が、エリスロポエチン含有培地中で細胞を培養することによりインビトロで増殖させられている(サザーランド,エイチ・ジェイ(Sutherland,H.J.)ら、ブラッド(Blood)第74巻、1563〜157頁(1989年);ボジャー,エム・ピー(Bodger,M.P.)、エクスペ・ヘマトロ(Exp.Hematol.)第15巻、869〜876頁(1987年);ペシュレ,エイ・アール(Peschle,A.R.)ら、ブラッド第58巻、565〜572頁(1981年))。 妊娠中、胎児起源の細胞は母親の末梢循環系に現れる。レビューのために、ビアンキ,ディー・ダブリュ(Bianchi,D.W.)およびクリンガー,ケイ・ダブリュ(Klinger,K.W.)、ジェネティック・ディスオーダーズ・アンド・ザ・フェタス:プリベンション・アンド・トリートメント(Genetic Disorders and the Fetus:Prevention and Treatment)第3版、ボルチモア/ロンドン:ザ・ジョン・ホプキンス・ユニバーシティー・プレス(The John Hopkins University Press)(1922年)参照。これらの細胞は、発達中の胎児の性および遺伝的性質に関する可能性のある情報源である。母親の末梢血試料中のこれらの胎児細胞の検出、単離および取り扱いは、出産前の診断および性の同定のための非侵入的手段を提供する。しかしながら、かかるアプローチの実行可能性は多くの要因により妨げられている。最も重要なことには、胎児細胞は母親の血液中に非常に限られた数しか存在せず、胎児細胞および母親の細胞の混合物中で豊富化することが必要であり、あるいは何らかの方法で胎児細胞を母親の細胞から分離する必要がある。胎児細胞の豊富化または分離を行うために用いられている1のアプローチは、特定の胎児細胞タイプに特異的な抗体を用いるものである。例えば、胎児特異的抗体を用いて、母親の成分からの胎児細胞のフローサイトメトリーによる分離を容易にすることができる(ハーゼンバーグ,エル・エイ(Herzenberg,L.A.)ら、プロシーディングス・オブ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・ユーエスエイ第76巻、1453〜1455頁(1979年);イバーソン,ジー・エム(Iverson,G.M.)ら、プレナタル・ダイアグノシス(Prenatal Diagnosis)第1巻、61〜73頁(1981年);ビアンキ,ディー・ダブリュ(Bianchi,D.W.)ら、プレナタル・ダイアグノシス第11巻、523〜528頁(1991年))。しかしながら、このアプローチは非常に特殊な試薬を必要とし、費用と労力がかかる可能性がある。診断目的に母親の末梢血由来の胎児細胞を用いることにおけるもう1つの制限は、中期の細胞は分析に好ましいのであるが、母親の末梢循環系におけるすべての胎児細胞が分裂しているとは限らないということである。発明の概要 本発明は、胎児細胞の培養ならびに単離のための、および単離胎児細胞中の対象核酸配列の検出のための非侵入的方法を提供する。本発明は、少なくとも一部には、胎児細胞、例えば、胎児前駆細胞が妊婦の末梢血中に存在し、細胞増殖因子の存在下で該細胞を培養することにより選択的にインビトロで増殖させることができるという知見に基づく。 1の具体例において、本発明は、胎児赤血球系細胞細胞の培養ならびに単離のための、および単離胎児赤血球系細胞細胞中の対象核酸配列を検出するための非侵入的方法を提供する。本発明は、少なくとも一部には、胎児前駆細胞が妊婦の末梢血中に存在し、細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンの存在下で該細胞を培養することにより選択的にインビトロで増殖させることができるという知見に基づく。本発明方法は、診断的に用いるに十分な数の胎児細胞を得るための非侵入的方法であって、モノクローナル抗体のごとき特殊な試薬またはフローサイトメーターのごとき高価な装置を必要としない方法を提供する。赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンの存在下での胎児赤血球系前駆細胞の培養は、細胞を増殖分化させて赤血球系細胞にする。次いで、胎児赤血球系細胞を単離し、さらなる分析に使用することができる。本発明は、末梢血試料中で母親の細胞よりも胎児細胞を豊富化させ、もとの試料中にあった総数よりも存在する胎児細胞の総数を膨大化させ、有糸分裂的に活性のある細胞を単離することを可能にする方法を提供する。このアプローチは、さらなる分析のために胎児細胞を得る単純で非侵入的な手段を提供するので、母親の末梢血由来の胎児赤血球系前駆細胞を培養することができることは大きな価値を有する。このアプローチの利点は、分析のために多数の胎児細胞を単離することが可能であり、他の方法よりも単純かつ経済的に母親の血液から分離されうるということである。なぜなら、これらの細胞は増殖しており、診断試験に用いる中期の胎児細胞の単離を可能にするからである。 したがって、本発明は、分析および診断のために胎児細胞を得る手段としての、母親の末梢血試料からの胎児赤血球系細胞細胞の培養ならびに単離に関する。本発明方法は、母親の末梢血試料を得て、赤血球系前駆細胞を増殖させて赤血球系細胞に分化させる赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンを含有する培地中で細胞を培養し、次いで、胎児赤血球系細胞を単離することを包含する。この方法は、少なくとも一部には:1)母親の末梢循環系における胎児赤血球系前駆細胞の存在;2)母親の末梢循環系において母親の赤血球系前駆細胞がめったに存在しないこと;および3)母親の赤血球系前駆細胞よりも胎児赤血球系前駆細胞のほうがエリスロポエチンに対して高い感受性があることに基づく。 培養の前に、末梢血試料を処理してある種の細胞タイプを除去し、そして/またはより少ない細胞数を培養工程に用いることができるようにある種の細胞タイプを豊富化することができる。例えば、培養前に、選択的溶解または密度勾配遠心分離により無核赤血球を試料から除去することができる。例えば、異なる密度勾配を用いる二重密度勾配遠心分離を行い、次いで、培養前に赤血球系前駆細胞を含む細胞層を単離することにより、赤血球系前駆細胞を試料中で豊富化することができる。 培養後、例えば、細胞を取り扱うためにピペットを用いることにより、培地から1個またはそれ以上の別々の細胞コロニーをピックアップすることにより赤血球系細胞を単離することができる。次いで、コロニーの細胞を新鮮培地に移し、さらなる分析のために顕微鏡スライド上に置くか、DNA源として用いるか、あるいは何らかの適当な方法でさらに分析を行うことができる。 本発明のもう1つの態様は、赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチン中で母親の末梢血試料の細胞を培養した後の胎児赤血球系細胞細胞の同定方法に関する。この方法は、胎児起源であると細胞を同定するする手段としての赤血球系細胞上の胎児細胞マーカーを検出することを包含する。本発明のさらなる態様は、培養後の胎児赤血球系細胞の胎児核酸中の対象核酸配列の検出を包含する。培養した赤血球系細胞由来のDNAにおけるY染色体DNA、疾病を引き起こす変異に関連した遺伝子、または染色体異常の検出はすべて本発明の範囲内である。 また、本発明は、母親の血液試料から中期の胎児細胞を単離する方法に関する。この方法において、エリスロポエチン中での細胞培養後、細胞周期による細胞分裂の進行を抑制する薬剤、または細胞増殖を同調させる薬剤に細胞を曝露する。中期の細胞は顕微鏡で検出され、単離されうる。次いで、中期の細胞をさらなる分析および診断試験のために用いることができる。 さらに本発明は、妊婦から得た末梢血試料由来の胎児赤血球系前駆細胞を培養することにより、経産妊婦において現在の妊娠に由来する胎児細胞を優先的に単離する方法を提供する。この方法は、赤血球系前駆細胞の短いライフスパン(約3カ月)に基づくものであり、培養後単離されたいずれの胎児赤血球系細胞も、いずれかの以前の胎児由来というよろはむしろ現在の胎児由来のはずである。図面の簡単な説明 図1は、密度勾配に沿った赤血球系前駆細胞および有核赤血球の相対的分布を示すスキーム的ダイヤグラムである。 図2は、エリスロポエチン含有メチルセルロース培地において増殖中のCFU−Eコロニーの写真である。 図3は、エリスロポエチン含有メチルセルロース培地において増殖中の初期BFU−Eコロニーの写真である。発明の詳細な説明 本発明は、母親の末梢血試料由来の胎児細胞の培養方法に関する。該方法は、妊婦から末梢血試料を得て、次いで、増殖因子含有培地にて試料中の細胞を培養することを包含する。胎児細胞を培地から単離し、対象核酸配列を胎児DNAにおいて検出する。 1の具体例において、本発明は、母親の末梢血試料由来の胎児赤血球系細胞細胞の培養方法に関する。該方法は、胎児赤血球系前駆細胞を増殖させて胎児赤血球系細胞に分化させる赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンを含有する培地中でインビトロで血液試料に存在する胎児赤血球系前駆細胞を培養することを包含する。培養後、胎児赤血球系細胞細胞を単離することができる。1の具体例において、本発明方法は、妊婦から末梢血試料を得て、赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンを含有する培地にて末梢血試料中の細胞を培養し、次いで、胎児赤血球系細胞を培地から単離することからなる。 用語「妊婦由来の末梢血試料」は、母親の血液試料をも意味し、胎児のいる妊婦由来の末梢血ソース(例えば、腕の静脈からのもの)から得た(例えば、注射器で)血液試料を包含する。本発明方法において使用する前に、ヘパリンのごとき血液凝固を抑制する剤で末梢血試料を処理することができる。好ましくは、末梢血試料は約5〜20mlの血液を含有する。より好ましくは、試料は約10mlの血液を含有する。妊娠6週程度で試料を得てもよく、あるいは2回目の3カ月の中期あたりで得てもよいが、好ましくは、妊娠約8週ないし16週の間に得る。最も好ましくは、試料を妊娠約12週で得る。妊娠12週において、胎児血液中1ミリリットルの循環血液あたり約50000個のnRBCsが存在するが、妊娠20週までには胎児血液1ミリリットルあたりわずか約1000個しか存在しなくなることが知られている(ホルツグレーブ,ダブリュ(Holzgreve,W.)ら、ザ・ジャーナル・オブ・リプロダクティブ・メディシン(The Journal of Reproductive Medicine)第37巻、410〜418頁(1992年))。 用語「培地」で「細胞を培養」とは、一般的には、細胞の生存に適する培地に細胞を接触させ、一定時間細胞の生存に適する条件下で培地中の細胞をインキュベーションして細胞を増殖およびおそらくは分化させることをいう。用語「培地」は、胎児細胞、例えば、赤血球系前駆細胞の生存および増殖を可能にする液体もしくは半固体溶液または材料を包含する。一般的には、適当な培地は、炭水化物のごとき栄養源(例えば、糖)、血清(例えば、ウシ・胎児血清)中に見いだされるような一般的な増殖因子、および補足されるL−グルタミンのごときアミノ酸を含有する。培地は、ペニシリンおよびストレプトマイシンのごとき抗生物質、還元剤(例えば、2−メルカプトエタノール)、付加的な蛋白(例えば、ウシ・血清アルブミン)、緩衝化剤(例えば、重炭酸ナトリウム)および/またはpH指示薬(例えば、フェノールレッド)を含有してもよい。一般的には、培養中の哺乳動物細胞の生存に適した条件は、37℃、4%〜5%CO2である。培養時間の長さは、所望細胞数(すなわち、所望細胞数を得るに必要な増殖の程度)および/または所望の細胞分化により変更されるが、一般的には少なくとも約48時間である。好ましくは、細胞を約4日間培養する。より好ましくは、細胞を約6日間培養する。 好ましい具体例において、さらに培地は半固体マトリックス材料を包含する。用語「半固体マトリックス材料」は、液体培地に添加された場合、液体培地をゼラチン性の半固体状態に変化させる物質を包含する。半固体培地は、やはり細胞が増殖するが(すなわち、細胞増殖を阻害しない程度には固くない)、培地中の単離細胞が増殖位置から移動できない培地である。半固体マトリックス材料は増殖中の細胞を該マトリックス材料に付着させ、そのことにより、培地中での細胞の移動を防止する。半固体培地中の単一細胞の増殖は、もとの単一細胞からの分裂により生じる個別の細胞コロニーを生じる。半固体培地の光学顕微鏡試験により1の細胞コロニーを他の細胞コロニーから識別することができる。適当な半固体マトリックスは、メチルセルロース、寒天ゲルおよび血漿クロットを包含する。例えば、ステファンソン,ジェイ・アール(Stephenson,J.R.)ら、プロシーディングス・オブ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・ユーエスエイ第68巻、1542〜1546頁(1971年);イスカブ,エヌ・エヌ(Iscove,N.N.)ら、ジャーナル・オブ・セル・フィジオロジー(J.Cell Physiol.)第83巻、309〜320頁(1974年);およびパイク,ビー・エル(Pike,B.L.)とロビンソン,ダブリュ・エイ(Robinson,W.A.)、ジャーナル・オブ・セル・フィジオロジー第76巻、77頁(1970年)参照。 母親の血液試料からの胎児細胞の分離にとり好ましい培地は、1.1%メチルセルロース、30%ウシ胎児血清、1% BSA、1%ペニシリン−ストレプトマイシン、1%L−グルタミン、10-4Mの2−メルカプトエタノールを添加したイスカブの改変ダルベッコ培地(Iscove's Modified Dulbecco's Medium)(IMDM;市販品;ホイティカー(Whitaker)のシグマ(Sigma)社製)である。好ましい培養条件は、37℃、4%〜5%CO2で約96時間の細胞のインキュベーションである。典型的には、培養ディッシュまたは培養フラスコのごとき培地のための適当な容器中で細胞を培養する。 母親の血液試料の細胞が培養される培地は細胞増殖因子をも含有する。用語「細胞増殖因子」は胎児細胞の増殖または分化を刺激する因子を包含する。細胞増殖因子の例は:リンパ球前駆細胞の分化を刺激する因子、例えば、インターロイキン−2(IL−2)、インターロイキン−4(IL−4)ならびにインターロイキン−7(IL−7)、および造血前駆細胞を刺激する因子、例えば、造血細胞増殖因子(赤血球系細胞増殖因子を含む)、例えばインターロイキン−3(IL−3)、顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)、単球−マクロファージコロニー−刺激因子(M−CSF)、顆粒球コロニー−刺激因子(G−CSF)、エリスロポエチン(EPO)、およびヒト・組み換え幹細胞因子(rhSCF)包含する。 母親の血液試料中の細胞が培養される培地は、赤血球系細胞増殖因子を含有してもよい。用語「赤血球系細胞増殖因子」は、ヒト・赤血球系前駆細胞の成長および増殖を支持する因子を包含する。例は:エリスロポエチン(EPO)、およびバースト促進活性(BPA)包含する。これらの赤血球系細胞増殖因子を単独で、あるいは互いに組み合わせて与えることができる。 用語「エリスロポエチン」は、ヒト・赤血球系前駆細胞の成長および増殖を支持する蛋白エリスロポエチンの調製物を包含する。天然ソースからのエリスロポエチン蛋白の精製によりエリスロポエチンを調製してもよく、あるいは組み換えDNA法によるエリスロポエチン遺伝子の発現によりエリスロポエチンを調製してもよい。ヒトの尿から単離されたエリスロポエチンの粗調製物を用いることができ、シグマから市販されている(カタログ番号E5011、50U/mg)。他の市販調製物は、シグマE9761番(ヒト・組み換え型;100000U/mg)、E9757番(ヒト・尿由来;80000U/ml)、E2639番(ヒト・尿由来;500V/mg)およびE2514(ヒト・尿由来;100U/mg)を包含する。好ましくは、エリスロポエチンはヒト由来であるが、ヒト・赤血球系前駆細胞の増殖および分化を支持できる別の種由来のエリスロポエチンを用いてもよい。例えば、ヒトおよびマウスの細胞はともに、ヒツジまたはヒトのエリスロポエチンにより刺激された(イスカブ,エヌ・エヌら、ジャーナル・オブ・セル・フィジオロジー第83巻、309〜320頁(1974年)参照)。所望の赤血球系前駆細胞の増殖および/または分化の結果を得るに十分な濃度のエリスロポエチンを用いる。培地中のエリスロポエチンの好ましい濃度範囲は約0.25U/mlないし1U/mlである。 培地中のエリスロポエチンに曝露された赤血球系前駆細胞は刺激されて増殖し分化するであろう。多くの理由により、エリスロポエチンは、母親の血液試料由来の細胞中の胎児赤血球系前駆細胞の増殖および分化を優先的に刺激する。第1に、ヒト・胎児肝臓由来の胎児赤血球系前駆細胞は、ヒト・成人由来の赤血球系前駆細胞よりもエリスロポエチンの刺激効果に対して感受性があることが示されている(ペシュレ,シー(Peschle,C.)ら、ブラッド(Blood)第58巻、565〜572頁(1981年)参照)。第2に、使用エリスロポエチン濃度(例えば、0.25U/mlないし1U/ml)は成人赤血球系前駆細胞の最適刺激濃度(2〜4U/ml)よりも低い(リンチ(Linch)ら、ブラッド第59巻、976〜979頁(1982年)参照)。最後に、ヒト・成人における赤血球系前駆細胞は成人の造血部位である骨髄にのみにほぼ限られて見いだされ、それゆえ、もし存在してもわずかの母親の赤血球系前駆細胞しか母親の末梢血に存在しないはずである。 2つのタイプの胎児赤血球系前駆細胞がエリスロポエチンの刺激効果に応答しうる。それらは:成熟もしくは後期BFU−E(以後、M−BFU−Eという)およびCFU−Eである。顕微鏡で調べることのできるそれらの形態により、M−BFU−EおよびCFU−E由来のコロニーを互いに識別することができ、さらに他の細胞タイプから識別することができる。BFU−E由来のコロニーは通常は100個以上の細胞を含み、数千個の細胞を含むことができ、細胞の拡散した「バースト」または散在パターンに配列されている。CFU−E由来のコロニーは、より小型でよりコンパクトなコロニーに配列された約20ないし150個の細胞を含む。CFU−E由来のコロニーは培養の最初に1週間で成熟するが、BFU−E由来のコロニーは発達により長時間を要する。さらに、CFU−E由来のコロニーはさらに成熟し、分化して有核赤芽球のごとき赤血球系細胞を形成し、顕微鏡で同定できる可視的なヘモグロビン形成を示す。 赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンを含有する培地中で細胞を培養した後、赤血球系細胞を培地から単離する。用語「単離」は、他の細胞および/または培地からの1個またはそれ以上の細胞もしくは細胞コロニーの分離をいう。細胞を十分に低密度で半固体培地にて増殖させて個別の識別可能な細胞コロニーを形成させる場合、これらの細胞コロニーはすでに半固体培地中の他の細胞から単離されている。培地から細胞を取ることにより細胞または細胞コロニーをさらに単離することができる。例えば、光学顕微鏡下で培養物を試験することにより個別の細胞コロニーを同定し、培地から細胞を取り出すことにより培地から取ることができる。吸い出しパスツールピペットまたは他の適当なピペットのごとき器具を用いて細胞を効率的に取り出して細胞を取り扱うことができる。例えば、ピペットで取ることにより培地から細胞を分離したならば、細胞を保持容器(例えば、試験管)、固体支持体(例えば、顕微鏡スライド)、新鮮培地、または細胞のさらなる増殖、取り扱いもしくは分析に適した他の場所に移すことができる。好ましい具体例において、細胞の単一コロニーを培地から取り、顕微鏡スライドに移す。 用語「胎児細胞」は、母親の末梢循環血液中に存在する胎児細胞を包含する。胎児細胞は、細胞増殖因子とのインキュベーション後に成熟細胞、例えば、顆粒球、単球または白血球に分化しうる胎児前駆細胞を包含する。例えば、胎児リンパ球前駆細胞をIL−2、IL−7またはIL−4とともに培養して成熟TまたはB−リンパ球に分化させることができる。G−CSFおよび/またはGM−CSFのごとき因子とともに他の胎児前駆細胞を培養して成熟顆粒球に分化させることができる。 用語「赤血球系細胞」は、赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンとともに培養することにより赤血球系前駆細胞から由来する細胞を包含する。赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンとともに赤血球系前駆細胞を培養することは、前駆細胞をより成熟した赤血球系統の発達段階へと分化させる。よって、培養後に存在する細胞は異なる段階の赤血球系の発達経路にある細胞タイプの混合物であってもよい。異なる段階の赤血球系の発達経路にある細胞は互いに形態学的に異なる可能性がある。BFU−EおよびCFU−Eコロニーのごとき赤血球系前駆細胞の形態を有する細胞もしくは細胞のコロニー、または有核赤芽球のごとき可視的なヘモグロビン形成を伴う細胞を包含するより発達した赤血球系細胞は、赤血球系細胞増殖因子、例えばエリスロポエチン中での赤血球系前駆細胞の培養後に検出でき、培地から単離することができる。 妊婦から得た末梢血試料由来の細胞を培養する前に、試料中の1またはそれ以上のタイプの細胞を豊富化するように試料を処理することができる。母親の血液試料は、リンパ球、単球、顆粒球、ならびに潜在的には胎児細胞、例えば赤血球系前駆細胞のごとき有核細胞、および無核成熟赤血球の両方を含有する。無核成熟赤血球は末梢血試料中の大部分の細胞を構成し、培養前にこれらの細胞を試料から除去することがしばしば望ましい。有核細胞に富む試料を得る豊富化の前の末梢血試料中に存在する有核細胞の割合に対して末梢血試料中に存在する有核細胞の割合を増加させることができる。次いで、有核細胞を豊富化した試料を培養に用いる。用語「有核細胞の割合」は、試料中の全細胞、すなわち、有核および無核細胞の数に対する有核細胞のパーセンテージをいう。用語「豊富化の前の......に存在する割合に対して増加」は、試料中に存在する有核細胞のパーセンテージが、豊富化処理前の試料中に存在した有核細胞のパーセンテージよりも豊富化処理後において大きいことを意味する。試料から無核細胞を除去することにより、および/または無核細胞から有核細胞を分離することにより、有核細胞および無核細胞の両方を含有する末梢血のごとき試料中の有核細胞のパーセンテージを出発試料に対して増加させることができる。用語「有核細胞を豊富化した試料」は、試料中の有核細胞のパーセンテージが豊富化手順前の母親の血液試料に存在するパーセンテージに対して増加している母親の血液試料から得られる試料を包含する。 1の具体例において、妊婦から得た末梢血試料中の有核細胞から無核細胞を分離することにより、有核細胞を豊富化した試料を得る。用語「分離」は、無核細胞よおび有核細胞を互いに単離することを意味する。密度勾配遠心分離により、無核細胞を有核細胞から分離することができる。用語「密度勾配遠心分離」は、細胞混合物、例えば、血液試料の細胞を遠心チューブのごとき容器に入れて遠心分離し、特定の密度の特定の物質を通過させて異なる細胞タイプを含む層を形成させる方法をいう。遠心分離条件下では、細胞は、それらの細胞サイズおよび密度の関数として密度勾配物質中を移動する。それゆえ、密度勾配遠心分離を用いて、細胞サイズおよび密度の相違に基づいて細胞を分離することができる。無核赤血球は有核細胞とは異なるサイズおよび密度を有するので、密度勾配遠心分離により有核細胞から分離されうる。密度勾配遠心分離により無核細胞と有核細胞とを分離するのに適したいくつかの物質が市販されている。これらは、フィコール(Ficoll)(スゥエーデンのウプサラのファルマシア(Pharmacia)社製)、ヒストパーク(Histopaque)(ミズーリ州セントルイスのシグマ(Sigma)社製)、ニコデンズ(Nycodenz)(ノルウェーのオスロのニコメド・ファーマ(Nycomed Pharma)社製;米国においてギブコBRL(Gibco BRL)から市販)、ポリモルフプレプ(Polymorphprep)(ノルウェーのオスロのニコメド・ファーマ社製;米国においてギブコBRLから市販)を包含する。適当な遠心速度および時間が製造者により決定されている。一般的には、適当な遠心速度および時間は400〜500gで室温において20〜35分である。 遠心分離後、典型的には、材料血液試料は少なくとも3層に分離する。該3層とは、血清および血漿板を含有する上清層;単核細胞層;および無核赤血球えお含有する凝集ペレットである。有核細胞を含み、大部分の無核赤血球を欠く1またはそれ以上の細胞層(例えば、単核細胞層)をグラジエントから取って、有核細胞が豊富化した試料を得る。 もう1つの具体例において、無核細胞の選択的溶解により、無核細胞を有核細胞から分離することができる。用語「選択的溶解」は、他の細胞タイプ、例えば、有核細胞に対して1の細胞タイプ、例えば、無核細胞の優先的破壊をいう。有効であることが知られており、慣用的には無核赤血球の溶解に使用される多くの低張バッファーの1つ、例えば、0.17M HN4Cl,0.01M Tris,pH7.3の中で母親の血液試料中の細胞をインキュベーションすることができる(例えば、チイリカイネン(Tiilikainen)ら、トランスプランテイション(Transplantation)第17巻、355頁(1974年)およびマセラ(Macera)ら、リューケミア・リサーチ(Leukemia Research)第13巻、729〜734頁(1989年)参照)。また、この目的に適するバッファーは市販されている(例えば、ジェントラック(GenTrak)の「ライズ・アンド・フィックス(Lyse and Fix))。無核細胞の選択的溶解に適した適切なバッファー中でのインキュベーション後、得られる細胞試料は有核細胞を豊富化した試料である。 好ましい具体例において、試料中の胎児細胞、例えば、胎児赤血球系前駆細胞を豊富化するために、培養する前に母親の血液試料を取り扱う。末梢血試料中に存在する胎児細胞、例えば、胎児赤血球系前駆細胞の割合を、胎児細胞、例えば、胎児赤血球系前駆細胞が豊富化された試料を作成する豊富化前の末梢血中に存在する胎児細胞、例えば、胎児赤血球系前駆細胞の割合に対して増加させることができる。次いで、胎児細胞が豊富化された試料を培養に用いる。用語「胎児細胞、例えば、赤血球系前駆細胞の割合」は、試料中の全細胞、すなわち、有核細胞および無核細胞の数に対する胎児細胞のパーセンテージをいう。用語「豊富化前......存在する割合に対して増加」は、試料中に存在する有核細胞のパーセンテージが、豊富化処理前の試料中に存在した有核細胞のパーセンテージよりも豊富化処理後において大きいことを意味する。他の細胞タイプ、例えば、無核細胞および他のタイプの有核細胞を試料から除去することにより、および/または特定のタイプの細胞、例えば、赤血球系前駆細胞を無核細胞および他のタイプの有核細胞から分離することにより、他の細胞タイプを含有する末梢血のような試料中の特定のタイプの胎児細胞、例えば赤血球系前駆細胞のパーセンテージを出発試料に対して増加させることができる。用語「胎児細胞、例えば、赤血球系前駆細胞が豊富化された試料」は、胎児細胞、例えば、試料中に存在する赤血球系前駆細胞が豊富化処理前の母親の血液試料中に存在するパーセンテージに対して増加している母親の血液試料由来の試料を包含する。 選択された細胞タイプおよび他の細胞タイプの細胞サイズおよび密度の相違に基づく密度勾配遠心分離により、特定のタイプの胎児細胞、例えば、赤血球系前駆細胞を無核細胞、例えば、成熟赤血球および他のタイプの有核細胞、例えば、リンパ球および単核細胞から分離することができる。1の具体例において、「2重密度勾配遠心分離」を行う。用語「2重密度勾配遠心分離」は、細胞混合物、例えば、血液試料の細胞を遠心チューブのごとき容器に入れ、異なる密度の2種またはそれ以上の物質を通して異なる細胞タイプを含む層を形成させるか、あるいは別法として、ある密度の1の物質を通して細胞混合物を遠心分離し、1またはそれ以上の層を取り、取った細胞を第2の物質(好ましくは、第1の物質とは異なる密度である)を通して再遠心分離して異なる細胞タイプを含む層を形成する方法を包含する。1層の密度勾配遠心分離用と記載されたグラジエント物質(例えば、フィコール、ヒストパーク、ニコデンズ、ポリモルフプレプ)を用いて2重密度勾配遠心分離を行うことができる。 ポリモルフプレプ(ニコメド;ギブコBRLカタログ番号100−1971)を用いる密度勾配遠心分離により、胎児細胞、例えば赤血球系前駆細胞が豊富化された試料を得ることができる。希釈されていない抗凝集処理された母親の血液試料の全血をグラジエント物質を通して遠心分離して以下の層(チューブの上から下へ)を形成させる:血清および血小板を含む上清層;リンパ球および単球を含む単核細胞層(「バフィーコート(buffycoat)」);多形核白血球、有核赤血球および赤血球系前駆細胞を含む多形核細胞層;および無核赤血球ペレット。多形核細胞層を取り、胎児赤血球系前駆細胞が豊富化された試料を得ることができる。 さらに、ヒストパークを用いる2層密度勾配遠心分離を用いて赤皿球系前駆細胞が豊富化された試料を得ることができる。リン酸緩衝化セイライン中に1:1希釈された母親の血液試料を、ヒストパーク1119(密度=1.119)上に重層されたヒストパーク1077(密度=1.077g/ml)からなる2重密度勾配を通して遠心分離して下記の層(チューブの上から下へ)を形成させる:上清層;単核細胞層(「バフィーコート」);グラジエント1.077と1.119との界面の赤血球系前駆細胞を含む有核赤血球細胞層;および無核赤血球ペレット。有核赤血球層を取り、赤血球系前駆細胞が豊富化された試料を得ることができる。さらに、実施例1に記載のごとく、ヒストパーク1077および1119を連続的に用いて胎児細胞、例えば、胎児赤血球系前駆細胞が豊富化された試料を得ることができる。 単一または2層密度勾配遠心分離を行う場合、細胞層は常に分離していて同定可能であるとは限らない。それゆえ、数個の異なる細胞層を取り、胎児細胞、例えば赤血球系前駆細胞が正しく選択されたことを確認し、かつ比較目的のために、細胞増殖因子、例えば赤血球系細胞増殖因子、例えばエリスロポエチンを含有する培地で別々に培養してもよい(すなわち、他の細胞層が対照として役立ち得る)。 無核細胞および/または他の細胞タイプを母親の血液試料から除去する他の方法、あるいは赤血球系前駆細胞を豊富化させる他の方法を用いて、胎児細胞、例えば、胎児赤血球系前駆細胞が豊富化された試料を得ることもできる。例えば、特定の細胞タイプ上に存在する細胞表面マーカーに特異的な抗体を用いて母親の血液試料中の特定の細胞タイプを除去または豊富化することができる。選択された胎児細胞、例えば胎児赤血球系前駆細胞に特異的な抗体を用いて、例えば、フローサイトメトリー、パンニング(panning)または免疫磁気分離により赤血球系前駆細胞を選択することができる(積極的な細胞の選択)。別法として、選択された胎児細胞以外の細胞タイプ上に存在するマーカーに特異的な抗体を用いて、例えば、フローサイトメトリー、パンニング(panning)または免疫磁気分離により(消極的な細胞の選択)、あるい補体により媒介される抗体に結合した細胞の溶解により、特定の細胞タイプを母親の血液試料から除去することができる。 細胞増殖因子、例えば、赤血球系細胞増殖因子、例えばエリスロポエチンを含有する培地中での、母親の血液試料、有核細胞が豊富化された試料または胎児細胞、例えば赤血球系前駆細胞が豊富化された試料の培養により、好ましくは、胎児細胞のコロニーが得られるが(例えば、末梢血中の材料赤血球系前駆細胞の不足およびエリスロポエチンに対する胎児赤血球系前駆細胞の高感受性のため)、赤血球系細胞または細胞コロニーを形態学的に胎児由来であると同定することはできない。それゆえ、胎児細胞を胎児由来であると同定するために、本発明方法は、さらに、胎児細胞上またはその中の胎児細胞マーカーを検出することからなっていてもよい。用語「胎児細胞マーカー」は、胎児細胞を母親の細胞から識別するのに用いることのできる、胎児細胞上またはその中に存在する細胞表面、細胞質または核の構造もしくは分子を包含する。 用語「胎児細胞マーカーを検出」は、胎児細胞マーカーそれ自体の検出または胎児細胞マーカーに結合する別の分子の検出を包含する。例えば、細胞またはその一部を胎児細胞マーカーに対して反応する抗体と接触させることにより、胎児細胞マーカーを胎児細胞上またはその中において検出することができる。抗体を検出可能な物質で標識することができ、あるいは別の分子、例えば、第1の抗体に対して反応する、検出可能な物質で標識された第2の抗体とさらに反応させることができる。適当な検出可能物質は、酵素、補欠分子族、蛍光物質、発光物質および放射性物質を包含する。適当な酵素の例は、セイヨウワサビ・ペルオキシダーゼ、ビオチン、アルカリ性ホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ、またはアセチルコリンエステラーゼを包含し;適当な酵素/補欠分子族複合体の例はストレプトアビジンとビオチンを包含し;適当な蛍光物質の例は、ウンベリフェロン、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリドまたはフィコエリスリンを包含し;発光物質の例はルミノールを包含し;適当な放射性物質の例は、125I、131I、35Sまたは3Hを包含する。標準的な免疫組織化学的方法を用い、胎児細胞マーカーに対する抗体を用いて胎児細胞マーカー発現を検出することができる。 母親の細胞と比較すると胎児細胞上またはその中に優先的にあるいは専ら発現される蛋白を胎児細胞マーカーとして用いることができ、該蛋白に対する抗体を用いて検出することができる。胎児細胞マーカーとして用いることのできる適当な蛋白は、胎児ヘモグロビンおよび胎児ヒストン蛋白H01を包含する。胎児ヘモグロビンは細胞質蛋白であるが、胎児H01は核蛋白である。さらに、胎児赤血球系細胞上またはその中に優先的にあるいは専ら発現される抗原決定基を胎児細胞マーカーとして用いることができる。胎児細胞マーカーとして用いることのできる適当な抗原決定基の例はi抗原決定基である。i抗原決定基は、胎児赤血球系細胞上に存在する分枝していない膜炭水化物である。一般的には、成人の赤血球はiを発現しないが、むしろ分枝炭水化物であるI抗原決定基を発現する。 胎児細胞マーカーの他の例は、母親の細胞と比較して胎児細胞に独自の核酸配列を包含する。男性の胎児由来の胎児細胞の場合には独自の核酸配列の例はY染色体DNA、および親の多型性またはHLA抗原アリールのごとき多型性アリールを含むDNAを包含する。 胎児細胞の培養および単離後、本発明方法は、さらに、単離胎児細胞、例えば胎児赤血球系細胞の胎児核酸中の対象核酸配列を検出することからなる。用語「対象核酸配列」は、DNA、例えば染色体DNA、または染色体DNAもしくは染色体DNAから増幅されたものに含まれる特定の遺伝子フラグメント、並びにRNA、例えばmRNAもしくは核RNAを包含する。用語「胎児核酸」は、胎児DNAおよびRNA、例えば、胎児染色体DNAおよび胎児mRNAを包含する。胎児細胞を胎児由来であると同定するために(すなわち、胎児核酸は胎児細胞マーカーでありうる)、さらに胎児の性の決定のごとき分析、胎児における遺伝疾患の検出および胎児における染色体異常の検出のために、胎児細胞中の核酸における対象核酸の検出を用いることができる。診断または他の目的のために、本明細書記載のごとく培養され単離された胎児細胞中の胎児核酸を対象核酸の存在に関して分析することができる。 細胞中に存在する胎児核酸を検出に利用できるように培養された胎児細胞を処理することができる。例えば、対象核酸を酵素的に増幅することにより、および/または標識核酸プローブを対象核酸配列にハイブリダイズさせることにより、対象核酸配列を利用可能な胎児核酸において検出することができる。対象核酸配列を検出するのに用いる標識プローブは、例えば、標識DNAプローブ、標識RNAプローブまたは標識オリゴヌクレオチドであってよい。胎児細胞を煮沸してそれらを溶解することにより胎児DNAを利用可能とし、それにより、例えば胎児DNAの増幅の前に胎児DNAを遊離させることができる。例えば、インシトゥ(in situ)ハイブリダイゼーションの前に胎児赤血球系細胞または赤血球系細胞核を顕微鏡スライドに固定することにより、胎児細胞を固体支持体、例えば、顕微鏡スライドに付着させて胎児核酸を利用可能にすることができる。例えば、対象核酸配列に相補的な標識核酸プローブのインシトゥハイブリダイゼーションにより、胎児細胞またはその一部(例えば、核)における胎児核酸を直接検出することができ、あるいは検出の前にポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のごとき既知増幅方法を用いて胎児核酸を増幅することができる。胎児DNA中の対象DNA配列を特異的に増幅するPCR増幅用プライマーを選択する。 胎児赤血球系細胞の胎児核酸中の検出されるべき核酸配列を、本明細書では「対象核酸配列」という。1の具体例において、対象核酸配列はY染色体DNA配列である。用語「Y染色体DNA配列」は、繰り返し配列を含むY染色体に独自のヌクレオチド配列を包含する。胎児細胞マーカーの検出および胎児の性の決定の両方にY染色体DNA配列の決定を用いることができる。 もう1つの具体例において、対象核酸配列は疾病を引き起こす変異に関連した遺伝子の配列である。用語「疾病を引き起こす変異に関連した遺伝子の配列」は、疾病を引き起こすかまたは疾病に関連した変異を含む可能性のある遺伝子、あるいは疾病を引き起こすかまたは疾病に関連した変異を含む可能性のある遺伝子に結合した遺伝子の全体または一部を含む核酸配列を包含する。すなわち、検出された遺伝子配列または検出された遺伝子配列に結合した遺伝子配列は、変異が存在する場合には、疾病を引き起こすかまたは疾病に関連した変異を含む可能性がある。かかる配列の検出を用いて、胎児が変異により引き起こされる疾病または変異に関連した疾病を有するかどうかを調べることができる。 さらにもう1つの具体例において、対象核酸配列は染色体異常を検出する。用語「染色体異常を検出」は、染色体数の変化、染色体欠失、染色体転移および/または染色体交代を検出しうるヌクレオチド配列を包含する。染色体異常を検出しうる対象核酸配列は、例えば、特定の染色体由来の繰り返し配列のごとき特定の染色体の特異的な核酸配列であってよい。染色体異常の検出について試験される好ましい染色体は、染色体13、18、21、XおよびYを包含する。これらの特定の染色体に関して染色体の三染色体性は最も一般的である。標準的方法により染色体異常の検出に適した核酸プローブの調製を行うことができる。例えば、クリンガー・ケイ(Klinger,K.)ら、アメリカン・ジャーナル・オブ・ヒューマン・ジェネティクス(Am.J.Hum.Genet.)第51巻、55〜65頁(1992年)参照。 1の具体例において、インシトゥハイブリダイゼーションにより胎児細胞の胎児核酸において対象核酸を検出する。インシトゥハイブリダイゼーションを用いて染色体DNAを検出し、かつ、細胞質mRNAを検出することができる。例えば、リヒター,ピー(Lichter,P.)らヒューマン・ジェネティクス(Hum.Genet.)第80巻、224〜234頁(1988年)およびシンガー(Singer)らに付与された米国特許第4,888,278号参照。インシトゥハイブリダイゼーションを実行する場合、胎児細胞を顕微鏡スライドのごとき固体支持体上で分離して胎児核酸が検出に使用可能になるようにする。実施例3により詳しく記載するように、インシトゥハイブリダイゼーションを用いて、例えば、胎児DNA中のY染色体特異的配列を検出して胎児の性の決定を行うことができる。実施例5により詳しく記載するように、インシトゥハイブリダイゼーションを用いて、三染色体性のごとき染色体異数性、あるいは染色体転移または欠失を包含する胎児における染色体異常を評価することができる。 もう1つの具体例において、対象核酸配列の検出の前に胎児DNAを酵素的に増幅する。実施例4においてより詳しく記載するように、胎児DNAをPCRにより増幅することができる。増幅を行う場合、胎児赤血球系細胞を煮沸により溶解することができ、次いで、変性およびアニーリングの適当数(例えば、約24〜60)のサイクルで胎児DNAを増幅することができる。対照試料は、偽陽性増幅をモニターするためのDNA添加しない試験管を包含する。PCR条件を正しく改変して、1種よりも多い胎児遺伝子を同時に増幅することができる。「マルチプレックス(multiplex)」として知られるこの方法は、デュシエンの筋ジストロフィー(Duchenne's Muscular Dystrophy)の診断において6セットのプライマーとともに用いられている(チャンバーレイン,ジェイ・エス(Chamberlain,J.S.)ら、プレナタル・ダイアグノシス(Prenat.Diagnosis)第9巻、349〜355頁(1989年))。増幅を行う場合、得られた増幅生成物は、対象配列(すなわち、その存在が検出および/または定量されるDNA)および他のDNA配列からなる増幅された胎児DNAを含んでいる。既知方法、例えば、ゲル電気泳動を用いて、増幅された胎児対象DNA配列および他のDNA配列を分離することができる。制限エンドヌクレアーゼでの消化、臭化エチジウム染色アガロースゲルの紫外線による可視化、DNA配列決定、または標識DNAプローブ、例えば特異的オリゴヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼーション(サイキ,アール・ケイ(Saiki,R.K.)ら、アメリカン・ジャーナル・オブ・ヒューマン・ジェネティクス第43巻(補):A35(1988年))のごとき既知方法を用いて、引き続き増幅DNAの分析を行うことができる。アリール特異的配列の増幅およびそれに対するハイブリダイゼーションは、増幅された「母親の」試料と「胎児の」試料との間に多型性の相違が存在するかどうかを調べることができ、さらに胎児DNAにおける父親の多型性の検出に基づいて女性の胎児を同定するために該ハイブリダイゼーションを用いることができる。胎児の常染色体性染色体において父親由来のDNA配列を同定することができる。したがって、本発明方法を用いて、母親の血液から女性胎児細胞、並びに男性胎児細胞を分離し同定することができる。よって、羊水穿刺のごとき他の方法で現在行われているすべての核酸をベースとした診断手順に本発明方法を用いることができる。 増幅後、増幅混合物を核酸フラグメントのサイズに基づいて分離することができ、得られたサイズにより分離された胎児核酸を適当な選択核酸プローブまたはプローブ(対象核酸配列に対して十分に相補的であって、使用条件下で胎児核酸中の対象核酸配列にハイブリダイズする核酸)と接触させることができる。一般的には、核酸プローブを標識する(例えば、放射性物質、蛍光発色団または他の検出可能な物質で)。サイズにより分離された胎児核酸および選択核酸プローブを、相補的核酸配列のハイブリダイゼーションが起こるに適した条件下に十分な時間維持し、胎児核酸/核酸プローブ複合体を生じさせた後、既知方法を用いて該複合体の検出を行う。例えば、プローブが標識されている場合、胎児核酸/標識核酸プローブ複合体を検出および/または定量することができる(例えば、オートラジオグラフィー、蛍光標識の検出により)。標準曲線(すなわち、検出される標識量と存在する核酸の量との間の前以て調べられた関係)との比較によって標識された複合体の量(および胎児核酸の量)を決定することができる。 次いで、オートラジオグラフィーのごとき既知方法を用いて胎児DNA/標識プローブ複合体を検出する。対象核酸および胎児DNAに相補的な核酸プローブのハイブリダイゼーションの有無を簡単に調べることができ、対象核酸配列を含む胎児DNA量を調べることができる。その結果は、母親の血液試料から得られた胎児DNAの定性的または定量的評価である。疾病を引き起こす変異を有する可能性のある多くの遺伝子に関して、遺伝子中の疾病を引き起こす変異の存在を示す制限部位の多型性を検出するプローブが利用可能である。対象とする疾病に関連した遺伝子に特異的な核酸プローブを用いる胎児DNA中のかかる制限部位の多型性の検出は、胎児DNAが遺伝子中に変異を有し、それゆえ、胎児が疾病を有することを示す。 疾病または症状に関連した胎児核酸の存在を、本発明方法により検出および/または定量することができる。例えば、プローブSt14(オベール,アイ(Oberle,I.)ら、ニュー・イングランド・ジャーナル・オブ・メディシン(NewEngl.J.Med.)第312巻、682〜686頁(1985年))、49a(グエリン,ピー(Guerin,P.)ら、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ(Nucleic Acids Res.)第16巻、7559頁(1988年))、KM−19(ガスパリーニ,ピー(Gasparini,P.)ら、プレナタル・ダイアグノシス第9巻、349〜355頁(1989年))、またはデュシエン筋ジストロフィー(DMD)遺伝子に関する欠失傾向のエキソン(チャンバーレイン,ジェイ・エスら、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ第16巻、11141〜11156頁(1988年))に由来する配列をプローブとして用いる。St14は、母親のDNAから女性胎児のDNAを識別するのに用いることのできるX染色体のロングアームから単離された非常の多型性の配列である。それは因子VIII:Cに関する遺伝子の近くにマッピングされ、よって、血友病Aの出産前診断に用いることができる。DMD遺伝子における6種の最も通常に欠失したエキソンに隣接した配列に対応するプライマーであって、PCRによりうまくDMDの診断に用いられているプライマーを用いることもできる(チャンバーレイン,ジェイ・エスら、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ第16巻、11141〜11156頁(1988年))。本発明方法により診断することのできる他の症状は、嚢胞性線維症(ニュートン,シー・アール(Newton,C.R.)ら、ランセット(Lancet)第2巻、1481〜1483頁(1989年));β−地中海貧血(カイ,エス−ピー(Cai,S-P.)ら、ブラッド(Blood)第73巻:372〜374頁(1989年);カイ,エス−ピーら、アメリカン・ジャーナル・オブ・ヒューマン・ジェネティクス(Am.J.Hum.Genet.)第45巻:112〜114頁(1989年);サイキ,アール・ケイ(Saiki,R.K.)ら、ニュー・イングランド・ジャーナル・オブ・メディシン第319巻、537〜541頁(1988年))、鎌状細胞貧血(サイキ,アール・ケイら、ニュー・イングランド・ジャーナル・オブ・メディシン第319巻、537〜541頁(1988年))、フェニルケトン尿症(ディレラ,アイ・ジー(DiLella,A.G.)ら、ランセット第1巻、497〜499頁(1988年))。それぞれの症状の評価のために本発明方法において使用する適当なプローブ(または複数のプローブ)が利用できる(例えば、PCT出願WO91/07660参照)。 もう1つの具体例において、本発明は、妊婦からの末梢血試料からの中期の胎児赤血球系細胞の単離方法に関する。該方法は、妊婦から末梢血試料を得て、赤血球系細胞増殖因子、例えばエリスロポエチンを含有する培地において末梢血試料中の細胞を培養し、分裂中の細胞が細胞周期を経ることを抑制するかまたは細胞の増殖を同調させる薬剤に培養細胞を曝露し、中期の胎児赤血球系細胞を単離することを包含する。分裂中の細胞が細胞周期を経ることを抑制するかまたは細胞の増殖を同調させる薬剤は当該分野において知られており、コルセミド、コルヒチンおよびビンブラスチン塩を包含する。細胞の増殖を同調させる薬剤は当該分野において知られており、ブロモデオキシウリジン、フルオロデオキシウリジンおよび臭化エチジウムを包含する。細胞培養後、標準的方法により中期のスプレッドを調製することができ、さらなる分析に使用することができる(実施例2参照)。 もう1つの具体例において、本発明は、経産妊婦からの末梢血試料中の現在の妊娠に由来する胎児細胞の優先的単離方法を提供する。該方法は、経産妊婦から末梢血試料を得て、赤血球系細胞増殖因子、例えば、エリスロポエチンを含有する培地中で末梢血試料中の細胞を培養し、次いで、胎児赤血球系細胞を単離して現在の妊娠に由来する胎児細胞を単離することからなる。用語「経産妊婦」は、その現在の妊娠のほかに1回またはそれ以上の妊娠をした妊婦いう。この方法は、赤血球系前駆細胞の短い寿命に基づいている(ベック,ダブリュ・エス(Beck,W.S.)、ヘマトロジー(Hematology)、第5版、MITプレス(MIT Press):マサチューセッツ州ケンブリッジ(1991年)参照)。赤血球系前駆細胞の寿命赤血球系前駆細胞の寿命は約3カ月であるので、経産妊婦の末梢血試料から得た培養胎児赤血球系細胞は、以前の胎児由来ではなく現在の胎児由来であろう。このことは、母親の血液試料中に存在しうる別の長寿命の胎児細胞タイプの単離に優る、胎児赤血球系細胞を単離することの利点である。例えば、胎児リンパ球も母親の末梢血中に存在するが、末梢血中でリンパ球は数年程度生存しうる(シュローダー(Schroder)ら、トランスプランテイション(Transplantation)第17巻、346頁(1974年);チャランフィ(Ciaranfi)ら、シュバイツァーリッシェ・メディツィニッシェ・ボッヘンシュリフト(Schweizerische Medizinische Wochenschrift)第107巻、134〜138頁(1977年))。よって、経産妊婦の母親の血液試料中に検出された胎児リンパ球は、現在の胎児由来または以前の胎児由来のいずれかであり、性別の同定および/または現在の胎児の診断を困難なものにする。 さらに本発明を下記実施例により説明するが、下記実施例は限定的なものと解してはならない。本願全体にわたり引用されているすべての参考文献および公表された特許ならびに特許出願の内容を、参照により本明細書に記載されているものとみなす。実施例1: 妊婦から得た末梢血試料由来の赤血球系前駆細胞の培養 この実施例において、妊婦から得た末梢血試料由来の赤血球系前駆細胞を培養した。まず、末梢血試料を密度勾配遠心分離(単層または2層)に供して末梢血中に豊富にある無核赤血球細胞の大部分を除去し、さらに試料中の母親に由来する多くの有核細胞タイプを除去しつつ、培養段階に先立って赤血球系前駆細胞を豊富化させた。これにより、もとの末梢血試料中に存在するよりもはるかに少ない全細胞数での培養が可能となった。 妊娠ソノグラム(超音波)および遺伝学的羊水穿刺を行うというインフォームド・コンセントを行って妊婦から静脈穿刺により母親の末梢血試料を得た。各場合において、羊水穿刺を行う前に母親の血液試料を得た。抗凝集剤としてアシッド・シトレート・デキストロース(Acid Citrate Dextrose)溶液A(ACD−A)の入った2本のバクテイナー(Vacutainer)チューブに分注された18mlの全末梢血を、各妊婦から得た。試料を得た翌日に速達便により母親の末梢血試料を得た。数回転倒させて試料の混合を確実にし、3つの試料それぞれから5mlの希釈されていない血液を得て、後で説明するポリモルフプレプ(Polymorphprep)グラジエントの上部に重層した。同体積のリン酸緩衝化セイラインで残りの血液を希釈し、希釈血液のうち5mlをフィコール−パーク(Ficoll-Paque)グラジエント、ヒストパーク(Histopaque)2層グラジエント、およびニコデンズ(Nicodenz)2層グラジエントの上部に重層した。密度勾配に沿った赤血球系前駆細胞および有核赤血球の典型的な相対的分配を説明するダイヤグラムを図1に示す。フィコール−バークグラジエント 15mlの円錐形遠心チューブ中のフィコール−プラーク(1.077g/ml;スウェーデン、ウプサラ(Uppsala)のファルマシア(Pharmacia)製)3.5mlに5mlの希釈末梢血を重層した。卓上遠心機でチューブを室温で400xgで30分遠心した。血漿とフィコール−パークとの界面のバフィーコート(buffy coat)層(F1という)を抜き取り、濯ぎ、次いで、下記のごとく培養した。ヒストパーク2層グラジエント 15mlのチューブ中のヒストパーク1.119g/ml(シグマ・ケミカル(Sigma Chemical)社製)2mlにヒストパーク1.077g/ml(シグマケミカル社製)1.5mlを注意深く重層した。次いで、希釈血液5mlをヒストパークの上部に重層した。卓上遠心機でチューブを室温で400xgで30分遠心した。パスツールピペットを用いて、血漿と1.077g/mlグラジエントとの界面のバフィーコート(H1という)を集めた。有核赤血球を含有する可能性が最も高いと考えられる領域を集めるために、1.077/1.119界面から下方の赤血球ペレットまでの全1.119層(H2という)をパスツールピペットで吸引した。これら2つの細胞フラクションをきれいな試験管に入れ、濯ぎ、次いで、下記のごとく培養した。ポリモルフプレプグラジエント 15mlのチューブ中のポリモルフプレプ1.113g/ml(ニコメドギブコ(NycomedGibco BRL)社製)3.5mlに希釈されていない全血を重層した。卓上遠心機でチューブを室温で500xgで30分遠心した。全血試料中の赤血球がポリモルフプレプ媒体と接触したので、それらはデキストラン500により凝集し、遠心力下でグラジエント中に沈降した。このグラジエント媒体は、高浸透圧環境に入ると赤血球が水分を失う傾向を利用することにより、2種の細胞集団を分離するように設計されている。予想どおり、母親の試料は2つの明確に異なるバンドをポリモルフプレプ上に示した。それぞれの血液試料から得た血漿/ポリモルフプレプ界面のバフィーコート(P1という)をパスツールピペットで吸引し、きれいな試験管に移した。次いで、理論的には有核赤血球および赤血球系前駆細胞を含有している多形核細胞層(P2という)を別のきれいな試験管に移した。同体積の蒸留水中0.45%NaClを添加して正しい浸透圧に対して細胞を回復させた。リン酸緩衝化セイラインで細胞を希釈して12mlとし、下記のごとく培養した。ニコデンズ2層グラジエント ニコデンズ(ギブコ/BRL)を粉末状態で得て、27.6gのニコデンズ粉末を、蒸留水中の5mM Tris−HCl,pH7.5、3mM KCl、および0.3mM EDTAからなる緩衝化媒体中で全体積100mlにまで復元させた。この27.6%溶液(密度1.150g/ml)をオートクレーブにより滅菌した。0.75gのNaClを100mlの上記緩衝化媒体中に混合することにより等張NaCl希釈物(密度1.003g/ml)を作成した。NaCl希釈物を0.22μmフィルターで滅菌した。27.6%ニコデンズ溶液およびNaCl希釈物を3:2および1:1の割合で希釈して、それぞれ密度1.090g/mlおよび1.075g/mlの2種の溶液を得た。15mlチューブ中の2mlのニコデンズ1.090g/mlに1.5mlのニコデンズ1.075g/mlを注意深く重層した。次いで、リン酸緩衝化セイライン中に1:1希釈された血液5mlをニコデンズ1.075g/mlの上部に注意深く重層した。卓上遠心機でチューブを室温で1500xgで30分遠心した。このグラジエントの組み合わせにより、他のグラジエントによるものよりもずっと拡散した細胞バンドが得られた。細胞層は多数の単核赤血球が混入していた。パスツールピペットを用いて、血漿と1.075g/mlグラジエントとの界面の細胞層(N1という)を集めた。1.090層の大部分(N2という)をパスツールピペットで集めた。非常に多くの細胞がこの層に存在していたので、それら全部を用いることはなかった。これらの細胞フラクションをきれいな試験管に入れた。培地の調製 使用基本培地は、イスカブの改変ダルベッコ培地(Iscove's Modified Dulbecco's Medium)(IMDM;シグマ・ケミカル社製)中の1.1%メチルセルロース(4000センチポアズ;シグマ・ケミカル社製)、30%ウシ胎児血清(シグマ・ケミカル社製)、0.1mM 2−メルカプトエタノール(シグマ・ケミカル社製)、および1%ウシ・血清アルブミン(BSA,フラクションV;シグマ・ケミカル社製)からなっていた。培養物に2ユニット/mlのエリスロポエチン(シグマ・ケミカル社製)を補足して赤血球系細胞の増殖および成熟を促進した。 IMDM中3.2%メチルセルロース溶液を調製するために、6.4gのメチルセルロースを、190mlの滅菌済みIMDMを含有する1リットルのオートクレーブ瓶中に秤量した。スターラーバーを瓶に入れたまま溶液をオートクレーブした。オートクレーブ後、メチルセルロースは堅いピンク色の栓を瓶中に形成した。メチルセルロースが壊れてスラリーになるまで瓶を激しく振盪した。室温まで冷却するとメチルセルロースは溶液に戻った。 10gのBSAを秤量し、スターラープレート上の小型ビーカー中の約60mlの蒸留水にゆっくりと添加することにより最終濃度10%でpH7.6のBSAを調製した。一方、10gのNaHCO3を蒸留水中に溶解し、定容フラスコ中で最終体積を100mlとし、0.22μmフィルターでフィルター滅菌することにより10%NaHCO3を調製した。pHメーターで連続的に監視しながらBSA溶液を10%NaHCO3でpH7.6に合わせた。この溶液を定容フラスコ中に注ぎ、蒸留水で100mlとし、0.45μmフィルターで、次いで、0.22μmフィルターでフィルター滅菌した。 毒物フード内で10μlの2−メルカプトエタノールを1mlのIMDMに添加した。滅菌組織培養フード内で、この溶液0.75mlを49.5mlのIMDMDに添加し、混合し、0.22μmフィルターでフィルター滅菌した。 オートクレーブされた瓶の3.2%メチルセルロース/IMDMに、ペニシラン−ストレプトマイシン抗生物質(5000ユニット/ml、5000μg/ml;ギブコ/BRL)5ml、L−グルタミン(200mM;ギブコ/BRL)5ml、滅菌熱失活ウシ・胎児血清(シグマ・ケミカル社製)180ml、10%BSA(pH7.6)60ml、および濾過済みエタノール/IMDM40mlを添加した。瓶内容物を完全に混合し、培地を15ml試験管中に2.3mlずつ分注した。必要になるまで試験管を−20℃で凍結保存した。細胞のプレーティングおよび培養 2層ヒストパークグエアジエント(1.119g/ml上に1.077g/ml)またはポリモルフプレプグラジエントで密度勾配遠心により全血試料を分離した後、所望細胞フラクションをリン酸緩衝化セイラインで2回すすぎ、IMDMで1回すすぎ、IMDM中に再懸濁して全体積0.5mlとした。この細胞懸濁液0.5mlを、30ユニット/mlエリスロポエチン0.2ml(最終濃度2ユニット/mlとなる)とともに15ml円錐形遠心チューブ中のメチルセルロース培地2.3mlに添加した。 チューブを激しくボルテックス撹拌して成分の完全混合を確実にし、同時に、コロニー形成と紛らわしいすべての細胞クラスターを破壊した。最終生成物は濃密粘性シロップであった。細胞含有培地1.5mlを、100mmファルコン(Falcon)プラスチックディッシュ(ベクトン・ディクソン(Becton Dickson)社製、ニュージャージー州リンカーンパーク)中のカバーのある2個の35mmファルコンプラスチック組織培養ディッシュ(ベクトン・ディクソン)のそれぞれに入れた。カバーのない第3の35mmファルコンディッシュを該100mmファルコンディッシュ中に置き、2mlの滅菌蒸留水で部分的に満たして湿度を提供した。100mlファルコンディッシュにカバーをして、ディッシュ全体を、5%CO2を満たした37℃のインキュベーションに移した。より成熟したCFU−E前駆細胞は150個までの細胞からなるはっきりとしたコロニーを4日以内に形成し、8日目までには培養物中の実質的にすべてのこれらの成熟細胞は目に見えるヘモグロビンを含有していた。BFU−Eが高レベルの分化を達成するまではエリスロポエチン受容体は発現されないので、BFU−Eは培養物中においてすぐには増殖を開始しなかった。培養8〜10日目までには、大型の分散したBFU−Eコロニーが見え、14日目までにはこれらのコロニーは強力にヘモグロビン化した。 CFU−EおよびBFU−Eコロニーの典型例を、それぞれ図2および3に示す(図示したコロニーは胎児肝臓から単離された)。表1は、妊婦からの血液試料の各細胞フラクションを培養することにより得られたBFU−EならびにCFU−Eコロニーの数をまとめる。フィコール−プラーク(F)、2層・ヒストバーク(H)、ポリモルフプレプ(P)、およびニコデンズ(N)密度勾配を用いて試料を分画した。培養物をぼんやりとさせる多数の赤血球の存在のため、フラクションN2からの細胞を観察し、あるいは計数することはできなかった。実施例2: 培養赤血球系細胞コロニーの単離および中期スプレッドの調製 この実施例において、実施例1記載のごとく培養された赤血球系細胞コロニーを単離し、さらなる分析のために顕微鏡スライド上に赤血球系細胞の中期スプレッドを調製するために用いた。スライド調製 ラジェンドラ(Rajendra)ら(ヒューマン・ジェネティクス(Human Genetics)(1980年)第55巻:363〜366頁)およびデューブ(Dube)ら(キャンサー・ジェネティクス・アンド・サイトジェネティクス(Cancer Genetics and Cytogenetics)(1981年)第4巻:157〜168頁)の基本的方法により、赤血球系細胞コロニーをテフロン裏打ちされたガラス製スライド(セルーライン・アソシエイション・インコーポレイテッド(Cel-Line Assoc.Inc.),ニューフィールド(Newfield),NI)上に直接集めた。通常は、これらの赤血球系細胞は非付着性であるので、まずスライドを0.1%ポリ−L−リジンで被覆してスライドへの細胞付着を誘導し、収集工程において損失がないようにした。ポリ−L−リジン処理のために、100mgのポリ−L−リジン(シグマ・ケミカル社製)を10mlの蒸留水に溶解して1%ストック溶液を調製した。それぞれ1mlを使用するまで凍結保存した。0.1%ワーキング溶液を調製するために、1%ストック溶液100μlを900μlの蒸留水で希釈した。1滴のワーキング溶液を各スライドの5mmの部位にそれぞれ置いた。スライドを横しにて覆いをせずに加湿チャンバー(湿度を提供するための湿ったペーパータオルおよびスライドをペーパータオルに接触させないでおくためのラックを有する密閉プラシチック箱)に入れ、37℃で2時間インキュベーションした。インキュベーション後、スライドを個々にビーカー中の蒸留水ですすぎ、室温で風乾した。被覆されたスライドを使用準備ができるまで−20℃で凍結保存した。コロニーの収穫 増殖のピークが早いので、CFU−Eコロニー由来の細胞は2〜6日目に最もよく収集された。この時期を過ぎると、核が突出しているかまたは濃密、緻密になっており、分析がさらに困難となった。非常な均質化が起こる前の増殖状態の10日目において、あるいは多数の非分裂性有核赤血球が所望の場合にはその後に、BFU−E由来の細胞を収集することができた。コロニーを、ポリ−L−リジン被覆スライド上の5mmの部位(スライド1枚あたり4〜6個の部位)にコロニーを集めた。多数のコロニーが培養物中に生じ、1つの部位あたり3個またはそれ以上の小さなコロニーが時々得られる場合を除き、コロニーを1個だけ各部位に置いた。試料間の細胞増殖の相違のため、1試料あたり収集されたコロニー総数は3個ないし314個の範囲となった。 倒立顕微鏡下でコロニーを同定し、4μlにセットされた、10μlチップを装備したギルソン(Gilson)ピペットマン(レイニン・インストルメント(Rainin Instrument)社製、マサチューセッツ州ウォーバーン(Woburn))で培地から取り出した。ポリ−L−リジンスライド上の0.1μg/mlコルセミド(ギブコ/BRL)を含有する15μlのIMDM液滴中にピペッティングにより10〜20回出し入れすることにより各コロニーを分散させた。スライドを加湿チャンバー中に横にして置き、37℃で15分インキュベーションし、次いで、20μlの0.075M KCl低張溶液を各液滴中に静かに浸透させた。加湿箱中で37℃でさらに15分インキュベーション後、30% 3:1メタノール:氷酢酸固定液/70% 0.075M KClからなる溶液40μlを各部位に静かに添加した。スライドを室温で5〜10分インキュベーションし、次いで、スライドに付着した細胞をかき乱すことなく過剰の液体を横に取りのけた。スライドを乾燥する前に、新鮮な3:1メタノール:氷酢酸固定液をパスツールピペットから各スライドに滴下し、濡れたスライドに風を当てて細胞のスプレッディング(spreading)およびをフラットニング(flattening)を容易ならしめた。スライドを風乾後、スライドをオプチステインII−A(Optistain IIA)(ガム・レッド(Gam Red)社製、カリフォルニア州カピストラノ(Capistrano))中に5分間浸漬し、次いで、3:1メタノール:氷酢酸固定液中に10分間浸漬した。スライドをエタノールシリーズで脱水するか、または即座にさらなる分析に使用するか、あるいは研究できるようになるまで−20℃で凍結保存した。このようにして調製した顕微鏡スライド上の赤血球系細胞を、核酸プローブに対する細胞のハイブリダイゼーション、ライト(Wright's)染色、バンディング(banding)または保存に用いることができる。細胞含有溶液にコルセミドを添加しないことにより、同じやり方で、中期段階で停止していない赤血球系細胞を顕微鏡スライド上に調製した。実施例3: インシトゥ(in situ)ハイブリダイゼーションによる培養赤血球系細胞中の胎児DNAの検出この実施例において、蛍光インシトゥハイブリダイゼーション(FISH)を用いて、培養され単離さた赤血球系前駆細胞中の胎児DNAを検出した。赤血球系細胞由来のDNAのハイブリダイゼーションを、Y染色体特異的プローブおよびX染色体特異的プローブの両方を用いて行った。2つのプローブを異なる蛍光マーカーで標識し、異なる色によりそれらを識別できるようにした。赤血球系細胞由来のDNAにおけるY特異的配列は胎児由来でなければならないので、このプローブの赤血球系細胞由来のDNAへのハイブリダイゼーションは胎児起源の細胞のインジケーターとして用いられる。蛍光インシトゥハイブリダイゼーション 赤血球系前駆細胞を実施例1のごとく培養し、実施例2のごとくコロニーを単離し、顕微鏡スライド上に置いた。X染色体のセントロメア周辺の繰り返し配列を含むコスミド由来のX染色体特異的プローブおよび反復配列を含むコスミドpDP97由来のY特異的プローブを用いてFISHを行った。該プローブは、クリンガー(Klinger)ら、アメリカン・ジャーナル・オブ・ヒューマン・ジェネティクス(Am.J.Hum.Genet.)第51巻、55〜65頁(1992年)においてさらに詳細に記載されている。X特異的プローブをビオチンで標識したが、Y特異的プローブをジゴキシゲニンで標識した。ビオチン化X染色体プローブを2.5ng/μlの濃度で使用し、ジゴキシゲニン標識Y染色体プローブを5ng/μlの濃度で使用した。 用いたハイブリダイゼーション、洗浄、および検出のプロトコールは、クリンガーら、アメリカン・ジャーナル・オブ・ヒューマン・ジェネティクス第51巻、55〜65頁(1992年)の変法であり、以下のごとし。ハイブリダイゼーション直前に、70%−80%−90%−100%エタノールシリーズ(1分浸漬、次いで、1分風乾)によりスライドを脱水した。8μg/μlの超音波処理したサケ・精子DNA(シグマ・ケミカル社製)および2μg/μlのヒト・Cot−1 DNA(ギブコ/BRL)を含有する50%ホルムアミド/10%デキストラン硫酸/6X SSC(標準クエン酸ナトリウム)中にXおよびY両染色体に対するプローブDNAを懸濁した。2.5μlのプローブカクテル液滴をスライドの5mmの部位に添加し、ガラスカバースリップをかぶせた。カバースリップをスライドに密封固定しなかった。スライドを80℃のスライドウォーマー上に5〜6分置くことにより、スライドガラス上のプローブおよび標的核DNAを同時に変性させた。スライドを加湿箱中、37℃で一晩インキュベーションした。翌日、カバースリップを取り、スライドを、42℃において50%ホルムアミド/2X SSC(pH7.0)で10分間、1回洗浄し、60℃において0.1XSSCで10分間、1回洗浄した。42℃において、3% BSA/4XSSC/0.1% ツイン20(ポリオキシエチレン−ソルビタンモノラウレート;シグマ・ケミカル社製)中、5分間のブロッキング工程後、μg/mlの抗ジゴキシゲニンフルオレセインイソチオシアネート(FITC)抗体(ジゴキシゲニンを認識し、緑色蛍光を発する)(ベーリンガー・マンハイム(Boehringer Mannheim)社製、インディアナ州(IN)、インディアナポリス(Indianapolis))および2μg/mlのCy−3ストレプトアビジン(ビオチン標識プローブに強固に結合し、赤色蛍光を発する)(ジャクソン・イムノリサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド(Jackson ImmunoResearch Labs,Inc.)、ペンシルベニア州ウェスト・グローブ(West Grove))を含有する1% BSA/4X SSC中、37℃で15分インキュベーションすることによりスライド上の核にハイブリダイゼーションした標識プローブを検出した。次いで、スライドを、42℃において、4X SSC/0.1% ツイン−20で10分間、1回洗浄して除去しなければ偽のシグナルバックグラウンドを生じる過剰の未結合フルオロクロームを除去した。 2.33%DABCOアンチフェード(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン;シグマ・ケミカル社製)、100mM Tris pH8.0、および0.1μg/ml DAPI(4,6−ジアミノ−2−フェニル−インドール;シグマ・ケミカル社製)を含有する、スライド上の90%グリセロールの薄層の上にカバースリップを置いた。フルオロクロームであるDAPIは、インタクトなDNAの小さな溝のAT豊富領域に結合した場合、紫外光下で青色蛍光を発し、それゆえ、核対比染色剤として有用である(シュバイツァー(Schweizer)、アムブローズ(Ambrose)およびアンドルル(Andrle)、1978年)。適当な蛍光フィルター(オメガ・オプチカル・インコーポレイテッド(Omega Optical Inc.)、ブラットルボロ(Brattleboro)、VT)を装備したツァイス・アキシオプラン(Zeiss Axioplan)エピ蛍光顕微鏡(カール・ツァイス,インコーポレイテッド(Carl Zeiss,Inc.))で40倍および100倍の油浸レンズを用いてスライドを観察した。DAPI蛍光に使用するフィルターは365nm励起フィルター、410nm二色フィルター、および420LPnmエミッションフィルターであり;FITC用には、485/20nm励起フィルター、510nm二色フィルター、および520〜560nmエミッションフィルターを用い;Cy−3蛍光用には、515〜560nm励起フィルター、580nm二色フィルター、および590LPnmエミッションフィルターを用いた。コダック・ゴールド400フィルムを用い、100倍油浸対物レンズ、顕微鏡に直接固定された35mmカメラを用いてハイブリダイゼーションした核を写真にとった。母親の血液試料の分析 全部で37個の末梢血試料を、同意を得た妊婦から、妊娠10 5/7ないし22週の間において採取した。2層ヒストパーク1.077/1.119g/ml密度勾配(21個の試料)またはポリモルフプレプグラジエント(14個の試料)のいずれかを用いて細胞を全血から分画した。2つの試料(試料11および12)を、2層ヒストパーク、ポリモルフプレプ、フィコールーパークおよび2層ニコデンズグラジエントで分画した。分画された細胞を実施例1記載のごとくエリスロポエチンとともに培養した。大部分の場合、H1またはP1およびH2またはP2細胞フラクションを培養した。CFU−E形態のコロニーがH2またはP2フラクションから収集されたが、時々、H1またはP1フラクションからも収集された。コロニーを上記のごとくFISHにより分析した。細胞遺伝学的分析により決定される胎児の実際の核型を最終欄に示す(46,XY=男性、46,XX=女性)。結果を表2にまとめる。 超音波および/または細胞遺伝学的分析により胎児が男性であると証明された妊婦からの21個の培養試料のうち(一方が男性でもう一方が女性である双生児である試料17を含む)、7個の試料においてFISHによりXYコロニーが同定され、男性検出率は33.3%となった。1つの試料あたりのXYコロニー数は1ないし8個であった(これらの場合については、分析されたコロニー総数の2.1%ないし33.3%)。細胞遺伝学的分析により実際に女性の胎児を有している16人の妊婦からは(一方が男性でもう一方が女性である双生児である試料17を含まず)、XYコロニーは検出されず、偽陽性率は0%であった。分析した37人の妊婦の妊娠期間は10 5/7週ないし22週の範囲であった。105/7週の試料1は、分析した男性の胎児を有する最も初期の妊娠であり、120個のコロニーのうち4個において男性細胞を示した。試料から男性コロニーが培養された最もおそい妊娠期間は17週であった(試料18)。 表3は、血液試料が得られた妊娠期間(週)を、培養コロニーが得られたグラジエントフラクション、収集前に細胞が培養された期間(日)、およびFISHにより男性細胞を示した収集コロニーの総数とそのパーセント値と関連づける。実施例4: 培養赤血球系前駆細胞における遺伝子配列を増幅するためのポリメラーゼ連鎖反応の使用 この実施例において、母親の末梢血由来の培養胎児赤血球系前駆細胞中に存在するY特異的DNA配列を増幅するために、ポリメラーゼ連鎖反応を用いた。106コピーの標的遺伝子配列を作る能力のあるポリメラーゼ連鎖反応、あるいはPCRを用いて、培養赤血球系前駆細胞中に存在する遺伝子配列を増幅する。胎児の性別の決定のために、Y染色体上に存在する繰り返し配列に特異的なPCRプライマーを用いる。まれに存在する男性胎児細胞から、より強力な増幅シグナルを生じるという理由で、繰り返し配列を選択する。プローブY411(マサチューセッツ州ボストンのチルドレンズ・ホスピタル(Children's Hospital)のウルリヒ・ミュラー(Ulrich Muller)博士により提供された)によって包含されるY染色体の短アームの領域にハイブリダイゼーションするプライマーを使用する。Y411はY156(ミュラー,ユー(Muller,U.)ら、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ(Nucleic Acids Res.)、第14巻、1325〜1329頁(1986年))と同一であり、10〜60回反復されており、サザンブロットにおいて絶対的にY特異的である。Y染色体特異的プローブY411を用いて検出可能な222塩基対(bp)の配列を増幅するために設計された2つのY411領域特異的プライマー、プライマー411−01および411−03を用いる。該プライマー配列は、ビアンキ,ディー・ダブリュ(Bianchi,D.W.)ら、プロシーディングス・オブ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・ユーエスエイ、第87巻、3279〜3283頁(1990年)に記載されている。他の適当なプライマーは、バハテル,エス(Wachtel,S.)ら、ヒューマン・リプロダクション(Hum.Reprod.)、第6巻、1446〜1469頁(1991年)に記載されている。 細胞試料中の検出可能なDNAの最小量を決定するために、一連の標準化実験を行う。男性および女性の個体からのDNAを10倍希釈で調製し(1pg〜1mg)、反応バッファーを包含する標準的試薬を用い、パーキン−エルマーDNAサーマルサイクラー(Perkin-Elmer DNA Thermal Cycler)によるジーンアンプキット(GeneAmpkit)(パーキン−エルマー・シタスのカタログ番号N801−0055)において増幅する。測定値を得て、男性DNAについての試料のエアロゾルコンタミネーションを防止する。滅菌条件下で、手袋をはめて、交換可能ピペットを用いてすべてのPCRを行った。すべての試薬を滅菌的方法で調製し、PCR前に、標的配列中の1の消化部位を有する制限エンドヌクレアーゼとともに一晩インキュベーションする。これらの予防措置は、DNAを用いずにすべての試薬を用いて対照実験を行った場合に、偽陽性増幅の有意な減少および実質的な不存在を提供する。増幅サイクル数は18ないし30の間で変更される。各増幅サイクルは、94℃1分、60℃2分、次いで、72℃3分からなり、最後のサイクルにおいては10分の鎖伸長を伴う。増幅されたDNA試料をアガロースゲル電気泳動し、ナイロンフィルターに移し、次いで、32P標識Y411プローブとハイブリダイゼーションさせる。 実施例1のごとく赤血球系前駆細胞を培養し、単離する。増幅の前に、細胞を煮沸により溶解し、それにより赤血球系細胞DNAが増幅に使用可能となる。細胞が男性の妊娠胎児に由来することのデモンストレーションとして、プローブY411中の222bpの配列に関して赤血球系細胞DNAを増幅する。使用した上記条件は、最小100pgの胎児DNA、または15個の細胞の等価物を検出することを可能にする。PCRに使用するサイクル数を増加させることにより感度限界を改善することができる。さらに偽陽性増幅を減少させ、アガロースゲル上で単一細胞レベルでの胎児DNAの検出を可能にするためには、Y染色体の長アームに特異的な配列の単一コピーに由来するプライマー、PY49a(グエリン,ピー(Guerin,P.)ら、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ、第16巻、7759頁(1988年))を用いてPCRを行う。実施例5: 母親の血液由来の培養赤血球系前駆細胞における染色体異常の検出 この実施例において、母親の血液由来の培養胎児赤血球系前駆細胞について、染色体特異的プローブのセットを用いるインシトゥハイブリダイゼーションを行って胎児細胞中の染色体異常を検出する。ノイズに対する良好なシグナル比および蛍光シグナルの良好な空間的変化を提供する特定の染色体に対するDNAプローブのセットをインシトゥハイブリダイゼーションに用いる。特別なプローブのセットを、しばしばライブボーン(liveborn)異数体として見られる5個の染色体(染色体13、18、21、X、およびY)用に開発した。染色体1用プローブを対照として使用する。プローブの構築において、一般的方法は、多くの遺伝学的ならびに物理学的方法によって所望染色体にマッピングされる出発クローンを同定し、次いで、そのクローンを用いて、さらにハイブリダイゼーションプローブとして用いられる合致コスミド「整列群」を同定することである。染色体21用プローブセットは、80kbの重複していないDNAを含む3つのコスミド整列群である。染色体18用プローブセットは、109kbの重複していないDNAを含む3つのコスミド整列群である。染色体13用プローブセットは、約97kbの重複していないDNAを含む3つのコスミド整列群である。X染色体用プローブはセントロメア周辺の繰り返し配列を含むコスミドである。Y染色体用プローブはpDP97であり、反復配列のクローンである(pUC−13のEcoRI部位中にサブクローン化されたコスミドY97由来の5.3kbのEcoRI Yフラグメント)。すべてのプローブは、クリンガーら、アメリカン・ジャーナル・オブ・ヒューマン・ジェネティクス、第51巻、55〜65頁(1992年)にさらに詳細に記載されている。 胎児における染色体異常を診断するために、実施例1に記載のごとく赤血球系前駆細胞を母親の血液から得て培養し、上記のごとき染色体特異的プローブを用いてインシトゥハイブリダイゼーションを行うことにより染色体異常を評価する。インシトゥハイブリダイゼーションを、抑圧条件下(クレマー(Cremer)ら、ヒューマン・ジェネティクス(Human Genet.)、第80巻、325〜246頁(1988年);リヒター(Lichter)ら、ヒューマン・ジェネティクス、第80巻、224〜234頁)にて、実施例3およびクリンガーら、アメリカン・ジャーナル・オブ・ヒューマン・ジェネティクス、第51巻、55〜65頁(1992年)に記載のごとく行う。高コピー数の繰り返し配列のハイブリダイゼーションを、全ゲノムヒト・DNAの包含により抑圧し、染色体特異性を中期スプレッドへのハイブリダイゼーションにより証明する。プローブをビオチン−UTPで標識し、抑圧条件下でハイブリダイゼーションさせ、次いで、結合したストレプトアビジン−FITCにより特異的ハイブリダイゼーションを検出し、それは顕微鏡分析においてFITCイメージ中の単一「小点」として示される。別法として、複数のプローブを用いてインシトゥハイブリダイゼーションを行う場合には、個々のプローブを別個に標識してそれらが蛍光により識別されるようにすることもできる。例えば、1のプローブをビオチン−UTPで標識し、もう1つのプローブをジゴキシゲニン−UTPで標識することができる。前者のプローブをCy−3ストレプトアビジンで検出し、後者のプローブを抗ジゴキシゲニン−FITCで検出することができる。プローブは、容易に識別され計数される間期細胞において鋭敏かつ厳密な蛍光シグナルを生じる。 胎児赤血球系細胞由来のDNAに対する染色体特異的プローブのハイブリダイゼーションを、正常細胞由来のDNAに対する同じプローブのハイブリダイゼーション(正常対照)と比較することにより、染色体異常の診断を行う。例えば、母親の細胞を正常対照として使用することができる。別法として、前以て確立された正常対照を比較のために使用することもできる。胎児赤血球系細胞における特定の染色体、例えば、通常には染色体21、18または13についての3つの蛍光シグナルを正常対照の同じ染色体についてのわずか2つの蛍光シグナルと比較することにより、ありふれた染色体異常である三染色体性(特定染色体の3つ(2つではなく)のコピーが細胞中に存在する)を診断することができる。十分な数のハイブリダイゼーションした細胞を試験して、細胞1個あたりに存在する蛍光シグナル数について統計学的に有意な測定を行う。均等物 もはや日常的実験を行うことなく、当業者は、本明細書記載の発明の特別な具体例に対する多くの均等物を認識するであろうし、あるいは確認することができよう。かかる均等物は下記請求の範囲に包含されると思われる。Detailed Description of the Invention Culture and isolation of fetal cells from maternal peripheral bloodBackground of the Invention All hematopoietic cells are derived from pluripotent stem cells, which under appropriate conditionsDifferentiate from one of these into several potential lineages. In one of these linesA line of erythroid cells leads to the production of red blood cells. Anucleated red blood cells or red blood cellsMaturation progresses to the pluripotency due to the nature of pluripotent stem cells to become erythroid cell lineagesStem cells become erythroid progenitor cells, which are responsible for the signals received by developing cells.In response, further differentiation of the erythroid progenitor cells results in mature cells. Early red blood cellsLineage progenitor cells are blast forming unit-blast forming unit-erythroid) (hereinafter referred to as BFU-E), which is more developed andRipe erythroid progenitor colony forming unit-ErythroyIt becomes a colony forming unit-erythroid (hereinafter referred to as CFU-E). SpecialCFU-E proliferates when stimulated by another growth factor, erythropoietinAnd nucleated red blood cells that are precursors of mature anucleated red blood cells (hereinafter referred to as nRBCs)Differentiate into. In adults, erythroid progenitor cells are mainly present in the bone marrow,In adults, hematopoiesis occurs there, and erythroid cell precursor cells circulate in the peripheral blood.do not do. For a review on the differentiation of erythroid cells, Beck, W.Beck, W.S., "Hematology 4th Edition" MassachusettsCambridge, MI: MIT Press (5th Edition, 1991)Stomatonopoulos, G., "The Molecular BedThe Molecular Basis of Blood DiseaPhiladelphia, PA: W Bee Sounders (W)B. Saunders) (2nd edition, 1994), pp. 66-105. The protein erythropoietin is a growth factor required for the development of erythroid cells.It is mainly produced by the kidney. Originally erythropoietin is poorIsolated and purified from blood patient urine (Miyake, T., et al., Journal.Of Biological Chemistry (J. Biol. Chem.) Volume 252, 5558-5564 (1977)). More recently, erythropoietin is molecularlyCloned and characterized (Jacobs, K. et al., Nature)(Nature) Volume 313, 806-809 (1985); Lin, P.) Et al., Proceedings of National Academy of SciencesVolume 82, 7580-7584, Proc. Natl. Acad. Sci. USA.(1985)). To support the proliferation of erythroid progenitor cells in in vitro cultureErythropoietin has been used for. For example, human and adult red blood cells derived from bone marrowFetal erythroid system from progenitor cells and umbilical tail blood or from fetal liver explantsProgenitor cells can be isolated by incubating the cells in medium containing erythropoietin.Propagated in Russia (Sutherland, H.J.) and others, Blood, Vol. 74, pp. 1563-157 (1989); Boger,Vol. 15 (Bodger, M.P.), Exp. Hematol.869-876 (1987); Peschle, A.R. et al., Blood 58, 565-572 (1981)). During pregnancy, cells of fetal origin appear in the mother's peripheral circulation. For review,Anki, D.W. and Klinger, K.W.linger, K.W.), Genetic Disorders and the Fetas: PuGenetic Disorders and the Fetus: Prevention and Treatment) 3rd Edition, Baltimore / London: The John HopkiThe John Hopkins University Press (1)922). These cells are related to the sex and genetic traits of the developing fetusA potential source of information. Detection of these fetal cells in maternal peripheral blood samplesSeparation and handling provide a non-invasive means for prenatal diagnosis and sex identificationI do. However, the viability of such an approach is hindered by many factors.Have been. Most importantly, fetal cells are a very limited number in the mother's blood.Is absent or required to be enriched in the mixture of fetal and maternal cells.Yes, or somehow the fetal cells need to be separated from the mother's cells.One approach that has been used to effect fetal cell enrichment or isolation isIt uses an antibody specific for a given fetal cell type. For example, fetal specificUse the body to permit flow cytometric separation of fetal cells from maternal components.Easy to use (Herzenberg, L.A.) et al.Losseedings of National Academy of Sciences YouS.A. Vol. 76, pp. 1453-1455 (1979); Iverson, G.Iverson, G.M. et al., Prenatal DiagnosisVolume 1, pp. 61-73 (1981); Bianchi, D.W.) Et al., Prenatal Diagnostics Vol. 11, pp. 523-528 (1991).). However, this approach requires very specific reagents, is costly and labor intensive.It may take. Using fetal cells derived from the mother's peripheral blood for diagnostic purposesAnother limitation is that metaphase cells are preferred for analysis,Not all fetal cells in the circulatory system are dividing..Summary of the invention The present invention provides a pair for culturing and isolating fetal cells and in isolated fetal cells.A non-invasive method for the detection of quadratic nucleic acid sequences is provided. The present invention is at least partlyFetal cells, such as fetal progenitor cells, are present in the peripheral blood of pregnant women and causeSelectively growing in vitro by culturing the cells in the presence of the offspringBased on the knowledge that In one embodiment, the invention provides for the culturing and isolation of fetal erythroid cells.For detecting a nucleic acid sequence of interest in isolated fetal erythroid cellsProvide an intrusive method. The present invention is, at least in part, for fetal progenitor cells to be present in pregnant women.Cells present in peripheral blood in the presence of a cell growth factor, eg erythropoietinThat it can be selectively grown in vitro by culturingbased on. The method of the present invention can be used to obtain sufficient numbers of fetal cells for diagnostic use.Invasive methods that require specialized reagents such as monoclonal antibodies or flow cytometryIt provides a method that does not require expensive equipment such as a tomometer. Erythroid cell expansionOf fetal erythroid progenitor cells in the presence of growth factors, such as erythropoietin, Proliferate and differentiate the cells into erythroid cells. Then isolate fetal erythroid cellsAnd can be used for further analysis. The present invention is directed to a mother blood sample in a peripheral blood sample.Fetuses that are richer in fetal cells than in the vesicles and are more present than the total number in the original sampleEnlarging the total number of cells and allowing the isolation of mitotically active cellsProvide a way to do. This approach obtains fetal cells for further analysisIt provides a simple, non-invasive means, so fetal erythroid progenitor cells derived from maternal peripheral blood.Being able to culture cells is of great value. The advantages of this approach areIt is possible to isolate large numbers of fetal cells for analysis,It can be separated purely and economically from the mother's blood. Because thisCells are proliferating and allow isolation of metaphase fetal cells for diagnostic testingBecause. Therefore, the present invention provides a means to obtain fetal cells for analysis and diagnosis., Cultivation and isolation of fetal erythroid cells from maternal peripheral blood samples.According to the method of the present invention, a peripheral blood sample of a mother is obtained, and erythroid progenitor cells are expanded to produce red blood cells.Containing erythroid cell growth factors, such as erythropoietin, that differentiate into lineage cellsCulturing the cells in a medium, and then isolating the fetal erythroid cells. This method involves, at least in part: 1) fetal red blood cells in the mother's peripheral circulation.The presence of progenitor cells; 2) the maternal erythroid progenitor cells in the maternal peripheral circulationAbsent; and 3) fetal erythroid rather than maternal erythroid progenitor cells.It is based on the higher sensitivity of progenitor cells to erythropoietin. Prior to culture, peripheral blood samples are processed to remove certain cell types and / orOr certain cell types so that fewer cell numbers can be used in the culturing process.Can be enriched. For example, prior to culturing, selective lysis or density gradient centrifugationAnucleated red blood cells can be removed from the sample by cardiac separation. For example, different densitiesPerform double density gradient centrifugation using a gradient, then pre-culture erythroid progenitor cellsEnrich the erythroid progenitor cells in the sample by isolating the cell layer containingCan be. After culturing, the culture medium can be removed, for example by using a pipette to handle the cells.Red blood by picking up one or more individual cell colonies fromSphere cells can be isolated. The cells of the colony are then transferred to fresh medium,Either place it on a microscope slide for further analysis or use it as a source of DNA.Further analysis can be carried out by any suitable method. Another aspect of the invention is the use of erythroid cell growth factors such as erythropoieti.Method for identification of fetal erythroid cells after culturing cells of a mother's peripheral blood sample in cultureAbout. This method uses red blood cells as a means of identifying cells as of fetal origin.Detecting fetal cell markers on lineage cells. Further aspects of the inventionIncludes the detection of nucleic acid sequences of interest in fetal nucleic acids of fetal erythroid cells after culture. CultivationY-chromosome DNA in erythroid cell-derived DNA, a disease-causing mutationDetection of differentially associated genes, or chromosomal abnormalities, is all within the scope of the present invention. The invention also relates to a method of isolating metaphase fetal cells from a maternal blood sample.. In this method, after culturing cells in erythropoietin, cells by cell cycleExpose cells to drugs that inhibit the progression of division or that synchronize cell growth. Metaphase cells can be detected microscopically and isolated. Then leave the metaphase cellsCan be used for analytical and diagnostic tests. Further, the present invention is directed to culturing fetal erythroid progenitor cells derived from a peripheral blood sample obtained from a pregnant woman.By doing so, fetal cells derived from the current pregnancy are preferentially isolated in pregnant women.Provide a way to separate. This method uses a short lifespan of erythroid progenitor cells (approximately3 months) and any fetal erythroid cells isolated after culture areIt must be from the present fetus rather than from any previous fetus.Brief description of the drawings Figure 1 shows the relative distribution of erythroid progenitor cells and nucleated red blood cells along the density gradient.It is a scheme-like diagram shown. FIG. 2 shows CFU growing in methylcellulose medium containing erythropoietin.-A photograph of an E colony. Figure 3 shows early B growing in erythropoietin-containing methylcellulose medium.It is a photograph of a FU-E colony.Detailed description of the invention The present invention relates to a method for culturing fetal cells derived from a mother peripheral blood sample. The method comprises:Obtain a peripheral blood sample from a pregnant woman and then culture the cells in the sample in a growth factor-containing mediumIt includes doing. Fetal cells are isolated from the culture medium and the nucleic acid sequence of interest is transformed into fetal DNA.To detect. In one embodiment, the invention relates to fetal erythroid cell lines derived from a maternal peripheral blood sample.Cell culture method. The method involves proliferating fetal erythroid progenitor cells to produce fetal red blood cells.Contains erythroid cell growth factors, such as erythropoietin, that differentiate into sphere cellsFetal erythroid progenitor cells present in blood samples in vitro in a culture mediumIt is included. After culturing, fetal erythroid cells can be isolated. OneIn a specific example, the method of the present invention involves obtaining a peripheral blood sample from a pregnant woman and performing erythroid cell proliferation.Culturing cells in peripheral blood samples in medium containing factors such as erythropoietinAnd then isolating fetal erythroid cells from the medium. The term "peripheral blood sample from a pregnant woman" also means a mother's blood sample, which is a pregnant fetus.Obtained (eg, by injection) from a peripheral blood source (eg, from a vein in the arm) from a womanBlood sample). Prior to use in the method of the invention, heparinThe peripheral blood sample can be treated with an agent that suppresses blood coagulation. Preferably, the endTopical blood samples contain approximately 5-20 ml of blood. More preferably, the sample is about 10 mIt contains 1 blood. Samples may be obtained at around 6 weeks of gestation, or 3 times for the second time.It may be obtained around the middle of the month, but is preferably obtained between about 8 and 16 weeks of gestation.You. Most preferably, the sample is obtained at about 12 weeks gestation. Fetal blood at 12 weeks gestationThere are about 50,000 nRBCs per milliliter of circulating blood in the fluid,By the 20th week of pregnancy, there are only about 1000 blood cells per milliliter of fetal blood.It is known to disappear (Holzgreve, W.),The Journal of Reproducible MedicineInductive Medicine) 37: 410-418 (1992)). The term "culturing cells" in the term "medium" generally refers to a medium suitable for the survival of cells.Contact the cells and incubate the cells in the medium under conditions suitable for the survival of the cells for a certain period of time.Aptation to allow cells to proliferate and possibly differentiate. The term "medium"Is a liquid that allows the survival and proliferation of fetal cells, eg, erythroid progenitor cells.Alternatively, it includes a semi-solid solution or material. Generally, a suitable medium is charcoalizedFound in nutrient sources (eg sugar), serum (eg fetal bovine serum)Common growth factors as well as supplemented amino acids such as L-glutamine.No acid is contained. The medium should contain antibiotics such as penicillin and streptomycin.Quality, reducing agents (eg 2-mercaptoethanol), additional proteins (egSerum albumin), buffering agents (eg sodium bicarbonate) and / orA pH indicator (eg, phenol red) may be included. In general, cultureThe conditions suitable for the survival of the mammalian cells inside are 37 ° C, 4% to 5% CO2It is. CultivationThe length of the incubation period depends on the desired cell number (ie, the degree of proliferation necessary to obtain the desired cell number.) And / or is altered by the desired cell differentiation, but is generally at least about48 hours. Preferably, the cells are cultured for about 4 days. More preferably cellsAre cultured for about 6 days. In a preferred embodiment, the medium further comprises a semi-solid matrix material.The term "semi-solid matrix material", when added to a liquid medium, depletes the liquid medium.It includes substances that transform into a latin semi-solid state. Semi-solid medium is still a cellGrows (ie, is not stiff to the extent that it does not inhibit cell growth), butA medium in which isolated cells cannot move from the growth position. More semi-solid matrix materialsAttaching growing cells to the matrix material, thereby allowing the cells in the medium toPrevent the movement of. The growth of single cells in semi-solid medium isIt gives rise to individual cell colonies that result from rupture. By light microscopy examination of semi-solid mediumOne cell colony can be distinguished from other cell colonies. Suitable semi-solidBody matrix includes methylcellulose, agar gel and plasma clot.For example, Stephenson, J.R. et al., ProceedyKings of National Academy of Sciences USA68, 1542-1546 (1971); Iscove, N.N.N.) et al., Journal of Cell Physiology (J. Cell Physiol.) No. 83, 309-320 (1974); and Pike, B.L.) And Robinson, W.A., Journal of Sell.See Physiology Vol. 76, p. 77 (1970). The preferred medium for separating fetal cells from a maternal blood sample is 1.1% methyl.Cellulose, 30% fetal bovine serum, 1% BSA, 1% penicillin-streptMycin, 1% L-glutamine, 10-FourAdd 2-mercaptoethanol from MIscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM; commercially available product; Whitaker Sigma). Preferred culture conditions are 37 ° C., 4% to 5% CO2About 96 hours of cell inkIt is a tubation. Typically a culture dish or culture flaskIncubate the cells in a suitable container for the medium. The medium in which the cells of the maternal blood sample are cultured also contains cell growth factors. the term""Cell growth factor" includes factors that stimulate the growth or differentiation of fetal cells. Cell expansionExamples of replication factors are: factors that stimulate the differentiation of lymphocyte progenitor cells, such as interleukins.Kin-2 (IL-2), interleukin-4 (IL-4) and interloIkin-7 (IL-7), and factors that stimulate hematopoietic progenitor cells, such as hematopoietic cells.Cell growth factor (including erythroid cell growth factor), such as interleukin-3 (IL-3), granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), monocyte-Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF), granulocyte colony-stimulating factor(G-CSF), erythropoietin (EPO), and human recombinant stem cell factorChild (rhSCF) included. The medium in which the cells in the mother's blood sample are cultured contains erythroid cell growth factor.May be. The term "erythroid cell growth factor" refers to the growth and growth of human / erythroid progenitor cells.And factors that support growth. Examples are: Erythropoietin (EPO), andAnd burst promoting activity (BPA). These erythroid cell growth factors aloneOr in combination with each other. The term "erythropoietin" supports the growth and proliferation of human erythroid progenitor cells.Included are preparations of the protein erythropoietin possessed. Erythropo from natural sourcesErythropoietin may be prepared by purification of the ethine protein, or recombinantErythropoietin was prepared by expression of erythropoietin gene by DNA methodMay be. Using a crude preparation of erythropoietin isolated from human urineAvailable and commercially available from Sigma (catalog number E5011, 50 U / mg).Other commercial preparations are Sigma E9761 (human recombinant; 100000 U /mg), E9757 (derived from human / urine; 80000 U / ml), E2639 (Human / urine-derived; 500 V / mg) and E2514 (human / urine-derived; 100 U /mg). Preferably, the erythropoietin is of human origin,Erythropoietin from another species capable of supporting proliferation and differentiation of erythroid progenitor cellsMay be used. For example, human and mouse cells are both sheep or human.Stimulated by erythropoietin (Isukab, N.N. et al., Journal(See Of Cell Physiology Vol. 83, 309-320 (1974)).. Sufficient concentration to obtain desired erythroid progenitor cell proliferation and / or differentiation resultsErythropoietin is used. The preferred concentration range of erythropoietin in the medium isIt is about 0.25 U / ml to 1 U / ml. Erythropoietic progenitor cells exposed to erythropoietin in culture are stimulated to proliferate.Will differentiate. For many reasons, erythropoietin is derived from maternal blood samples.It preferentially stimulates the proliferation and differentiation of fetal erythroid progenitor cells in native cells. FirstIn addition, fetal erythroid progenitor cells derived from human / fetal liver are erythroid cells derived from human / adult.Has been shown to be more sensitive to the stimulatory effects of erythropoietin than progenitor cells(Peschle, C.) et al., Blood, Volume 58, 565Pp. 572 (1981)). Second, the erythropoietin concentration used (eg,, 0.25 U / ml to 1 U / ml) is the optimum stimulating concentration of adult erythroid progenitor cells.Lower than (2-4 U / ml) (Linch et al. Blood 59, 976 ~Pp. 979 (1982)). Finally, erythroid progenitor cells in humans and adultsIs found almost exclusively in the bone marrow, the site of adult hematopoiesis, and therefore, ifFew maternal erythroid progenitor cells, if present, should be present in maternal peripheral bloodIt is. Two types of fetal erythroid progenitor cells respond to the stimulatory effects of erythropoietinsell. They are: mature or late BFU-E (hereinafter referred to as M-BFU-E).And CFU-E. Due to their morphology that can be examined under a microscope, M-BFU-E and CFU-E derived colonies can be distinguished from each other,Furthermore, it can be distinguished from other cell types. BFU-E-derived colonies areIt usually contains 100 or more cells, can contain thousands of cells,Arranged in a "burst" or scattered pattern. Colonies derived from CFU-E-About 20 to 150 arranged in smaller and more compact coloniesIncluding cells. CFU-E derived colonies mature at the beginning of the culture for 1 week,BFU-E derived colonies require a long time to develop. In addition, CFU-ENative colonies mature and differentiate to form erythroid cells such as nucleated erythroblastsAnd show visible hemoglobin formation identifiable microscopically. Cells in a medium containing an erythroid cell growth factor, such as erythropoietin.After culturing, erythroid cells are isolated from the medium. The term "isolated" refers to other cells andAnd / or separation of one or more cells or cell colonies from the mediumSay. Cells are grown at a sufficiently low density in semi-solid medium to allow for the identification ofWhen forming ronnies, these cell colonies are already present in other cells in the semi-solid medium.Is isolated from the cell. Cells or cell colonies by taking cells from the mediumCan be further isolated. For example, examining the culture under a light microscopeTo identify individual cell colonies byCan be taken from Aspiration Pasteur pipette or other suitable pipetteIt is possible to efficiently take out cells and handle the cells using a device such as this. An exampleFor example, if the cells were separated from the medium by pipetting, retain the cells.Vessel (eg, test tube), solid support (eg, microscope slide), fresh medium, orOr other cells suitable for further growth, handling or analysis.it can. In a preferred embodiment, a single colony of cells is taken from the medium andTransfer to slide. The term "fetal cells" includes fetal cells present in the peripheral blood of the mother.Fetal cells are mature cells, such as granules, after incubation with cell growth factors.It includes fetal progenitor cells that can differentiate into spheres, monocytes or leukocytes. For example, fetal phosphorusPapillary progenitor cells were cultured with IL-2, IL-7 or IL-4 to mature T orCan be differentiated into B-lymphocytes. G-CSF and / or GM-CDifferentiate into mature granulocytes by culturing other fetal progenitor cells with factors such as SFbe able to. The term "erythroid cells" refers to erythroid cell growth factors such as erythropoietin.It includes cells derived from erythroid progenitor cells by being co-cultured. RedCulture erythroid progenitor cells with hematopoietic cell growth factors, such as erythropoietin.Feeding causes the progenitor cells to differentiate into the developmental stages of the more mature erythroid lineage.Therefore, the cells that exist after culturing are the cells that are in different stages of erythroid development.It may be a mixture of ips. Cells in different stages of erythroid development areIt may be morphologically different. For BFU-E and CFU-E coloniesSometimes cells or colonies of cells having the morphology of erythroid progenitor cells, or nucleatedA more developed red containing cells with visible hemoglobin formation such as erythroblastsHematopoietic cells are erythroid cells in erythroid cell growth factors such as erythropoietin.It can be detected after culturing the progenitor cells and isolated from the medium. Prior to culturing cells from a peripheral blood sample obtained from a pregnant woman, one or more of theThe sample can be treated to enrich for the above types of cells. Mother's bloodSamples include lymphocytes, monocytes, granulocytes, and potentially fetal cells such as red blood cells.It contains both nucleated cells, such as lineage progenitor cells, and anucleated mature red blood cells. SeedlessMature red blood cells make up the majority of cells in peripheral blood samples, and these cells are sampled before culturing.Is often desirable. To obtain a sample enriched in nucleated cells before enrichmentThe percentage of nucleated cells present in the peripheral blood sample versus the nucleated cells present in the peripheral blood sample.The proportion of cells can be increased. Then culture the sample enriched with nucleated cellsUsed for The term “percentage of nucleated cells” refers to all cells in a sample, ie nucleated andIt refers to the percentage of nucleated cells with respect to the number of anucleated cells. The term "before enrichment .."Increased relative to the proportion present in ...." means the percentage of nucleated cells present in the sample.Is more abundant than the percentage of nucleated cells present in the sample prior to enrichmentIt means that it is large after the chemical treatment. By removing the anucleated cells from the sampleAnd / or by separating nucleated cells from anucleated cells,Percentage of nucleated cells in a sample such as peripheral blood containing both cells and anucleated cellsCan be increased relative to the starting sample. Term "Sample enriched with nucleated cellsIs present in the maternal blood sample before the enrichment procedure for the percentage of nucleated cells in the sample.The sample obtained from the mother's blood sample that is increasing relative to the percentage presentInclude. In one specific example, the non-nucleated cells are separated from the nucleated cells in a peripheral blood sample obtained from a pregnant woman.Upon separation, a sample enriched with nucleated cells is obtained. The term “separation” refers toMeans to isolate cells and nucleated cells from each other. By density gradient centrifugation,Anucleated cells can be separated from nucleated cells. The term "density gradient centrifugation"Centrifuge a cell mixture, for example, cells of a blood sample, in a container such as a centrifuge tube.Separate and pass specific substances of specific density to form layers containing different cell typesThe method of making Under centrifugation conditions, the cells areIt moves through a density gradient material as a function of degree. Therefore, using density gradient centrifugationThus, cells can be separated based on differences in cell size and density. SeedlessSince red blood cells have a different size and density than nucleated cells, density gradient centrifugationCan be separated from nucleated cells. Anucleated cells and nucleated cells by density gradient centrifugationSeveral substances suitable for separating and are commercially available. These are FikoFicoll (made by Pharmacia of Uppsala, Sweden),Histopaque (Sigma, St. Louis, MO), Nycodenz (Nycome Pharma, Oslo, Norway)d Pharma); commercially available from Gibco BRL in the United States),LePolymorphprep (Nikomed Pharma, Oslo, Norway;Commercially available from Gibco BRL in the United States). Appropriate centrifugation speed and timeDetermined by the manufacturer. Generally, a suitable centrifugation speed and time is 400~ 500g for 20-35 minutes at room temperature. After centrifugation, the material blood sample is typically separated into at least three layers. The three layersIs a supernatant layer containing serum and plasma plates; a mononuclear cell layer;It is the agglomerated pellets contained. 1 containing nucleated cells and lacking most of the anucleated red blood cellsOr more cell layers (eg, mononuclear cell layers) are taken from the gradient to nucleateObtain a sample enriched in cells. In another embodiment, the anucleated cells are nucleated by selective lysis of the anucleated cells.Can be separated from the cell. The term "selective lysis" refers to other cell types, such as, Refers to the preferential destruction of one cell type relative to nucleated cells, eg, anucleated cells. ExistenceAre known to be effective and are commonly used in the lysis of anucleated red blood cells.One of the hypotonic buffers, eg 0.17M HNFourCl, 0.01M Tris,Cells in maternal blood samples can be incubated in pH 7.3(For example, Tiilikainen et al., Transplantation (Transplantation 17: 355 (1974) and Macera et al., Leukemia Research, Vol. 13, 729-734.(1989)). Also, buffers suitable for this purpose are commercially available (For example, GenTrak's “Ryse and Fix”d Fix)). Incubate in an appropriate buffer suitable for selective lysis of anucleated cellsAfter the incubation, the cell sample obtained is a sample enriched with nucleated cells. In a preferred embodiment, fetal cells in the sample, such as fetal erythroid progenitor cells.Treat the mother's blood sample before culturing in order to enrich it. In the peripheral blood sampleThe percentage of fetal cells present, such as fetal erythroid progenitor cells, isTo produce a sample enriched in fetal erythroid progenitor cells in peripheral blood prior to enrichmentTo increase the proportion of existing fetal cells, eg fetal erythroid progenitor cellsCan be. The sample enriched in fetal cells is then used for culture. The term "fetal detailsVesicle,For example, "percentage of erythroid progenitor cells" refers to all cells in the sample, i.e. nucleated cells.And the percentage of fetal cells to the number of anucleated cells. The term "Before Enrichment ...... increase relative to the percentage present is the percentage of nucleated cells present in the sampleEnriched more than the percentage of nucleated cells present in the pre-enrichment sampleIt means large after processing. Other cell types, such as anucleated cells andAnd / or other types of nucleated cells from the sample, and / or specificTypes of cells, such as erythroid progenitor cells, and anucleated cells and other types of nucleated cells.By separating it from the vesicles in a sample such as peripheral blood containing other cell types.The percentage of starting cells of a certain type of fetal cells, eg erythroid progenitor cellsCan be increased against. The term “fetal cells, eg erythroid progenitor cellsA “enriched sample” refers to a fetal cell, eg, an erythroid precursor present in the sample.Vesicles increased relative to the percentage present in the mother's blood sample before enrichment.Including samples derived from a mother's blood sample. Due to differences in cell size and density of selected cell types and other cell typesBased on density gradient centrifugation, specific types of fetal cells, such asCarcinoma cells can be anucleated cells such as mature red blood cells and other types of nucleated cells such asIt can be separated from lymphocytes and mononuclear cells. In the specific example of 1, “2Heavy density gradient centrifugation "is performed. The term "dual density gradient centrifugation" refers to cell mixtures,For example, put cells of a blood sample in a container such as a centrifuge tube,Or through different substances to form layers containing different cell types, orAlternatively, centrifuge the cell mixture through a density of 1 material andTakes more layers, and the taken cells are treated with a second substance (preferably, the first substance isCentrifuge through different densities) to form a layer containing different cell typesMethods. Gradient material described for single-layer density gradient centrifugation (For example, using Ficoll, Histopark, Nicodenz, Polymorph Prep)Double density gradient centrifugation can be performed. Polymorph Prep (Nikomed; Gibco BRL Catalog No. 100-1971)Fetal cells, eg erythroid progenitor cells, are enriched by density gradient centrifugation usingThe sample can be obtained. Undiluted anticoagulated maternal bloodCentrifuge the whole blood of the sample through a gradient material to separate the following layers (on the tubeDown): a supernatant layer containing serum and platelets; lymphocytes and monocytesContaining mononuclear cell layer (“buffycoat”); polymorphonuclear leukocytes, nucleated redA polymorphonuclear cell layer comprising blood cells and erythroid progenitor cells; and an anucleated red blood cell pellet.It is possible to take a polymorphonuclear cell layer and obtain a sample enriched in fetal erythroid progenitor cells.Wear. In addition, using a two-layer density gradient centrifugation with Histopark, the red dish sphere precursorA sample enriched in vesicles can be obtained. 1: 1 in phosphate buffered salineDiluted maternal blood sample on Histopark 1119 (density = 1.119)Double dense consisting of layered Histopark 1077 (density = 1.077 g / ml)Centrifuge through a gradient to form the following layers (tube top to bottom):Supernatant layer; mononuclear cell layer (“buffy coat”); gradients 1.077 and 1.11A nucleated red blood cell layer comprising erythroid progenitor cells at the interface with 9; and an anucleated red blood cell pelletAnd It is possible to take the nucleated red blood cell layer and obtain a sample enriched in erythroid progenitor cellsit can. Further, as described in Example 1, Histopark 1077 and 111.9 was used continuously to enrich for fetal cells, eg, fetal erythroid progenitor cells.You can get a fee. Cell layers are always separated and identified when performing single or two-layer density gradient centrifugationNot always possible. Therefore, it takes several different layers of cells, fetal cells, egFor example, to confirm that the erythroid progenitor cells were selected correctly and for comparison purposes, Containing cell growth factors such as erythroid cell growth factors such as erythropoietinMay be cultured separately in different media (i.e. other cell layers may serve as controls)). Others removing anucleated cells and / or other cell types from a maternal blood sampleMethod, or other methods of enriching erythroid progenitor cells, using fetal cells, egFor example, a sample enriched with fetal erythroid progenitor cells can be obtained. For example,Using an antibody specific for a cell surface marker present on a particular cell type, maternalSpecific cell types in blood samples can be removed or enriched. SelectedFetal cells, for example, fetal erythroid progenitor cells, are used to detect, for example,Red blood cells by low cytometry, panning or immunomagnetic separationLineage progenitor cells can be selected (aggressive cell selection). Alternatively, selectUsing antibodies specific for markers present on cell types other than fetal cells, Eg, flow cytometry, panning or immunomagnetic separationBy (passive cell selection) or complement-mediated binding of antibody to the antibody.Cell lysis can remove certain cell types from maternal blood samples. Cell growth factors, such as erythroid cell growth factors, such as erythropoietin.Mother's blood sample, nucleated cell-enriched sample or fetal cell in culture medium.Culturing a sample enriched in cells, for example erythroid progenitor cells, preferably results inFetal cell colonies are obtained (for example, the absence of material erythroid progenitor cells in peripheral blood).Because of the high sensitivity of fetal erythroid progenitor cells to the foot and erythropoietin),Identifying erythroid cells or cell colonies morphologically as fetalCan not. Therefore, the method of the present invention is used to identify fetal cells from the fetus.Further consists in detecting fetal cell markers on or in fetal cells.You may The term "fetal cell marker" distinguishes fetal cells from maternal cellsCell surfaces present on or in fetal cells, which can be used toIncludes cytoplasmic or nuclear structures or molecules. The term "detect fetal cell marker" refers to the detection of the fetal cell marker itself orIncludes detection of another molecule that binds to a fetal cell marker. For example, cells orOf a fetus by contacting a portion of theCellular markers can be detected on or in fetal cells. AntibodyIt may be labeled with a detectable substance, or another molecule, eg a first antibody.React further with a second antibody that is labeled with a detectable substance that reacts withbe able to. Suitable detectable substances are enzymes, prosthetic groups, fluorescent substances, luminescent substancesAnd radioactive materials. An example of a suitable enzyme is horseradish peroxy.Or biotin, alkaline phosphatase, β-galactosidase, orExamples include suitable enzyme / prosthetic group complexes including acetylcholinesterase;Includes treptavidin and biotin; examples of suitable fluorophores include umbellifero, Fluorescein, fluorescein isothiocyanate, rhodamine, dichlorineLotriazinylamine fluorescein, dansyl chloride or phycoerythriExamples of luminescent materials include luminol; examples of suitable radioactive materials include12FiveI,131I,35S orThreeIncludes H. Using standard immunohistochemical methods,Antibody to fetal cell marker can be used to detect fetal cell marker expressionit can. Expressed preferentially or exclusively on or in fetal cells as compared to maternal cellsThe resulting protein can be used as a fetal cell marker.Can be used to detect. Suitable that can be used as a fetal cell markerProteins are fetal hemoglobin and fetal histone protein H01 is included. To the fetusMoglobin is a cytoplasmic protein, but fetal H01 is a nuclear protein. In addition, the fetus redFetal antigenic determinants that are preferentially or exclusively expressed on or in blood cellsIt can be used as a cell marker. Use as fetal cell markerAn example of a suitable antigenic determinant that can be is the i antigenic determinant. i antigen determinant is fetal red bloodIt is an unbranched membrane carbohydrate that is present on sphere cells. Generally, adult redBlood cells do not express i, but rather the branched carbohydrate I antigenic determinant. Another example of fetal cell markers is that fetal cells have a unique nucleic acid sequence compared to maternal cells.Includes columns. In the case of fetal cells derived from a male fetus, an example of a unique nucleic acid sequence is Y staining.Chromosomal DNA and polymorphic alleles such as parental polymorphisms or HLA antigen arylsDNA containing the same. After culturing and isolating fetal cells, the method of the present invention further comprises isolated fetal cells, such asDetecting the nucleic acid sequence of interest in the fetal nucleic acid of fetal erythroid cells. the term""Nucleic acid sequence of interest" is DNA, such as chromosomal DNA, or chromosomal DNA orA specific gene fragment contained in one amplified from chromosomal DNA, andIt includes RNA such as mRNA or nuclear RNA. The term "fetal nucleic acid" refers to a fetusIncludes infant DNA and RNA, such as fetal chromosomal DNA and fetal mRNAYou. To identify fetal cells from the fetus (ie, fetal nucleic acidCellCan be a marker), and further analyzes such as sex determination of the fetus, genetic disease in the fetus.Nucleic acid in fetal cells was used to detect disease and chromosomal aberrations in the fetus.Detection of the target nucleic acid can be used. For diagnostic or other purposesFetal nucleic acid in fetal cells cultured and isolated as described in the detailed descriptionCan be analyzed. Treat fetal cells cultured so that fetal nucleic acids present in the cells can be used for detection.Can be managed. For example, by enzymatically amplifying the nucleic acid of interest, and/ Or by hybridizing the labeled nucleic acid probe to the nucleic acid sequence of interest,The nucleic acid sequence of interest can be detected in the available fetal nucleic acid. Target nucleic acid distributionLabeled probes used to detect rows include, for example, labeled DNA probes, labeled RIt may be a NA probe or a labeled oligonucleotide. Boil fetal cellsFetal DNA is made available by lysing them, thereby allowing, for example, fetal DNA.Fetal DNA can be released prior to amplification of the infant DNA. For example, insitFetal erythroid cells or erythroid cells prior to in situ hybridizationBy fixing the cell nuclei to a microscope slide, the fetal cells are transferred to a solid support, such asFetal nucleic acids can be made available by attaching them to microscope slides. For exampleIn situ hybridization of labeled nucleic acid probe complementary to the target nucleic acid sequenceDirect detection of fetal nucleic acids in fetal cells or parts of them (eg nuclei)Prior to detection, such as polymerase chain reaction (PCR)Fetal nucleic acids can be amplified using known amplification methods. Object D in fetal DNAA PCR amplification primer that specifically amplifies the NA sequence is selected. The nucleic acid sequence to be detected in the fetal nucleic acid of fetal erythroid cells is herein referred to as "The target nucleic acid sequence ". In one embodiment, the nucleic acid sequence of interest is the Y chromosome DNA sequence.It is a column. The term "Y chromosomal DNA sequence" is unique to the Y chromosome that contains repetitive sequences.The nucleotide sequence of Detection of fetal cell markers and determination of fetal sexY chromosome DNA sequencing can be used for both. In another embodiment, the nucleic acid sequence of interest is associated with a disease-causing mutation.This is the sequence of the gene. The term "a sequence of genes associated with a disease-causing mutation",A gene that may cause a disease or contain a mutation associated with a disease,Or genes that may cause disease or contain mutations associated with diseaseIt includes nucleic acid sequences that include all or part of the linked genes. Ie detectedGene sequence linked to the detected or detected gene sequence has mutations.If present, may contain mutations that cause or are associated with the disease.is there. Detection of such sequences can be used to detect diseases or diseases caused by mutations in the fetus.It can be investigated whether or not it has a disease associated with the mutation. In yet another embodiment, the nucleic acid sequence of interest detects chromosomal abnormalities. forThe term "detecting chromosomal abnormalities" refers to changes in the number of chromosomes, chromosomal deletions, chromosomal transfers and / orAlternatively, it includes a nucleotide sequence capable of detecting chromosomal alteration. Detects chromosomal abnormalityPossible target nucleic acid sequences are, for example, specific sequences such as repetitive sequences derived from specific chromosomes.It may be a specific nucleic acid sequence of the chromosome. Tested for detection of chromosomal abnormalitiesPreferred chromosomes include chromosomes 13, 18, 21, X and Y. theseChromosomal trisomy is most common for a particular chromosome of. In a standard wayA nucleic acid probe more suitable for detecting chromosomal abnormalities can be prepared. For example, Klinger, K. et al., American Journal of HughesMan Genetics (Am.J.Hum.Genet.) 51: 55-65 (1992)Year). In one embodiment, the fetal cells are fetal by in situ hybridization.The target nucleic acid is detected in the infant nucleic acid. Using in situ hybridizationCan detect chromosomal DNA and cytoplasmic mRNA. exampleFor example, Lichter, P. et al. Human Genetics (Hum.Genet.) 80, 224-234 (1988) and Singer et al.See U.S. Pat. No. 4,888,278 issued. In-situ hybridizationFetal cells should be separated on a solid support such as a microscope slide when performingMake fetal nucleic acid available for detection. More details will be described in Example 3.In situ hybridization can be used, for example, to isolate Y in fetal DNA.Chromosomal-specific sequences can be detected to determine fetal sex. According to Example 5RUsing in situ hybridization, as described in detail,In fetuses containing chromosomal aneuploidy, such as sex, or chromosomal transfer or deletionChromosomal abnormalities can be evaluated. In another embodiment, the fetal DNA is enzymatically treated prior to detection of the nucleic acid sequence of interest.Amplify. The fetal DNA was subjected to PCR as described in more detail in Example 4.It can be amplified more. When performing amplification, fetal erythroid cells are lysed by boiling.And then a suitable number of denaturations and anneals (eg, about 24The fetal DNA can be amplified in a cycle of ~ 60). Control samples are false positivesIncludes tubes without added DNA to monitor amplification. Correct PCR conditionCan be modified to amplify more than one fetal gene simultaneously. "MaKnown as "multiplex," this method6 sets of diagnostic tools for diagnosis of strophy (Duchenne's Muscular Dystrophy)Used with Limer (Chamber Rain, Jay Sain, J.S.) et al., Prenat. Diagnosis, Vol. 9, 349-355 (1989)). When performing amplification, the obtained amplification product isSequences (ie, DNA whose presence is detected and / or quantified) and otherIt contains amplified fetal DNA consisting of a DNA sequence. Known methods, such asGel electrophoresis to analyze the amplified fetal subject DNA sequences and other DNA sequences.Can be separated. Digestion with restriction endonuclease, ethidium bromide stainingUltraviolet visualization of gelose gel, DNA sequencing, or labeled DNA probeHybridization with a specific oligonucleotide probe (such asIki, R.K. et al., American Journal of HughesMan Genetics Vol. 43 (supplement): A35 (1988))The method can be used to subsequently analyze the amplified DNA. Aryl-specific configurationAmplification of a row and hybridization to it results in amplified "mother's"To determine whether polymorphic differences exist between the sample and the "fetal" sampleIn addition, female fetuses can be identified based on the detection of paternal polymorphisms in fetal DNA.The hybridization can be used to determine. FetusA paternally derived DNA sequence can be identified on the autosomal chromosome of. ITherefore, using the method of the present invention, female fetus cells as well as male fetuses can be obtained from mother's blood.The cells can be separated and identified. Therefore, other methods such as amniocentesis are currently used.The method of the invention can be used in all nucleic acid based diagnostic procedures that have been performed.it can. After amplification, the amplification mixture can be separated based on the size of the nucleic acid fragments.Then, the fetal nucleic acid separated according to the obtained size is appropriately selected with a nucleic acid probe orProbe (fetal nucleic acid that is sufficiently complementary to theNucleic acid which hybridizes to the nucleic acid sequence of interest therein). GeneralTypically, the nucleic acid probe is labeled (eg, radioactive material, fluorophore or otherWith a detectable substance). Fetal nucleic acids separated by size and selected nucleic acid probesAt a temperature sufficient for hybridization of complementary nucleic acid sequences to occur.After maintaining for a time to generate the fetal nucleic acid / nucleic acid probe complex, using known methodsDetection of the complex is performed. For example, if the probe is labeled, fetal nucleic acid / labelThe nucleic acid probe complex can be detected and / or quantified (eg,Radiography, detection of fluorescent labels). Standard curve (ie detectedThe relationship previously investigated between the amount of label present and the amount of nucleic acid present).The amount of labeled complex (and the amount of fetal nucleic acid) can be determined. The fetal DNA / label is then labeled using known methods such as autoradiography.Detect the probe complex. Nucleic acid probe complementary to target nucleic acid and fetal DNAPresence of the target nucleic acid sequenceThe amount of fetal DNA can be investigated. The results were obtained from a mother's blood sampleQualitative or quantitative evaluation of fetal DNA. Have mutations that cause diseaseFor many potential genes, the presence of disease-causing mutations in the geneProbes are available that detect the polymorphisms of the restriction sites shown. For the target diseaseSuch restriction sites in fetal DNA using nucleic acid probes specific for related genesOf polymorphism in the fetal DNA has a mutation in the gene, andIs shown. The presence of fetal nucleic acid associated with a disease or condition can be detected and / or detected by the method of the invention.Or it can be quantified. For example, the probe St14 (Ober, Eye (Oberle, I.) et al., New England Journal of Medicine (NewEngl.J. Med.) 312, 682-686 (1985)), 49a (Guerin,Guerin, P. et al., Nucleic Acids Res.) Vol. 16, pp. 7559 (1988)), KM-19 (Gasparini, P. (Gasparini, P.) et al., Prenatal Diagnostics Vol. 9, 349-355 (1989)), or a deficiency in the Dusien muscular dystrophy (DMD) gene.Losing exons (Chamber Rain, Jay S, et al., Nucleic AcidResearch, Vol. 16, pp. 11141-11156 (1988)).The sequence is used as a probe. St14 is the DNA of the female fetus from the DNA of the motherA long arm of the X chromosome that can be used to identifyIs a polymorphic sequence of. It maps near the gene for Factor VIII: CTherefore, it can be used for prenatal diagnosis of hemophilia A. In the DMD geneWith the primers corresponding to the sequences flanking the 6 most commonly deleted exonsTherefore, use the primers that are successfully used for the diagnosis of DMD by PCRYou can also do it (Chamber Rain, JS, Nucleic AcidsResearch Vol. 16, pp. 11141-11156 (1988)). In the method of the present inventionOther conditions that may be more diagnosed are cystic fibrosis (Newton, Shear).Newton, C.R., et al., Lancet Volume 2, pp. 4881-1483 (1989)); β-Mediterranean anemia (Cai, S-P., Et al., Brad.(Blood) 73: 372-374 (1989); Kai, SP et al.Merikan Journal of Human Genetics (Am.J.Hum.Genet.) Vol. 45: 112-114 (1989); Saiki, R.K.) Et al., New England Journal of Medicine, Volume 319,537-541 (1988), sickle cell anemia (Saiki, Earl Kay et al.,New England Journal of Medicine, Volume 319, 537-541 (1988), Phenylketonuria (Dillera, Ai Ji)-(DiLella, A.G.) et al., Lancet Volume 1, 497-499 (1988)). A suitable probe (for use in the method of the present invention for the evaluation of each condition)Alternatively, multiple probes) can be utilized (eg, PCT application WO 91/0766).0). In another embodiment, the invention relates to a midterm fetus from a peripheral blood sample from a pregnant woman.The present invention relates to a method for isolating infant erythroid cells. The method involves obtaining a peripheral blood sample from a pregnant woman andPeripheral blood tests in media containing hematopoietic cell growth factors, such as erythropoietinThe cells in culture are cultured to prevent the dividing cells from undergoing the cell cycle or to be disrupted.Exposure of cultured cells to agents that synchronize cell growth and isolation of metaphase fetal erythroid cellsIt includes doing. Inhibits or regulates the division of cells in the cell cycleAgents that synchronize cell growth are known in the art and include colcemid, colIncludes hytin and vinblastine salts. Drugs that synchronize cell growth areKnown in the field, bromodeoxyuridine, fluorodeoxyuridineAnd ethidium bromide. After cell culture, use standard methods toRed can be prepared and used for further analysis (Example 2reference). In another embodiment, the present invention relates to the present invention in peripheral blood samples from pregnant women.A method of preferential isolation of fetal cells from pregnancy is provided. The method is from a pregnant womanObtaining a peripheral blood sample containing erythroid cell growth factors such as erythropoietinCulturing the cells in the peripheral blood sample in the following medium and then isolating the fetal erythroid cellsIt consists of isolating fetal cells from the current pregnancy. The term "maternal pregnant woman"Pregnant women who have had one or more pregnancies in addition to their current pregnancies. This method, Based on the short lifespan of erythroid progenitor cells (Beck, WW.S.), Hematology, 5th Edition, MIT Press:Cambridge, Mass. (1991)). Life of erythroid progenitor cellsSince the lifespan of life-producing erythroid progenitor cells is about 3 months, it was obtained from peripheral blood samples of multipartum pregnant women.The cultured fetal erythroid cells will be from the present fetus rather than from the previous fetus.This indicates the isolation of another long-lived fetal cell type that may be present in the maternal blood sample.ToThe advantage of isolating fetal erythroid cells is superior. For example, fetal lymphocytesAlthough it is present in the mother's peripheral blood, lymphocytes can survive in the peripheral blood for several years.Schroder et al., Transplantation No. 17, 346 (1974); Ciaranfi et al., Schweizer.Riche Medicinisch Bochenschrift (Schweizerische Medizinische Wochenschrift) 107, 134-138 (1977)). YoFetal lymphocytes found in blood samples from mothers of pregnant women wereOr from a previous fetus, sex identification and / or current fetusMake the diagnosis of. The present invention will be further described by the following examples, which are considered to be limited.should not be done. All references and publications cited throughout this applicationThe contents of the granted patents and patent applications are also incorporated herein by reference.To be considered.Example 1 Culture of erythroid progenitor cells from peripheral blood samples obtained from pregnant women In this example, erythroid progenitor cells from a peripheral blood sample obtained from a pregnant woman were cultured.did. First, the peripheral blood sample is subjected to density gradient centrifugation (single layer or two layers) to obtain peripheral blood.Removes most of the annuclear red blood cells that are abundant in theErythroid progenitor cells prior to the culturing step while removing many nucleated cell typesEnriched. This results in much less than present in the original peripheral blood sample.It became possible to culture with a large number of cells. Informs for performing pregnancy sonogram (ultrasound) and genetic amniocentesisA mother's peripheral blood sample was obtained from a pregnant woman by venipuncture after deconcentration. Each placeIn this case, a maternal blood sample was obtained before performing the amniocentesis. As an anti-aggregating agentAcid Citrate Dextrose Solution A (ACD-18 ml dispensed into two Vacutainer tubes containing A), Whole peripheral blood was obtained from each pregnant woman. The day after the sample was obtained, the mother's peripheral blood test was performed by express delivery.Got paid. Invert several times to ensure sample mixing from each of the three samplesObtain 5 ml of undiluted blood and use the Polymorph Prep (Polymorphprep) overlayed on top of the gradient. With the same volume of phosphate buffered salineThe remaining blood is diluted and 5 ml of the diluted blood is diluted with Ficoll-Paq.ue) gradient, Histopaque two-layer gradient, and NicoOverlaid on top of a Nicodenz bilayer gradient. Red blood along the density gradientA diagram illustrating the typical relative partitioning of sphere precursors and nucleated red blood cellsAs shown in FIG.Ficoll-Burk gradient Ficoll-plaque (1.077 g / m in a 15 ml conical centrifuge tube)1; manufactured by Pharmacia of Uppsala, Sweden) 3.5 ml of diluted peripheral blood was overlaid on 5 ml. 400 tubes at room temperature in a tabletop centrifugeIt was centrifuged at xg for 30 minutes. Buffy coat at the interface between plasma and Ficoll-Park (Remove the buffy coat layer (referred to as F1), rinse, and then incubate as follows.Was.Histopark 2-layer gradient Histopark in a 15 ml tube 1.119 g / ml (Sigma Chemical(Sigma Chemical) 2 ml, Histopark 1.077 g / ml (Sigma Make)1.5 ml (manufactured by Mikaru) was carefully overlaid. Next, hist 5 ml of diluted bloodLayered on top of the park. Centrifuge tubes at room temperature for 30 minutes at 400 xg at room temperature.I thought Plasma and 1.077 g / ml gradient using a Pasteur pipetteThe buffy coat (referred to as H1) at the interface with was collected. Can contain nucleated red blood cellsIn order to collect the regions that are considered to have the highest properties, from the 1.077 / 1.119 interfacePaste the entire 1.119 layer (called H2) to the red blood cell pellet below with a Pasteur pipette.I sucked in. Place these two cell fractions in a clean tube, rinse,Then, it was cultured as described below.Polymorph prep gradient Polymorph prep 1.113 g / ml in a 15 ml tube (NikomedgibUndiluted whole blood was overlaid in 3.5 ml of Co (Nycomed Gibco BRL).The tubes were centrifuged at 500 xg for 30 minutes at room temperature in a tabletop centrifuge. Red blood in a whole blood sampleSince the spheres were in contact with the polymorph prep medium, they wereAggregated and settled in a gradient under centrifugal force. This gradient medium has a high immersionBy taking advantage of the tendency of red blood cells to lose water when entering a permeable environment,Designed to separate gangs. As expected, the mother's sample had two distinct differences.The different bands are shown on the polymorph prep. Plasma obtained from each blood sample /Use a Pasteur pipette to apply a buffy coat (called P1) on the polymorph prep interface.Aspirate and transfer to a clean test tube. Then theoretically nucleated red blood cells and red blood cellsPut the polymorphonuclear cell layer (called P2) containing the progenitor cells into another clean test tubeMoved. For correct osmotic pressure, add 0.45% NaCl in the same volume of distilled water.The cells were allowed to recover. Dilute cells to 12 ml with phosphate buffered saline andCultured as described.Nicodens 2-layer gradient Obtained Nicoden's (Gibco / BRL) in powder form, 27.6 g of Nicoden's flourThe powder was treated with 5 mM Tris-HCl, pH 7.5, 3 mM KCl in distilled water, andAnd a total volume of 100 ml was reconstituted in a buffered medium consisting of 0.3 mM EDTA.I let you. The 27.6% solution (density 1.150 g / ml) was autoclaved.Bacteria. Mixing 0.75 g of NaCl in 100 ml of the above buffered mediumTo prepare isotonic NaCl dilution (density 1.003 g / ml). NaCl rareThe preparation was sterilized with a 0.22 μm filter. 27.6% Nicoden's solution and NaCl dilutions were diluted in a ratio of 3: 2 and 1: 1 to give densities of 1.090 g each./ Ml and 1.075 g / ml of two solutions were obtained. 2 in a 15 ml tube1.5 ml of Nicoden's 1.075 g / m per ml of Nicoden's 1.090 g / ml1 was carefully overlaid. Then in the phosphate buffered salineCarefully add 5 ml of 1: 1 diluted blood to the top of Nicodens 1.075 g / ml.Layered. The tubes were centrifuged at 1500 xg for 30 minutes at room temperature in a tabletop centrifuge. thisThe combination of gradients provides a much wider spread than other gradients.Scattered cell bands were obtained. The cell layer was contaminated with a large number of mononuclear red blood cells. pathUsing a tool pipette, measure the interface between plasma and 1.075 g / ml gradient.The cell layer (designated N1) was collected. Most of the 1.090 layers (called N2) are pass-throughCollected with Lupet. There were so many cells in this layer that all of themNo part was used. Place these cell fractions in a clean tube.Was.Preparation of medium The basic medium used is Iscove's Modified Dulbec medium.1.1% methyl cellulos in co's Medium (IMDM; Sigma Chemical Co.)Su (4000 centipoise; manufactured by Sigma Chemical Co.), 30% fetal bovine serum (SiGuma Chemical Co., Ltd., 0.1 mM 2-mercaptoethanol (Sigma Chemica)Le, and 1% bovine serum albumin (BSA, fraction V; Sigma)・ Chemical company). 2 units / ml erythropoiechi in culture(Sigma Chemical Co.) to enhance the proliferation and maturation of erythroid cells.Was. To prepare a 3.2% solution of methylcellulose in IMDM, 6.4 g of methylcellulose was prepared.Cellulose was added to 1 liter of oat containing 190 ml of sterilized IMDM.Weighed into a Reeve bottle. Autoclave the solution with the stirrer bar still in the bottledid. After autoclaving, methylcellulose formed a hard pink stopper in the bottle.Was. The bottle was shaken vigorously until the methylcellulose broke into a slurry. To room temperatureUpon cooling with, the methylcellulose returned to solution. Weigh 10 g of BSA, about 60 m in a small beaker on a stirrer plateBS of pH 7.6 at a final concentration of 10% by slowly adding to 1 liter of distilled water.A was prepared. On the other hand, 10 g of NaHCOThreeDissolved in distilled water andMake the final volume 100 ml in the flask and filter sterilize with 0.22 μm filter10% NaHCOThreeWas prepared. Continuously monitor with a pH meterWhile adding BSA solution to 10% NaHCOThreeThe pH was adjusted to 7.6. Constant volume of this solutionPour into a flask, make up to 100 ml with distilled water, and filter with a 0.45 μm filter.Then, it was sterilized with a 0.22 μm filter. Add 10 μl of 2-mercaptoethanol to 1 ml of IMDM in the poison hood.Added. In a sterile tissue culture hood, add 0.75 ml of this solution to 49.5 ml of IMD.Added to MD, mixed and filter sterilized with a 0.22 μm filter. Add 3.2% methylcellulose / IMDM in an autoclaved bottle with penicillaN-streptomycin antibiotic (5000 units / ml, 5000 μg / m1; Gibco / BRL) 5 ml, L-glutamine (200 mM; Gibco / BRL)5 ml, sterilized heat-inactivated fetal bovine serum (manufactured by Sigma Chemical Co.) 180 ml, 10% BSA (pH 7.6) 60 ml, and filtered ethanol / IMDM 40 m1 was added. Thoroughly mix the contents of the bottle with 2.3 ml of medium in a 15 ml test tube.We dispensed each. Test tubes were stored frozen at -20 ° C until needed.Cell plating and culture Two-layer histopark guarient (1.077 g / ml on 1.119 g / ml)) Or a polymorph prep gradient to separate whole blood samples by density gradient centrifugation.Then rinse the desired cell fractions twice with phosphate buffered saline and IMDMRinse once and resuspend in IMDM to a total volume of 0.5 ml. This cell suspension0.5 ml of the liquid was added to 0.2 units of 30 units / ml erythropoietin (final concentration: 2 units).Knit / ml) with methylcellulose in a 15 ml conical centrifuge tubeMedium to 2.3 ml. Vortex the tube vigorously to ensure complete mixing of the ingredients while at the same timeAll cell clusters confusing with colony formation were destroyed. The final product is concentratedIt was a dense viscous syrup. 1.5 ml of cell-containing medium was added to 100 mm falcon (Falcon) plastic dish (Becton Dickson)Two 35mm with covers in Lincoln Park, NJ)Falcon plastic tissue culture dishes (Becton Dixon)I put it in it. The third 35mm Falcon dish without cover isPlace in a Falcon dish and partially fill with 2 ml of sterile distilled water to keep humidityOffered. Cover the 100ml Falcon dish and cover the entire dish.5% CO2And transferred to a 37 ° C. incubation filled with More mature CFU-E progenitor cells show clear colonies of up to 150 cells for 4 days.Within 8 days, virtually all of these mature cells in culture had formed.It contained visible hemoglobin. BFU-E achieves high levels of differentiationErythropoietin receptor is not expressed untilIt did not start growing immediately. Large dispersion by 8-10 days of cultureBFU-E colonies were visible, and by day 14, these colonies were strongly damaged.It became moglobin. Typical examples of CFU-E and BFU-E colonies are shown in Figures 2 and 3, respectively.(The illustrated colony was isolated from fetal liver). Table 1 shows blood tests from pregnant women.BFU-E and CF obtained by culturing each cell fraction ofSummarize the number of U-E colonies. Ficoll-Plaque (F), Double Layer, Histova(H), polymorph prep (P), and nicodens (N) density gradientsAnd fractionated the sample. Due to the presence of numerous red blood cells that obscure the culture,It was not possible to observe or enumerate the cells from Slice N2.Example 2: Isolation of cultured erythroid cell colonies and preparation of metaphase spreads In this example, erythroid cell colonies cultured as described in Example 1.Of the erythroid cells were isolated on a microscope slide for further analysis.It was used to prepare the pad.Slide preparation Rajendra et al. (Human Genetics) (1980) 55: 363-366) and Dube et al.Cancer Geneticsand Cytogenetics) (1981) Volume 4: 157-168)Teflon-lined glass slide (cellLine-Associated Inc. (Cel-Line Assoc. Inc.), NiCollected directly on Newfield, NI. Usually these red blood cellsSince the lineage cells are non-adherent, the slides were first coated with 0.1% poly-L-lysine.To induce cell attachment to the slides so that there is no loss during the collection process.PoFor treatment with Li-L-lysine, 100 mg of poly-L-lysine (Sigma Chemica)1 ml stock solution was dissolved in 10 ml of distilled water to prepare a 1% stock solution. Respectively1 ml was stored frozen until used. To prepare a 0.1% working solution100 μl of 1% stock solution was diluted with 900 μl distilled water. 1 drop of workSolution was placed on each slide at a 5 mm site. Cover the slide sidewaysHumidification chamber without damaging (wet paper towels andClosed plastic with a rack to keep slides out of contact with paper towelsIt was placed in a cytotic box) and incubated at 37 ° C. for 2 hours. IncubationAfter that, the slides were individually rinsed with distilled water in a beaker and air dried at room temperature. CoatingThe resulting slides were stored frozen at -20 ° C until ready for use.Colony harvest CFU-E colony-derived cells are most prominent on days 2-6 because of the rapid growth peaks.Well collected. After this time, the nucleus is protruding or dense, denseWhich made the analysis even more difficult. Of the proliferative state before the extreme homogenizationAt day 10, or afterwards if a large number of non-dividing nucleated red blood cells are desiredIn addition, cells derived from BFU-E could be collected. Colonies were poly-L-lyCoat the 5 mm area (4 to 6 areas per slide) on the gin-coated slide.Collected Ronnie. A large number of colonies formed in the culture, three per site orOnly gives one colony each, unless sometimes smaller colonies are obtained.I put it on the site. Colonies collected per sample due to differences in cell growth between samples-The total number ranged from 3 to 314. Colonies were identified under an inverted microscope and a 10 μl tip set to 4 μlEquipped with Gilson Pipetman (Rain Instrumentin Instrument, Woburn, Mass.)I took it out. 0.1 μg / ml colcemid (guidure) on poly-L-lysine slides1 by pipetting into a 15 μl IMDM droplet containing Buko / BRL)Each colony was dispersed by putting it in and out 0 to 20 times. SlidePlace it sideways in a humid chamber and incubate at 37 ° C for 15 minutes, thenAt this time, 20 μl of 0.075 M KCl hypotonic solution was gently infiltrated into each drop.After an additional 15 minutes of incubation at 37 ° C in a humidified box, 30% 3: 1 methano: Glacial acetic acid fixative / 40 μl of a solution consisting of 70% 0.075M KClIt was added gently. Incubate slides at room temperature for 5-10 minutes, thenThen, the excess liquid was set aside without disturbing the cells attached to the slide.Prior to drying the slides, pasteurize fresh 3: 1 methanol: glacial acetic acid fixative.Drop a pipette onto each slide and apply air to the wet slide to spread the cells.Facilitates spreading and flatteningWas. After air-drying the slide, slide the slide into Optistain II-A (Optistain IIA) (Made by Gam Red, Capistrano, California) For 5 minutes, then 10 minutes in 3: 1 methanol: glacial acetic acid fixative.Pickled. Dehydrate the slides with an ethanol series or immediately add moreIt was either stored for analysis or stored frozen at -20 ° C until ready for study.The erythroid cells on the microscope slide thus prepared were paired with the nucleic acid probe.Cell hybridization, Wright's staining, banding (banding) or storage. Add colcemid to cell-containing solutionNot doing so reveals erythroid cells that are not arrested at mid-stage in the same way.Prepared on a microscopic slide.Example 3 In cultured erythroid cells by in situ hybridizationDetection of Fetal DNA In this example, fluorescence in situ hybridization(FISH) to detect fetal DNA in cultured and isolated erythroid progenitor cells.Issued. Hybridization of DNA derived from erythroid cells is specific to Y chromosomeWas performed using both a specific probe and an X chromosome-specific probe. Two prosLabels the different fluorescent markers so that they can be identified by different colors.Was. Y-specific sequences in DNA from erythroid cells must be of fetal originSince this probe is not present, hybridization of this probe to DNA derived from erythroid cells was performed.Is used as an indicator of cells of fetal origin.Fluorescence in situ hybridization Erythroid progenitor cells were cultivated as in Example 1 and colonies were cultivated as in Example 2.Separated and placed on a microscope slide. Repetitive sequence around the centromere of X chromosomeX-chromosome-specific probe derived from a cosmid containing and a cosmid p containing a repetitive sequenceFISH was performed using a Y-specific probe derived from DP97. The probe isKlinger et al., American Journal of Human GeneTics (Am. J. Hum. Genet.) 51: 55-65 (1992)It is described in more detail. Although the X-specific probe was labeled with biotin,The heterologous probe was labeled with digoxigenin. Biotinylated X chromosome probe 2.It was used at a concentration of 5 ng / μl and 5 ng / μg of digoxigenin labeled Y chromosome probe was used.Used at a concentration of μl. The hybridization, washing, and detection protocols used were cleanGarr et al., American Journal of Human Genetics, Vol. 5155-65 (1992), modified as follows. HybridizeImmediately before the application, 70% -80% -90% -100% ethanol series (1 minute immersionThe slides were dehydrated by pickling and then air drying for 1 minute). Ultrasonic treatment of 8 μg / μlSalmon sperm DNA (Sigma Chemical Co.) and 2 μg / μl human C50% formamide / 10% deionate containing ot-1 DNA (Gibco / BRL)X and Y dyeing in kisstran sulfate / 6X SSC (standard sodium citrate)The probe DNA for the chromophore was suspended. 2.5 μl of probe cocktail dropAdd to 5 mm site on slide and cover with glass coverslip. CoversThe lip was not sealed to the slide. Slide the slide warmer at 80 ℃-On the slide for 5-6 minutes, probe and target nucleus DN on the slide glassA was denatured at the same time. Incubate slides in humidified box overnight at 37 ° Cdid. The next day, remove the coverslips and slide the slides at 42 ° C in 50% form.AmideWashing once with 2X SSC (pH 7.0) for 10 minutes, 0.1X at 60 ° CWash once with SSC for 10 minutes. 3% BSA / 4XSSC at 42 ° C/0.1% Twin 20 (polyoxyethylene-sorbitan monolaurate; sigMa Chemical Co., Ltd.), after 5 minutes of blocking step, μg / ml anti-digoxiGenin fluorescein isothiocyanate (FITC) antibody (digoxigeninRecognizes and fluoresces green) (Boehringer Mannheim) company, Indiana (IN), Indianapolis)And 2 μg / ml Cy-3 streptavidin (strongly attached to biotin-labeled probeBinds and fluoresces red) (Jackson ImmunoResearch LaboratoriesInc. (Jackson ImmunoResearch Labs, Inc.), Pennsylvania1% BSA / 4X SSC with West Grove, PAHive the nuclei on the slide by incubating for 15 minutes at 37 ° C inThe redistributed labeled probe was detected. Then slide the slides to 42 ° C.Remove by washing once with 4X SSC / 0.1% Twin-20 for 10 minutes.Excess unbound fluorochrome that would otherwise give a false signal backgroundWas removed. 2.33% DABCO antifade (1,4-diazabicyclo [2.2.2] oKutan; manufactured by Sigma Chemical Co., Ltd.), 100 mM Tris pH 8.0, and0.1 μg / ml DAPI (4,6-diamino-2-phenyl-indole;On a thin layer of 90% glycerol on slides containing (Guma Chemical)Put a coverslip on. Fluorochrome DAPI is intactWhen it binds to the AT-rich region of the small groove of DNA, it fluoresces blue under ultraviolet light,Therefore, it is useful as a nuclear counterstain (Schweizer,Ambrose and Andrle, 1978). Suitable fireflyOptical filter (Omega Optical Inc.), Brattleboro, VT equipped with Zeiss AxioZeiss Axioplan Epi-fluorescence microscope (Carl Zeiss, Incorporated40x and 100x oil immersion lenses with Ted (Carl Zeiss, Inc.)The slide was observed. The filter used for DAPI fluorescence is a 365 nm excitation filter.Luther, 410nm dichroic filter, and 420LPnm emission fill485/20 nm excitation filter, 510 nm filter for FITC.Using a color filter and a 520-560 nm emission filter; Cy-For fluorescence, 515-560nm excitation filter, 580nm dichroic filter-, And a 590 LPnm emission filter were used. Kodak Goal100x oil-immersion objective lens using a 400D filmThe hybridized nuclei were photographed using a 5 mm camera.Analysis of maternal blood samples A total of 37 peripheral blood samples were collected from pregnant women with consent to 10 5/7 or more pregnancies.Collected during 22 weeks. Two-layer Histopark 1.077 / 1.119g / mlDensity gradient (21 samples) or polymorph prep gradient (14 samples)Cells were fractionated from whole blood using either of Two samples (Samples 11 and 12), 2 layers Histopark, polymorph prep, Ficoll-park and 2 layersFractionation was performed with a Nicodens gradient. The fractionated cells were treated as described in Example 1.Incubated with lyspopoietin. In most cases, H1 or P1 and H2 orAlternatively, the P2 cell fraction was cultured. CFU-E type colonies are H2 orWas collected from the P2 fraction, but occasionally from the H1 or P1 fractionsWas collected. Colonies were analyzed by FISH as described above. Cytogenetic contentThe actual karyotype of the fetus determined by analysis is shown in the last column (46, XY = male, 46,XX = female). The results are summarized in Table 2. Ultrasonography and / or cytogenetic analysis proves the fetus to be maleOf 21 culture samples from pregnant women (twins, one male and one female)(Including sample 17), the XY colonies were the same in 7 samples by FISH.The male detection rate was 33.3%. Number of XY colonies per sampleWas 1 to 8 (in these cases, the total number of colonies analyzed2.1% to 33.3%). Having a female fetus actually by cytogenetic analysisFrom 16 pregnant women (samples of twins, one male and the other female)No XY colonies were detected, and the false positive rate was 0%. AnalyzeThe pregnancy duration of 37 pregnant women ranged from 105/7 to 22 weeks.105/7 week sample 1 is the earliest pregnancy with a male fetus analyzed,Male cells were shown in 4 out of 120 colonies. Sample from male colonyThe slowest gestation period in which the cells were cultured was 17 weeks (Sample 18). Table 3 shows the gestational period (week) when the blood sample was obtained, and the time when the culture colony was obtained.Dient fraction, period of time cells were cultured before harvest (days), and FISHCorrelate the total number of collected colonies that showed male cells with the percentage value.Example 4: Polymers for amplifying gene sequences in cultured erythroid progenitor cellsUse of the Lase chain reaction In this example, it is present in cultured fetal erythroid progenitor cells derived from maternal peripheral blood.Polymerase chain reaction was used to amplify the Y-specific DNA sequences that 106A polymerase chain reaction capable of producing a copy of the target gene sequence, orPCR is used to amplify the gene sequences present in cultured erythroid progenitor cells. WombPCR specific for repetitive sequences present on the Y chromosome to determine the sex of the offspringUse primers. More potent amplification signa from rare male fetal cellsRepeat sequences are selected because they result in Probe Y411 (MasachiOf Children's Hospital, Boston, BostonIncluded by Dr. Ulrich Muller)Use a primer that hybridizes to the short arm region of the Y chromosomeI do. Y411 is Y156 (Muller, U. et al., Nucleic AShids Research (Nucleic Acids Res.), Volume 14, pp. 1325-1329 (1986)), repeated 10 to 60 times,It is absolutely Y-specific. Detected using Y chromosome-specific probe Y411Two Y411 designed to amplify a possible 222 base pair (bp) sequenceRegion specific primers, primers 411-01 and 411-03 are used.The primer sequences are described in Bianchi, D.W. et al., ProcedureDings of National Academy of Sciences USEB, Vol. 87, pp. 3279-3283 (1990). Other suitableSuitable primers are Bachtel, S. et al., Human ReproductHum. Reprod., Vol. 6, pp. 1446-1469 (1991).Have been. A series of standardization experiments to determine the minimum amount of detectable DNA in a cell sample.I do. DNA from male and female individuals was prepared at a 10-fold dilution (1 pg-1mg), using standard reagents including reaction buffer, Perkin-Elmer DNGene by A thermal cycler (Perkin-Elmer DNA Thermal Cycler)Amp Kit (Perkin-Elmer Citas Catalog Number N801-0055). Samples for male DNA with measurements obtainedPrevent aerosol contamination of. Wear gloves and mix under sterile conditions.All PCRs were performed with a replaceable pipette. All reagents in a sterile mannerRestriction endonuclease with one digestion site in the target sequence, prepared and prior to PCRIncubate overnight with ze. These precautions do not use DNAA control experiment with all reagents inAnd provide a substantial absence. The number of amplification cycles varies between 18 and 30You. Each amplification cycle consisted of 94 ° C for 1 minute, 60 ° C for 2 minutes, then 72 ° C for 3 minutes., With a 10 minute chain extension in the last cycle. Amplified DNA sampleGalose gel electrophoresis, transfer to nylon filter, then32P label Y41Hybridize with 1 probe. Erythroid progenitor cells are cultured and isolated as in Example 1. Cells before amplificationIt is lysed by boiling, which makes the erythroid cell DNA available for amplification. FineProbe Y as a demonstration that the cell originated from a male pregnant fetusAmplify erythroid cell DNA for the 222 bp sequence in 411. usedThe above conditions detect a minimum of 100 pg fetal DNA, or the equivalent of 15 cellsTo be able to By increasing the number of cycles used for PCR,The degree limit can be improved. Further reduce false positive amplification and agarose gelIn order to enable detection of fetal DNA at the single cell level above, the length of the Y chromosome must beA primer derived from a single copy of the arm-specific sequence, PY49a (gueriGuerin, P. et al., Nucleic Acids Research, Vol. 16, 77.PCR is performed using page 59 (1988).Example 5: Detection of chromosomal aberrations in maternal blood-derived cultured erythroid progenitor cells In this example, for cultured fetal erythroid progenitor cells derived from maternal blood,Perform in situ hybridization using a set of chromosome-specific probesTo detect chromosomal abnormalities in fetal cells. Good signal to noise ratio andAndDNA probes for specific chromosomes that provide good spatial variation of fluorescent signalThe set of lobes is used for in situ hybridization. Special probe center5 chromosomes, often seen as liveborn aneuploids(Chromosomes 13, 18, 21, X, and Y). Chromosome 1 probeIs used as a control. A common method in constructing probes is that of many geneticsA starting clone that maps to the desired chromosome by both physical and physical methods.Identified and then used the clones for further hybridizationIs to identify a matching cosmid "alignment group" to be used as a group. Chromosome 21The probe set for 3 cosmid preparations containing 80 kb non-overlapping DNA.It is a group of columns. The probe set for chromosome 18 is a 109 kb non-overlapping DN3 is a cosmid alignment group including A. The probe set for chromosome 13 is about 973 cosmid alignment groups containing kb non-overlapping DNA. For X chromosomeThe lobe is a cosmid containing a repeating sequence around the centromere. Y chromosomeThe lobe is pDP97, a clone of repetitive sequences (Eco of pUC-13.5.3 kb EcoR from cosmid Y97 subcloned into RI siteI Y fragment). All probes are based on Klinger et al., American Jar.Journal of Human Genetics, Vol. 51, pp. 55-65 (1992 years). To diagnose chromosomal abnormalities in the fetus, the erythroid system as described in Example 1Progenitor cells are obtained from maternal blood and cultured, and the chromosome-specific probe as described above is used.Chromosomal abnormalities by performing in situ hybridization. In situ hybridization was performed under suppressed conditions (Cremer et al.,Human Genet., 80, 325-246 (1988); Lichter et al., Human Genetics, 80th.Vol. 224-234), Example 3 and Klinger et al., American Ja.Journal of Human Genetics, Vol. 51, pp. 55-65 (1992 years). Hybridization of high copy number repetitive sequencesAnd suppresses chromosomal specificity by including whole-genome human DNA.Prove by hybridization to spreads. Biotin-UTP labeled, hybridized under repressing conditions, then boundDetecting specific hybridization by streptavidin-FITC,It is shown in microscope analysis as a single "dot" in the FITC image.Alternatively, perform in situ hybridization with multiple probesIn some cases, the individual probes are labeled separately so that they can be identified by fluorescence.You can also For example, label 1 probe with biotin-UTP andOne probe can be labeled with digoxigenin-UTP. Former proProbe with Cy-3 streptavidin and the latter probe with anti-digoxigeni.-FITC. Probes are easily identified and countedIt produces a sensitive and tight fluorescent signal in interphase cells. Hybridization of a chromosome-specific probe for DNA derived from fetal erythroid cellsHybridization of the same probe to DNA from normal cellsDiagnosis of chromosomal abnormalities is made by comparing with normal control. For example,Maternal cells can be used as a normal control. Alternatively established in advanceNormal controls can also be used for comparison. In fetal erythroid cellsThree chromosomes for a particular chromosome, eg, usually chromosome 21, 18, or 13Ratio of fluorescent signal to only two fluorescent signals for the same chromosome in normal controlsBy comparison, trisomy which is a common chromosomal abnormality (specific chromosome 3(Rather than two) copies are present in the cell). sufficientTested per number of hybridized cells, present per cellMake a statistically significant measurement of the number of fluorescent signals.Equivalent Without undue experimentation, one of ordinary skill in the art would be able to use the special tools of the invention described herein.Many equivalents to a body example will be recognized or can be identifiedLike. Such equivalents are considered to be within the scope of the following claims.
─────────────────────────────────────────────────────フロントページの続き (72)発明者 クリンガー,キャサリン・ダブリュー アメリカ合衆国01776マサチューセッツ州 サッドベリー、ボーディッチ・ロード54 番────────────────────────────────────────────────── ───Continuation of front page (72) Klinger, Catherine W. Inventor United States 01776 Massachusetts Sudbury, Boditch Road 54 Turn