CN115043898A - 生物素化抗原衍生物及相关试剂盒和用途 - Google Patents

生物素化抗原衍生物及相关试剂盒和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物素化抗原衍生物,所述生物素化抗原衍生物具有式B‑L‑(Ag)2的结构,其中,B源自于生物素PEG活性酯,L表示连接臂,Ag源自于抗原,其中,所述连接臂L通过酰胺键与1分子生物素PEG活性酯和2分子抗原连接。本发明的生物素化抗原衍生物因其特定的结构,提高抗原衍生物与标记抗体的结合竞争力,从而提高检测试剂盒的灵敏度。

Description

生物素化抗原衍生物及相关试剂盒和用途
技术领域
本发明涉及生物检测试剂领域。具体地,本发明涉及生物素化抗原衍生物,尤其涉及生物素化反三碘甲状腺原氨酸及相关试剂盒和用途。
背景技术
目前,针对小分子物质的测定通常采用生物素-链霉亲和素放大技术。其中生物素-亲和素系统是20世纪70年代末发展起来的新型生物反应放大系统,其基于生物素与亲和素既能偶联抗原(或抗体)分子,又能偶联一系列示踪物质,且可桥联抗原抗体系统和示踪物质系统。从而,由于其多级放大效应,赋予了传统标记免疫分析更高的检测灵敏度。
在传统标记免疫分析中,化学发光技术占据着重要的地位。在化学发光技术中,测定小分子物质的方式多采用竞争法。通常,先将生物素化抗原包被至磁珠上形成固相抗原,待测的抗原与固相抗原竞争性地与标记抗体结合。从而,通过与样本中所含抗原的量呈负相关的显色强度或测定信号值强度来确定样本中所含抗原的量。
周知,人体内的许多激素,如反三碘甲状腺原氨酸(reverse triiodothyronine,rT3)的正常含量为皮克(pg)级别。但是这些微量激素在相关疾病的诊疗中有着重要的意义。诸如,rT3的生物转化特征使其在甲状腺功能减退(简称甲减)相关疾病,尤其是原发性甲减和正常甲状腺病态综合征(euthyroid sick syndrome,ESS)的鉴别诊断中具有很高的临床价值,可避免已罹患原发疾病,如肝脏疾病、肾脏疾病、心脏疾病、肿瘤、糖尿病等患者在甲状腺功能异常时的非必要治疗。
在检测这些体内微量的小分子物质时,一旦含量在检测限以下,难以从所制备抗体的角度来解决该问题。这是因为:第一,小分子抗体制备较为困难,研发新的抗体费时且成本巨大;第二,在化学发光的检测中,试剂的灵敏度随着稀释度的增大而增大,但是稀释度过大会导致试剂稳定性下降,精密度变差;第三,对于体内微量的小分子物质,其生物素标记抗原的量无法进行调整,使得在灵敏度的研究上受到限制。
因此,这就需要从系统灵敏度的角度出发,开发出一种在保证效价的情况下,提高检测灵敏度的试验工艺。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明旨在提供一种新型生物素化抗原衍生物,其包括1分子生物素和2分子抗原(例如,rT3),从而增强抗原与标记抗体的结合竞争力,进而提高检测试剂盒的灵敏度。
因此,本发明涉及一种生物素化抗原衍生物,具有式B-L-(Ag)2的结构。其中,B表示生物素PEG活性酯,L表示连接臂,Ag表示抗原;其中,所述连接臂L通过酰胺键与1分子生物素PEG活性酯和2分子抗原连接。在一些实施方式,该连接臂具有1个氨基端和2个羧基端,从而通过所述氨基端与所述生物素PEG活性酯连接,并且通过所述羧基端与两分子所述抗原连接。在一些实施方式中,抗原可具有至少一个氨基。
优选地,本发明的生物素化抗原衍生物具有下式I所示的结构:
Figure BDA0002965771230000021
其中,在式I中,n为3-6,优选为4;
连接臂L衍生自α-氨基二元酸或β-氨基二元酸,其中所述二元酸选自丁二酸、戊二酸和己二酸;
所述Ag表示具有氨基的抗原,优选为反三碘甲状腺原氨酸。
优选地,所述连接臂可衍生自DL-氨基丁二酸、L-氨基丁二酸、D-氨基丁二酸、DL-谷氨酸、L-谷氨酸、D-谷氨酸、DL-α-氨基己二酸、L-α-氨基己二酸和D-α-氨基己二酸;优选衍生自DL-谷氨酸、L-谷氨酸和D-谷氨酸;更优选衍生自L-谷氨酸。
在尤其优选的实施方式中,本发明的生物素化抗原衍生物采用含有2个羧基端、1个氨基端的谷氨酸来与生物素-PEG4活化酯连接,形成接头,再与两分子抗原(rT3)偶联,形成生物素化抗原衍生物,具有式II所示的结构:
Figure BDA0002965771230000031
进一步地,本发明涉及一种试剂盒,所述试剂盒包括:
试剂1,免疫磁微粒—链酶亲和素磁微粒;
试剂2,生物素端—根据上文所述的生物素化抗原衍生物;以及
试剂3,标记物端—与生物素端抗原衍生物相应的标记物标记的单克隆抗体。
优选地,试剂盒中,磁微粒的浓度可为0.01mg/mL~1.00mg/mL,所述磁微粒具有超顺磁性并且表面含有亲和素基团。
优选地,试剂盒中,标记物标记的单克隆抗体的浓度可为0.01μg/mL~1.00μg/mL,并且所使用的标记物可包括酶(如HRP、β-半乳糖苷酶、碱性磷酸酶等)、生物素、地高辛、胶态金属(如胶体金等)、荧光染料(如荧光素、罗丹明、德克萨斯红等)、化学发光化合物或生物发光化合物(如二氧杂环丁烷、鲁米诺或吖啶鎓等)。并且,可以使用任何本领域众所周知的标记步骤,如酶或生物素基团的共价偶联、碘化、磷酸化、生物素化等来得到该标记物端。优选地,在一些实施方式中,标记物标记的单克隆抗体可为吖啶酯标记的鼠抗反三碘甲状腺原氨酸单克隆抗体;生物素化抗原衍生物的浓度可为0.2ng/mL~200ng/mL,并且优选为生物素化反三碘甲状腺原氨酸。
试剂盒中的各试剂可以包括本领域常规使用的添加剂,诸如缓冲剂、无机盐离子、表面活性剂等,以及常规使用的溶剂,诸如纯化水。例如,试剂1中可进一步包括缓冲液(约0.5g/L~20g/L)、无机盐离子(约5.0g/L~20.0g/L)、表面活性剂(约0.01mL~5mL/L)、稳定剂(约5g/L~40g/L)、防腐剂(约0.4mL/L~5mL/L)和消泡剂(约0.01μL/L~1μL/L)等,并且以纯化水作为溶剂。试剂2除了相应的生物素化抗原之外,可进一步包括例如缓冲液(约0.5g/L~20g/L)、无机盐离子(约5.0g/L~20.0g/L)、表面活性剂(约0.01mL/L~5mL/L)、稳定剂(约5g/L~40g/L)和防腐剂(约0.4mL/L~5mL/L)等,并且以纯化水作为溶剂。试剂3除了相应的抗体之外,可进一步包括例如缓冲液(约0.5g/L~20g/L)、无机盐离子(约5.0g/L~20.0g/L)、表面活性剂(约0.01mL~5.0mL/L)、稳定剂(约10g/L~30g/L)、解离剂(约0.1μg/mL~10μg/mL)和防腐剂(约0.4mL/L~5mL/L),并且以纯化水作为溶剂。
上述试剂盒进一步可包括相应抗原的校准品、质控品等。对于校准品和质控品等,可例如根据本领域常规技术来配制。例如,除了相应的抗原外,校准品中可包括缓冲液(约2.00g/L~20.00g/L)、无机盐离子(约1.00g/L~10.00g/L)、pH调节剂(约3.00mL/L~20.00mL/L)、稳定剂(约3.00g/L~300.00g/L)、表面活性剂(约0.10mL/L~10.00ml/L)和防腐剂(约0.30mL/L~30.00mL/L)等。
对于上述添加剂的具体选择,本领域技术人员可根据需要进行确定,在此不再赘述。
进一步地,本发明涉及上文所述的生物素化抗原衍生物在提高检测相应抗原灵敏度中的用途。本发明的生物素化抗原衍生物通过含有1:2的生物素部分和抗原分子,提高抗原衍生物与抗体的结合竞争力,从而提高检测试剂盒的灵敏度。
通过设计用于将生物素与抗原连接起来的连接臂,本发明能够在不影响试剂效价的情况下,大大增加了检测体系的灵敏度。从而针对于目前市场上的用于检测微量(pg级别)激素的产品因灵敏度较低而无法满足市场需求的情况,通过采用磁微粒化学发光技术,利用竞争法以灵敏度更高的方式对体内的微量激素进行测定。此外,也为小分子抗原的抗体的制备难度大、抗体亲和力差,但灵敏度要求高的小分子检测提供了解决方案。
附图说明
图1示出了本发明的测试例中,由试剂盒1的测定试剂得到的拟合曲线;
图2示出了本发明的测试例中,由试剂盒2的测定试剂得到的拟合曲线;以及
图3示出了本发明的测试例中,由试剂盒3的测定试剂得到的拟合曲线。
具体实施方式
下文将结合具体实施例和附图,来具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,所描述的实施例仅仅是本申请的部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,例如,对试剂盒中的常规试剂(如pH调节剂、无机盐离子、表面活性剂和稳定剂等)的成分选择及用量范围选择,都应当属于本申请保护的范围。
除非另有说明,否则以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。除非另有说明,否则以下实施例中所用的试剂均为常规生化试剂,商购可得。
实施例1.制备式II所示的生物素化抗原衍生物
Figure BDA0002965771230000061
具体地,依据下示反应路线1来制备式II所示的化合物。
Figure BDA0002965771230000062
反应路线1
其中,上述反应路线1中,化合物a、化合物b和基团R的结构如下所示:
Figure BDA0002965771230000063
Figure BDA0002965771230000071
步骤1:将3.6mg化合物1(0.024mmol)及14.4mg化合物a(0.024mmol)于10mL棕色硼硅玻璃瓶中溶解在2mL DMF(二甲基甲酰胺)中,随后将其置于滚轴混匀仪上于室温下混匀,充分反应24h。
步骤2:将20.2mg DCC(二环己基碳二亚胺)(0.097mmol)溶解在0.5mL DMF中,将11.28mg NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)(0.097mmol)溶于另一份0.5mL DMF中。然后,将溶有NHS、DCC的DMF溶液依次加入到步骤1中充分反应24h后的反应体系中,并将其置于滚轴混匀仪上混匀,充分反应24h。然后,向反应体系中加入溶解有40mg化合物b(0.061mmol)的2mL DMF溶液,充分反应24h。随后,通过层析柱分离纯化(洗脱剂:乙酸乙酯-正丁醇=8:2)得到26mg浅黄色油状化合物,经鉴定为式II的化合物(0.014mol,反应产率46%)。
HRMS(ESI):m/z 1886.8394(M+H)。
实施例2.以赖氨酸为连接臂来制备式III所示的生物素化抗原衍生物
Figure BDA0002965771230000072
Figure BDA0002965771230000081
具体地,依据下示反应路线2来制备式III所示的化合物。其中,化合物a、化合物b和基团R具有与实施例1中相同的限定。
Figure BDA0002965771230000082
反应路线2
步骤1:将3.45mg化合物4(0.023mmol)及27.8mg化合物a(0.047mmol)于10mL棕色硼硅玻璃瓶中溶解在2mLDMF中,随后将其置于滚轴混匀仪上于室温下混匀,充分反应24h。
步骤2:将9.7mg DCC(0.047mmol)溶解在0.5mL DMF中,将5.4mg NHS(0.047mmol)溶解在另一份0.5mL DMF中。然后,将溶有NHS、DCC的DMF溶液依次加入到步骤1中充分反应24h后的反应体系中,并将其置于滚轴混匀仪上混匀,充分反应24h。然后,向反应体系中加入溶解有20mg化合物b(0.03mmol)的2mL DMF溶液,充分反应24h。随后,通过层析柱分离纯化(洗脱剂:乙酸乙酯-正丁醇=8:2)得到20mg浅黄色油状化合物,经鉴定为式III的化合物(0.012mol,反应产率40%)。
HRMS(ESI):m/z 1726.3315(M+H)。
实施例3.制备无连接臂的式IV所示的生物素化抗原衍生物
Figure BDA0002965771230000083
具体地,依据下示反应路线3来制备式IV所示的化合物。
Figure BDA0002965771230000091
反应路线3
将40mg化合物b(0.061mmol)溶解在2mL DMF中,然后加入35.3mg化合物a(0.061mmol),置于滚轴混匀仪上于室温下混匀,反应24h。随后,通过层析柱分离纯化(洗脱剂:乙酸乙酯-正丁醇=8:2)得到44mg浅黄色油状化合物,经鉴定为式IV的化合物(0.044mol,反应产率72%)。
HRMS(ESI):m/z 1125.0173(M+H)。
测试例
校准品的配制
首先,利用下表1中所示的组成和比例来配置校准品稀释液,然后在5份校准品稀释液中分别加入睾酮抗原来得到校准品A至校准品E。其中,校准品A至校准品E中抗原的浓度分别为:CalA:0.0ng/mL;CalB:0.2ng/mL;CalC:1ng/mL;CalD:5ng/mL;CalE:10ng/mL。
表1,校准品稀释液的配制
试剂名称 校准品稀释液
Tris 12.11g/L
氯化钠 8.5g/L
盐酸 约5-7mL/L
海藻糖 20.00g/L
牛血清白蛋白 10.00g/L
TWeen-20 0.55ml/L
生物防腐剂PC-950 3.00mL/L
纯化水 定容至1L
试剂盒的配置
利用上述实施例1至实施例3所得的化合物依据下表2至表4的组成和比例来分别配置相应的试剂盒1至试剂盒3。
表2,试剂盒1的配制
Figure BDA0002965771230000101
表3,试剂盒2的配制
Figure BDA0002965771230000102
Figure BDA0002965771230000111
表4,试剂盒3的配制
Figure BDA0002965771230000112
测定方法
将所得的试剂R1至试剂R3分别作为相应试剂盒的生物素端,然后对校准品A-E进行测定。其中,使该生物素端的抗原与被测校准品的抗原竞争性地与标记物端的抗体结合,与抗体结合的样本中的抗原被洗掉。
使用全自动化学发光免疫分析仪(i3000)测定发光信号值,并由此计算均值(AVE)和变异系数(CV)。其中发光信号值与校准品的浓度成反比。
根据测量结果,得到上述试剂盒1至试剂盒3主校准品的测定数据,相应的具体数据示出在下表5中。
表5
Figure BDA0002965771230000121
灵敏度的评估
灵敏度(Sensitivity)是指某方法对单位浓度或单位量待测物质变化所致的响应量变化程度。根据表5中的数据可得知,试剂盒1的校准曲线梯度优于试剂盒2和3的校准曲线梯度,因此证实了试剂盒1具有较优异的灵敏度。
进一步地,用上述试剂盒1至试剂盒3连续测定试剂对应的零值校准品(即校准品A)20次,记录其信号值,计算信号值的均值
Figure BDA0002965771230000122
和标准差(SD),并计算
Figure BDA0002965771230000123
信号值。根据零值校准品与相邻校准品(即,校准品B)之间的浓度-RLU值结果进行两点回归拟合得出一次方程,将
Figure BDA0002965771230000124
所对应的RLU值带入上述方程中,计算得出对应的浓度,此浓度即为该试剂盒的空白限(LoB),并以此评价该试剂盒的灵敏度。
按照以上的计算方式计算结果可得,试剂盒1的灵敏度为0.034;试剂盒2的灵敏度为0.199;试剂盒3的灵敏度为0.072。具体数据见下表6。
表6
Figure BDA0002965771230000131
实际样本测定
使用如上得到的试剂盒1至试剂盒3,测定10例血清样本。通过使用全自动化学发光免疫分析仪(i3000)测定,得到发光信号值,并经相应的标准曲线得到样品中的抗原浓度(单位ng/mL),结果示出在表7中。
同时,用高效液相色谱质谱联用仪(API5500-岛津30A)对这10例血清样本进行测定,所得结果作为比对结果示出在表7中。
表7
单位:ng/mL
Figure BDA0002965771230000132
将试剂盒1至3所得的结果分别于比对结果进行拟合,计算相关系数。如图1所示,试剂盒1比对拟合曲线为y=0.0023+1.0441x,相关系数R2为0.9944。如图2所示,试剂盒2比对拟合曲线为y=-0.0656+1.2445x,相关系数R2为0.9294。如图3所示,试剂盒3比对拟合曲线为y=0.0059+1.1526x,相关系数R2为0.9834。由此可证实,使用试剂盒1测定样本,不影响测定的结果,且测定结果的相关系数较大,优于试剂盒2和试剂盒3。

Claims (9)

1.一种生物素化抗原衍生物,所述生物素化抗原衍生物具有式B-L-(Ag)2的结构,其中,B源自于生物素PEG活性酯,L表示连接臂,Ag源自于抗原;
其中,所述连接臂L通过酰胺键与1分子生物素PEG活性酯和2分子抗原连接。
2.根据权利要求1所述的生物素化抗原衍生物,其中,所述连接臂具有1个氨基端和2个羧基端,从而通过所述氨基端与所述生物素PEG活性酯连接,并且通过所述羧基端与两分子所述抗原连接。
3.根据权利要求1或2所述的生物素化抗原衍生物,其中,所述生物素化抗原衍生物具有下式I的结构:
Figure FDA0002965771220000011
其中,在式I中,n为3-6,优选为4;
所述连接臂衍生自α-氨基二元酸或β-氨基二元酸,其中所述二元酸选自丁二酸、戊二酸和己二酸;并且
所述Ag源自于反三碘甲状腺原氨酸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的生物素化抗原衍生物,其中,所述连接臂衍生自DL-氨基丁二酸、L-氨基丁二酸、D-氨基丁二酸、DL-谷氨酸、L-谷氨酸、D-谷氨酸、DL-α-氨基己二酸、L-α-氨基己二酸和D-α-氨基己二酸;优选衍生自DL-谷氨酸、L-谷氨酸和D-谷氨酸;更优选衍生自L-谷氨酸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物素化抗原衍生物,其中,所述生物素化抗原衍生物具有式II所示的结构:
Figure FDA0002965771220000021
6.一种试剂盒,所述试剂盒包括:
免疫磁微粒—链酶亲和素磁微粒;
生物素端—根据权利要求1至4中任一项所述的生物素化抗原衍生物;以及
标记物端—与生物素端抗原衍生物相应的标记物标记的单克隆抗体。
7.根据权利要求6所述的试剂盒,其中,所述磁微粒的浓度为0.01mg/mL至1.00mg/mL;所述生物素化抗原衍生物的浓度为0.2mg/mL至200ng/mL;所述标记物标记的单克隆抗体的浓度为0.01μg/mL至1.00μg/mL。
8.根据权利要求6或7所述的试剂盒,其中,所述生物素端为生物素化反三碘甲状腺原氨酸,所述标记物端为吖啶酯标记的鼠抗反三碘甲状腺原氨酸单克隆抗体。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的生物素化抗原衍生物在提高检测相应抗原灵敏度中的用途。
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