JPH02234699A - β―ラクタマーゼの検出方法およびそれに用いるキット - Google Patents

β―ラクタマーゼの検出方法およびそれに用いるキット

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JPH02234699A
JPH02234699A JP2006096A JP609690A JPH02234699A JP H02234699 A JPH02234699 A JP H02234699A JP 2006096 A JP2006096 A JP 2006096A JP 609690 A JP609690 A JP 609690A JP H02234699 A JPH02234699 A JP H02234699A
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JP
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lactamase
general formula
formula
biphenylene
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JP2006096A
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Christopher Bieniarz
クリストファー・ビエニアーズ
Michael J Cornwell
ミカエル・ジェイ・コーンウェル
Douglas F Young
ダグラス・エフ・ヤング
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Original Assignee
Abbott Laboratories
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、試薬の一つにβ−ラクタマーゼのセファロス
ボリン基質を用いる発色反応(chromogenic
 reactions)を利用したアッセイ方法および
キットに関する。
(従来の技術および発明が解決しようとする課題)β−
ラクタマーゼは、ある種の細菌によって産生される酵素
群である。これらの酵素は、β−ラクタム抗生物質治療
に対する耐性をこれらの細菌に付与する。β−ラクタマ
ーゼ産生能は、おそらく、細菌におけるβ−ラクタム抗
生物質耐性の最も重要で一般的な原因である。たとえば
、β−ラクタマーゼ産生閑に感染した患者をセファロス
ボリンで治療すると、このセファロスポリンは多くのβ
−ラクタマーゼにより認識され代謝産物に変換されてし
まい、抗生物質能はほとんどもしくは全くなくなる。β
−ラクタマーゼ活性について患者試料をスクリーニング
することにより、不適当な抗生物質治療から患者を回避
させることが可能となる。
β−ラクタマーゼはまた、酵素イム/アッセイ(EIA
s)において標識としても用いられる。β−ラクタマー
ゼは、ターンオーバー数が非常に大きく、多くの市販源
から非常に高純度で容易に入手可能であり、リガンドー
抗体結合と両立する最適pHを有し、比較的安定であり
、分子量が小さく、安価であり、生体液中には通常存在
しない。
これとは対照的に、他の一般的に用いられる酵素標識、
たとえばアルカリホスファターゼ、西洋ワサビペルオキ
シダーゼ、β−ガラクトシダーゼなどは、一般に上記利
点のすべてを有しているわけではない。たとえば、西洋
ワサビペルオキシダーゼは、過酸化水素の存在下で種々
の程度に不安定な色原体基質を必要とし、また西洋ワサ
ビベルオキシダーゼの色原体基質の免疫原性および変異
原性が潜在的問題として残る。他の不利な点としては、
西洋ワサビペルオキシダーゼ/IgG結合体の収率が低
いこと、および結合後に酵素活性が失われることが挙げ
られる。さらに、西洋ワサビペルオキシダーゼは、異な
るpH値において著しく異なる安定性特性を示す。西洋
ワサビペルオキシダーゼはまた、溶血の問題があること
、およびその基質がヘモグロビンと交差反応性を示すた
め使用が困難である。
β−ガラクトシダーゼ基質は、しばしば高い割合で非酵
素的加水分解に供され、その結果、数多くの試験が失敗
に終わる。加えて、酵素結合により酵素活性が失われる
ことも起こり得る。最後に、β−ガラクトシダーゼの分
子量が大きいため、ある種の応用には問題がある。その
結果、β−ガラクトシダーゼを利用した市販品は、ある
としてもわずかである。
アルカリホスファターゼは、妥当な費用で容易に人手可
能な酵素である。しかしながら、アルカリホスファター
ゼの結合効率はかなり低く(一般に約5%)、しかも結
合後は、アルカリホスファ夕−ゼに結合したリガンドの
免疫学的活性のうちわずかに約10%もしくはそれ以下
しか残らない。
アルカリホスファターゼ結合体の熱的安定性は一般に非
常に低い。さらに、ヒトから採取した試料にはアルカリ
ホスファターゼが含まれているため、この内生のアルカ
リホスファターゼ活性から標識アルカリホスファターゼ
を検出することは困難である。
(課題を解決するための手段) 本発明の目的は、試料中のβ−ラクタマーゼの検出方法
であって、 (a)該試料を〜般式I: (式中、R.は、β−ラクタマーゼによる被認識能を維
持する基;R,は、それが結合する硫黄原子と一緒にな
って脱離基を形成し、その際、その共役酸の水中におけ
るpKaは8未満である,Mは、水素原子または第I族
金属原子である)で示されるβ−ラクタマーゼ基質にさ
らし、 (b)該脱離基を一般式■. X6 (式中、R3、R4およびR5は、それぞれ、得られる
テトラゾリウム塩の酸化還元電位を0もしくは低ボルト
になるように選択した基;Xは、アニオンである)で示
されるテトラゾリウム塩にさらして、該脱離基の存在下
で発色沈澱を生成させ、つl1 いで (c)該発色沈澱をモニターして活性β−ラクタマーゼ
の存在を検出する ことを特徴とする方法; 試料中のβ−ラクタマーゼを検出するためのアッセイキ
ットであって、 (a)上記一般式Iで示されるβ〜ラクタマーゼ基質、
および (b)上記一般式IIで示されるテトラゾリウム塩から
なるアッセイキット・および 試料中のリガンドを検出するためのアッセイキットであ
って、 (a)該リガンドに対する特異的結合成分と上記一般式
■で示されるβ−ラクタマーゼ基質の結合体、および (b)上記一般式IIで示されるテトラゾリウム塩から
なるアッセイキットを提供することにある。
本発明は、ある種の感染性細菌を含む試料中のβ−ラク
タマーゼを検出するための方法およびキット、さらに標
識としてβ−ラクタマーゼを泪いた酵素イム/アッセイ
に関する。本発明の方法には、試料を上記一般式■で示
されるβ−ラクタマーゼ基質にさらすことにより、試料
中のβ−ラクタマーゼ活性を検出することが含まれる。
上記一般式Iにおいて、RIは、β−ラクタマーゼによ
る該セファロスボリン基質Iの被認識能を維持する基で
ある。この化合物がβ−ラクタマーゼにさらされると、
基R,は、それが結合している硫黄原子ととともに脱離
基を生成する。その際、該脱離基の共役酸の水中におけ
るpKa値は8未満である。
Mは水素原子または第I族金属である。β−ラクタマー
ゼ含有試料を一般式Iの化合物にさらして脱離基が生成
した後、この脱離基を上記一般式IIで示されるテトラ
ゾリウム塩にさらす。一般式■においてR3、R4およ
びR,は、それぞれ、得られるテトラゾリウム塩の酸化
還元電位をOもしくは低ボルトになるように選択した基
である。Xはアニオンである。
基質Iの該脱離基が上記テトラゾリウム塩にさらされる
と、該脱離基の存在下でホルマザンの発色沈澱が生成し
、このことにより試料がβ−ラクタマーゼを含有するこ
とが示される。
本発明はまた、試料中のβ−ラクタマーゼを検出するた
めのキット、および標識としてβ−ラクタマーゼを用い
たアッセイをも提供する。
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明は、β−ラクタマーゼの検出のための方法および
キットに関する。本発明の方法およびキットにより検出
するのに好ましい酵素は、セファロスポリナーゼと称さ
れるβ−ラクタマーゼのサブクラスである。本発明のキ
ットおよび方法には、一般式IIで示されるテトラゾリ
ウム塩の存在下、上記酵素を一般式Iで示されるセファ
ロスポリンにさらすことが含まれる(下記反応式を参照
)。
(N) β−ラクタマーゼは基質■中のラクタム環を開裂して中
間体化合物IAを生成し、この中間体化合物から一般式
■の脱離基が生成する。この脱離基は一般式■のテトラ
ゾリウム塩と反応してホルマザン(一般式■)の発色沈
澱を生成し、β−ラクタマーゼの存在または量が示され
る。
R,の定義 上記R,は、一般式Iの基質がβ−ラクタマーゼによっ
て基質として認識され、β−ラクタム環を開裂する能力
を維持する基である。R,は、アセトアミド基によりラ
クタム環に結合した置換もしくは非置換フェニル基、ア
セトアミド基によりラクタム環に結合した置換もしくは
非置換脂肪族炭化水素基、またはアセトアミド基により
ラクタム環に結合した置換もしくは非置換直鎖もしくは
分枝鎖脂肪族炭化水素鎖であってよい。上記基の適当な
置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、スルホキシ
基またはスルホニル基が挙げられる。
R,はまた、アミ7基、置換もしくは非置換アルキルア
ミノ基、置換もしくは非置換アリールアミノ基、または
置換もしくは非置換芳香族もしくは非芳香族異項環置換
アミン基であってもよい。
アルキルアミノ基およびアリールアミ7基は、脂肪族直
鎖もしくは分枝鎖かまたは脂環基で置換されていてもよ
い。
R,はまた、一般式: n (式中、R8は低級脂肪族基、R7はアミン基またはア
ルキルアミ7基、Dは酸素原子または硫黄原子である)
で示される基であってもよい。R,はまた、一般式: R8l (式中、R8は4〜6員異項環である)で示される基で
あってもよい。
R,の好ましい例示としは、 チオフェン−2−アセトアミト フェニル−2−アセトアミド フエノキシ−2−アセトアミド: O α一D−2−アミノアジパミド: O 2−アミノ−2−フェニルアセトアミド:テトラゾリル
アセトアミド: 4−ピリジルチオアセトアミド: l9 スルホニル基が含まれる。
これらは、可能なR,置換基の代表例を例示したものに
過ぎない。当業者であれば、妥当な実験により、セファ
ロスポリンの代わりに一般式Iの化合物がβ−ラクタマ
ーゼの基質として働く能力を保持させるような他のR,
置換基を見出すことであろう。
R,の定義 上記R,は、それが結合している硫黄原子とともに脱離
基を生成する。β−ラクタマーゼにより触媒されたβ−
ラクタム環の開裂の結果、この脱離基が溶液中に放出さ
れる。この脱離基の共役酸は、一般式■のテトラゾリウ
ム塩が還元されて上記一般式■のホルマザンの発色沈澱
を生成することができるように、約10未満のpKa値
を有していなければならない。上記脱離基によるテトラ
ゾリウム塩の発色ホルマザンへの還元反応はpH依存性
であり、溶液のpHを上げることにより促進される。従
って、還元はpH6.0〜9.0、好ましくはpH7.
0で行なわれるので、最も好ましい2−(2〜アミノー
4−チアゾリル)−2−(メトキシイミノ)アセトアミ
ド: 2−(2−アミノ−4−チアゾリル)−2−(カルポキ
シメトキシイミノ)アセトアミド・2−(2−アミノ−
4−チアゾリル)−2−(ヒドロキシイミノ)アセトア
ミド: R,にはまた、アルコキシ力ルボニル基、ハロゲン原子
、シアノ基、スルホキシ基またはアミノ脱離基はこれら
pH範囲で顕著に脱プロトン化されるもの、たとえば8
もしくはそれ以下のpKa値を有するチオール類である
。当然、この条件は当業者にとって広範囲の脱離基を示
唆するものであり、妥当な実験によって確かめることが
できる。
好ましい脱離基としては、脂肪族もしくは芳香族チオー
ル;ハロゲンもしくはアミノ置換チオフェノール;ヒド
ロキシ、ハロゲンもしくはアミン置換メルカブトピリジ
ン;脂肪族もしくは芳香族チオール酸;チオスルホン酸
;およびメルカプトアミノ酸が挙げられる。そのような
好ましい脱離基の具体例としては、p−プロモチオフェ
ノール、pアミノチオフェノール、2−メルカブト−3
−ピリジノール、チオール酢酸、チオ安息香酸、および
システインなどが挙げられる。
R3〜R5の定義 R3〜R,は、それぞれ、得られたテトラゾリウム塩の
酸化還元電位(レーニンジャー(L ehninger
)のプリンシブルズ・オブ・バイオケミストリー(Pr
inciples of Biochemistry)
、ウオース●バブソツシャーズ(Warth P ub
lishers)、1982、470〜475頁に“′
E゛。゜゜として定義されている)が0もしくは低ボル
トになるような基から選択される。R3〜R,は、それ
ぞれ、フエニル基、p−ヨードフェニル基、p−ニトロ
フェニル基、ナフチル基、チアゾリル基、アルキルチア
ゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フタリルヒドラジジル
基、スチリル基、ビフェニル基、3−ビフェニレンー2
.5−ジフェニルテトラゾリウム、クロリド基、3−ジ
メトキシ−4−ビフェニレン−2,5−ジフェニルテト
ラゾリウムクロリド基、3−ジメトキシ−4−ビフェニ
レン−2−p−ニトロフェニル−5−フェニルテトラゾ
リウムクロリド基または3−ジメトキシ−4−−ビフェ
ニレン−2.5−p−二トロフエニルテトラゾリウムク
ロリド基から選ばれてよい。
テトラゾリウム塩は、一群の異項環芳香族化合物である
。テトラゾリウム塩は、無色かまたは非常にかすかに色
がついており、そのイオン特性によって自由に水中に溶
解する。テトラゾリウム塩は還元されるとホルマザン(
すなわち一般式■で示される化合物)と呼ばれる水に不
溶性で発色度の高い化合物を生成する。数多くのテトラ
ゾリウム塩が市販もしくは文献に報告されており、これ
らは上記脱離基にさらされると発色沈澱を生成する。代
表的なテトラゾリウム塩の例としては、2,3.5−ト
リフェニル−2H−テトラゾリウムクロリド(TTC) 2−p−ヨードフェニル−3−p−−ニトロフェニル5
−フェニル−2H−テトラゾリウムクロリド(INT)
: 3−ナフチル−2.5−ジフェニル−2H−テトラゾリ
ウムクロリド(TV): 3−(4.5−ジメチル−2−チアゾリル)−2.5ジ
フェニル−2H−テトラゾリウムブロミド(MTT): 3,3゜−(4.4’−ビフエニレン)一ビスー(2,
5一ジフェニル−2H テトラゾリウム)クロリド(N T): 2−(2−ペンズチアゾリル’)− 3−(4−フタリ
ルヒドラジジル)−5−スチリル−2H−テトラゾリウ
ムブロミド(B P S T):3,3″−(3.3’
−ジメトキシ−4,4”−ビフェニレン)一ビス−(2
,5−ジフェニル−2H−テトラゾリウム)クロリド(
BT): 3,3′−(3,3’−ジメトキシ−4,4゛−ビフエ
ニレン)一ビス−(2−p−ニトロフェニル−5一フェ
ニル−2H−テトラゾリウム)クロリド(NBT) 3.3’−(3.3′−ジメトキシ−4 4′−ビフェ
ニレン)一ビス−(2.5−ジ(p−ニトロフェニル)
2H−テトラゾリウム)クロリド(TNBT):上記テ
トラゾリウム塩の種々のpH値に対する酸化還元電位(
E’。)を第1表に示す。
上記テトラゾリウム塩を用いて行うことができる。
そのようなアッセイの一つの態様では、β−ラクタマー
ゼ産生菌の存在は、そのような細菌を含んでいると思わ
れる生物学的流体試料中に上記一般式Iの化合物および
一般式■の化合物を導入することによって検出すること
ができる。もしもβラクタマーゼ産生菌が存在している
と、化合物Iは開裂され、一般式■で示される還元基を
放出する。この還元基は一般式IIで示されるテトラゾ
リウム塩を還元して一般式■で示される発色ホルマザン
化合物を生成する。
本発明のβ−ラクタマーゼ産生菌のアッセイキットには
、同じ溶液中かまたは別の溶液中に入れた、または溶液
にするための乾燥形で供給される一般式Iおよび■の化
合物が含まれる。このキットには、適当なバッファーも
しくは希釈溶液が含まれていてよい。加えて、このキッ
トに電子伝達体(すなわち促進剤)を用いて一般式Iの
化合物および一般式■の化合物の混合物中に導入するの
が望ましい。促進剤とは、上記脱離基によって瞬間的に
鼻土人 一般的な定義 本明細書において、「ハロゲン」とはクロロ基、ブロモ
基、フルオロ基またはヨード基をさし、また「C,〜C
8アルキル基」とはメチル基、エチル基、プロビル基、
イソプロビル基、ブチル基などを含む低級アルキル基を
さす。
「共役酸」とは、脱離基アニオンにプロトン付与された
化学種をいう。
アッセイ法およびアッセイキット アッセイは上記セファロスポリン誘導体および還元され
、ついでテトラゾリウム塩に電子を放出することにより
直ちに再酸化される分子種をいう。
この促進剤は、上記脱離基からテトラゾリウム塩への電
子の移動を助ける。促進剤を使用することにより、反応
のスピードは大幅にアップする。好ましい促進剤として
は、フェナジンメトサルフエート(PMS)、フェナジ
ンエトサルフェート、1アルコキシフェナジニウムメト
サルフェート、およびメルドラブルーが挙げられる。
上記試薬はまた、β−ラクタマーゼを特異的結合成分の
標識として用いたアッセイにおいても用いることができ
る。ここで「特異的結合成分」とは、特定のリガンドに
対しては特異的結合親和性を示すが他のものには実質的
に親和性を示さない(一群の)物質を意味する。「リガ
ンド」とは、試料中で存在または量を検出しようとする
(一群の)物質をいう。たとえば、特異的結合成分は抗
体であり、リガンドは該抗体に結合する、試料中の検出
すべき医薬、タンパク質などであってよい。逆に、特異
的結合成分が、試料中で検出しようとする抗体に結合す
る医薬、タンパク質などであってよい。
特異的結合成分/リガンドペアの他の例としては、酵素
/酵素レセプター、炭水化物/レクチン、核酸の相補鎖
などが挙げられる。
標識特異的結合成分は、種々の異なる仕方でリガントの
アソセイに用いることができる。このアノセイは、不均
一もしくは均一アッセイ、前進(forward)もし
くは逆アッセイ、またはリポソーム溶解イムノアッセイ
であってよい。
本発明の試薬を用いたリガンドのアッセイキットには、
特異的結合成分に結合したβ−ラクタマーゼ、一般式H
のテトラゾリウム塩および一般式Iの基質が含まれる。
適当なバッファ一溶液などが含まれていてもよい。加え
て、上記脱離基からテトラゾリウム塩への電子の移動を
助けるために、電子伝達体(すなわち促進剤)を用いる
のが望ましい。
つぎに実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する
が、本発明はこれらに限られるものではない。なお、実
施例1では、一般弐Iの基質(7チオフエニ−ルアセト
アミド−3−チオアセトキシメチル−3−セフエム−4
−カルボン酸ナトリウム塩)を用いたアッセイを記載す
る。実施例2では、一般式■の基質を用いたβ一hCG
アッセイを記載する。実施例3では、他のβ一hCGア
ッセイを記載する。実施例4では、本発明の試薬の感度
を示す。実施例5では、他のβ−ラクタマーゼアッセイ
を記載する。
実施例1 β−ラクタマーゼ産生菌のアッセイ A,  7−チオフェニルアセトアミド−3−チオアセ
1・キシメチル−3−セフェム−4−カルボン酸ナトリ
ウム塩の合成: 上記反応式に示すように、チオール酢酸(0.776g
、10 2ミリモル)および炭酸水素ナトリウム(0.
857g、10、2ミリモル)を水(30叶)中に溶解
し、50゜Cに加温した。この温めた溶液をシリカゲル
で濾過し、水(10mの中のセファロチン(1.439
、3.4ミリモル)の溶液に加えた。
この反応混合物を50°Cで31時間撹拌した。室温に
冷却した後、水を真空蒸発によって除き、得られた残渣
をメチルアルコール中に溶解した。ジエチルエーテルを
加えて粗製の生成物を沈澱させ、この固体を酢酸エチル
でトリチュレートした。純粋な7−チオフェニルアセト
アミド−3−チオアセトキシメチル−3−セフェム−4
−カルボン酸ナトリウム塩(1.169)が得られるま
で沈澱およびトリチュレートを繰り返した。
融点:207〜210℃(分解) I R(K Br, cr’):3 2 9 0、17
50、1650、1600、1530、1400、13
55NMR(D.O、δ):2.30(3H,s)、3
.45(2H,dd)、3. 8 5 (2 H, d
d)、3.90(2H,s)、5.05(IHSa)、
5.60(IHSd)、7.00(2H,d)、7.3
0(IH,t) B.β−ラクタマーゼアッセイ: ファットマン(Whatman) # l濾紙ディスク
に0.05Mリン酸バッファ一(pH7.0)を含浸さ
せ、乾燥させた。このディスクを脱イオン水中のINT
(lX 10−3M)、PMS(2.5X IO−5M
)および上記工程Aのセファロスポリン基質(2.5X
1 0−3M)の溶液で飽和させた。このディスクを高
真空下、室温、暗所にて乾燥させた。ついで、これらの
ディスクからカッティングしたストリップを、エンテロ
バクター・クロアヵエ( E nterobacter
 cloacae)からの種々の濃度のβ−ラクタマー
ゼ中に浸した。目に見える色の変化が観察され、ストリ
ップは赤みがかったピンク色に変わった。
最大の色の変化はlXIO−5Mのβ−ラクタマーゼ(
ストリップ上に5X10−”モル沈積)で観察され、検
出能の限度は1xlO−8M(ストリップ上に5X10
−13モル沈積)であった。
C.対照実験: 対照として、β−ラクタマーゼを用いずに上記工程Bに
記載の方法に従って溶液を調製し、同様に分析した。酵
素を含まない脱イオン水中に浸したストリップからは色
の変化は観察されなかった。
実施例2 A.抗β一hCG  IgGの産生: hCGの精製βサブユニットをアジュバントとともにヤ
ギに接種することにより、β一hCGに対する抗体を産
生させた。ついで、この乳濁液をわき窩領域および鼠跋
部領域に皮下注射した。2回目の注射を30日後に行い
、3回目の注射をそれから30日後に行った。2週間後
に血液試料を取り、その血清を抗β−hcGIgGの存
在について試験した。抗体力価が許容レベルに達したと
き、このヤギを採血処理(production bl
eedingschedule) シて多量の血清を集
めた。ついで、この血清を蓄積し、精製のためにプール
した。
精製は、この血清をβ−サブユニット特異的アフィニテ
ィーカラムに通すことにより行った。ついで、β一特異
的IgGを回収し、タンパク質濃ことにより、β−ラク
タマーゼを修飾した。つ〜)で、この誘導体化酵素をゲ
ル濾過(セファデ,ソクスG−25)カラムに通すこと
により未反応の反応物を除去し、酵素含有フラクション
を回収しプールした。
上記還元抗体および修飾酵素を酵素:抗体−2.5=1
のモル比で混合し、IOORPMで回転撹拌しながら5
℃で18時間インキユベートした。
ついで、結合体(1.51のに5mMN一エチルマレイ
ミド(100μQ)を加えることにより、未反応のチオ
ールを保護し、結合/凝集をプロ・ソキングした。つい
で、使用するときまで結合体を5°Cで貯蔵した。
C.アフィニテイー精製ヤギ抗β一hCGを有するビー
ズの調製: 5/16”ポリスチL/7ビーズ(エブコ( E vc
o)より入手)を粉砕して表面を粗くした。このビーズ
の表面にアフイニテイー精製抗β一hc G (実施例
2、工程A)を吸着させ、このビーズをゼラチン/ンヨ
糖混合物でオーバーコーティングして非度を計算し、こ
の抗体を3.5mg/tl2に希釈した。
B,SMCCによるβ−ラクタマーゼ/抗β一hCGI
gG結合: ピアス(Pierce)より入手したスクシンイミジル
4−(N−マレイミドメチル)シクロヘキサンl一カル
ボキシレート(SMCC)を用い、β−ラクタマーゼ(
ボートン・プログクツ(Porton Product
s)より入手したP−99)を抗β−hcGIgG(実
施例2、工程A)に結合させた。この抗体を還元してチ
オールを生成させることは、抗体(2o)を25mMジ
チオトレイトール(DTT)中、3.5o/mQにてI
OORPMで回転撹拌しながら室温で30分間インキユ
ベートすることにより行った。ついで、還元抗体をゲル
濾過(セファデックスG−25)カラムに通すことによ
りDTTを除去し、抗体含有フラクションを回収しプー
ルした。
NN−ジメチルホルムアミド(DMF)中の50モル過
剰のSMCCとともにβ−ラクタマーゼ(2巧)を2.
0yg/ylQにてIOORPMで回転撹拌しながら室
温にて30分間インキユベートする特異的結合をプロノ
キングした。
D.β−hCGアッセイ: 上記工程Bのβ−ラクタマーゼ/抗β−hCGIgG結
合体を用いて、β一hCGの標準曲線(第1図)を作成
した。このアッセイは不均一ビーズ態様にて行い、基質
としては実施例1、工程Aのチオール置換セファロスポ
リン(TAC)を用いた。
既知濃度のβ一hCG標準(300μのを入れた反応ト
レイの各ウエルに上記工程Cのビーズの一つを加えた。
このビーズを該標準とともに室温にて1時間インキユベ
ートし、その間、反応トレイを18QRPMで回転撹拌
した。このビーズを各511Qのリン酸バッファーで3
回洗浄して未結合分析対象物を洗い落とした。実施例2
、工程Bのβラクタマーゼ/抗β−hCGIgG結合体
(300μff,4.0μ9/酎)を反応トレイの各ウ
エルに加えた。このビーズを結合体とともに室温にて1
時間インキユベートし、その間、反応トレイを13QR
PMで回転撹拌した。このビーズを各51IQのリン酸
バッファーで3回洗浄して未結合結合体を洗い落とした
。このビーズを清浄な反応管に移し、基質混合物(1.
0順)を加えた。0.1MNapo4、O.lMNaC
I、0.32%BSA(pH70)中の1.3X10−
’Mヨードニト口テトラゾリウムバイオレット(INT
)、3.2x 10−’M TACおよび3.2X10
”’Mフエナジンメトサルフエ−ト(PMS)からなる
基質混合物を調製した。
上記ビーズをこの基質混合物とともに室温にて1時間イ
ンキユベートし、その間、反応管を18ORPMで回転
撹拌した。ついで、この基質混合物を清浄なキュベット
に移し、500nmにおける吸光度をUV/Vis分光
光度計で読み取った。ついで、A 5oo読み取りを標
準濃度に対してプロットして第1図に示す標準曲線を作
成した。
実施例3 イ A.30原子リンカーを有するβ−ラクタマーゼ/抗β
−hCG  rgG結合体の調製:修飾した。ついで、
この誘導体化酵素をゲル濾過(セフ1デックスG−25
)カラムに通すことにより未反応のリンカーを除去し、
酵素含有フラクションを回収しプールした。
上記還元抗体および修飾酵素を酵素:抗体−2、5:1
のモル比で混合し、IOORPMで回転撹拌しながら5
°Cで18時間インキユベートした。
ついで、結合体(1.51のに5mMN−エチルマレイ
ミド(100μ12)を加えることにより、未反応のチ
オールを保護し、結合/凝果をブロッキングした。つい
で、使用するときまで結合体を5゜Cで貯蔵した。
B.30原子リンカーを有するβ−ラクタマーゼ/抗β
−hCGを用いたβ一hCGアッセイ:実施例2、工程
Bの結合体の代わりに上記工程Aで得た結合体を用い、
実施例2と同様にしてアッセイを行った。
実施例4 UV/Vis分光測光アッセイ いくつかのキュベットの各々で、1)2X10−3米国
特許出願第114,930号明細書(1987年10月
30日出願)に開示されたスクシンイミジル4−(N−
マレイミドメチル)シクロへキシルトリ力プロアミド−
1−カルホキシレート(30原子リンカー基)を用い、
β−ラクタマーゼ(ポートン・プロダクツより入手した
P−99)を抗β一hCG  IgG(実施例2、工程
A)に結合させた。この抗体を還元してチオールを生成
させることは、抗体(2 mg)を25mMジチオトレ
イトール(DTT)中、3.5mg/xgにてIOOR
PMで回転撹拌しながら室温で30分間インキユベート
すること7により行った。ついで、還元抗体をゲル濾過
(セファデックスG−25)カラムに通すことによりD
TTを除去し、抗体含有フラクションを回収しプールし
た。
N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中の50モル
過剰の30原子リンカーアームとともにβラクタマーゼ
(2即)を2.Ou/a(lにて100RPMで回転撹
拌しながら室温にて30分間インキユベートすることに
より、β−ラクタマーゼをM  INT,0.05Mリ
ン酸バッファーおよび1%ウシ血清アルブミンを含有す
る溶液(pH7.0)のアリコート(2、0酎)、2)
脱イオン水(1,O酎)中の実施例1、工程Aで得た1
×10−’Mのチオール置換セファロスボリン(TAC
)、および3)脱イオン水(0.1iQ)中の1×IO
−″″Mフェナジンメトサルフェート(PMS)を混合
した。各ヰユベットに、脱イオン水中の5X10−5M
から1×1 0−7Mノ範囲の濃度のβ−ラクタマーゼ
溶液(0.1JIのを加えた。各キュベットにおける反
応混合物の吸光度を500nmで90分間モニターした
。
ついで、この結果を、同濃度のINT,TACおよびP
MSを含有するが酵素は含まない対照反応混合物の吸光
度と比較した。このシステムでは、I X 1 0−”
モルのβ−ラクタマーゼヘ感度の低下が観察された。
実施例5 β−ラクタマーゼの他のアッセイ A 一般論: 実施例1のテトラゾリウム塩および基質だけでなく、他
のテトラゾリウム塩および基質を用いてβ−ラクタマー
ゼの他のアッセイを行った。他の基質の合成は、本実施
例の工程C−Gに記載してある。本アッセイ法は工程B
に記載してあり、得られたデータは第2表に記載した。
B.アッセイ法 第2表に示したように、促進剤およびウシ血清アルブミ
ン(B S A)を用いあるいは用いずに、テトラゾリ
ウム塩の溶液、β−ラクタマーゼ基質およびβ−ラクタ
マーゼを反応容器中で混合した。
反応が起こっている間(すなわち、第2表において「ラ
ン時間」と表示されている)に、第2表で1波長」と表
示したカラムに示した波長にてこの反応混合物の吸光度
をモニターした。各被験混合物について最大吸光度を記
録した。各混合物について対照溶液を調製したが、これ
はβ−ラクタマーゼを加えなかった他は反応混合物と同
じであった。
対照の吸光度を各場合について500nmで記録し、こ
の対照溶液吸光度に対する最大吸光度の比を記録した(
第2表において「比」と表示した最後のカのセファロチ
ン(0.94.89、2、27ミリモル)を加えた。こ
の混合物を50゜Cで30時間撹拌した。真空下で溶媒
を除去した。残渣をメタノール中に溶解し、ジエチルエ
ーテルを加えて純粋な7チオフエニルアセトアミド−3
−(4−プロモチオフェノキシ)メチル−3−セフエム
−4−カルボン酸ナトリウム塩を沈澱させた。
融点.163〜171°C(分解) IR(KBr,cr’)+ 3420、1750、16
50、1600、1400、1090、1010、81
0、700 NMR(DMSO−d.,δ): 3.35(2H,d
d)、3.72(2H,8)、4.22(2H,dd)
、4.75(LH,d)、5.4 0(I H, dd
)、6.85(2H、t)、7.35(5H,m)、8
.93(IH,d)D.  7−チオフェニルアセトア
ミド−3−(3ヒドロキシー2−チオピリジル)メチル
−3−セフェム−4−カルボン酸ナトリウム塩の合成:
ラム)。1 0よりも大きな比は、「ラン時間」中に反
応混合物中で反応が観察可能であることを示していた。
星印(*)で特に示さない限り、β−ラクタマーゼとし
てはシグマ・ケミカル社の1”0389を用いた。星印
(*)で示した実験においては、ポートン・ブロダクツ
から入手したβ−ラクタマーゼ(P=99)を用いた。
C.  7−チオフエニルアセトアミド−3−(4ブロ
モチオフェノキシ)メチル−3−セフエム−4−カルボ
ン酸ナトリウム塩の合成: 上記反応式に示すように、4−プロモチオフエノール(
1.285g、6.8ミリモル)および炭酸水素ナトリ
ウム(0、5719、6.8ミリモル)を水(20Rの
中で撹拌し、50゜Cに加熱した。この混合物をシリカ
ゲルで濾過し、濾液を水(5mの中上記反応式に示すよ
うに、水(50fff2)中の2メルカブト−3−ピリ
ジノーノ喧0. 3 2 2g、2.5ミリモル)およ
びトリエチルアミン(0.257g、2.5ミリモル)
の溶液にセファロチン(1.06g、2.5ミリモノt
)を加えた。この混合物を70゜Cで6時間撹拌した。
減圧下で水を除去した。残渣をMeOH/ベンゼン(1
:1)中に溶解し、ジエチルエーテルを加えて生成物を
沈澱させた。この手順をさらに2回繰り返して純粋な7
−チオフエニルアセトアミド−3−(3−ヒドロキシ−
2−チオピリジル)メチル−3−セフェム−4−カルボ
ン酸ナトリウム塩(0.6779)を得た。
融点:175〜184゜C(分解) IR(KBr,ctn−1): 3260,1 740
、I550、1350、690 NMR(DMSC)−d6、δ): 3.72(2H,
dd)、3.76(2H,S)、4.40(2H,s)
、5.28(IH,dd)、5.50(II−{,a)
、6.58(LH,d)、6.90−7.03(3H,
m)、7.30(IH,d)、7.38(IH,d)、
9.18(IH,d)E.  7−チオフエニルアセト
アミド−3−チオベンゾイルメチル−3−セフエム−4
−カルボン酸ナトリウム塩の合成: n チオ安息香酸(1.41?、10.2ミリモル)および
炭酸水素ナトリウム(0.8579、10,2ミリモル
)を水(30ml2)中で撹拌し、50゜Cに加熱した
。この混合物をシリカゲルで濾過し、この濾液を水(2
0蛙)中のセファロチン(1.43g、3.H,d) F.  7−チオフェニルアセトアミド−3−(4アミ
ノチオフェノキシ)メチル−3−セフエム4−カルボン
酸ナトリウム塩の合成: 上記反応式に示すように、4−アミノチオフエノール(
0.5’80g、4.6ミリモル)をDMF(10蛙)
中に溶解した。この溶液を、トリエチルアミン(4 6
ミリモル、0.465g)を含有する水(10oxQ)
に加えた。セファロチン(1.94g、4.6ミリモル
)を加え、この混合物を70゜Cにもっていき、6時間
撹拌した。この混合物を室温に冷却し、水を真空除去し
た。この残渣にジエチルエーテルを加えることによりM
eOH/ベンゼン(1:1)から2回沈澱させて純粋な
7−チオフェニルアセトアミド−3−(4−アミノチオ
フエノキシ)4ミリモル)に加えた。この反応混合物を
50’Cで20時間撹拌した。濾過して7−チオフェニ
ルアセトアミド−3−チオベンゾイルメチル−3セフェ
ム−4−カルボン酸(0.791g)を回収した。この
物質(.5 0 R9)をDMF(2mg)中に溶解し
た。水素化ナトリウム(4.4+y、0. 1 1 ミ
リモル)を加え、混合物を2時間撹拌し、濾過し、真空
乾燥した。残渣を水中に溶解し、再濾過し凍結乾燥して
純粋な7−チオフェニルアセトアミド3−チオベンゾイ
ルメチル−3−セフェム−4カルボン酸ナトリウム塩を
得た。
融点=239〜241°C(分解) I R(K Br, cr’): 3 4 0 0、3
280,1736、1588、l526、1345、1
l85、910、685 NMR(DMSO−de、δ): 3.35(2HSd
d)、3.78(2H,s)、4. 2 5 (2 H
, dd)、4.96(LH,d)、5.47(LH,
dd)、6.95(2H,t)、7.35(LH,d)
、7.58(2H,t)、7.71(LH,t)、7.
96(2HSd)、9.04(1メチル−3−セフェム
−4−カルボン酸ナトリウム塩(t.026y)を得た
。
融点:169〜175℃ I R(K Br, cr’): 3 3 6 0、3
020、1740,1580,1490、1380、1
180NMR(DMF−d7、δ): 3.33(2H
Sdd)、3.52(2H,s)、4. 3 8 (2
 H, dd)、4.93(IH,d)、5. 6 2
(I H, dd)、6.62(2H,d)、6.95
(2H,t)、7.1 7(2H,d)、740(LH
,d)、8、95(IHSdd)G.  7−チオフエ
ニルアセトアミド−3−(Sシステイニル)メチル−3
−セフェム−4−カルボン酸ナトリウム塩の合成: ■、一システイン(2. 1 0g、17.3ミリモル
)および炭酸水素ナトリウム(1.45g、17.3ミ
リモル)を水(50iQ)中に溶解し、70゜Cに加熱
した。この温溶液を、水(10++12)中のセファロ
チン(2.42g、5.77ミリモル)中ヘシリカゲノ
レで濾過した。この溶液を70゜Cで30時間撹拌した
。溶媒を減圧下に除去した。残渣をDMF中番こ溶解し
、2−プロパノールを加えて7−チオフエニルアセトア
ミド−3−(S−システイニノレ)メチル−3−セフエ
ム−4−カルボン酸ナトIJ ’7ム塩を得た。
=51 実施例6 尿路感染アッセイ A,尿路感染抗体の調製 熱不活化微生物[シュードモナス・アエルギノーサ( 
P seudomonas aeruginosa)、
ストレプトコッカス・テ゛イ(Streptococc
us D)、エシェリ牛ア・コリ(Escherich
ia coli)、プロテウス・ミラビリ7. ( P
 roteus mirabil is)およびクレブ
シェラ0ニューモニエ(K lebsiella pn
eumoniae)を含む]を含有する乳濁液をウサギ
に接種するこ七により、尿路感染微生物に対する抗体を
産生させた。
その際、各ウサギには異なる微生物を注射した。
該乳濁液のウサギへの注射は皮下および筋肉内にて行い
、後の注射は21日後に、3回目の注射はその21日後
に行った。1週間後に血液試料を取り、上記抗原プール
に対する抗体の存在について血清を試験した。抗体力価
が許容レベルに達したとき、特定の尿路感染微生物に対
する抗体の精製のために各ウサギを採血処理して充分な
容量の血清を集めた。この血清をDE52(ファットマ
ン)アニオン交換力ラムに通すことにより、他のタンパ
ク質からIgGを分離して精製した。ついで、抗体含有
フラクションを各ウサギについて集め、タンパク質濃度
を計算した。ついで、種々の微生物に対する抗体をプー
ルし、この抗体プールを11Mg/xQに希釈した。
B.抗細菌抗体を有する微細粒子の調製:アブラメアス
(Avrameas)、S , C. R., Aca
d.S ci. P aris, Vol. 2 6 
2、2543頁(1966)の記載に従い、EDC(l
一エチル−3−(3ジメチルアミノブロピル)カルボジ
イミド塩酸塩)を用い、上記工程Aで得たウサギ抗細菌
IgGをポリスチレンカルポキシル化微細粒子[セラジ
ン( S eradyn)、インディアナポリス、イン
ディアナ]に結合させた。
C,酵素/抗体結合体の調製; 実施例2、工程Bのβ−hCG  IgGの代わりに本
実施例、工程Aで得た抗細菌1gGを用いた他は実施例
2、工程Bの手順に従ってβ−ラクタマーゼ/抗細菌■
gG結合体を得、下記工程Dの尿路感染微生物のアッセ
イに用いた。
D.尿路感染微生物のアッセイ: 上記工程Bの抗体結合微細粒子をバッファ一中に懸濁さ
せた(シグマ・ケミカルからのリン酸緩衝食塩水および
0.1%アシ化ナトリウム、pH74中に0.08%の
濃度まで)。この微細粒子(135μσ;0 08%固
形分)を、IIl2当たり107個の尿路感染微生物お
よびEDTA/サルコシル(シグマ・ケミカル社)抽出
バッファ一(135μのを含有する試料( 1 . 0
 II!1!)と混合し、この混合物を室温にて5分間
インキコベート.した。ついで、この混合物を多孔質フ
ィルター媒体[アボット・ラボラトリーズ、アボットパ
ーク、イリノイより市販されているテストパック(Te
stpack)装置]に注ぎ、バッファ一(1.0Mグ
アニジン−HCI,1.0MNaC1、0.1%ツィー
ン20、0.1%アジ化ナトリウム;1.OiC、以下
「バッファ一A」と称する)で洗浄した。本実施例の上
記工程Cで得たβ−ラクタマーゼ/抗細菌1gG結合体
溶液を上記フィルター媒体に加え、室温にて5分間イン
キュベートした。ついで、このフィルター媒体をバッフ
ァ一A(lRI2)で洗浄した。ついで、INT(2.
4 ×1 0−’%ル)、TAC(4.8X 10−3
モル)、PMS’(4.3x l Q−’モル)および
J:/酸ナトリウム(0 1モル、pH7.0)を含有
する溶液(200μのを上記フィルター媒体に通し、室
温にて5分間インキユベートした。ついで、このフィル
ター媒体をバッファ一A ( 1 . 0 ml2)で
洗浄し、対照のフィルター媒体(同様に処理したが、細
菌を用いない)と視覚で比較した。細菌を含有するフィ
ルターはピンク色であったが対照は白色のままであり、
細菌含有フィルター媒体において細菌が検出されたこと
を示していた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、β−hCGの標準濃度に対して5oOnmで
の吸光度をプロットした標準曲線である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)試料中のβ−ラクタマーゼの検出方法であって、 (a)該試料を一般式 I : ▲数式、化学式、表等があります▼ I (式中、R_1は、β−ラクタマーゼによる被認識能を
    維持する基;R_2は、それが結合する硫黄原子と一緒
    になって脱離基を形成し、その際、その共役酸の水中に
    おけるpKaは8未満である;Mは、水素原子または第
    I 族金属原子である)で示されるβ−ラクタマーゼ基
    質にさらし、 (b)該脱離基を一般式II: ▲数式、化学式、表等があります▼II (式中、R_3、R_4およびR_5は、それぞれ、得
    られるテトラゾリウム塩の酸化還元電位を0もしくは低
    ボルトになるように選択した基;Xは、アニオンである
    )で示されるテトラゾリウム塩にさらして、該脱離基の
    存在下で発色沈澱を生成させ、ついで (c)該発色沈澱をモニターして活性β−ラクタマーゼ
    の存在を検出する ことを特徴とする方法。
  2. (2)一般式 I において、R_1が、アミノ基、チオ
    フェン−2−アセトアミド基、フェニル−2−アセトア
    ミド基、フェノキシ−2−アセトアミド基、D−2−ア
    ミノアジパミド基、2−アミノ−2−フェニルアセトア
    ミド基、テトラゾリルアセトアミド基、4−ピリジルチ
    オアセトアミドおよび一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R_6は低級脂肪族基、R_7はアミノ基また
    はアルキルアミノ基、Dは酸素原子または硫黄原子であ
    る)で示される基よりなる群から選ばれた基である請求
    項(1)記載の方法。
  3. (3)一般式IIにおいてR_3、R_4およびR_5が
    、それぞれ、フェニル基、p−ヨードフェニル基、p−
    ニトロフェニル基、ナフチル基、チアゾリル基、アルキ
    ルチアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フタリルヒドラ
    ジジル基、スチリル基、ビフェニル基、3−ビフェニレ
    ン−2,5−ジフェニルテトラゾリウムクロリド基、3
    −ジメトキシ−4−ビフェニレン−2,5−ジフェニル
    テトラゾリウムクロリド基、3−ジメトキシ−4−ビフ
    ェニレン−2−p−ニトロフェニル−5−フェニルテト
    ラゾリウムクロリド基および3−ジメトキシ−4−ビフ
    ェニレン−2,5−p−ニトロフェニルテトラゾリウム
    クロリド基よりなる群から選ばれた基である請求項(1
    )記載の方法。
  4. (4)試料中のβ−ラクタマーゼを検出するためのアッ
    セイキットであって、 (a)一般式 I : ▲数式、化学式、表等があります▼ I (式中、R_1は、β−ラクタマーゼによる被認識能を
    維持する基;R_2は、それが結合する硫黄原子と一緒
    になって脱離基を形成し、その際、その共役酸の水中に
    おけるpKaは8未満である;Mは、水素原子または第
    I 族金属原子である)で示されるβ−ラクタマーゼ基
    質、および (b)一般式II: ▲数式、化学式、表等があります▼II (式中、R_3、R_4およびR_5は、それぞれ、得
    られるテトラゾリウム塩の酸化還元電位を0もしくは低
    ボルトになるように選択した基;Xは、アニオンである
    )で示されるテトラゾリウム塩 からなるアッセイキット。
  5. (5)さらに促進剤を含む請求項(4)記載のアッセイ
    キット。
  6. (6)該脱離基が、脂肪族もしくは芳香族チオール基;
    ハロゲンもしくはアミノ置換チオフェノール基;ヒドロ
    キシ、ハロゲンもしくはアミノ置換メルカプトピリジン
    基;脂肪族もしくは芳香族チオールカルボン酸基;チオ
    スルホン酸基およびメルカプトアミノ酸基よりなる群か
    ら選ばれた基である請求項(4)記載のアッセイキット
    。
  7. (7)一般式 I で示されるβ−ラクタマーゼ基質にお
    いて、R_1が、アミノ基、チオフェン−2−アセトア
    ミド基、フェニル−2−アセトアミド基、フェノキシ−
    2−アセトアミド基、D−2−アミノアジバミド基、2
    −アミノ−2−フェニルアセトアミド基、テトラゾリル
    アセトアミド基、4−ピリジルチオアセトアミドおよび
    一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R_6は低級脂肪族基、R_7はアミノ基また
    はアルキルアミノ基、Dは酸素原子または硫黄原子であ
    る)で示される基よりなる群から選ばれた基である請求
    項(4)記載のアッセイキット。
  8. (8)一般式IIで示されるテトラゾリウム塩においてR
    _3、R_4およびR_5が、それぞれ、フェニル基、
    p−ヨードフェニル基、p−ニトロフェニル基、ナフチ
    ル基、チアゾリル基、アルキルチアゾリル基、ベンゾチ
    アゾリル基、フタリルヒドラジジル基、スチリル基、ビ
    フェニル基、3−ビフェニレン−2,5−ジフェニルテ
    トラゾリウムクロリド基、3−ジメトキシ−4−ビフェ
    ニレン−2,5−ジフェニルテトラゾリウムクロリド基
    、3−ジメトキシ−4−ビフェニレン−2−p−ニトロ
    フェニル−5−フェニルテトラゾリウムクロリド基およ
    び3−ジメトキシ−4−ビフェニレン−2,5−p−ニ
    トロフェニルテトラゾリウムクロリド基よりなる群から
    選ばれた基である請求項(4)記載のアッセイキット。
  9. (9)試料中のリガンドを検出するためのアッセイキッ
    トであって、 (a)該リガンドに対する特異的結合成分と一般式 I
    : ▲数式、化学式、表等があります▼ I (式中、R_1は、β−ラクタマーゼによる被認識能を
    維持する基;R_2は、それが結合する硫黄原子と一緒
    になって脱離基を形成し、その際、その共役酸の水中に
    おけるpKaは8未満である;Mは、水素原子または第
    1族金属原子である)で示されるβ−ラクタマーゼ基質
    の結合体、および (b)一般式II: ▲数式、化学式、表等があります▼II (式中、R_3、R_4およびR_5は、それぞれ、得
    られるテトラゾリウム塩の酸化還元電位を0もしくは低
    ボルトになるように選択した基;Xは、アニオンである
    )で示されるテトラゾリウム塩 からなるアッセイキット。
  10. (10)さらに促進剤を含む請求項(9)記載のアッセ
    イキット。
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