【発明の詳細な説明】
発明の名称 ハロペルオキシターゼ酸至適化学的発光分析系産業上の利用分野
本発明は、化学的発光分析による試験溶液中の被分析物の測定用の改良された系
に関する。より詳しくは、本発明は、ハロペルオキシターゼ(ハライド:過酸化
水素オキサイドレデウーターゼ、 EC1,11,i、オキシダントおよび発光
基質を試験検体における被分析物の存在または量の化学的発光シグナル表示を発
生するのに利用する酸pH至適、ハライド依存被分析体分析系に関する。
背景技術
高い精度で試験検体中での1種類またはそれ以上の被分析物の濃度を測定する検
定系が屡必要とされる。これらの検定系は、工業廃棄物中の毒性物質の測定から
食品供給における潜在的汚染に至るまでの幅広い用途範囲を見出す。体液中の被
分析物、例えば血清、血漿、尿等の検定系の発展は、診断および治療活性を補助
するための患者の生理学的条件に関する正確な現在の情報に対する医師の要求の
故に非常に注目されてきている。その結果、高い精度を有する体液中の種々の被
分析物の濃度を測定するための系が発展している。
か\る系の1つは、被分析物の類縁体に接合された放射線標識を利用する周知の
放射線免疫検定である。その古典的な形態において、既知の量の被分析物の放射
線標識された類縁体を被分析物に特異の制限量の抗体に対する被分析物と競合さ
せる。別の形態において、放射線標識は、試験検体中に存在する被分析物ととも
に「サンドイッチ」を形成する被分析物−特異抗体と接合し得る。試験フォーマ
ットに無関係に、被分析物または残りの溶液中の遊離物と結合した放射線標識は
、試験検体における被分析物の量に直接または間接的に関連する表示として測定
される。高感度の放射線標識に基づく系が開発されているが、放射線活性物質、
特別の操作法または特別の装置の要求および放射線活性廃棄物の製造が放射線標
識に基づく検定の使用を続けると拡散していくという重大な欠点がをもたらす検
定技術における放射線活性物質に対する要求は、放射線標識の代わりに酵素標識
物質の使用により低減されている。代表的な酵素免疫検定は、例えば対応する放
射線免疫検定に利用されるものと非常に類似した検定プロトコルに従うが、発光
法で測定された酵素活性の貴紙が試験検体中の被分析物の量により直接的または
間接的に変化する。酵素標識系の拡がった使用は、臨床学的検定目的に別に利用
されるが屡検定感度の損失、高いバックグランドレベルおよび多用の検定結果と
なる。
より最近、その他の別の従来の検定系に放射線標識または酵素標識の代わりに使
用する発光表示反応が提案されている。検定系生成物便により散乱した光の測定
に基づく発光反応が、検定フォーマットにおける放射線活性および酵素標識の代
用のためのおよびオキシダーゼおよびホドロラーゼの基質のための検定のける等
の従来の発光またはスペクトル発光表示の代用として研究されている。当該技術
は、検定系−発光反応および化学的発光反応に有効な2種類の発光表示が一般に
認識されている。蛍光検定系において発光分子は、エネルギーの光源により製造
された入射放射線から発光分子へのエネルギーの移動により励起エネルギーに促
進される。しかる後この分子は、系に存在する発光分子の量に依存する方法およ
び量で光の散乱により低いエネルギー状態に開放する。しかしながら化学的発光
検定において、入射放射線が必要とされない。化学的発光は、2種類またはそれ
以上の化学的反応体して光の散乱により低エネルギー状態(例えば基底状態)に
開放する電気的に励起したエネルギー富化反応生成物を得る反応のエネルギー生
成物として広義に定義される。化学的発光技術を使用した溶液中の被検体を測定
する方法が当該技術分野において確立されている。種々の化学的発光検定系を記
載する特許の例を、以下に記載する。
[111111111の米国特許第3.689.391号明細書は、化学的また
は電気化学的反応を使用して電気的に励起した、エネルギー富化状態の分子を得
、そしてこれらの分子から (エネルギードナー)から反応体分子(エネルギー
レセプター)へエネルギーを移動し、次いで散乱光を得る光化学的転移を受ける
ことを記載している。
MSIet、Irの米国特許第4.101.029号明細書は、水性反応混合物
中で興味ある化合物を含有すると疑われる媒体、化学的発光標識されたリガンド
およびリガンドとおよび化学的発光標識されたリガンドと結合することができる
可溶性レセプターとを化合することによる体液中の生物学的活性化合物の検定の
操作を記載している。次いで、このリガンドおよび化学的発光標識されたリガン
ドを、リガンドレセプター (抗体)と競合させる。平衡後、レセプター (抗
体)を、媒体から単離し、そして化学的発光、検定される溶液中の非標識リガン
ドの量と関連する抗体に結合された化学的発光体標識されたリガンドの量につい
て測定する。
Lll 1mznの米国特許第4.160.645号明細書は、リガンド類縁体
に接合された化学的発光体標識、一つの電子移動により反応する第1のレドック
ス系反応体および二つの電子移動により反応する第2のレドックス系反応体を利
用する第1および第2の反応体および化学的発光体標識の反応の速度と既知量の
非分析物中の対応する速度を比較することによる触媒媒体競合タンパク質結合検
定を記載しているUllmanの米国特許第4,161.516号明細書は、リ
ガンドに結合された発光体およびの量が未知検体に存在するルガノドの量および
非結合蛍光体と抗体に結合された蛍光体との相違に関連する発光体に接合された
リガンド類縁体を利用する二重レセプター蛍光体免疫検定を記載している。
11xggioの米国特許第4.220.450号明細書および同第4.277
、437号明細書は、化学的標識が免疫学的対の一員と接合し、消去剤分子が免
疫学的対の別の一員と接合し、そして検定媒体に存在する被分析物の量が媒体か
ら散乱した光を観察することによって測定される化学的発光体競合タンパク質結
合検定を記載している。
Vogelholの米国特許第4.231.754号明細書は、固形キャリヤー
、反応生成物を製造する被分析物の存在に応答性のある第1の試薬系を含有する
第1の層および発光を製造する反応生成物の存在に応答性のある第2の試薬系を
含有する第2の層を含む多層式化学的発光試験装置を記載している。第2の試薬
系は、環式ヒドラジド、多ルミノール、第二鉄イオン、ヘモグロビン、ヘマチン
またはマイクロベルオキシターゼ生成物触媒および化学的発光反応媒体の9)1
を865ないし12.5に保持する緩衝液を含むことができる。
Bogulx山等の米国特許第4.238.195号明細書は、蛍光標識を化学
的に励起しそして標識により散乱した光を測定することによってリガンド、例え
ば抗体または抗原を測定する特異結合検定を記載している。蛍光標識は、高エネ
ルギー中間体、例えば過酸化水素およびオキシルクロライド、オキサミドまたは
ビスオキサレートエステルのいずれかに曝露することによって化学的に励起され
る。
Funkの米国特許第4.269.938号明細書は、検体をジアセチルフルオ
レセインおよび過酸化水素源と接触させて蛍光生成物を形成することによって行
われるオエルオキシターゼを記載している。ベルオキシターゼが過剰に存在する
場合、蛍光増加の速度が検定される検体中のベルオキシターゼの量に関連する。
Hxl+unn等の米国特許第4.302.534号明細書は、化学的発光が過
酸化水素とフェノール性化合物、例えばピロガロール、レソルシノール、フォロ
グシノールまたはハイドロキノンとの間の酵素触媒されたレソックス反応によっ
て製造される異質免疫検定を記載している。この検定において、ホースラディッ
シュペルオキシターゼ、ラクトペルオキシターゼ、ターニップペルオキシターゼ
またはポテトペルオキシターゼを抗原または抗体と接合し、この接合体を検定と
反応させ、過剰の接合体を除去し、発光基質を添加し、次いで系から散乱した光
を測定する。
Modell等の米国特許第4.372.745号明細書は、被分析物に特異な
免疫学的結合パートナ−に接合されたマイクロカプセル化された蛍光体材料、カ
プセルを破壊する手段および蛍光体を活性化することができる電磁放射線以外の
エネルギー源を包含する生物的被分析物の決定用の系を記載する。
化学的検定系、特にホースラデツィシュベルオキシターゼにより触媒されるもの
が広く報告されており、そして当該技術分野に共通に使用されるその他の従来の
シグナル標識を上回る数多くの著しい利点、例えば比較的高感度、低価格、拡張
された線的範囲、比較的単純なシグナル測定装置および放射線活性同位体の欠如
を有しており、従って安全装置および特別の操作法を排除することが知られてい
る。これらの利点にも係わらず、化学的発光検定系は、問題がある。例えば、ル
ミノールのベルオキシターゼ触媒酸化は、pHの変化に高感度である。従来のホ
ースラデッシュペルオキシターゼ(HRPI化学的発光ルミノール酸化は、代表
的には約8ないし12のp++で行われるが最も効率的な化学的発光は約IO2
4ないし11.5のpHでもたらされる。化学的発光をもたらすためのIIRP
−触媒されたジオキシ化は、第1の錯体(錯体■)を形成するHRPと過酸化水
素との反応、そして該第1の錯体を順ににルミノールと反応させて第2の錯体(
錯体11)および酸化ルミノールラジカルを得ることを包含する高度の錯化法で
ある。次いで、錯体11を第2のルミノール分子と反応させ、その初期状態で第
2酸化ルミノールラジカルとする。
要するに、2つのルミノール分子(2LH2)を、以下の反応に従ってヒドラジ
ドから脱水素して2つのルミノールラジカル(2LH+ ) とする。
HRP
2LH2(ヒドラジド)+HzO2→ 2LH”+2H20次いで、このラジカ
ルが付加的な過酸化水素と反応して、以下の通り窒素の放出およびフォトン(h
ν)の散乱を伴ってアミノフタレートを形成する。
2LH”″+H2O2→LH,+アミノフタレ−1−+Nプ+hシ発光反応は、
H2O2が接合体塩基形態、HO2−中に存在する際に最良に達成される。しか
しながら、比較的に高いpKz(11,Ii; Lsng+’ s [Iudb
ook of Cbemi+1+7.第13版、 1986年)は、以下の通り
に著しい量で存在する+102−のための比較的に高いpHを記載している。
po変化における[HO2−]と[H20x ]との比率pH[HO□−] /
[Hi 02]12.65 10
例えば、H2O2の1ミリモル溶液中の1102−の効率的濃度は、pH5,6
5において1ナノモルである。従ってルミノールの効率的な酸化を得るために、
アルカリ性pHレベルで、特に約7ないし12のpH1より一般には9ないし1
1のpHでHRP−触媒された酸化を行うことが一般的実施である。しかしなが
ら、高いpHレベルにおいて、ルミノールは、触媒酵素の不存在下でも塩基触媒
された酸化を受け、過酸化物消費、高い背景化学的発光となりそしてしばしば適
用不能な低いシグナル一対ノイズ比となる。
これらのpH要求は、臨床的および研究用途へのベルオキシターゼ触媒されたル
ミノール発光広い使用に重大な制限を与える。例えば、ベルオキシターゼ触媒作
用は、7ないし9のpH範囲にわたって最も効率的であり、9以上のpHで、ベ
ルオキシターゼは、実質的に低い活性を示す。しかしながら、オキシターゼ酵素
反応は、約5ないし7の至適pit範囲を有している。オキシターゼ酵素反応を
利用してベルオキシターゼ触媒れた表示系による測定用の基本的酵素法をもたら
す場合に、過酸化水素を製造する基本的酵素法は、発光反応(高いpHが最適で
ある)と発光強度並びに酵素−触媒反応の速度の過酷な前提条件なしには同時に
生じない。
背景を増加することに加えて、ベルオキシターゼ触媒された発光反応に必要とさ
れる比較的に高いpHレベルが生物学的検体中の過酸化水素と還元成分との反応
速度を促進し、これによってルミノールと反応する前に過酸化水素を消費し、系
から観察される発光を減少し、そして興味ある被分析物の正確な測定を人工的に
干渉する。5eilx、W、R,Chemiluminescence Det
ection of En+7mg11cm117 Gene窒≠狽■
d Peroxide’ Metb、 EnBmol、、 57 第445〜4
62頁(1978年)を参照のこと。
K+ick+等の米国特許第4.598.044号明細書は、発光反応からの全
光散乱が一定のフェノール化合物を発光反応混合物中に添加することによって増
加すると言われている (またはシグナル/ノイズ比が高揚される)ベルオキシ
ターゼ酵素、オキシダントおよび2.3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン
の高められた発光反応を記載している。しかしながら、この高められた検定法は
、なおもアルカリpHで行うのが好ましい。その他の発光物質のベルオキシター
ゼ触媒された酸化を高めるかあるいは促進するのにフェノール性化合物を使用す
うことも米国特許第4.521゜511号明細書に記載されている。高揚剤の使
用が発光測定を改良するということが示されているが、検定簡素および乏しいシ
グナル対ノイズ比は、これらの発光系を臨床環境で広範に使用するのを妨げ続け
ている。 ゛フェノール性高揚剤を光散乱を増加するのに使用する「高められた
」発光検定において、試薬を化学的発光反応を行うのに必要とされる高いpHで
保持した際検定に使用する試薬の保存安定性に関する別の問題が記載されている
。この問題点を解決するために、ヨーロッパ特許出願公開第235.970号明
細書は、使用前に試薬のpHを約3ないし6の範囲で保持することを記載してい
る。しかしながら、このヨーロッパ特許出願に記載された検定系において、アル
カリ緩衝液を使用して反応混合物のpHを7ないし9の範囲の値に増加して効率
的な光散乱を得なければならない。
上記のこととは別に、光散乱反応のpH依存性は、従来の検定としてのベルオキ
シターゼ触媒された化学的技術の有効性を著しく制限してきた。従来技術の化学
的検定に関連する問題点および制限を克服する改良された化学的発光表示系に対
する強い要望がある。
上記の発光分析法に加えて、化学的発光をもたらす化学的反応が種々の生物学的
系で自然に生ずることが知られている。例えばミエロペルオキシダーゼ(MPO
)は、5%程度の鴫乳類ポリモルホン核(PMN)白血球を構成するオキサイド
リダクターゼである。過酸化水素の存在下でのジフテリア毒上のMPOの解毒活
性は、最初にAgnzr (Nxtu+e、 Vol、 +59. p、 27
1.1947)により、ハライド供因子に対するその依存どして(^gnu、]
、Exp、Med、 Vol、74.p334.1950;^gner、 Re
I、 low、 chiffi、A Vol
、74. p、373.1955:^gne+、Ab+lr、Coa+moos
41h Cong+、Biochem、Yieoas、pA64.19
58)により記載された。Eeche+1chit eoliまたはLxelo
bgcillus *cidphilusに対するMPO、ハライドおよび過酸
化水素のの抗微生物作用は、原生(すなわち、化学的発光基質添加せず)化学的
発光(Allen、 5lodie+ on the Generation
ofEle −cl+onie Ezicited 5lxte tn Hum
tn Po17mofpbonueleu Leukoc71Cs xnd@T
hei+ P
xrticipxlion in Mie+obiocidtl etiwi1
7.’ Dis+e+111ioa、Tal*neυniw■秩{i17゜
1973年7月13印 に伴い、そしてこれはpH依存性(Allea、 Th
e Role of pHin the Ch6miluIIinueenl
Re5ponse of lbe M7e1ope+oxidtse−H*1i
dt−HOOH^獅鰍奄高奄メ{。
bixl SS75le、’ Biochem、 end Bioph7t R
eI Coat、 Yol、 63 No、 3. pp、@684−691.
1
975)およびハライド依存(Allen、 Il*1ide Depende
nce oHI the M7eloperox山se−M!dizled A
ntimicrobizl Sy+lem ol Polymo+phonae
le*r Leakoc71e in@the Phen
o+unon of Electric Exeilglicn、’Bioch
e+*、tnd Biopbys、 Res Co1n、、@Vol、63 N
o、 3. pp、 675−683.1975)である。
オキサイドリダクターゼエオシノフィルペルオキシターゼ(EPO)は、エオシ
ノフィル中で高い濃度で存在し、モしてIJPOのものと同様な反粒子機能を有
していることが知られている(Czallield +t sl、、1. Ca
11. Biol、、 Vol、86. pp、64−76.19801゜EP
Oは、酸性pHでの過酸化水素の存在下での塩化物イオンの亜塩素酸への酸化を
触媒する(Ben et !1..Some Properties at H
uman Eo+1nophil Pe+oxid■
le、^ Compari !on With 1ather Perox i
d !Ies、’ 8iochin et Bioph7t@Act+、、Yo
1
7a4.pp177−186. 1984)。その他のクロロベルオキシターゼ
が知られており、そして文献中で特徴付けられている。例えば、P、 D、 S
hgw +nd L、 P、 Hxge+ (IAC3,Yo181、No、
1001. p、 6527.1951jBC,Vol、 234. p256
0.1959. Vol、 234. p、@2565.1960 オヨ
びVo1236、p1626.1961)により記載れたモールドCa1d+i
om7cet fum*goから単離されたものである。
生体内原生MPO/EPO−ハライド−1(00)1抗微生物系(化学的発光性
基質の添加なし)が研究され、そして文献に報告れているが、検体中の被分析物
の存在または量の測定のためのハロペルオキシターゼーハライドーオキシダント
ー発光基質表示系が当該技術分野において報告または提案されていない。
発明の開示
高感度化学的発光表示系を利用して従来の化学的発光表示系に固有の数多くの欠
点なしに液状の検体中の被分析物の存在または量の測定することができるという
ことを見出した。新規の酸指摘化学的発光表示系は、ハロベルオキシターゼ(ハ
ライド:過酸化水素オキサイドレダクターゼ)、ハライド、オキシダントおよび
化学的発光性基質を含んでなる。か\る表示系は、化学的発光性基質と反応し。
て励起状態の酸化反応生成物をもたらす高感度のシングレット分子酸素(102
+の合成剤として作用する。次いで、励起状態の反応生成物は、測定可能な光を
放出しながら低いエネルギー状態(すなわち、基底状態)に開放される。本発明
の表示系への使用に好適なハロベルオキシターゼして、ミエロペルオキシダーゼ
(MPO)、エオシノフィルベルオキシターゼ(EPOI 、ラクトベルオキシ
ターセ(LPO)およびクロロベルオキシターゼ(cpo)が挙げられる。好適
なハライドとして、臭素、塩素または沃素が挙げられ、ハロペルオキシターゼが
MPOまたはCPOの場合に塩素が好ましく、モしてハロペルオキシターゼがE
POまたはLPOの場合には臭素が好ましい。オキシダントは、過酸化物である
ことが好ましく、最も好まシ、(は過酸化水素である。有効な化学的発光性基質
として、シングレット分子酸素により、亜ハロゲン化物によりまたは亜ハロゲン
化物および過酸化物により接触的に酸化されて測定可能な光を放出しながら低い
エネルギー状態に開放される励起状態酸化反応生成物を得るものが挙げられる。
好ましい化学的発光性基質として、エンドペルオキサイド先駆体、例えば環式ヒ
ーラジン類およびジオキシエタン先駆体が挙げられる。
表示系により散乱した光の量は、反応溶液に存在する各反応関与物の量に関連す
る。従って、既知の非速度制限量の3種の反応関与物を、検定系に提供して試験
検体における第4の反応関与物の存在または量を測定する。試験検体における第
4の反応関与物は、興味ある被分析物であることができあるいは興味ある最終的
被分析物を包含する1種類またはそれ違法の予備的反応を通じた試験検体中で製
造または消賀することができるが、第4の関与物の量は試験溶液中の被分析物の
量に関連する。従って、本発明の表示糸種々の被分析物の測定に利用できる。
非常に高感度であることに加えて、本発明の表示系は、酸性ないし弱塩基生成物
のpi(範囲にわたって最も効率的に操作でき、従つて記述の従来ぐじゅつ化学
的発光反応条件の問題点を避ける。好ましくは、本発明の表示反応は、約3ない
し8のpH範囲で行われ、より好ましくは約4.0ないし約70である。
また、本発明の表示反応が利用できる種々の検定フォーマット並びに本発明のハ
ロペルオキシターゼ/ハライド/オキシダント/発光基質表示系を利用する検定
を行うのに使用するキットも記載する。
図面の簡単な説明
図1は、過酸化水素を代表的オキシダントとして利用する本発明の表示系の略図
である。
図2は、本発明の表示系におけるピーク化学的発光速度に対する過酸化水素濃度
の効果を示すプロットである。
図3^および3Bは、本発明の表示系における化学的発光速度(YCL、光散乱
速度)に対する過酸化水素濃度の効果を示す二重逆数プロ・・・トである。図3
^は、関係が一次である場合期待されたようなVCL対過酸化水素濃度の標準二
重逆数プロ・ソトにおいて直線が得られなかったことを示している。図3Bは、
過酸化水素濃度対VCLの平方根の逆数のプロッティングにより得られた略直線
的関係、すなわち、この反応が過酸化水素濃度に関して二次位数であることを示
している。比較のため、図30(従来技術)は、従来のホースラディッシュペル
オキシターゼ(IIIIP)触媒された系における過酸化水素濃度に関して一次
位数であることを示している。
図4は、本発明の表示系におけるミエロペルオキシダーゼ触媒された光散乱速度
に対するクロライド濃度の効果を示す二重逆数プロットである。
図5は、本発明の表示系におけるミエロペルオキシダーゼ(rM J )または
エオシノフィルベルオキシターゼ(rEJ)により触媒された光散乱速度に対す
るクロライド濃度の効果を示す二重逆数プロットである。
発明の詳細な説明
本発明は広義には、検体中の被分析物の存在または量の測定可能な化学的発光表
示を発生するのにハロペルオキシターゼ依存表示系を使用することに関する。
本発明の表示系における一次反応体は、オキシダント、ハライド供因子および化
学的発光性基質を含んでなる。ハロペルオキシターゼ、好ましくはミエロペルオ
キシダーゼ(MPO)またはエオシノフィルペルオキシターゼ(EPO)は、酸
性ないし弱塩基性pH範囲で化学的発光の製造を触媒し、高いシグナル対ノイズ
比を有する高感度被分析物測定系を提供する。
本発明の実施に使用されるようなハロペルオキシターゼは、ハライド(X−):
過酸化水素オキサイドリデウーターゼとして作用する。触媒された反応は、2種
類のレドックス半反応と見なI7得る。ハライドは、対応する亜ハロゲン化物(
Ox−)および2価の還元等量(H″’+e−)に酸化される。
ハロベルオキシターゼ
X−+H20−” OI−+2H” + 2e−(1)オキシダント、例えば過
酸化水素は、2価の還元等量により還元されて水を形成する。
H,02−1−2H’″+2e−→ 2H20(2)ネット反応(すなわち、反
応1)および2)の合計)は、過酸化水素と/飄うイドからの亜ハロゲン化物の
ハロベルオキシターゼ触媒された製造である。
ハロペルオキシターゼ
H,02+X−→ OX−+)T2O(lおよび2のネット)(3)表示系にお
いて製造された亜ハロゲン化物は、図1に示す通り以下の2種類の交互経路を潜
在的に反応する。図1においてジグレット分子酸素として同定された第1の経路
において、亜ハロゲン化物は、付加的過酸化水素分子と反応し、てハライドおよ
びシングレット多価分子酸素f102) [Ka+ha et at、、The
Pb7+ics、 Chemi+lry and Biolog7 of S
inglel Maleeulu Ot7gen、’ Ar+nxls oft
he@New Yo+
k Academ7 of 5eieoee+、Vol、 171. pp?−
23,1980にの文献は参考文献として本明細書に取り込まれている)に記載
されたシングレット酸素の製造の反応機構に従って酸素化反応を認められたスピ
ンにおける設電試薬として関与することができる酸素の高い反応性分子種1とな
る。シングレット分子酸素の亜ハロゲン化物からの製造を以下に表す:
H,02+OX−−X−+H20+ 102 (4)反応3)および4)から得
られるネット反応は、1分子のシングレット分子酸素をもたらすハロペルオキシ
ターゼおよびハライド供因子の存在下の2分子の過酸化水素の反応である。
へロベルオキシターゼ/X−
2H202= 2H20+ ’02 (3および4のネット)(5)次いで、こ
の系で製造されたシングレット分子酸素を、好適な化学的発光基質(CLS)
、例えば環式ヒドラジドと反応させてエンドペルオキサイド中間体とするかある
いは分子酸素と反応してジオキソエタンまたはジオキシエタノン中間体とする数
多くの公知の有機分子基質と反応させる。これらの高エネルギー、二酸化化中間
体は、分裂を受けて電子的に励起したカルボニル部分にのちのは1)光の散乱を
伴って低エネルギーに開放されるかあるいは2)そのエネルギーをその他の分子
に移動し、該分子は順に光の散乱を伴って低エネルギーに開放される)を得る。
図1におけるハロゲン化−過酸化経路として同定されるような別の経路において
、反応3)で製造された上記亜ハロゲン化物は、直接化学的発光基質と反応して
ハロゲン化化学的発光基質(CLS41を製造し、このものは順に過酸化水素と
反応して高エネルギー、上記二酸化中間体となる。いずれかの経路に関して、基
質の酸化および光の製造は、以下の通りに示される。
ハロペルオキシターゼ、 lI+ 、 !−CLS+2H202→ CLS−0
2+2H20(6g)CLS−02→ P” (6b)
Po → P+hν (7)
式中、CLSは化学的発光基質であり、CLS−02は二酸化化中間体(例えば
過酸化物、エンドペルオキサイド、ジオキシエタンまたはジオキシエタノン)で
あり、2京は高エネルギー反応生成物であり、Pは低エネルギー状態反応生成物
であり、モしてhνはフォトン (または散乱光量)である。5)〜7)から得
られる本発明の表示系の全ネット反応は、以下の通りにして示される。
ハロペルオキシラーゼ/ハライド
2H202+CLS →p+hν (5〜7のネット)(8)表示系により散乱
した光の量、hνは、反応混合物中に存在する一次反応関与物(オキシダント、
へロベルオキシターゼ、ハライドおよび化学的発光生成物基質)の容量に関連す
る。従って、既知の非−制限量のいずれか3つの一次反応関与物の好適な反応条
件下に提供することによって、第4の一次反応関与物の存在または量が、系から
散乱した光(エネルギー生成物)を測定し、そして既知量の制限反応体を含有す
る標準からのものと用いて測定応答を比較することによってただちに測定できる
。第4の一次関与物のうちの一つに加えて、その他の被分析物が、以下に詳述す
るように3つの一次関与物のうちの一つの製造または消費となる1種類またはそ
れ以上の予備反応を通して本発明の表示系により測定し得る。上記の反応機構を
図1に略解する。但し、過酸化水素を目下の好ましいオキシダントとして説明し
、そして!−、OK−、CLS 、P*およびPは上記に定義した意味を持つ。
本発明に有効なハロベルオキシターゼは、ノ1ライドが電子ドナーまたは還元剤
であり、過酸化物が電子レシーバ−またはオキシダントであるノ1ライド、過酸
化水素オキサイドリディウーターゼ(例えば、Intuulio+nl Uni
on of Biochemis1+!下でECNo、 1.11.1.7およ
びECNo、 1.11.1.10)として定義される。好適な好適な化学的発
光性基質のハライド依存発光反応を触媒するいずれのもの、例えば2゜3−ジヒ
ヒドロー1.4−フタラジンジオン、例えばルミノールを、本発明の実施に使用
してもよい。本発明で記載されるような好適なハロベルオキシターゼとして、ミ
エロベルオキシターゼ(MPO)、エオシノフィルペルオキシターゼ(EPOI
、ラクトペルオキシターゼ(LPO)およびクロロベルオキシターゼ(CPO
Iが挙げられ、目下のところ好ましいハロペルオキシターゼはミエロペルオキシ
ターゼおよびエオシノフィルペルオキシターゼである。IIPOおよびCI’0
が同様なハライド依存応答を示しそして更に後述するようにEPOおよびLPO
が同様なハライド依存応答を示すということを見出した。
ベルオキシターゼ酵素が本発明の発光反応に加わる形態は、考慮される検定の種
類に依存するであろう。ハロベルオキシターゼが標識として使用される場合、ベ
ルオキシターゼは、代表的にはリガンド、例えばタンパク質、ホルモン、レクチ
ン、ヘプテン、ステロイド、核酸、代謝産物、抗原、抗体、核酸プローブ、バク
テリオファージまたはウィルスとカップリングされる。一般に、ハロペルオキシ
ターゼは、結合基または橋かけアームを通してカップリングされる。好適な結合
基または橋かけアームおよびカップリング法は、当業者に明らかであり、そして
リガンドへの化学的発光基質のカップリングに関して本明細書に記載したものを
包含する。別の検定形態において、へロベルオキシターゼ酵素は、溶液中で遊離
しており、あるいは従来法を用いて固形層またはマトリックスに固定されている
。
上記のように表示反応が過酸化物とハライドと反応して亜ハロゲン化物を形成す
る反応および過酸化物と亜ハロゲン化物と反応してシングレット分子酸素(10
2)を形成する反応を伴うので、本発明の実施に使用する化学的発光基質(CL
SI は、シングレット分子酸素(102)により、亜ハロゲン化物によりある
いは亜ハロゲン化物および過酸化物により接触酸化して測定可能な光の散乱を伴
って低エネルギー状態に開放される励起状態の酸化反応生成物を得るいずれの基
質であってもよい。
ある目下好ましい説明用の実施態様において、化学的発光基質は、本明細書に記
載する反応条件下に過酸化物またはエンドペルオキサイド中間体を与える環式ヒ
ドラジドであることができる。好適な環式ヒドラジドは、式:(式中、R1はア
ミノ、アミド、置換アミノまたは置換アミドてあり、R2、R3およびR4は互
いに独立して01〜C6アルキルまたはアルケニル、ヒドロキシ、C1〜c6ア
ルコキシ、カルボニル、アミノ、アミド、置換アミノまたは置換アミドてあり、
あるいはR1とR2は一緒になってベンゾ基のアミノ、アミド、チヵンアミノま
たは置換アミド誘導体である)の化合物を包含する。目下特に好ましい本発明の
実施態様は、5−アミノ−2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン (ル
ミノール)、6−アミノ−2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン (イ
ソルミノール)および7−ジメチルアミノ−ナフチレンー1.2−ジカルボン酸
ヒドラジドである。
一般に、環式ヒドラジドは、シングレット分子酸素(102)の存在下に電子二
酸化を受けて不安定な過酸化物またはエンドペルオキサイド中間体を製造し、こ
の中間体は対応する電子的励起フタレートに再配列し、そして励起状態のフタレ
ートは、以下の反応機構に従って光の散乱により開放される。
(式中、R1−R4は上記の通りである)。
別の目下のことろ好ましい説明用の本発明の実施態様において、化学的発光性基
質は、シングレット分子酸素と反応して対応する不安定なまたは安定な1.2−
ジオキシエタン化合物を製造するジオキシエタン化合物であってもよい。不安定
な1.2−ジオキシエタンの製造は、光の散乱により開放される電子的に励起し
たカルボニル生成物を得る速やかなジオキシエタン分解に伴う。安定な1.2−
ジオキシエタンは、以下に更に記載するように後の化合物分解の「誘発」および
化学的発光測定のために発生または保存することができる。本発明の実施におい
て化学的発光生成物基質として使用する好適な1.2−ジオキシエタンは、Ko
peck7. 57nfhuil Of 1.2−Dioxel*neIl’B
iologic*l Ge口uxlion of Eciled 5late、
^c+de{nic P+e
li、pp、85−144. 1982に記載のようなシングレット分子酸素と
以下の通りに反応して対応する1、2−ジオキシエンを製造する反応性アリル水
素原子およびエネミンを欠くアルカン類を包含する。
が\るジオキシエタン先駆体の代表例は公知である。例えば、Wie+ings
el 1+、。
T+l+ahed+on Left、、 pp169−172.1972; B
s+tlelt el if、、I、AIl、 Chem、roc、、 Y。
1.96.pp627−629,1974;Schgap、 T+tr!lud
+on Left、、 p9.1270等、1977Hza汲撃奄求I
!! at、、J、Am、 Ctum、 Soc、、Vol、 10G、 p9
.318−32(lおよびpp、 4916−491L 1X78;および
2+kliki el at、、Pholochem、Photobiol、、
Vat、30. pp、 35−44.1974を参照の■■
。化学的発光性基質は、112−ジオキシエタン化合物に対して安定なアルキレ
ン先駆体、例えばヨーロッパ特許出願公開第025051^2に記載のものであ
ってもよい。
例えば、化学的発光性基質は、式
(式中、^rORはRの除去により酵素変性または化学変性された際に不安定な
オキサイド中間体1,2−ジオキシエタンを形成するR−オキシ基で置換された
アリール環を有するアリール基である)の化合物であってもよい。特に、1.2
−ジオキシエタン先駆体は、式
(式中、R1およびR2は一緒におよびR3およびR4はスピロ融着したアルキ
レンまたはアリール環として結合でき、モしてR1はアルキル、アルコキシ、ア
リロコシ、ジアルキルまたはアリールアミノ、トリアルキルあるいはシリルオキ
シおよびR2とスピロ融着したアリール基を包含するアリール基からなる群から
選択され、R2はR1を包含できそして活性剤により活性化されてRが除去され
た際に不安定なオキサイド中間体である1、2−ジオキシエタン化合物を形成す
るR−オキシ基で置換されてもよいアリール基であり、R3およびR4はスピロ
融着した多環式アルキルおよび多環式アリール基として一緒に結合できるアリー
ル基およびアルキル基からなる群から選択され、R−オキシ基は、ヒドロキシ、
アルキルまたはアリールカルボニルエーテル、無機オキシ酸塩、アルキルまたは
アリールシリルオキシまたは酸素ピラノシジルである)の化合物であることがで
きる。この群の化合物の特定の例として、 (メトキシ(2−ナフチル)メチレ
ン)アダマンタン、(5−te+1−ブチルジメチルシリルオキシ−2−ナフチ
ル)メトキシメチレン)アダマンタン、[(6−+e+lB+チルジフェニルシ
リルオキシ−2−ナフチル)メトキシメチレン] アダマンタン、[(6−アセ
トキシ−2−ナフチル)メトキシメチレン[アダマンタン、[(6−アセトキシ
−2−ナフチル)メトキシメチレンl 、2−ter+−ブチル−ジメトキシシ
リルオキシ−9H−イリデンアダマンタン、2−ヒドロキシ−9■−フルオレン
−9−イリデンアダマンタン、(3−te+l−ブチルジメトキシシリルオキシ
)−9H−キサンチン−9−イリデンアダマンタン、3−ヒドロキシ−9H−キ
サンチン−9−イリデンアダマンタン、3−アセトラシー9H−キサンチン−9
−イリデンアダマンタン、3−ホスフェート−9H−キサンチン−9−イリデン
アダマンタン、ビス(テトラエチルアンモニウム)塩および[(3−1srf−
ブチルメチルシリルオキシフェニル]メトキシメチレン1アダマンタンが挙げら
れる。この種のアルケンジオキシエタンは、本発明の実施において製造されたシ
ングレット分子酸素と反応して比較的長い半減期を有する安定なジオキシエタン
を製造する。従って、この種のジオキシエタン先駆体を化学的発光性基質として
使用することによって、安定なジオキシエタンの製造が規定時間間隔本発明の表
示系の活性の化学的統一を提供するかへる時間にわたって保存できる。所望によ
り、製造されたジオキシエタンの化学的発光活性を、無機または有機活性剤、例
えば酸、塩基片、酵素またはヨーロッパ特許出願公開第0254051A2号明
細書に記載のようなジオキシエタンを不安定化して励起したカルボニル基および
関連する化学的発光活性を製造する触媒の添加によって誘発する。この方法で、
興味ある特定の被分析物に対する検定デザインを、ジオキシエタン堆積の時間間
隔および化学的発光放出のタイミングを制御することによって最適化できる化学
的発光性基質が本発明の発光に加わる形態は、考慮下の検定の種類に依存する。
基質を標識として使用する検定において、基質は、リガンド例えばタンパク質、
ホルモン、ヘプテン、ステロイド、レクチン、核酸、代謝産物、抗原、抗体、核
酸プローブ、バクテリオファージまたはウィルスとカップルしたCLSの置換誘
導体であることができる。例えば、CLSのアミノ基を直接リガンドにカップル
でき、あるいは結合基または橋かけアームを通してカップルできる。好適な結合
基、橋かけアームおよび基質をリガンドにカップルする方法は、米国特許第4゜
380、580号明細書、同第4.104.029号明細書および英国特許出願
公開第2.008.274号明細書に記載されている。別の種の検定において、
基質は、リガンドとカップルされなくてよい。この場合、基質は、溶液中遊離し
ているかあるいは従来方法を使用して固形層またはマトリックス上に固定するこ
とができる。
本発明の実施に使用するのに目下のところ好ましいオキシダントは、式%式%
(式中Rは水素原子または1〜3個の炭素原子を有する短鎖アルキル基である)
で表される過酸化水素またはヒドロベルオキサイドを包含する。オキシダント活
性は一般に、以下の通りにR鎖長が増加するにつれて減少する。R=H>>C1
(3> CH3CH2> cH3(CI(2)2゜目下のところ特に好ましいオ
キシダントは、非常に効率的なオキシダント活性ゆえに過酸化水素(H2O2)
である。化学的発光オキシダントが標識として使用されるリガンドに接合される
検定フォーマット、例えば免疫検定において、既知量のオキシダントを反応系に
添加することができる。別の検定フォーマット、特に本発明の反応系がオキシダ
ント、特に過酸化水素を発生する一次反応系、例えばオキシダーゼ触媒された反
応系にカップリングされる検定フォーマットにおいて、オキシダントは、未知と
して反応系に存在することができる。
更に別の検定フォーマットにおいて、オキシダントをリガンドとまたは通常の方
法を用いた固形層またはマトリックスにカップリングすることができる。
本発明の表示系は、好適なハライドイオンの存在に存在している。本明細書にお
いて使用されておるハライドは、ブロマイド、クロライドまたはアイオダイドで
あることができる。特定の用途に利用される/\ライドの選択および量は、種々
の因子、例えば検定系に使用するノ10ベルオキシターゼ、反応混合物のpif
および必要とする化学的発光応答等に依存する。系に利用するハライドが電子的
に陰性であればあるほどあるレベルの化学的発光応答を得るに必要とされるハラ
イドの濃度が増加するということが見出されている。All+n、R,C,、t
lalide Dependenceof M7+1ope+O工idau−m
edial+d Aolie+obiil SS75te of the Po
1Too+pho獅浮モ撃■■
Leukoc7t+ in the Phenom+nx of Electr
onic Exeilxlion、’ Biochem、a獅п@Bioph
ll、R++、 Comm、 、 Vol、 63. N、 675−683.
1975を参照のこと。本発明の表示系におけるハライドイオンの活性は一般に
、Br−> Cl−> I−>> F−であり、フルオライドイオンは通常はと
んどまたは全く応答を与えない。アイオダイドイオンの存在が測定可能な化学的
発光をもたらすが、アイオダイドおよびその酸化生成物の既知の発光消去活性が
いくつかの用途への使用、特に高いレベルの感度が必要とされる際にその望まし
さを制限する。更にハライドの選択は、表示系に存在するハロペルオキシターゼ
に依存する。ハロゲンベルオキシターゼがMPOまたはCPOである場合、ハラ
イドは、ブロマイド、クロライドまたはアイオダイドであり得、好ましくはブロ
マイドまたはクロライドである。しかしながら、ハロベルオキシターゼがEPO
またはLPOである場合、供因子としてクロライドは比較的効率が悪く、従って
好ましいハライドはブロマイドである。好適なへロベルオキシクーゼ/ハライド
の組み合わせを利用しそして表示系のその他の要員が速度制限てない場合、ハラ
イド濃度と化学的発光との関係は、実験速度式:%式%
(式中、速度C1,は化学的発光応答のピー・り測定速度であり(Imxx %
最大強度としても記載される)、kは比例定数または速度定数であり、X−は試
験ハライドである (すなわち、ハロペルオキシターゼがMPOまたはCPOで
ある場合X−はCI−またはB+−であり、ハロペルオキシターゼがEPOまた
はLPOである場合X−はBr−である)により記載される。指数用語「1」は
、その他の反応体が非速度制限濃度で存在する場合反応がハライド濃度に関して
第1オーダーで適用することを意味する。
本発明のある実施態様において、試験検体におりるMPOおよびEPOの存在が
測定でき、そして針0およびEI’Oが本発明の表示系を使用1.た検体の化合
[またB+−一依存MPOおよびEPO発光活性を測定することによって識別さ
れる (すなわち、分別定量できる)。本質的にEPO−依存である検体のCl
−依存発光活性も測定される。測定の好適な条件下に、検体のMPO含量は、
直接測定されたTo−一依存またはCI−一依存発光に比例し、一方EPO含量
は、検体のBr−一依存活性マイナスCI−−依存発光活性に直接比例する。別
に言うと、単独のノ1ライド供因子としてBT−を使用する本発明の反応条件下
での試験検体の発光苛性は、試験検体における1tlPOおよびEPOの両方の
活性を定量的に反射し、一方供因子としてCI−を使用する発光活性は、MPO
の活性を主として反射する。CI−−依存発光活性とTo−−依存発光活性との
比率を形成することによって、MPO活性が試験検体において顕著である際に統
一性に到達し、モしてEPO活性が支配する場合非常に少なくなる定量的測定が
得られる。測定値を既知量のMPOおよびEPOを含有する標準溶液からのもの
と比較することによって、試験検体のMPOおよびEPO含量を定量する高感度
法が得られる。
MPOがポリモルフォ核白血球(PMNL)および血液単球の主要成分であり、
そI7てEPOがニオシッフイル白血球の主要成分であるので、ハライド−依存
分別および定量の能力を、生物学的検体、例えば血液または血液成分、組織生体
検査検体、浸出液並びに分泌物おcl−び排出物(例えば、尿、唾液および便)
等におiJるPMNL、単球および/またはニオシッフイル白血球の存在または
量の検定に利用でき、それによって炎症プロセスに関連する重要な診断情報を提
供する。体液に存在する好中球の量は、自ずと感染、例えば骨髄炎、肯炎媒体、
卵管炎、敗血病、淋病、心内膜炎、水痘、ヘルペスおよびロッキーマウンテイン
スポット熱;心筋梗塞、火傷および癌によつ壇血壊死病;代謝疾患、例えば糖尿
病性アシド−シス、類子がん症、尿毒症および甲状腺中毒、急性出血、外科手術
、過労によるストレス、妊娠の第3分の1期および出産;および炎症性疾患、例
えばリウマチ性関節炎、痛風、脈管症および筋炎により増加され、そして放射線
および色素剤による骨髄変形;感染、例えばチフス、ツラレミア、プルセフ病、
肝炎、インフルエンザ、麻疹、おたふくかぜ、風疹および感染性単核細胞症;肝
臓または保存疾患からの牌機能冗進症;コラーゲン小管傍患、例えば系狼癒紅斑
症;および葉酸およびビタミンB2の欠乏症により自ずと減少される。これに対
して、体液中のエツジフィルの量は、アレルギー疾虫、例えば喘息、枯草熱、食
品および薬剤過敏症、血清症および血管神経組織浮腫;寄生物症、例えば施血出
症、鈎血症、回虫およびアメーバ−症1皮膚疾患、例えば湿疹、天庖癒、乾癖、
皮膚炎およびヘルペス。
腫瘍性疾患、例えば慢性ミエローマ細胞白血病、ホジキンス病、固体腫瘍の転移
およびメクローシスによりそしてコラーゲン子管疾患、副腎皮質機能低下、潰瘍
性大腸炎、多発関節結節症、牌摘後、悪性貧血、深紅熱および過労により自ずと
増加され、そして外傷、ショック、火傷、外科手術およびメンタルジストレスに
よりそしてクツシン症候群により自ずと低下される。従って、本発明の表示系を
よび定量は、貴重な診断情報、例えばバクテリア (発熱源)感染対寄生物感染
等の診断において貴重な診断情報を提供できる。
同様な方法で、CPOおよびLPO、LPOおよびCPOおよびEPOを定量・
分別できる。従って、二種類のハライド−分別ハロペルオキシターゼを使用する
検定は、多重検定測定を満たす。
本発明の更に別の実施態様において、既知に量のハロペルオキシターゼを利用し
、検体の化合したMOP−(またはcpo−1依存発光活性を測定し、そして検
体のEPO−(またはLPO−1依存活性を測定することによって試験検体中の
tb−およびcl−の存在および量を分別定量できる。好適な反応条件下に、検
体のB【−含量は、検体のEPO−(またはLPO−)依存活性またはMOP−
1またはCPO−)依存活性のいずれかと直接比例関係にあり、一方検体の01
−含量は、MOP−(またはCPO−)依存活性マイナスEPO−(またはLP
O−1依存活性に直接比例関係にある。MPOおよびEPO分別測定と同様な方
法で、EPO−またはLPO−依存活性(B+−一依存)とMPO−またはCP
O−依存活性(CI−およびBT−一依存)との比率が、試験検体中のブロマイ
ドまたはクロライドの有効な尺度として形成できる。
ハライドが被分析物でない用途において、ハライドは一般に、反応混合物中に非
速度制限的に最適な量で、通常は塩、例えばナトリウムハライドまたはカリウム
ハライド等として供給される。別の用途において、ハライドを、被分析物、例え
ばテンカン治療に関連し、て血液または汗クロライドまたは血液ブロマイドであ
ってよい。
本発明に従って測定される被分析は、通常液状媒体またjt検体に存在するであ
ろう。分析される検体は、被分析物を含有すると疑われた自然発生的または人工
的に形成された液体であり得る。多くの場合、液状検体は、体液または体液を処
理または希釈して得られた液体、例えば血清、血漿、尿、便および羊水、大脳皮
買液およびを髄液である。固形勧賞、例えば食品、便および生体組織並びに気体
を本発明によりこれらを液状に還元することによって、例えば液体中への溶解、
液体中への懸濁または液体中げの抽出によって検定できる。
従来化学的発光表示系、特にベルオキシターゼ(例えば、ホースラデツィシュペ
ルオキシターゼ等)触媒ルミノール酸化を使用したものとの際立って対照的に、
本発明の表示系は、酸性pHで効率的に作用する。好ましい実施態様において、
表示系は、約3ないし約8、より好ましくは約4ないし約7のpHで上記の反応
(1)ないしく8)に記載された表示反応の際に保持される。酸性pHで操作す
ることによって、高感度およびハロペルオキシダーゼ−特異性表示が、従来のベ
ルオキシターゼ化学的発光系を困難にした塩基触媒バックグラウンド化学的発光
なしで得られる。従って、本発明の検定系は更に、表示反応の際に酸性pHを保
持するのに好適な緩衝液、例えば酢酸エチル/酢酸緩衝溶液を含んでなる。反応
系に特に干渉しないいかなる緩衝液もこのたtに使用できる。
本発明の発光表示系からの光またはフォトン散乱も、第2の因子、例えば試薬濃
度、混合速度および散乱光の測定法によって影響される。利用する正確な反応条
件は、酵素触媒活性、反応運動、装置制限、反応感度およびバックグラウンドノ
イズ干渉を包含する全反応パラメータを最適化するように選択する。
本明細書で記載する発光反応から得られる光(フォトン)散乱の物性は、化学的
発光性基質の特賞に主として依存しモしてハロペルオキシターゼ、オキシダント
およびハライドの特質に二次的に依存する。ルミノールを化学的発光性基質とし
て使用する場合、最大スペクトル散乱は、430〜50GIl+a (青緑光)
の範囲内である。検定法で製造された光散乱は、発光基質がその最大スペクトル
散乱を示す部分のスペクトルにおいて適当な感度を有する光感受性測定機により
測定できる。
一般には、350ないし65hmの範囲にわたって適当な感度を有する光電池、
光ダイオード、光抵抗またはビアルカリフォトマルチブライヤーが本発明の実施
に使用するのに好適である。
特定の時間点において散乱した光の強度は、反応系の反応速度に比例し、従つて
反応系における未知の量と関連する。反応系から散乱した光の速度(tlhν/
d1)または強度(+)は、反応成分および未知物質を混合した際に基底バック
グラウンドレベルから最大値(Imax )またはピーク速度に増加し、従って
未知物質が消費されるにつれて基底バックグラウンドレベルに減少する。従って
、系のImaxは、反応混合物中の未知物質の存在または量の相対的尺度として
使用できる。Imaxに加えて、系から散乱したその他の運動表示を使用して直
接的にまたは間接的に検体における未知物質の存在または量を測定することがで
きる。例えば、全散乱光(すなわち、主要時間間隔にわたって散乱したフォトン
の数の積分または和)、ピーク散乱光強度、光散乱のピーク加速度(すなわち、
d2hν/(fll12またはdv/dlまたはdl/d+)または主要時間間
隔内での発光の速度または加速度の最高値を、測定尺度として使用できる。従っ
て、検定系により散乱した光を測定するのに利用する装置は、データ、データ保
管、検定関数の尺度、誘導または統一を行うのに必要とされ望ましいので付加的
に好適な機械的または電子的装置を含んでなることができる。
本発明のハロペルオキシターゼ表示系は、検体における被分析物の存在または量
の測定用のあるいは被分析物の局所化のための広い範囲の検定フォーマットおよ
び環境に利用できる。例えば、ハロペルオキシターゼ反応系を、検定系の反応体
のうちの1つの存在または量の測定に、免疫検定およびタンパク質結合検定に、
ターンオーバー検定に組織的染色のため、再分布を行うトレース検定のためにま
たは当該技術分野に周知のその他の検定に使用できる。
本発明のある実施態様において、ハロベルオキシターゼ検定系を利用して検体中
の存在または未知量のオキシダント、例えば過酸化水素を測定できる。図30に
示すように過酸化水素に関して一次反応である過酸化反応によるルミノールの非
−ハライド依存ベルオキシターゼ触媒酸化とは際立って対照的に(Dure c
l tl、m5tudie+ on the Biolumin!5cence
of B*l畠noglocsas bimuiensi* btnc撃刀A
’
]、 Biol、 Chew、、 Vol、 239. No、 7.119.
2351−2359.1964)、本発明のハロペルオキシ^
ーゼ発光表示系は、図3Bに示すように過酸化水素に関して二次反応である。こ
の反応は、実験速度式:
%式%(12)
(式中、1mxrまたはピーク速度はピーク測定化学的発光強度(速度)であり
、kは速度定数または比例定数であり、[11202] は過酸化水素濃度であ
る)によって表すことができる。次数「2」は、その他の反応成分が非速度制限
的である場合反応が過酸化水素に関して二次にあてはまることを示す。従って、
本検定系は、従来のベルオキシターゼ触媒系で得られた正比例とは反対に過酸化
水素濃度の平方に比例する高感度発光応答を提供する。
いくつかの適用において、自ずと検体に存在するオキシダント例えば過酸化水素
の存在または量を測定することが望ましい。付加的に、過酸化水素発生または消
費酵素の活性の尺度としての過酸化水素の測定または過酸化水素発生または消費
酵素に対する非分析基質の存在または量の測定に主として基づいている数多(の
診断検定系が公知である。例えば、種々の非分析物、例えばグルコース、ガラク
トース、コレステロールおよび尿酸の測定は、特定のオキシターゼ酵素(例えば
、グルコースオキシターゼ、ガラクトースオキシターゼ、コレステロールオキシ
ターゼおよびウリカーゼ)の作用に基づいて過酸化水素を製造し、製造された過
酸化水素の量の測定を行う。生成物過酸化水素と基質被分析物との比率が統一さ
れると (すなわち、H2O2の発生が基質被分析物に関して一次である際)、
例えばグルコース/グルコースオキシラーゼ反応の場合および一次酵素反応が制
限的でない場合、本発明のハロペルオキシターゼ表示系は、以下の実験式を得る
。
fixx= k [被分析基賀コ’ (131(式中、 ll11!およびkは
既に定義された意味を持つ)。
全酸素並びにPO2(酸素分圧)もこのアプローチを使用して測定できる。酸素
は、オキシダント、例えばグルコースオキシターゼ用の基質であり、そしてそれ
ゆえ酸素消費の速度は、過酸化物製造の速度に定量的に比例する。系のその他の
成分が制限的でない場合、酸素をハロペルオキシターゼ表示系を使用して発光度
として定量できる。
従って、例えば興味ある被分析物が1種類またはそれ以上の酵素段階または非酵
素段階で反応して生成物を製造し、ついでこの生成物を1種類またはそれ以上の
付加的酵素段階または非酵素段階で反応して過酸化水素またはその他のオキシダ
ントを主として得るまたは消費する際に(その存在および量を次いで本発明に従
って測定する)、その他の反応系を本発明のハロペルオキシターゼ表示系とカッ
プリングできる。従ってこの実施態様において、本発明のハロペルオキシターゼ
表示系は、被分析物が1種類またはそれ以上の過酸化水素はたはオキシダント)
を反応生成物として製造するかまたは反応体として消費する1種類またはそれ以
上の予備反応(または補助反応)に添加し、次いで反応混合物中に存在する過酸
化水素の量を検体に元々存在する被分析物の存在または量の測定として本明細書
に記載された方法に従って測定する。オキシダントを製造する本発明のカップリ
ングされた反応は、以下の反応経路に従うであろう。
被分析物 +02 → OA+H20□ (14)ハロペルオキシラーゼ/ハラ
イド
2H202+ CLS →p+bν (8)(式中、0^は被分析物の酸化誘導
体であり、CLSおよびPは上記に定義された通りである)。被分析物を、例え
ば被分析物オキシダーゼの作用により直接酸化してもよい。代わりに、被分析物
を1種類またはそれ以上の反応生成物であってこれを反応(14)に従って酸化
して過酸化水素を製造するその他の予備反応を行ってもよい。更に別の実施態様
において、被分析物は、その活性が本発明の表示系により説明される酵素、例え
ばオキシダーゼであることができる。オキシダントを消費する本発明のカップリ
ングされた反応は、例えば以下の反応経路であることができる。
被分析物 +11202 →O^+H20([5)ハロベルオキシラーゼ/ハラ
イド
2H,Ch+CLS −P + bν (8)(式中、混は被分析物の酸化誘導
体である)。再び、被分析物は、反応(15)に従って過酸化水素と反応性のま
たは過酸化水素を消費する1種類またはそれ以上の生成物を形成するその他の予
備的反応を行うことができる。被分析物が1種類またはそれ以上の予備的反応で
反応して過酸化水素を消費する場合、既知量の過酸化水素を、代表的に添加して
、そして過酸化水素の消費を表示反応(8)に従って監視または測定する。
種々の被分析物を測定するための本発明の表示系とカップリングした反応をもた
らす予備的オキシダント反応の代表例は以下の通りである。
過酸化水素製造予備反応
被分析物:グルコース
グルコースオキシターゼ
グルコース+02→ グルカノ−δ−ラクトン + H2O2ハロベルオキシタ
ーゼ/ハライド
2H202+CLS −kP + hν被分析物:エタノール(およびその他の
第1アルコール)オキシダーゼ
第1アルコール+02→ アルデヒド +2H2o2ハロペルオキシターゼ/ハ
ライド
2H202+CLS 4P + bν
被分析物:コレステロール
オキシダーゼ
コレステロール + 02 → コレステノン 十 H20xハロペルオキシタ
ーゼ/ハライド
2H202+CLS −*P + hν被分析物:コリンステラーゼ
アセチルコリンステラーゼ
アセチルコリン +2H202→ アセテート + コリンコリンオキシターゼ
ハロペルオキシラーゼ/ハライド
コリン +202 → ベタイン +2H,022H202+ CLS −”
P + bν被分析物:尿酸
ユリカーゼ
ウレート +02 → アラントイン + H2O2ハロベルオキシターゼ/ハ
ライド
2H20□ +CLS 4P+hν
被分析物・乳酸(ラクテート)
ラクテートオキシターゼ
L−ラクテート +02 → ピルベート + H2O2ハロベルオキシターゼ
/ハライド
2 Hz 02 + CLS →p+hν被分析物・ピルビン酸(ピルベート)
ピルベートオキシターゼ
ビルベート+PO4+02→アセチルオスフェート+CO2+H2O2ハロベル
オキシターゼ/ハライド
2H202+ CLS 4P + hν被分析物:ピルビン酸(別経路)または
NADI(ピルベート 十H’ + IIADII → L−ラクテート 十N
A[l”ラクテートオキシターゼ
L−ラクテート +0. → ピルベート + Ht Oxハロベルオキシラー
ゼ/ハライド
2H2Ch +CLS −P + bν被分析物:乳酸またはラクテートデヒド
ロゲナーゼラクテート デヒドロゲナーゼ
し−ラフチー1−+NAD+ 時 ピルベート +1lADli + H’ビル
ベートオキシターゼ
ビルベート→−P04+02−4アセチルホスフェート+CO2+H202ハロ
ペルオキシターゼ/ハライド
2H,O,+ CLS →P+hシ
被分析物:血清グルタミンピルベートトランスアミラーゼ(SGPT)またはア
ラニンアミノトランスフアーゼ(ALTI
LT
し−アラニン+α−ケトグルタレート −ゆ ピルベート+1.−グルタメート
ピパレートオキシターゼ
ピルベート→−PO4+o、→ アセチルホスフェート+CQ2+H20wハロ
ベルオキシターゼ/ハライド
2H202+CLS 4P + hν
被分析物:血清グルタミンオキシ乳酸トランスアミナーゼ(SGOT)またはア
スパラテートトランスファーセ(^ST)
ST
し−アスパラテート+α−ケトグルタレート →オキサロアセテート+L−グル
タメート
オキサロアセテートオキシターゼ
オキサロアセテート − ピルベート +CO2ピパレートオキシターゼ
ピルベート+po、 +o2 → アセチルホスフェート+Co2+H,02ハ
ロペルオキシターゼ/ハライド
2H20,+CLS −4P + hν被分析物:クレアチンキナーゼ(CKI
K
クレアチンホスフェート +ADP → クレアチニン +ATPグリセロール
キナーゼ
グリセロール+^TP→ グリセロール−3−ホスフェート +ADPグリセロ
ール−3−ホスフニートオキシターゼグリセロールー3−1’04+o2→ジヒ
ドロキシアセトンホスフエート+H702八ロベルオキシターゼ/ハライド
2Hz 02 + CLS −+P + hν被分析物:クレアチニン
クレアチニナーゼ
クレアチニン +H,O→ クレrチンクレアチンキナーゼ
クレアチン + ATP→ クレアチンホスフェート +ADI’ピルベートキ
ナーゼ
八〇P+ ホスフォエノールピルベート → ピルベート +ATPピパレート
オキシターゼ
ピルベート+P04+02 → アセチルホスフェート+Co2+H20□ハロ
ペルオキシターゼ/ハライド
2H202+CLS −hP + bv被分析物:クレアチニン(別経路)
クレアチニナーゼ
クレアチニン +H20→ クレアチンクレアチニナーゼ
クレアチン → サクロシン +尿素
サクロシンオキシターゼ
サクロシン+o2→ グリシン +ホルムアルデヒド +H20゜ハロペルオキ
シラーゼ/ハライド
2H,02+CLS 4P + hν
被分析物:クレアチニン(別経路)
クレアチニンイミノヒドラーゼ
クレアチニン →N−メチルヒダントイン 十NH3グルタミンデヒドロゲナー
ゼ
NADIR−NH4+ +2−オキサグルタラード →NAD+ + L−ラク
テートデヒドロゲナーゼ
NADII1−ラクテート →NADH+ H++ビルベートビルベートオキシ
ターゼ
ピルベート + PO4+O,→7−t?チルホスフェート +Cow +H2
Chハロペルオキシターゼ/ハライド
2Hx Ox + CLS 4P + hν被分析物:クレアチン
クレアチニナーゼ
クレアチン → サクロシン +尿素
サクロシンオキシターゼ
サクロシン+02 → グリシン +ホルムアルデヒド +H20゜ハロペルオ
キシラーゼ/ハライド
2F(202+ cts →p+hν
被分析物・アンモニア
グルタミンデヒドロゲナーゼ
NH4+ + NADH+α−グルタミナーゼ→L−グルタメー1−+ NAD
+ +H,0ラクテートデヒドロゲナーゼ
NADIIL−ラクテート →NADH+ ll++ピルベートビルベートオキ
シターゼ
ピルベート十PO4+ 02 → アセチルホスフェート+co2+H,o□ハ
ロペルオキシターゼ/ハライド
2H,02+CLS −4P + hν被分析物:尿(血液尿素窒素BRIM)
ウレアーゼ
尿→2NH4+ + CO2
グルタミンデヒドロゲナーゼ
NH4+ + NADH+α−グルタミナーゼ→L−グルタメート+NAD+
+H20ラクテートデヒドロゲナーゼ
NADIIL−ラクテート →NADH+ H++ビルベートビルベートオキシ
ターゼ
ピルベート+ PO4+02 → アセチルホスフェート+CO□+H,02ハ
ロペルオキシターゼ/ハライド
2H202+ CLS = P + hシ一般に、本発明の表示系は、表示系で
操作可能な1またはそれ以上の反応段階でオキシダント、例えば過酸化水素を製
造する酵素反応とカップリングできる。
限定されるものではないがか\る酵素の代表例は、グリコレートオキシターゼ、
グルコースオキシターゼ、ヘキソースオキシターゼ、コレステロールオキシター
ゼ、アリールアルコールオキシターゼ、L−グロノアセトンオキシターゼ、ガラ
クターゼ、ビラノースオキシターゼ、L−ソルボースオキシターゼ、ピリドキシ
ンオキシターゼ、アルコールオキシターゼ、L−2−hドロキン酸オキシターゼ
、エクドソームオキシターセ、コリンオキシターゼ、アルデヒドオキシターゼ、
キサンチンオキシターゼ、ピルベートオキシターゼ、D−アスパラテートオキシ
ターゼ、L−アミノ酸オキシターゼ、アミンオキシターゼ、ピリドキサミンホス
フエートオキシターゼ、D−グルタメートオキシターゼ、エタノールアミンオキ
シターゼ、チラミンオキシターゼ、プラスシンオキシターゼ、サルコシンオキシ
ターゼ、N−メチルアミノ酸オキシターゼ、トメチルリシンオキシターゼ、ヒド
ロキシルニコチンオキシターゼ、ニトロエタンオキシターゼ、アセチルインドキ
シルオキシターゼ、ウレートオキシターゼ、ヒドロキシルアミンアミンオキシタ
ーゼおよびサルフィットオキシターゼを包含する。
種々の被分析物の存在を量を測定するための本発明の表示系とカップリングされ
る予備オキシダント消費反応の代表例は、以下の通りである。
過酸化水素消費予備反応
被分析物: NADH
NADHベルオキシターゼ
NADII +H2O2→NAD+ +2H,02ハロペルオキシターゼ/ハラ
イド
2H,O,+ CLS →p+hν
被分析物: NADPH
NA[lPHベルオキシターゼ
NADPH+H2O2→NADP++2H,02ハロペルオキシターゼ/ハライ
ド
2 H20x + CLS →p+hシ被分析物:脂肪酸(例えばパリルミテー
ト)脂肪酸ベルオキシターゼ
脂肪酸 +2H202= 脂肪アルデヒド +002+2H202ハロペルオキ
シターゼ/ハライド
2H,02+CLS −+P + bν被分析物:フェロシトクロムC
シトクロムC
2(フェロシトクロムc)+H202→ 2(7zoシトクロムe)+2H,0
ハロペルオキシターゼ/ハライド
2H,02+CLS 4P + hν
被分析物二カタラーゼ
カタラーゼ
2H202→Q2+2H20
ハロペルオキシラーゼ/ハライド
2H202+ CLS →P + hv被分析物:ペルオキシターゼ
ベルオキシターゼ
ドナー +H2O2→ 酸化ドナー +2H,O□八へベルオキシターゼ/ハラ
イド
2H202+CLS −*P +bν
被分析物:グルタチオン
グルタチオンベルオキシターゼ
2(グルタチオン)+H20,→ 酸化グルタチオン +2H70ハロペルオキ
シターゼ/ハライド
2H202+CLS →p+hν
本発明のへロベルオキシターゼ表示系はまた、特定の結合検定、例えば本発明の
検定系により測定可能な標識基質を使用する免疫検定にも適用可能である。特定
の結合検定としては、ハロベルオキシターゼを当該技術分野に周知の均一または
不均賀検定系における標識として使用する系、例えば米国特許第3.654.0
90号明細書、同第3,817,837号明細書、同3.839.153号明細
書、同第3.850.752号明細書、同第3.879.262号明細書および
同第4.380.580号明細書に記載の系、または発光基質、オキシダントま
たはハライドを同様に周知の系における標識として使用する系、例えば米国特許
第4.134.792号明細書、同第4.238.195号明細書、同第4.2
38.565号明細書、同第4.273.866号明細書、同第4.279.9
92号明細書、4、372.745号明細書、同第4.380.580号明細書
および同第4.383.031号明細書に記載の系が挙げられる。
免疫検定と関連して使用する場合、本発明の表示系を用いて検定しようとする被
分析物は、リガンドおよびリガンドレセプターを包含する免疫学的対の一員であ
ってよい。本発明の表示系のうちの1つの成分を免疫学的対の1つに接合するこ
とによって反応混合物中の被分析物の存在は、表示系によってもたらされる光の
性質または量を影響する。次いで、光の散乱が測定しようとする検体中の被文型
物の存在または量に定性的にまたは定量的に関連する。本発明の表示系は、当該
技術分野に周知の直接結合または競合結合免疫検定技術のいずれにも利用できる
。
直接結合技術において、被分析物(すなわち、リガンド)を含有する疑いのある
検体を、表示系および特定のリガンドのパートナ−を含んでなる接合体と接触さ
せる。次いで、接合体の活性が検体中のリガンドと接合体における特定の結合パ
ートナ−との結合の範囲に直接関連する。定量的結果を得るために、特定の結合
パートナ−接合体の量は、通常検体に存在すると考えられる全てのリガンドと結
合できるものの過剰量で用意する。
競合結合技術において、検体をリガンドの特定の結合パートナ−と、そしてリガ
ンド(またはリガンド類縁体)と接合される表示系の成分と接触できる。検体に
おけるリガンドが特定の結合パートナ−上の結合部位にお関するリガンド(また
はリガンド類縁体)接合体と競合するので、複合特定結合パートナ−の化学的発
光活性は、検体におけるリガンドと特定の結合パートナ−との結合の範囲に反比
例して変化する。定量的結果を得るために、利用する特定の結合パートナ−の量
は、代表的には検体に存在すると考えられる全てのリガンドおよび表示系の成分
と接合する全てのリガンド(またはリガンド類縁体)と結合できるものより少な
い。
直接または競合検定フォーマットのいずれかにおいて、表示系によりもたらされ
た化学的発光は、検体中の被分析物の存在(定性)または量(定量)の表示であ
る。被分析物の定性測定は、化学的発光反応の特徴を被分析物のない監視反応の
ものと比較することを包含するが、相違は検体における被分析物の存在の表示で
ある。検体の定量測定は、代表的に化学的発光反応の特徴を既知量の被分析物を
含有する監視反応のものと比較することを包含する。検定が被分析物とその特異
結合パートナ−との間で形成された複合体を反応混合物から分離する分離段階を
含んでなる場合、定性または定量的則的は、検定の分離または非分離成分のいず
れかに対して行い得る。
免疫学的対の一員とは、検定が2種類の異なる分子であって分子のうちの一方が
特定の他方の分子の特定の空間的および/または極性組織と特異に結合する表面
上または孔中の領域を有する分子を包含することを意味する。免疫学的対または
特定の結合パートナ−は、当該技術分野において一般にリガンドまたはレセプタ
ー (またはアンチリガンド)と言われている。リガンドは、レセプターが自ず
と存在するまたは製造できる有機化合物であることができ、代表的には抗原また
はヘプテンである。レセプター(またはアンチリガンド)は、独立部分、例えば
リガンドのエピトープ、を認識または特異に結合することができる化合物または
組成物であり、そして抗体、酵素Fabフラグメント、レクチン、核酸プローブ
等であることができる。
免疫検定等のいくつかの実施態様において、レセプター上の結合部位に対するリ
ガンドと競合するリガンド類縁体を利用できる。リガンド類縁体は代表的には別
の分子を有する類縁体、例えば表示系の成分のうちの1つを接合する意味を有す
る変性されたリガンドである。
本発明の免疫検定は、検体からの非分析物の分離を促進する固形相を含んでなる
。好適な固形相は、免疫額的対の一員をその表面に共有結合または非共有結合す
ることができる多孔性または非多孔性表面であり得る。数多くの好適な固形相物
質、例えばポリマー状物質、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等が当該技術分野に公知である。多くの官能性基を、免疫学的対の一員の共有
結合用の非反応性固形相表面を変性するのに利用でき、ハライド、エポキシド、
非−オキシカルボニル部位、メルカプタン等を包含する。免疫学的対の一員の結
合は、直接的または例えば特定の結合対の仲介を介して間接的であることができ
る。固形相は、例えばポリ (アミノ酸)、例えばポリリシンで、検定の必要な
成分の固形相への結合を補助するために、あるいは検体成分の固形相への非特異
結合を禁止するための被覆してもしなくともよい。代表的な固形相として、コン
テナー壁、例えばマイクロタイタープレートのウェル、パン、ビーズ、粒子、磁
性ビーズ、ゲル、計量棒、フィルター、好アルコールまたは非分アルコールマト
リックス等が挙げられる。物質改良剤および形状を包含する固形相の特徴および
形状は、固形相が本発明の検定の性能に必要な性質を保持する化合物グリコール
本発明に臨界的でない。
上記から明らかな通り、本発明の表示系は、特定の検定に依存するものではなく
、そして当該技術分野に公知の数多くの従来の均質および不均質検定機構に広く
適用可能である。
本発明の更に別の実施態様において、使用の容易性、結果の再現性を促進しそし
て検定表示系の感度を高めるためにキット形態で試薬が提供される。本発明のキ
ットは、1種類またはそれ以上の第1表示系試薬、すなわち、ハロペルオキシタ
ーゼ、ハライド、オキシダントおよび化学的発光性基質を規定の形態で希釈また
は直接適用するのに好適な濃度で含んでなる。特定の検定系、例えば免疫検定に
使用するために、本発明のキットは更に、助剤、例えば緩衝液、希釈剤、不活性
タンパク質、安定剤等が特定の性能に必要とされる場合歯んでなる。
先の記載は、以下の代表的な実施例により良好に理解されるであろう。実施例は
、説明のために与えたものでありこれに限定されるものではない。
実施例
実施例の方法に使用する検定試薬のストック溶液は、実施例において特に断りの
ない限り以下の通りにして製造した。
0.05Mルミノールのジメチルスルホキシド溶液0.4mlを50d酢酸緩衝
液、 pH5,011に添加することによって約0.2mMルミノールストック
溶液を製造した。ルミノールの実際の最終濃度(すなわち、0.17Il1M)
を、347nmにおける7、 6 mM−1ce−1の消失係数を使用して測定
した(Lee、IおよびH,H,S!lige+、Pholoehem、Pho
lobiol、 Vol、 15. pp、 227−237.1972年)。
過酸化水素標準濃度溶液を、30%H2O2ストック溶液を820で希釈するこ
とによって調製した。実際の過酸化水素濃度を、350nmにおける43.6
mM −1ea−1の消失係数を使用して測定した(Nobel、 R,W、お
よびQ、 l(、Gib+on、 1. Riot、 Clum、 Vol、
245D P
p、 2409−2413.1976)。
ミエロペルオキシダーゼ(MPO)およびエオシノフィルペルオキシターゼ(E
PO)を、ブタ白血球から調製した。クロロptll (CPO,E、 C,N
o、 1.11.1.10)、ラクトペルオキシターゼ(LPO)およびホース
ラデツィシュペルオキシターゼ(HRP)を、Sigma Chemica1社
(米国、ミズリー州5 セントルイス)からの凍結粉末として得、そLテMPO
、EPO、LPOおよびHRPを05% ツイーン8oを含有する0、 15m
Mハライドのない燐酸緩衝液中で再構成し、同一のハライドのない燐酸緩衝液で
透析し、そして使用まで4℃で保存した。CPOを、透析しない以外は同様の方
法で再構成および操作した。各ハロペルオキシターゼ(XPO)製剤は、ベルオ
キシターゼまたはベルオキシターゼまたはその他のヘメ含有タンパク質の汚染が
実買的にないことを測定した。実際の最終濃度は、MPOについては473nm
で50mM−1cm−1、EPOおよびLPOについては450nmで56mM
−1cm−1の吸収−差異消失係数を使用してジチオニット還元対酸化差異吸収
スペクトルにより測定した(Wevu、Rel if、、 FEBS Lell
!ts、 Vol、 123. u、 327−331.1981) 。HRP
を4G3nmで90mM−1cm−1の吸収消失スペクトルを用いて直接吸収に
より測定した(Keilin、D、およびHu+ee、 E、 Biochem
、 1. Vol、 49. p8g、 +951)。
他に断りのない限り、すべての反応混合物は、50mM酢酸緩衝液、 pHs中
の1mlの最終容量を有し、そしてすべての測定を、Berlhold Cli
CllniLu LB952発光計(Be+1hold Anx170ctl
Industries、Inc、米国、 ニューハンプシャー州)を用いて周囲
温度、約22℃で行った。
例1
過酸化水素の測定
0.011ないし1.407μモルの範囲の量の過酸化水素を含有する標準0.
11溶液を、上記の通りにH2O2ストック溶液を希釈することによって調製し
た。ポリスチレン製試験管内の標準過酸化水素溶液にストックルミノール溶液0
.5 ml (85aモルルミノール)を添加した。酢酸緩衝液、pits中の
MPO(7bモル)およびクロライドイオン(100μモルN5C1換算)を含
有するハロベルオキシラーゼ/ハライドイオン溶液0.3mlを各試験管に添加
することによって発光表示反応を開始し、そして化学的発光速度(毎秒の相対カ
ウント)をハロベルオキシラーゼ/ハライドイオン溶液の過酸化水素/ルミノー
ル溶液への添加の後にIOないし60秒間測定した。
最終反応容量を0.91とした。ピーク速度(マCL)を、下記表1に示す。
表1
[HzO2コ yet
(μモル) (キロカウント7秒)
1、407 430.29
0、703 154.96
0、352 48.56
0、176 N、 15
0、08g 3.45
0、044 G、 8?
0、022 G、 19
0、011 0.05
図2に記載のようにこの表示系に対する過酸化水素濃度の関数としてピークCL
速度(マCL)のプロットは、双曲線となる。この表示系に関する速度等式の計
算マCL=k[H2O2] i +i、k=300.8キロカウント/秒であり
、そしテi =1.90t’あり(ここで1は過酸化水素に関する反応のオーダ
ーである)、測定の係数(r2)は0゜99である。過酸化水素濃度に関するこ
の反応の略2次性質も、このデータの二重逆数プロットにより同定される。ミカ
エル−メンテン運動が図3^に表した標準プロットに従って作用する。しかしな
がら、二次反応に関して、!= e [H2O211(式中、Cは過酸化水素濃
度と速度の平方根に関する比例定数である)が式マ=k[H2O2j2に等しく
、そして、略直線関係が過酸化水素濃度の逆数の関数としてycLの平方根の逆
数をプロットすることによって図3Bに示した通り略直線関係が得られる。すな
わち、化学的発光応答は、表示系のその他の成分が速度制限的でない際に過酸化
水素濃度に関して二次にあてはまる。G、 N、 Wi 1kenun、 Bi
ochtm、 1. Vol、 80、 pll、 324等の方法を使用して
マCLの平方根の逆数に関する値および過酸化水素濃度の逆数を使用してkmお
よび概算最大速度マm!!を計算し、282±0.05 (SE)のkmおよび
3900±l (SE)キロカウント7秒のマaUX にこで、SEは標準誤差
である)を得る。
上記のハロペルオキシラーゼ/ハライド溶液中のクロライドをブロマイドイオン
(5μモルNiB+換算)に置換し、そしてハライドとしてクロライドまたはブ
ロマイドのいずれかを使用してハロペルオキシラーゼ/ハライド溶液中のMPO
をEPO(399モル)に変えて上記の操作を繰り返した。比較の目的で、ホー
スラディッシュペルオキシターゼ(HRP、 IQpモル)、非ハロペルオキシ
ターゼを反応系にハロペルオキシターゼに対して付加的に置換した。結果を以下
の表2に示す。
表2 変数としての過酸化水素
反応条件 反応式: ミカエル−メンテン酵素 [K−] [範囲] y= k
[H2O2]i J動データMP0.7++ 5r−050,011−1,41
616,51,510,98+1.5B±0.03 2932±2EP0.39
Cド、100 0.011−1439.2 1,06 0.90 葺012±
0.01 31土0EP0.39 Br”、5 0.011−1.4 1073
.4 1.as O,99111,45±0.10 5310±10H日P、I
OCI−,1000,011−1,48,91,030,9931,02±6.
14 280±55HRP、IQ 叶−,50,011−1,411,61,0
30,9917,49±3.84 156±34反応は55nモルのルミノール
を含有する50mM酢酸緩衝液、 0.9ml最終容量中である。温度は22℃
である。T’mxxおよび速度(マ)は、キロカウント7秒として表す。京は運
動計算が速度の平方根に基づいていることを示す。
表2に記載された通り、ピークCL速度(マ)は、(i)MPOおよびEPO表
示系に関して過酸化水素濃度の平方に定量的に比例し、すなわち表2においてア
スターリスク (ネ)で示さ4]たように系のその他の成分が速度制限的でない
場合化学的発光応答が過酸化水素濃度に関して二次オーダーにあてはまる。また
表2から、クロライドイオンがEPO表示系における供回子として実質的に有効
性が少ないことも明らかである。更に表2に示すように、化学的発光応答は、ホ
ースラディシュベルオキシターゼ(HPO)系に対する過酸化水素濃度に関して
二次オーダーでなく、しかして計算は、標準ミカエル−メンテン運動に基づいた
。この結果は、更に従来に二重逆数プロットが直線にあてはまりこの関係が一次
であることを示しくDu+e et al、 、]、 Bio1. Clum、
Vol、 239. No、 7. pp、 2351等、 +964を確認
)、そ■■{明細
書のハロペルオキシターゼ表示系と異なることを示す図3cに示される。
例2
クロライドの決定
クロライド濃度に対する表示系の依存およびクロライド定量へのこの依存の潜在
的使用を、ルミノール溶液(50nモルルミノール)(1,3ml、MPOに関
して02ないし77μモルのクロライドイオン(NaCl換算)またはEPOお
よびHRPに関して01モルの般に0.2ないし1000μモルのクロライドイ
オン (NaC1換算) 、MPO、EPOまたはHRPG、 3mlを含有す
る酢酸緩衝液、pll5.G中のハライド有するおよび駅03m1を使用しそし
て016ないし6JOμモルの範囲の量の過酸化水素を含有する標準03の1溶
液を添加して表示系を誘発して例1の基礎的方法に従って測定した。
反応混合物中の酢酸緩衝液の最終濃度は、50mM、 pH5,0とした。結果
を下記表3に示す。
表3 −次変数としてのクロライド、二次変数としての過酸化水素反応条件 反
応式・ ミカエル−メンテン酵素 [H2O2] [範囲] v=k[cl−I
i 運動データルモルu%h [Cl−1,μモル[kl (il (+2)
k−±SE V、、、 +SE反応は50nモルルミノールを含有する50mM
酢酸緩衝液、 pll 5.0. 1ml最終容量中である。V mixおよび
速度(vl は、キロカランi・7秒として表す。
表3に示した結果から、反応混合物中のクロライドの存在が同定されそしてクロ
ライドの量がハロペルオキシターゼとしてMPOを使用して本発明の表示系を用
いて測定できるということが直ちに明らかとなる。クロライドをハロゲン供因子
として使用する場合、MPOを使用する表示系は、EPOを使用する表示系より
もより効率的である。MPOを使用する反応はクロライド濃度に関して一次であ
り、そして図4に示す通り標準ミカエル−メンテン運動に従う。EPOおよびI
IRPデータも図3に考慮したが、これらのデータは、プロット範囲に入らなか
った。更に図3に示すように、IIPOおよびEPOの両者は、これらの反応条
件下に反応次数−1の負の世インで示されるようにクロライドの存在にょち実際
に禁止されたらしいHRPよりも効率的である。
例3
ブロマイドの決定
ブロマイド濃ざに対する表示系の依存およびブロマイド定量へのこの依存の潜在
的使用を、Ml’Oに対して0015ないし098μモルのブロマイドイオン
(N 山換算) 、EPOに対17て0.015ないし0949μモルのブロマ
イドイオンおよびHRPに対して0.015ないし1000μモルのブロマイド
イオン酵素/ハライド溶液を例2におζプるクロライドイオンの代わりに使用し
て例2の方法に従って測定した。結果をF記載4に示す。
表4 −次変数としてのブロマイド 二次変数としての過酸化水素反応条件 反
応式 ミカエル−メンテン酵素 [H2O2] [範囲j v= k [B+−
li 運動デー29%歩 μモル FBI−1,μモルikl (i) b2)
k、 +SE V、、、、 +SE反応は5011モルルミノールを含有する
50mM酢酸緩衝液、 pH5,0,1ml最終容量中である。v111!およ
び速度(マ)は、キロカラ28フ秒として表す。
表4に示す通り、反応混合物中のブロマイドイオンの存在およびブロマイドの量
が同定され、そしてブロマイドの量が表示反応のハロベルオキシターゼ成分とし
てMPOまたはEPOのいずれかを使用して直ちに測定できる。しかしながら、
例2の結果とは著しく対照的に、MPOおよびEPOの両者は、ハライド供因子
としてブロマイドを使用した場合に非常に効率的である。EPOがブロマイドの
存在舌でしか効率的に操作できないがハライド供因子としてクロライドまたはブ
ロマイドのいずれかを効率的に利用するMPOの能力を、試験検体におけるこれ
らのハライドの分別分析に並びにMPOまたはEPOあるいはこれらの由来細胞
(例えば、MPOに関しては好中球顆粒細胞および血液単球およびCPOに関し
てニオシッフイル)の分別定量に使用できる。MPO系におけるクロライド依存
と同様にして、反応は、MPOに対するおよびEPOに対するブロマイド濃度に
関して一次である。図5は、MPOf図5中rMNで示す)またはEPOを図5
中「鳳で示す)にまるブロマイドに対して標1ミカエルーメンテン運動特性を示
したがflRP (図4のプロ、ト範囲に入るHIIPなし)については示さな
い。利用した反応条件下において、MPOおよびEPOの両方は、非ハロペルオ
キシターゼHRPより4倍のオーダーで化学的発光活性を示す。
例4
ハロペルオキシターゼの測定
25μモルの過酸化水素を含有する標準過酸化水素溶液を使用して表示系を誘発
し、そして125μモルのルミノールを含有するルミノール溶液0.3mlおよ
びハロベルオキシターゼ溶液(0,1m1)および0.86ないし220μモル
の範囲の量のMPOおよび6.3.25または100μモルのクロライド、0.
024ないしoopモルの範囲の量のMPOおよび6.3.25またはInμモ
ルのブロマイド、I38ないし22[1μモルの範囲の量のMPOおよびハライ
ドなし (対照)、および2,7ないし344μモルの範囲の量のCPOおよび
6J、25または100μモルのタロライドまたは6.3.25またはlO[1
μモルのブロマイドを含有するハライド溶液を使用して例2に従って、表示系の
ハロベルオキシターゼ濃度に対する依存およびハロペルオキシターゼ定量に対す
るこの依存の使用を、ハライド供因子としてブロマイドおよびクロライドを効率
的に利用できるハロペルオキシターゼMPOおよびCPOに関して測定した。結
果を下記表5に示す。但し、Vmxxはキロカラ28フ秒として表す。
表5 −次変数としてのハロペルオキシターセ 二次変数としてのハライド反応
条件 反応式: ミカエル−メンテン酵素 [ハライドコ [範囲] v= k
[酵素コ1 運動データ8モル (酵素]、pモル[kl (i) (+2)
L +SE V、、、、 ±SE反応は50mM酢酸緩衝液、pH5,Q中ミ
エロペルオキシターゼ(MPO)またはフンガルクロロベルオキシターゼ+CP
O)のいずれがを含有する。1a1最終容量中である。l’mllおよび速度(
マ)は、キロカウント/10秒として表す(初期)。ミカエル−メンテン運動計
算は、速度■の平方根に基づく。
表5に示したように、試験検体中のMPOまたはCPOの存在または量は、本発
明の表示反応の発光測定により供因子としてブロマイドまたはクロライドのいず
れかを使用して広い範囲の酵素濃度にわたって測定できる。発光応答は、MPO
およびCPO濃度に関して二次である。上記例記載の条件下で、MPOはCPO
より効率的であるが、上記の通りクロライドもブロマイドも表示系に添加しない
ハライドの不存在下ではMPOもCPOも効率的に作用しない。
85ないし220μモルの範囲の量のMPOおよび6.3.25または100μ
モルのクロライド;o、 024ないし220μモルの範囲の量のMPOおよび
6.3.25または100μモルのブロマイド、138ないし272μモルの範
囲の量のMPOおよび6.3.25または100μモルのクロライドまたは13
.8ないし272μモルの範囲の量のEPOおよび6.3.25または100μ
モルのブロマイド、40ないし258μモルの範囲のLPOおよび6.3.25
または100μモルのクロライド12.0ないし258μモルの範囲のLPOお
よび63.25または100μモルのブロマイドを含有するハライド溶液を使用
してハロペルオキシターセ/ハライド溶液を使用してCPOおよびLPOに関し
て上記方法を続けた。
結果を表6に示す。
表6 −次変数としてのハロベルオキシターゼ:二次変数としてのpH反応条件
反応式: ミカエル−メンテン酵素 [ハライド] [範囲] v=k[酵素
11 運動データ8モル [酵素]、pモルIkl (il (+2) k、
+SE Vmtx +SE(表注)
反応は50mMの酢酸緩衝液中にニオシッフイルペルオキシダーゼ(EPO)又
はラクトペルオキシダーゼ(LPO)のいずれかを含有する。
反応はまず820□2.5μモルの注入で開始した。I’llfおよび速度Vは
キロカウント/10iec (初期値)として表わす。
ミカエルメンテン運動計算は速度Vの平行根に基づく。
表6はここでもEPOとLPOを共にブロマイド依存発光の関数として定量決定
されるある程度の発光活動が塩素を共通因子として得られたものの、EPOとL
POはブロマイドが存在した場合発光度からいって一層効果的な発光性能を示し
た。
今回使用した反応条件下ではブロマイド又はクロライドのいずれかを共通因子と
して使用した場合EPOがLPOより一層効果的な発光性能を示した。
表示反応の基質濃度に対する依存度は下記実施例1の基本的手順で決定した。
この手順は表7に示す如く、使用ルミノール0.0018から15.0mmol
の範囲のルミノール量を含むルミノール溶液0.3IIlのハロペルオキシダー
ゼ/ハライド溶液で液中にIOPモルのMPO,EPO又は1(RPを含み、1
50mモルの酢酸緩衝液又は燐酸緩衝液中にそれぞれ1.0[1μモルのクロー
ライド10μモルのブロマイド、又はハライドを含まず、2.5μモルの過酸化
水素を含む過酸化水素溶液0.3■1を添加することで発光性能を示現する。
この場合、最終的反応量は09m1であった。
さらに反応溶液のPHはいずれも最終濃度50mモルで酢酸緩衝液P)14.9
又は59のもの、あるいは燐酸緩衝液でPH5,8又は7.0を実施例1のPI
(S、 IJの酢酸緩衝液の代りに使用して変化せしめた。
結果表7に示す。
表7
酵素 バッファ [範囲] v=r(ルミノール胃 運動データ反応混合物は、
各々50m1i酢酸(AB)または燐酸(FBI緩衝液中IHμモルのCI−,
10μモルのBr−を含有しそしてミエロペルオキシダーゼIJPOI 、エシ
ソフィルペルオキシターゼ[EPO] およびホースラディッシュペルオキシタ
ーゼ[HRPl についてはハライドを含有しない。反応は、先ず25μモルの
H2O2の注入により開始した。最終容量は、0.9mlとした。V Ill!
および速度(マ)は、キロカウント7秒として表す。宴は運動計算が速度の平方
根に基づいていることを示す。
表7に記載された通り、ルミノール濃度は、49ないし7.0のpH範囲にわた
ったMPOおよびEPO発光表示系により定量的に測定された。著しく対照的に
、ルミノールは、非−ペルオキシダーゼIIPRを用いてより酸性条件下に効率
的に定量されなかった。発光反応は、MPOおよびEPO表示反応において一次
であったが、HRP反応系においては二次であり、表7に示すミカエル−メンテ
ン運動データの前に示した通りDare ef gl、J、Biol、Che+
a、Vol、239. No、7.pp、2351等1964を確認した。図1
に示した提案されたハロp旧反応と一致して、これらの運動差異は、非ハロベル
オキシターゼからハロペルオキシダーゼえを分離すう機構相違を強調する。
例6
DHへの依存
25μモルの過酸化水素を含有する標準過酸化水素溶液、を使用して表示系を誘
発し、100μモルのクロライド(NaCl換算)および表8に示した通り1゜
フないし7611pモルの範囲の酵素の濃度を宵する酵素/ハライド溶液を使用
し、そして50 m、iJ酢酸緩衝液、pH3,7または3.7.5.0または
5.9あるいは50mM燐酸緩衝液、pH5,8゜69、または8.2を使用し
て表示系のpHを反応および発光測定の際に表示pHて保持して表示系の反応混
合物のpHに対する依存を更に測定した。キロカウント710秒として測定した
結果を表8に示す。
表8ニー次変数としてのpH二二次変数としての100μモルCL−反応条件
酵素 50d酢酸緩衝液、 pl+ 50 mlJ燐酸緩衝液、 pHpモル
3.7 5.0 5.9 5.8 6.9 8.2反応データは、キロカウント
710秒である8バソクグラウ゛/ド(暗色)カウントは、013キロカウント
/10秒どした。反応を25μモルH2O2の注入により開始した。
上記のクロライドの代わりに2.5μモルのブロマイド(NaB+換算)を含有
する酵素/ハライド溶液を使用して上記の操作を続けた。キロカウント/10秒
として測定【、た結果を再び表9に示す。
表9ニー次変数としてのpH二次変数としての25μモルBr−反応条件
酵素 50wM酢酸緩衝液、 9)1 5(l mM燐酸緩衝W、 pitpモ
ル 3.7 .5.0 5.9 5.11 6.9. 8.2反応データは、キ
ロカウント/10秒である。バックグラウンド(暗色)カウントは、0.13−
1oカウンI−/10秒とした。反応を2.5μモルH2O2の注入により開始
した。
表8および表9に示す通り6クロライドまたはブロマイドを持つ1lPoプロマ
イドブロマ′、イドを持・つEPOの両者は、試験した酸性pl+範囲において
ルミノール発光を効率的に触媒した。事実、ハロペルオキシターゼ依存発光活性
が定量され、モしてpHL 2でさえも比較的に充分に保持された。、IIRP
系の感度は、lIHに従って増加する。しかしながら、禁止活性は、高いHPR
濃度で際立っていた。ハロペルオキシターゼ依存発生応答とは異なって、up発
光は、ハライドの存在により本質的に影響されない。非酵素、塩基触媒された発
光活性を試験した高いDHで決定する。か\る活性は、HRPが最も活性な高い
pH値でシグナル対ノイズ比を悪く制限する。
例7
グルコースオキシターゼ測定
カップリングされた一次反応を通した試験検体における被分析物の存在または量
の測定への表示系の使用を、以下の方法でグルコース濃度について分析すること
によって測定した。表10に示すように0.0O33ないし4.44の範囲の量
のグルコースを含有する試験検体100μmを、好適量のグルコースを5hM酢
酸緩衝液、pH5゜4に溶解することによって調製した。各試験溶液溶液をルミ
ノール(l汁μモル)水溶液300μmに併せそしてポリエステル試験管に配置
した。各試験溶液に、2゜3ないし144μモル(lpモルは0.028単位で
ある、但し1単位はpH5,Iおよび35℃で1分間当たりD−グルコースを0
−グルコン酸に酸化する)の範囲のグルコースオキシターゼ(rGOI J 、
TFp!χ1. +50.000単位/1. G−714151gmMC1+c
mie*l+、米国、ミズリー州、セントルイス)を表10に示したような量を
含有する(Hd酢酸緩衝液pH5,4中のグルコオキシターゼ300μmを添加
した。次いで、試験検体を、発光計に直ちに配置し、そして周囲温度で8.5な
いし499分の規定インキュベート時間(インキュベート時間1表10)インキ
ュベートした。規定インキュベート時間の終了の際、50mM(1m1反応反応
物中の最終濃度)酢酸緩衝液pH5,4中に30μモルのMPOおよび50μモ
ルのクロライドイオン (NtC1換算〕を含有する溶液300μmの添加によ
り蛍光反応を誘発した。結果を表10に示す。蛍光応答がグルコース濃度に関し
て二次であり、従って化学的発光速度の平方根が例J、の方法を使用して各反応
についてvIm1!およびKmを測定するための計算に利用された。表10にお
いて、’lm5xは、はキロカラ25フ秒として表す。
表10 −次変数としてのグルコース二二次変数としてのグルコースジオキシタ
ーゼ(GOX)
反応条件 反応式、 ミカエル−メンテンGO” EWftu) VcL=K
[GIul ’ 4動デ一タ検体を規定時間酢酸緩衝fipl+5.4中でGO
xでインキュベートした。反応を30μモルMPO+5QμモルCI−、1ml
最終濃度の注入により開始した。温度は22℃きした。Vatおよび速度(マ)
は、キロカウント/10秒(初期)として表す。ミカエル−メンテン運動計算は
、速度Vの平方根に基づいている。
表1Oに記載されたように、本発明の表示系は、幅広い範囲のグルコースおよび
グルコースオキシターゼ濃度にわたって試験検体中のグルコース濃度を測定する
高感度の手段を提供する。グルコースのグルコースオキシターゼ触媒酸化が消賀
された各分子当たり過酸化水素1分子の製造をもたらし、そして先に記載した通
りに表示系における発光の製造が過酸化水素濃度の平方に比例するので、測定さ
れた発光は、このカップリングした反応系を使用して試験検体中のグルコースの
濃度の平方に比例する (すなわち、発光反応はグルコース濃度に関して二次で
ある)。この結果は、表10に示された結果により確認される。
1モルのグルコースの酸素が1モルの酸素を消賀するので、上記グルコース/グ
ルコースオキシター上カップリングされた反応またはその他のオキシターセ反応
は、既知の非速度制限量のオキシターゼおよび基′11(例えばグルコース)を
提供し、従ってカップリングされた反応系に可変の未知量として酸素を放出する
ことによって試験検体中の酸素に関する高@度の検定としてハロペルオキシター
セ/ハライド発光表示系により使用できる。
??pモルのグルコースオキシターゼを含有するグルコースオキシターゼ溶液お
よび0016ないし333μモルのグルコース(表11に記載)を含有するグル
コース検体溶液および1.9ないし60μモルのMPO(両者とも表11に記載
)および1゜6ないし50μモルのクロライドを含有するMPO/クロライド溶
液を使用して上記操作を続けた。結果を表11に記載する。但し、Y +uxは
、はキロカラ25フ秒として表す表11 −次変数としてのグルコース・二次変
数としてのミエロベルオキシターゼ(MPO+
反応条件 反応式、 ミカエル−メンテン酵素 [CI−] [範囲] V=K
(Glut ’ 1lll/lチ一!表示量のMPOおよびCI−を射出し、
続いて!25n25μルミノール、を含有する501μM酢酸緩衝液pH5,4
1ml最終容量中の7711モルGOXで以下の検体をインキュベートした。温
度は22℃とした。Vmaxおよび速度(v)は、キロカウント710秒(初期
)として表す。ミカエル−メンテン運動計算は、速度Vの平方根に基づいている
。
表11の結果は、表示系が幅広い範囲のMPOおよびクロライド濃度に渡ってグ
ルコース濃度のカップリングした測定に関して高い程度の安定性を示すことを表
す例8
サルモネラに関する固形免疫検定
ラビット抗サルモネラ抗血清のγ−グロブリンフラクションの調製バクトサルモ
ネラO抗血清(ポリA−+およびVil およびバクトサルモネラH抗血清(ポ
リ1−り (Dilco Lsbonto+io米国、ミシガン州、デトロイト
)のγ−グロブリンフラクシランをMethod in Immunolog7
. A Lxborelo+7 Text lot In5l+welion
sad Re+exrCh、第3版、 J、 S、 Gane7. N、 E、
Cremerおよび11. H,5oudo{I、 pp、 21
8−219.1977、 W、A、 Ben15m1n、Inc、米国、マサツ
セチュー州、リーディング)ニ記率は3対1とし、そして得られた溶液の全グロ
ブリンタンパク質濃度は3hg/ mlであった。
抗サルモネラ抗体と磁性粒子とのカップリングサルモネラ0およびH抗血清のグ
ロブリンフラクションを、I、 L、GuesdonおよびS、 A、 ts+
+e* (1+emanocbu+is++7. Mo1.14. 99.44
3−437.1971)のゲルタールAルデ
ヒド法により磁性粒子とカップリングした。2種類の源の磁性粒子を試験した。
すなわち、1)。0.5〜1.5 ミクロンサイズ範囲のBio−MsH410
G末端アミン磁性粒子、 5011!/ ml懸濁液(Advuced Msg
oetics、米国、マサツセッチュー州、ケンブリッジ、ムーニー61)およ
び2)4G 〜80ミクロンサイズ範囲のMHao(el ACA 44磁性粒
子、 10hg/ ml懸濁液(IBF Bioteexhnie+、フランス
、ビレニュー ラ ガーレン)である。
抗サルモネラ抗体のビオチン化
サルモネラ共通構造抗原C3^−1に特異性のある親和生成抗体2.0mg (
Ki+keguduni Petry Lxbo+xlo+io、米国、メリー
ランド州、ゲイサーブルグ)を、O,1M重炭酸ナトリウム緩衝液pH8,31
,0mlに溶解した。この抗体溶液に、ジメチルポルムアルデヒド(DMFl
100μm中のビオチンーアミノカブロエートトヒドロキシサクシンイミドエス
テル(BAC−NIIS、 Sigmt Cbemicxl+l O,SlIg
を添加し、そしてこの混合物を室温で1時間放置した。この混合物を2回緩衝液
を変えて一晩0.05M燐酸緩衝生理食塩水、pH7,2に対して透析し、次い
で4℃で更に使用するまで保存した。上記の通りにして調製した精製ラビット抗
すルモネラγ−グロブリンを使用して上記方法を繰り返した。
バクテリオファージのビオチン化
1当たり約1011ないし1012プラーク形成単位[p+u)を含有するバク
テリオファージΦ27869−βl(^ie+icgn Type Cu1tu
re Co11ection、米国、メリーランド州、ロックビレ)101を2
回緩衝液を変えて4℃で16時間0.05M燐酸緩衝生理食塩水、pH34に対
して透析した。透析物質にDMF 4GGμm中のBAC−NH375mgを添
加し、そしてこの混合物を傾斜台上で15分間室温で攪拌した。次いで、懸濁液
を5mM MgSO4および80d NIC+を含有する0、05M燐酸緩衝生
理食塩水、pH5,3で20m(とじ、そして16時間3回緩衝液を変えて燐酸
緩衝液に対して透析した。透析物質を4℃で更に使用するまで保存した。
アビジン化グルコースオキシターゼの調製親和精製アビジン(SigmIChe
mictl+、No、A−9275) IhgをO,1M燐酸緩衝液、 pH6
80,5mlに溶解し、29hO+mにN5C1で調節し、次いで7回緩衝液を
変えて4℃で18時間G、 1.5M N*Clに対して透析した。透析溶液1
.1)+lに0.15M NIC+に溶解したグルコースオキシターゼ25II
gおよび1.0M炭酸−重炭酸緩衝液、pH9,5を添加した。
この混合物を室温で2時間、次いで4℃で一晩反応させた。
検定プロトコール
表示した(表13)のコロニー形成単位(CFtl)のSa1mo+ulla
17phiu+i++m ATCCNo、 14G28 (^muicsn T
ype Cu1ture Co11ection、米国、メリーランド州、ロッ
クビレ)を含有する溶液l、01を上記の通りにして調製した抗すルモネラγ−
グロブリンフラクション被覆B10−M5g粒子の種々の希釈により30分間イ
ンキュベートした。インキュベーション懸濁液を磁性分離機上に配置して粒子を
分離し、そして粒子を2度0.1M燐酸緩衝i&pH7、3で洗浄して非結合バ
クテリアを除去した。次いで粒子を少しの(約200ないし500μm)容量の
洗浄溶液に再腎濁し、次いで1200希釈度のストックビオチン化抗サルモネラ
γ−グロブリンフラクションで35℃で30分間インキュベートした。ビーズを
上記のとおりにして再び溶液から分離し、そして7度洗浄した。125希釈度の
上記アビジン化グルコースオキシターゼ500μmを粒子に添加し、そして混合
物を30分間35℃でインキュベ−1−した。
ビーズを上記のとおりにして再び溶液から分離し、そして二度洗浄し、次いで3
3μモルのD−グルコースおよび3.0nモルのルミノールを含有する0、1λ
f燐酸緩衝液600μ+に再讐濁した。次いで粒子を発光針(Be++hold
model 952)に配置し、そして暗所で30分間室温でインキュベート
した。MPO(約1011モル)およびEPOF約lOmモル)およびブロマイ
ド(15Mモル、 NgTo換算)を含有する溶液300μmをこの懸濁液に添
加し、モしてVCLを20秒間測定した。結果を表12に示す。
表12
一次変数としてのサルモネラチフィムリンのCFU二次変数としての抗すルモネ
ラ被覆磁性粒子抗サルモネラ
被覆磁性粒子
(Bio−Mxg) CF[Iサルモネラチフイムリンの数/試験検体ストック
の希釈度 I Goo 100 10 0−−1+1.024 265.3±1
0.2 296.6±27.8 524.5±387.5 0.3±o、。
1:2,048 51.9thO,552,4土Q、5 39.6±9.1 0
.3±o、。
1;4,096 0.7±0.1 0.8±0.2 0.5±0.0 0.3±
o、。
1:8,192 0.4土Q、l [1,3±0.0 0.3±[1,00,3
±o、。
単位・キロカウント720秒(初期)士検体標準偏差(δn−1)バックグラウ
ンド:ダークカレンl−0,28キロカウント720秒1:20Oo希釈度の上
記の通りにして調製されそして抗サルモネラ抗体で被覆されたあるいは未被覆対
照のストック11ggnog+ lAC人4人泣4粒子用し、を使用し、105
CFLIのSチフィムリンを含有するおよびなにも含有しない (対照として
)およびビオチン化すルモネラ結合種として1100またはl:io[IO希釈
度のエーテルビオチン化親和精製抗サルモネラ血清、ビオチン化抗すルモネラγ
−グロブリンフラクションまたはビオチン化バクテリオファージΦ27869−
5lを含有する試験検体を使用し、上記の操作を続けた。キロカウント710秒
(初期)と(2て測定した結果を表13に示す。
表13 サルモネラファージおよび抗サルモネラ抗体の比較1:2QOO希釈度
のスットクのMsinogel ACA 44粒子ビオチン化種 被覆W/抗サ
ルモネラ抗体 抗体なしビオチン化親和精製抗サルモネラ血清
1:100希釈度 2788±367 294±251:1000希釈度 98
0±115 236±79なし 3±0 4±1
ビオチン化抗サルモネラγ−グロブリン抗すルモイネラ抗体1100希釈度 1
155±200 116±581:1000希釈度 499±146 145+
37なし 14±0 1±0
ビオ千ン化バクテリオフアージΦ27869−β11:IoO希釈度 1585
±旧8 81±351:1000希釈度 405±198 85±4[なし 1
4±0 62±46
単位二キロカウント/10秒(初期)士検体標準偏差(δn−1)バックグラウ
ンド:ダークカレント0.12キロカウント/10秒表12および13の実験デ
ータは、バクテリア決定する方法としてリガンド−(抗サルモネラ)特異性抗体
と組み合わせた表示系の感度を表す。ハロペルオキシダーゼ/ハライド発光表示
系は、本質的にリガンド/リガンドバインダー検定に適合する。表13において
、サルモネラ決定は、抗体−またはバクテリオファージ−特異性機構を介してい
る。ビオチン化リガンドバインダーをビオチンを介してグルコースオキシターゼ
に結合する。非速度制限濃度のグルコースでのインキ、べ−ションは、グルコー
スオキシターゼ濃度に比例して、従って検体に存在するサルモネラに比例して過
酸化水素を発生する。ハロベルオキシターゼ/ハライド表示系を一定にかつ非速
度制限的に保持しそして決定した発光は、上記結合リガンド−酵素関係に比例す
る。
本発明の表示系の種々の変更および適用が上記から当業者から明らかである。
か\る変更および用途は、従来技術により予め排除されない限り添付の請求範囲
の範囲内に入ることを意図する。
ぐ く ハ
4123p、2. [H2O2]、 LJmO1国際調査報告