DD246120A5 - DIAGNOSTIC IN VITRO AGENT FOR THE DETECTION OF GLYCOSIDAL BINDINGS COLUMN ENZYMES - Google Patents
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Abstract
Description
O-GlycosidO-glycoside
R1 WasserstoffR 1 is hydrogen
R2, R3 und R5, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff, Halogen oder eine Niederalkylgruppe, R4 und R6, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff, Halogen, eine Cyano-, Niederalkyl-, Niederalkoxy-, Carboxy-, Niederalkoxycarbonyl-, Carboxyniederalkyl-, Niederalkoxycarbonyl-niederalkyl- oder eine gegebenenfalls ein- oder zweifach substituierte Carboxamidogruppe oder die GruppeR 2 , R 3 and R 5 , which may be the same or different, are hydrogen, halogen or a lower alkyl group, R 4 and R 6 , which may be the same or different, represent hydrogen, halogen, a cyano, lower alkyl, lower alkoxy, Carboxy, lower alkoxycarbonyl, carboxy-lower alkyl, lower alkoxycarbonyl-lower alkyl, or an optionally mono- or di-substituted carboxamido group or the group
-COO-(CH2CH2O)n-R7 -COO- (CH 2 CH 2 O) n -R 7
in derin the
R7 Wasserstoff oder eine Niederalkylgruppe undR 7 is hydrogen or a lower alkyl group and
η eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, wobeiη is an integer from 1 to 4, where
R6 zusätzlich eine Sulphonyl- oder Nitrogruppe vorstellen kann, undR 6 may additionally represent a sulphonyl or nitro group, and
Y Stickstoff oder die Gruppe N->0 bedeuten, eingesetzt werden.Y nitrogen or the group N-> 0, are used.
2. Diagnostisches in-vitro-Mittel gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Nachweis von Glycosidasen solche Glycoside von Resorufin-Derivaten gemäß Punkt 1 eingesetzt werden, worin der Glycosidrest ein ß-D-Galactopyranosid-, a-D-Galactopyranosid-, /3-D-Glucopyranosid-, a-D-Glucopyranosid- oder a-D-Mannopyranosidrest vorstellt.2. In vitro diagnostic agent according to item 1, characterized in that are used for the detection of glycosidases such glycosides of resorufin derivatives according to item 1, wherein the glycoside residue is a ß-D-Galactopyranosid-, aD-Galactopyranosid- / 3 D-glucopyranoside, aD-glucopyranoside or aD-mannopyranoside residue.
3. Diagnostisches in-vitro-Mittel gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Nachweiß von Saccharidketten-spaltenden Enzymen solche Glycoside von Resorufin-Derivaten gemäß Punkt 1 eingesetzt werden, worin der Glycosidrest ein Oligosaccharid mit 2 bis 10 Monosaccharideinheiten vorstellt.3. In vitro diagnostic agent according to item 1, characterized in that for the detection of saccharide-chain-splitting enzymes such glycosides of resorufin derivatives according to item 1 are used, wherein the glycoside group introduces an oligosaccharide having 2 to 10 monosaccharide units.
4. Diagnostisches in-vitro-Mittel gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als zusätzliche Hilfsmittel Netzmittel, galenische Zusatzstoffe oder/und Gerüstbildner verwendet werden.4. In vitro diagnostic agent according to item 1, characterized in that wetting agents, galenic additives and / or scaffold formers are used as additional aids.
Die Erfindung betrifft diagnostische in-vitro-Mittel zur Bestimmung von Enzymen, welche glycosidische Bindungen spalten. Die diagnostischen Mittel werden angewandt in der klinischen Diagnostik, beispielsweise zur Bestimmung der Aktivität von Glycosidasen oder von Saccharidketten-spaltenden Enzymen.The invention relates to diagnostic in vitro agents for the determination of enzymes which cleave glycosidic bonds. The diagnostic agents are used in clinical diagnostics, for example for determining the activity of glycosidases or of saccharide chain-splitting enzymes.
Enzyme, die glycosidische Bindungen spalten, erfüllen im menschlichen und tierischen Organismus eine vielfache physiologische Funktion. So spielt beispielsweise die /3-D-Galactosidase eine gewichtige Rolle im Kohlenhydratstoffwechsel, da durch sie die Hydrolyse der Lactose erfolgt. Darüber hinaus stellt die /3-D-Galactosidase das Schlüsselenzym beim Abbau von Glycolipiden, Mucopolysacchariden und Glycoproteinen dar. Als weitere physiologisch bedeutsame Glycosidasen sind zu nennen: die a-D-Galactosidase, die α-D- und /3-D-Glucosidase sowie a-D-Mannosidase.Enzymes that cleave glycosidic bonds fulfill a multiple physiological function in the human and animal organism. Thus, for example, / 3-D-galactosidase plays an important role in the carbohydrate metabolism, since it causes the hydrolysis of lactose. In addition, / 3-D-galactosidase is the key enzyme in the degradation of glycolipids, mucopolysaccharides and glycoproteins. Other physiologically important glycosidases include aD-galactosidase, α-D- and / 3-D-glucosidase and aD mannosidase.
Über ihren physiologischen Stellenwert hinaus haben die Glycosidasen in den letzten Jahren im diagnostischen sowie im biotechnologischen Bereich an Bedeutung gewonnen. So werden beispielsweise diese Enzyme in zunehmendem Maße als Indikatprenzym für Enzymimmunoassays eingesetzt. Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang die/3-D-Galactosidase (siehe beispielsweise Annals of Clinical Biochemistry 16,221-240 [1979]).In addition to their physiological significance, the glycosidases have gained in importance in recent years in the diagnostic and biotechnological field. For example, these enzymes are increasingly being used as an indicator enzyme for enzyme immunoassays. Particularly preferred in this context is / 3-D-galactosidase (see, for example, Annals of Clinical Biochemistry 16,221-240 [1979]).
Die Bestimmung der Aktivität der Glucosidasen spielt demnach sowohl in der klinischen Chemie als auch in der Diagnostik eine zunehmende Rolle. Hierzu wird ganz allgemein die Glycosidase-haltige Probe mit einem geeigneten Substrat versetzt. Das Substrat wird von dem Enzym gespalten. Eines der Spaltprodukte wird in geeigneter Weise nachgewiesen. Es kann entweder das durch Einwirkung des Enzyms freigesetzte Glycon oder das Aglycon gemessen werden. In der Regel wird letzteres bestimmt. Als Substrat eignen sich oft die natürlichen Substrate der nachzuweisenden Enzyme. Besonders bevorzugt werden jedoch Glycoside verwendet, bei denen das Aglycon einen spektroskopisch leicht nachweisbaren Rest darstellt. Es sind eine Reihe von Glycosidase-Substraten bekannt, bei denen nach der Spaltung durch die Glycosidase das Aglycon spektroskopisch im sichtbaren oder auch UV-Bereich sowie fluorometrisch gemessen werden kann.The determination of the activity of the glucosidases therefore plays an increasing role in both clinical chemistry and diagnostics. For this purpose, the glycosidase-containing sample is mixed with a suitable substrate in general. The substrate is cleaved by the enzyme. One of the cleavage products is suitably detected. Either the glycine released by the action of the enzyme or the aglycone can be measured. As a rule, the latter is determined. The substrate is often the natural substrates of the enzymes to be detected. However, particularly preferred glycosides are used in which the aglycone is a spectroscopically easily detectable radical. There are a number of glycosidase substrates are known in which after cleavage by the glycosidase, the aglycone can be measured spectroscopically in the visible or UV range and fluorometrically.
So sind in Biochem.Z. 333,209 (1960) Phenyl-/3-D-galactosid sowie einige weitere am aromatischen Ring substituierte Derivate (z. B. o-Nitrophenyl- und p-Nitrophenyl-/3-D-galactosid) als Substrate der ß-D-Galactosidase beschrieben. Die durch Hydrolyse freigesetzten Phenole werden photometrisch im UV-Bereich bzw. bei den Nitrophenolen im kurzwelligen sichtbaren Wellenlängen bereich bestimmt. Auch kann als Indikatorreaktion eine oxidative Kupplung mit Aminoantipyrin angeschlossen werden (Analytical Biochem. 40,281 [1971]).So in Biochem.Z. 333,209 (1960) phenyl / 3-D-galactoside as well as some other aromatic ring-substituted derivatives (eg o-nitrophenyl- and p-nitrophenyl- / 3-D-galactoside) are described as substrates of β-D-galactosidase , The phenols liberated by hydrolysis are determined photometrically in the UV range or in the case of the nitrophenols in the short-wave visible wavelength range. Also, an oxidative coupling with aminoantipyrine can be connected as an indicator reaction (Analytical Biochem., 40, 281 [1971]).
Für histochemische Untersuchungen werden Naphthyl-ß-D-galactoside verwendet, so z. B. die 1-Naphthyl-Verbindung in Histochemie 35,199 (1973), das 6-Brom-2-naphtyl-Derivat in J. Biol. Chem. 195,239 (1952) oder das Naphthol-ß-D-galactosid (Histochemie37,89 [1973]). Zur Visualisierung werden dabei die entstehenden Naphthole mit verschiedenen Diazoniumsalzen zu Azo-Farbstoffen umgesetzt.For histochemical studies naphthyl-.beta.-D-galactosides are used, such. Chem. 195, 239 (1952) or naphthol-.beta.-D-galactoside (histochemistry 37, 89). 1973]). To visualize the resulting naphthols are reacted with various diazonium salts to azo dyes.
Zur Bestimmung von Enzymaktivitäten mitfluorogenen Substraten ist weitverbreitet, da gegenüber den photometrischen Methoden die Empfindlichkeit fluorometrischer Bestimmungen oft um einige Zehnerpotenzen erhöht ist. In manchen Fällen muß mitfluorogenen Substraten gearbeitet werden, beispielsweise bei der Untersuchung enzymatischer Aktivität in Zellen mit automatischen Geräten zur Zelldifferenzierung (Zytofluorometrie) sowie bei der Analyse immobilisierter Enzyme mit Durchflußmikrofluorometrie. In anderen Fällen, beispielsweise bei der Bestimmung enzymatischer Markierung von Testsystemen (Enzymimmunoassays), wird der Multiplikationseffekt der enzymatischen Katalyse durch Verwendung fluorogener Substrate beträchtlich verstärkt.For the determination of enzyme activities with fluorogenic substrates is widespread, since the sensitivity of fluorometric determinations is often increased by several orders of magnitude compared to the photometric methods. In some cases, it is necessary to work with fluorogenic substrates, for example in the investigation of enzymatic activity in cells with automatic devices for cell differentiation (cytofluorometry) and in the analysis of immobilized enzymes with flow microfluorometry. In other cases, for example in the determination of enzymatic labeling of test systems (enzyme immunoassays), the multiplication effect of enzymatic catalysis is considerably enhanced by using fluorogenic substrates.
Die bisher bekannten fluoragenen Substrate für /3-D-Galactosidase und andere Glycosidasen besitzen als Fluorophore Derivate von Fluorescein, Indoxyl oder Methylumbelliferon. Für die kinetische Analyse komplexer Systeme besitzen diese Verbindungen jedoch schwerwiegende Nachteile. Die disubstituierten Derivate von Fluorescein werden in einer mehrstufigen Reaktionsfolge hydrolysiert. Monosubstituierte Fluorescein-glycoside fluoreszieren bereits selbst. Indoxyl-Derivate unterliegen nach ihrer enzymatischen Spaltung einer Reihe von chemischen Umwandlungen, die ebenfalls die kinetische Analyse komplizieren. Derivate von Methylumbelliferon müssen im UV angeregt werden. Hierbei kann die Eigenfluoreszenz von biologischen oder synthetischen Materialien stören. Darüber hinaus ist die UV-Anregung, insbesondere bei Laseroptik, kostenaufwendig. Die meisten fluorogenen Substrate führen zu Reaktionsprodukten, die nur eine geringe Löslichkeit aufweisen, so daß sie für die kinetische Analyse von Enzymaktivitäten, wofür gerade gute Löslichkeit von Substrat und Produkt erforderlich ist, nicht geeignet sind.The previously known fluorogenic substrates for / 3-D-galactosidase and other glycosidases have as fluorophores derivatives of fluorescein, indoxyl or methylumbelliferone. However, these compounds have serious disadvantages for the kinetic analysis of complex systems. The disubstituted derivatives of fluorescein are hydrolyzed in a multi-step reaction sequence. Monosubstituted fluorescein glycosides already fluoresce themselves. Indoxyl derivatives undergo a series of chemical transformations after enzymatic cleavage, which also complicate kinetic analysis. Derivatives of methylumbelliferone must be excited in the UV. This can interfere with the intrinsic fluorescence of biological or synthetic materials. In addition, the UV excitation, especially in laser optics, costly. Most fluorogenic substrates give rise to reaction products that have low solubility so that they are not suitable for the kinetic analysis of enzyme activities, which just require good substrate and product solubility.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung diagnostischer in-vitro-Mittelmit denen glycosidische Bindungen spaltende Enzyme, wie z. B. Glycosidasen oder Saccharidketten-spaltende Enzyme auf einfache, schnelle und zuverlässige Weise bestimmt werden können. Sie sollen möglichst sowohl bei photometrischen als auch fluorometrischen Bestimmungsverfahren eingesetzt werden können.The aim of the invention is to provide diagnostic in vitro agents with which glycosidic linker-cleaving enzymes, such. B. glycosidases or saccharide chain-cleaving enzymes can be determined in a simple, fast and reliable manner. They should as far as possible be used in both photometric and fluorometric determination methods.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue diagnostische in-vitro-Mittel zu finden, die für die Bestimmung von Glycosidasen und Saccharidketten-spaltenden Enzymen geeignet sind.The invention has for its object to find new in vitro diagnostic tools which are suitable for the determination of glycosidases and saccharide-chain-splitting enzymes.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die erfindungsgemäßen diagnostischen Mittel, die Glycoside von Resorufinderivaten der allgemeinen Formel la) und Ib)This object is achieved by the diagnostic agents according to the invention, the glycosides of resorufin derivatives of the general formula Ia) and Ib)
Glycosid-0Glycoside 0
(la)(La)
JLbI _JLbI _
0-Glycosid0-glycoside
R1 Wasserstoff ~'~ ~ "R 1 hydrogen ~ '~ ~ "
R2, R3 und R5, die gleich oder verschieden sein können. Wasserstoff, Halogen oder eine Niederalkylgruppe, R4 und R6, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff, Halogen, eine Cyano-, Niederalkyl-, Niederalkoxy-, Carboxy-, Niederalkoxycarbonyl-, Carboxyniederalkyl-, Niederalkoxycarbonyl-niederalkyl- oder eine gegebenenfalls ein- oder zweifach substituierte Carboxamidogruppe oder die GruppeR 2 , R 3 and R 5 , which may be the same or different. Hydrogen, halogen or lower alkyl group, R 4 and R 6 , which may be the same or different, are hydrogen, halogen, cyano, lower alkyl, lower alkoxy, carboxy, lower alkoxycarbonyl, carboxy-lower alkyl, lower alkoxycarbonyl-lower alkyl or optionally mono- or di-substituted carboxamido group or the group
-COO-(CH2CH2O)n-R7,-COO- (CH 2 CH 2 O) n -R 7 ,
in derin the
R7 Wasserstoff oder eine Niederalkylgruppe undR 7 is hydrogen or a lower alkyl group and
η eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, wobei .. . .η is an integer from 1 to 4, where ... ,
Re zusätzlich eine Sulphonyl- oder Nitrogruppe vorstellen kann und ..R e may additionally represent a sulphonyl or nitro group and ..
Y ein Stickstoff oder die Gruppe N—»0 bedeuten, enthalten.Y is a nitrogen or the group N-> 0 include.
Unter Halogen in der Definition von R1 bis R7 ist Fluor, Chlor, Brom und Jod, vorzugsweise Chlor und Brom, zu verstehen. Die „Niederalkylgruppe" in der Definition R1 bis R7 enthält 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome, wobei die Methylgruppe besonders bevorzugt ist.Halogen in the definition of R 1 to R 7 is to be understood as meaning fluorine, chlorine, bromine and iodine, preferably chlorine and bromine. The "lower alkyl group" in the definition R 1 to R 7 contains 1 to 5, preferably 1 to 3, carbon atoms, with the methyl group being particularly preferred.
Die „Niederalkoxygruppe" in der Definition von R4 und R6 enthält 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome, wobei die Methoxygruppe besonders bevorzugt ist.The "lower alkoxy group" in the definition of R 4 and R 6 contains 1 to 5, preferably 1 to 3 carbon atoms, with the methoxy group being particularly preferred.
Die „Niederalkoxy-" bzw. die „Niederalkyl-"Reste der Niederalkoxycarbonyl-, Carboxy-niederalkyl- sowie der Niederalkoxycarbonyl-niederalkyl-Reste in der Definition derSubstituenten R4 und R6 weisen ebenfalls 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome auf, Wobei die Methoxy-Gruppe bzw. der Methylen-Rest besonders bevorzugt sind. Als Substituenten der Carboxamidogruppe kommen Alkyl-, Alkoxyalkyl-, Carboxyalkyl- und Alkoxycarbonylalkylreste in Frage, wobei die Alkylreste jeweils 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome aufweisen. Bei einer zweifach substituierten Carboxamidfunktion können die beiden Substituenten zu einem Ring geschlossen sein, der durch Heteroatome, z. B. Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, unterbrochen sein kann.The "lower alkoxy" or the "lower alkyl" radicals of the lower alkoxycarbonyl, carboxy-lower alkyl and lower alkoxycarbonyl-lower alkyl radicals in the definition of the substituents R 4 and R 6 likewise have 1 to 5, preferably 1 to 3, carbon atoms, Where the methoxy group or the methylene radical are particularly preferred. Suitable substituents of the carboxamido group are alkyl, alkoxyalkyl, carboxyalkyl and alkoxycarbonylalkyl radicals in which the alkyl radicals have in each case 1 to 5, preferably 1 to 3, carbon atoms. In a doubly substituted carboxamide function, the two substituents may be closed to a ring which is substituted by heteroatoms, e.g. As oxygen, nitrogen and sulfur, may be interrupted.
Als glycosidischer Rest, der mit den Resorufin-Derivaten zu Glycosiden der allgemeinen Formel I verknüpft ist, eignen sich alle Mono- und Oligo-Saccharide, die sich durch die entsprechenden Glycosidasen wieder von dem Resorufin-Grundgerüst abspalten lassen. Als Beispiele für erfindungsgemäße Glycoside seinen erwähnt:As a glycosidic radical which is linked to the resorufin derivatives to give glycosides of the general formula I, all mono- and oligo-saccharides which can be cleaved off again from the resorufin skeleton by the corresponding glycosidases are suitable. As examples of glycosides according to the invention mentioned:
/3-D-Galacto-pyranoside, a-D-Galactopyranoside, /3-D-Glucopyranoside, a-D-Glucopyranoside sowie a-D-Mannopyranoside. Als glycosidischer Rest sind auch Oligo-Saccharid-Ketten geeignet, die sich von Saccharidketten spaltenden Enzymen bis auf die Stufe eines Mono- bzw. Oligo-Saccharids abbauen lassen, das sich seinerseits mit den entsprechenden Glycosiden direkt vom Resorufin-Grundgerüst abspalten läßt. Als solche Oligo-Saccharidketten werden insbesondere Ketten verstanden, die aus 2 bis 10, vorzugweise aus 2 bis 7 Mono-Saccharid-Einheiten aufgebaut sind./ 3-D-Galacto-pyranosides, α-D-galactopyranosides, / 3-D-glucopyranosides, α-D-glucopyranosides and α-D-mannopyranosides. Also suitable as the glycosidic residue are oligosaccharide chains which can be degraded by saccharide chain-splitting enzymes down to the level of a mono- or oligo-saccharide, which in turn can be split off directly from the resorufin skeleton with the corresponding glycosides. As such oligo-saccharide chains are understood in particular chains, which are composed of 2 to 10, preferably from 2 to 7 mono-saccharide units.
Die Verwendung der Glycoside von Resorufin-Derivaten der allgemeinen Formel I als Substrate für die Glycosidasen führt zu deutlich empfindlicheren Testsystemen als sie bisher bekannt sind. Die neuen Substrate können zur Bestimmung der Aktivität von Glycosidasen mit Vorteil sowohl im biochemischen, biotechnologischen als auch im klinisch-chemischen Bereich eingesetzt werden. Sie sind empfindlicher. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile:The use of the glycosides of resorufin derivatives of the general formula I as substrates for the glycosidases leads to significantly more sensitive test systems than hitherto known. The new substrates can be used to determine the activity of glycosidases with advantage in biochemical, biotechnological as well as in the clinical-chemical field. They are more sensitive. This results in several advantages:
a) Es können geringere Enzymaktivitäten gemessen werden.a) Lower enzyme activities can be measured.
b) Es können kleinere Probenmengen eingesetzt werden.b) Smaller amounts of sample can be used.
c) Die Bestimmung der Aktivität kann in erheblich kürzerer Zeit erfolgen. c) The determination of the activity can take place in a much shorter time.
d) Der geringe Probeneinsatz und die günstige Meßwellenlänge vermindern außerdem die Störanfälligkeit der Methode durch andere Probenbestandteile.d) The low sample use and the favorable measuring wavelength also reduce the susceptibility of the method by other sample components.
e) Es kann der Umsatz in Trägermatrizen mit immobilisiertem Enzyn gemessen werden.e) The conversion can be measured in carrier matrices with immobilized Enzyn.
Es hat sich gezeigt, daß die im erfindungsgemäßen diagnostischen Mittel eingesetzten Substrate zur Bestimmung der Aktivität von Glycosidasen jeglicher Herkunft geeignet sind. Die erfindungsgemäßen diagnostischen Mittel mit Substraten der allgemeinen Formel I reagieren deutlich empfindlicher als die bisher bekannten Testmittel.It has been found that the substrates used in the diagnostic agent according to the invention are suitable for determining the activity of glycosidases of any origin. The diagnostic agents according to the invention with substrates of the general formula I react much more sensitively than the previously known test agents.
Geeignet sind die Glycoside von Resorufin-Derivaten der Formel I auch für immunologische Bestimmungsmethoden, bei denen Glycosidasen als Indikator-Enzyme verwendet werden, deren Aktivität nach Durchführung der immunologischen Reaktion ermittelt werden muß. Solche immunologischen Bestimmungsmethoden mit enzymatischer Indikatorreaktion sind dem Fachmann als Enzymimmunoassays bekannt. Diese Methoden dienen zur Bestimmung der Konzentration von Proteinen,The glycosides of resorufin derivatives of the formula I are also suitable for immunological determination methods in which glycosidases are used as indicator enzymes whose activity must be determined after carrying out the immunological reaction. Such immunological detection methods with enzymatic indicator reaction are known in the art as enzyme immunoassays. These methods are used to determine the concentration of proteins,
Polysacchariden, Hormonen, Arzneiatoffen und anderen nieder-molekularen Substanzen im Bereich von 10~5 bis 1CT12nnol/I. Je nach Erfordernis von Phasentrennschritten unterscheidet man zwischen homogener und heterogener Testführung. Eine weitere Unterteilung kann in kompetitive und nichtkompetitive Testprinzipien erfolgen.Polysaccharides, hormones, drugs and other low-molecular substances in the range of 10 ~ 5 to 1CT 12 nnol / l. Depending on the requirement of phase separation steps, a distinction is made between homogeneous and heterogeneous test procedure. A further subdivision can be made in competitive and non-competitive test principles.
Alle Testprinzipien arbeiten jedoch mit Enzym-Antigen- bzw. Enzym-Antikörper-Konjugaten. Die enzymatische Indikatorreaktion ist allen Enzymimmunoassays gemeinsam. Für solche Zwecke geeignete Indikatorenzyme sind beispielsweise Glycosidasen, insbesondere die/3-D-Galactosidase. Die Bestimmung der Glycosidasen in solchen Enzymimmunoassays erfolgt üblicherweise, indem ein geeignetes Substrat zugesetzt wird, das enzymatisch gespalten und in üblicherweise photometrisch oder auchAll test principles, however, work with enzyme-antigen or enzyme-antibody conjugates. The enzymatic indicator reaction is common to all enzyme immunoassays. Indicator enzymes suitable for such purposes are, for example, glycosidases, in particular / 3-D-galactosidase. The determination of the glycosidases in such enzyme immunoassays is usually carried out by adding a suitable substrate which is enzymatically cleaved and usually photometrically or else
fluorometrisch vermessen wird.measured by fluorometry.
Eine Verbesserung des Glycosidase-Testsystems,führt demnach ebenfalls zu erheblichen Vorteilen bei solchenAn improvement of the glycosidase test system, therefore, also leads to significant advantages in such
Enzymimmunoassays:enzyme immunoassays:
1. Die höhere Empfindlichkeit ermöglicht auch hier eine weitere Erniedrigung der Nachweisgrenzen, kürzere Reaktionszeiten und geringeren Probeneinsatz und damit auch geringere Störungen durch andere Probenbestandteile.1. The higher sensitivity also allows a further reduction of the detection limits, shorter reaction times and lower sample use and thus also lower interference by other sample components.
2. Die günstigere Meßwellenlänge vermindert bei bestimmten Reaktionsführungen die Störanfälligkeit der Methode durch unlösliche Bestandteile, beispielsweise durch Trübungen.2. The more favorable measuring wavelength reduces the susceptibility of the method by insoluble constituents, for example by turbidity in certain reactions.
Das diagnostische Mittel enthält neben einem oder mehreren der erfindungsgemäßen Substrate der allgemeinen Formel I, ein geeignetes Puffersystem sowie gegebenenfalls weitere geeignete, üblicherweise für solche diagnostische Mittel verwendete Zusatzstoffe, wie beispielsweise Netzmittel, Stabilisatoren usw. Das diagnostische Mittel kann in Form einer Lösung, als Lyophilisat, als Pulvergemisch, Reagenztablette oder auf einem saugfähigen Träger aufgezogen, vorliegenThe diagnostic agent contains in addition to one or more of the substrates of the general formula I, a suitable buffer system and optionally further suitable additives commonly used for such diagnostic agents, such as wetting agents, stabilizers, etc. The diagnostic agent may be in the form of a solution, as a lyophilisate , as a powder mixture, reagent tablet or coated on an absorbent carrier, are present
Das erfindungsgemäße diagnostische Mittel in Form einer Lösung enthält vorzugsweise sämtliche für den Test benötigten Reagentien. Als Lösungsmittel kommen Wasser oder Gemische von Wasser mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, wie z. B. Methanol, Äthanol, Aceton oder Dimethylformamid, in Frage. Aus Haltbarkeitsgründen kann es vorteilhaft sein, die für den Test benötigten Reagentien auf zwei oder mehr Lösungen zu verteilen, die erst bei der eigentlichen Untersuchung vermischt werden. The diagnostic agent in the form of a solution according to the invention preferably contains all the reagents required for the test. As the solvent, water or mixtures of water with a water-soluble organic solvent such. As methanol, ethanol, acetone or dimethylformamide, in question. For reasons of durability, it may be advantageous to distribute the reagents required for the test to two or more solutions that are mixed only during the actual examination.
Zur Herstellung des diagnostischen Mittels in Form eines Lyophilisatsim Gesamtgewicht von jeweils etwa 5-20 mg, vorzugsweise etwa 10 mg, wird eine Lösung getrocknet, die neben sämtlichen für den Test benötigten Reagentien übliche Gerüstbildner, wie z. B. Polyvinylpyrrolidon, und eventuelle weitere Füllstoffe, wie z. B. Mannit, Sorbit oder Xylit enthältFor the preparation of the diagnostic agent in the form of a lyophilizate in the total weight of about 5-20 mg, preferably about 10 mg, a solution is dried, which in addition to all the reagents required for the test usual scaffolding, such as. As polyvinylpyrrolidone, and any other fillers such. As mannitol, sorbitol or xylitol contains
Ein diagnostisches Mittel in Form von Pulvermischungen oder Reagenztabletten läßt sich herstellen, indem die Bestandteile des Testes mit üblichen galenischen Zusatzstoffen versetzt und granuliert werden. Zusatzstoffe dieser Art sind z. B. Zuckeralkohole, wie Mannit, Sorbit oder Xylit, oder andere lösliche inerte Verbindungen, wie Polyethylenglykole oder Polyvinylpyrrolidon. Die Pulvermischungen oder Reagenztabletten weisen im allgemeinen ein Endgewicht von ungefähr 30 bis 200 mg, vorzugsweise 50 bis 80 mg, auf. A diagnostic agent in the form of powder mixtures or reagent tablets can be prepared by adding and granulating the ingredients of the test with conventional galenic additives. Additives of this type are z. As sugar alcohols, such as mannitol, sorbitol or xylitol, or other soluble inert compounds, such as polyethylene glycols or polyvinylpyrrolidone. The powder mixtures or reagent tablets generally have a final weight of about 30 to 200 mg, preferably 50 to 80 mg.
Zur Herstellung des diagnostischen Mittels in Form eines Teststreifens wird ein saugfähiger Träger, vorzugsweise Filterpapier, Cellulose oder Kunstfaservlies mit Lösungen dererforderlichen, üblicherweise zur Herstellung von Teststreifen verwendeten Reagentien in leichtflüchtigen Lösungsmitteln, wie z. B. Wasser, Methanol, Äthanol oder Aceton imprägniert. Dies kann in einem Imprägnierschritt erfolgen. Oft ist es jedoch zweckmäßig, die Imprägnierung in mehreren Schritten durchzuführen, wobei Lösungen eingesetzt werden, die jeweils einen Teil der Bestandteile des diagnostischen Mittels enthalten. So kann beispielsweise in einem ersten Schritt mit einer wäßrigen Lösung, die den Puffer und andere wasserlösliche Zusatzstoffe enthält, und dann in einem zweiten Schritt mit einer Lösung, die das Glycosidase-Substrat enthält, imprägniert werden. Die fertigen Testpapiere können als solche verwendet werden oder in an sich bekannter Weise an Griffe angeklebt oder vorzugsweise zwischen Kunststoffen und feinmaschigen Netzwerken gemäß DBP 2118455 eingesiegelt werden.For the preparation of the diagnostic agent in the form of a test strip, an absorbent carrier, preferably filter paper, cellulose or synthetic fiber fleece, is provided with solutions of the requisite reagents commonly used to make test strips in volatile solvents, e.g. As water, methanol, ethanol or acetone impregnated. This can be done in an impregnation step. Often, however, it is useful to carry out the impregnation in several steps, using solutions which each contain a part of the components of the diagnostic agent. For example, in a first step, it may be impregnated with an aqueous solution containing the buffer and other water-soluble additives and then in a second step with a solution containing the glycosidase substrate. The finished test papers can be used as such or adhered to handles in a manner known per se or preferably sealed between plastics and fine-mesh networks in accordance with DBP 2118455.
Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert. Sie sollen jedoch keine Einschränkung des Erfindungsgedankens bedeuten.The invention is explained in more detail below with reference to some examples. However, they are not intended to limit the inventive concept.
Bestimmung der Aktivität der /3-D-GalactosidaseDetermination of the activity of / 3-D-galactosidase
a) Zubereitung der verwendeten Lösungen:a) Preparation of the solutions used:
Pufferlösung: HEPES 100mmol/lBuffer solution: HEPES 100mmol / l
Natriumchlorid 154mmol/lSodium chloride 154mmol / l
Magnesium-L-Aspartat 2mmol/lMagnesium L-aspartate 2mmol / l
BSA 10 g/lBSA 10 g / l
Tween-20 , 0,5 g/lTween-20, 0.5 g / l
pH-Wert (mit Natronlauge 7,3pH value (with sodium hydroxide solution 7.3
eingestellt) (37 0C)set) (37 0 C)
Reagenzlösung 1:Reagent solution 1:
In der vorstehend beschriebenen Pufferlösung werden 0,8mmol/l Resorufin-ß-D-galactopyranosid gelöstIn the buffer solution described above, 0.8 mmol / l of resorufin β-D-galactopyranoside is dissolved
Reagenzlösung 2:Reagent solution 2:
In der vorstehend beschriebenen Pufferlösung werden 3,5mmol/l Resorufin-9-carbonsäure-jß-D-galacto-pyranosid gelöstIn the buffer solution described above, 3.5 mmol / l of resorufin-9-carboxylic acid-Jβ-D-galactopyranoside are dissolved
Reagenzlösung 3:Reagent solution 3:
In der vorstehend beschriebenen Pufferlösung werden 1,0mmol/l Resorufin-iJ-carbonsäuremethylester-ß-D-galactopyranosid gelöst. «k ·In the buffer solution described above, 1.0 mmol / l of resorufin-iJ-carboxylic acid methyl ester-β-D-galactopyranoside is dissolved. «K ·
Handelsübliche /3-D-Galactosidase aus Escherichia coli wird in der vorstehend^genannten Pufferlösung gelöst. Die Aktivität dieser Lösung beträgt ca. 0,08 U/ml (bezogen auf die Hersteller-Angaben).Commercially available / 3-D-galactosidase from Escherichia coli is dissolved in the buffer solution mentioned above. The activity of this solution is about 0.08 U / ml (based on the manufacturer's instructions).
b) Durchführung der Messungenb) carrying out the measurements
Die Messung erfolgt photometrisch bei 579nm.The measurement is photometric at 579nm.
950μ,Ι Reagenz werden in einer 1-cm-Küvette bei 370C mit 50μΙ Enzymlösung vermischt. Als Maß für die Reaktion wird der Extinktionsanstieg pro Zeiteinheit in (mExt/min) ermittelt. Er wird berechnet aus der gemessenen Extinktion durch Division mit der Reaktionszeit.950μ, Ι Reagents are mixed in a 1 cm cuvette at 37 0 C with 50μΙ enzyme solution. As a measure of the reaction, the increase in extinction per unit time in (mExt / min) is determined. It is calculated from the measured absorbance by division with the reaction time.
In der folgenden Tabelle sind die gefundenen Meßwerte aufgeführt:The following table lists the measured values found:
Reagenz-Nr. ReaktionReagent no. reaction
(mExt/min)(MExt / min)
1 851 85
2 462 46
3 763 76
Nachweis von 0-D-Galactosidase mit Hilfe eines Indikatorfilms Zu einer homogenen Masse werden verarbeitet:Detection of 0-D-galactosidase using an indicator film To a homogeneous mass are processed:
5 ml einer wäßrigen Lösung mit 0,5 M Kaliumphosphat und 0,05 M Magnesiumchlorid, pH7,3. 0,13g Natriumalginat5 ml of an aqueous solution with 0.5 M potassium phosphate and 0.05 M magnesium chloride, pH 7.3. 0.13g sodium alginate
8g einer 50%igen Dispersion von Polyvinylpropionat lüg Kieselgel , . · 8g of a 50% dispersion of polyvinyl lie to silica gel. ·
12 ml Wasser 0,4g Triton X-10012 ml of water 0.4 g Triton X-100
50 mg Resorufin-ß-D-galactopyranosid, in 5 ml Methanol gelöst. Diese Masse wird auf eine 0,1 mm starke Polycarbonatfolie (Pokalon, Fa. Lonza) mit einer Spältbreite von 0,2 mm aufgetragen. Die Beschichtung wird bei 50°C getrocknet und danach in Stücke von 6 auf 6 mm geschnitten. Diese werden mit Hilfe von Klebeband auf eine 400/xm starke Polystyrolfolie aufgeklebt. Die so erhaltenen Teststreifen werden kurze Zeit in die zu prüfende, /3-D-Galactosidase enthaltende Lösung getaucht. Nach einer Wartezeit von 2 Minuten bei Raumtemperatur hat sich eine rote Reaktionsfarbe herausgebildet, deren Intensität von der Konzentration der /3-D-Galactosidase in der Testlösung abhängt. Mit Hilfe von Testlösungen mit einem bestimmten, bekannten /3-D-Galactosidase-Gehalt kann man eine Farbskala erhalten, anhand derer der unbekannte Gehalt an /3-D-Galactosidase in einer Probe ermittelt werden kann.50 mg of resorufin-β-D-galactopyranoside, dissolved in 5 ml of methanol. This mass is applied to a 0.1 mm thick polycarbonate film (Pokalon, Lonza) with a gap width of 0.2 mm. The coating is dried at 50 ° C and then cut into pieces from 6 to 6 mm. These are adhered by adhesive tape to a 400 / xm strong polystyrene film. The test strips thus obtained are immersed in the test solution containing / 3-D-galactosidase for a short time. After a waiting time of 2 minutes at room temperature, a red reaction color has developed, the intensity of which depends on the concentration of / 3-D-galactosidase in the test solution. With the help of test solutions with a specific, known / 3-D-galactosidase content, a color scale can be obtained by means of which the unknown content of / 3-D-galactosidase in a sample can be determined.
Die vorstehend beschriebenen Teststreifen lassen sich auch dazu benutzen, die in einer Probe vorhandene /3-D-Galactosidase Aktivität kinetisch mit Hilfe der Reflexionsphotometrie zu bestimmen. Auch hierzu wird in üblicherweise anhand von Proben mit bekannter/3-D-Galactosidase-Aktivität eine Eichkurve erstellt, mit deren Hilfe eine unbekannte /3-D-Galactosidase-Aktivität einer Probe ermittelt werden kann.The test strips described above can also be used to kinetically determine the / 3-D-galactosidase activity present in a sample by means of reflection photometry. For this purpose, too, a calibration curve is usually created on the basis of samples with known / 3-D-galactosidase activity, with the aid of which an unknown / 3-D-galactosidase activity of a sample can be determined.
Beispiel 3 · Example 3
Bestimmung der Aktivität freier und konjugierter ßO-D-Galactosidase Determination of the activity of free and conjugated ßO-D-galactosidase
a) Herstellung der verwendeten Lösungen Pufferlösung: HEPES lOOmmol/la) Preparation of the solutions used Buffer solution: HEPES lOOmmol / l
Natriumchlorid 154mmol/lSodium chloride 154mmol / l
Magnesium-L-Aspartat 2mmol/lMagnesium L-aspartate 2mmol / l
BSA 10 g/lBSA 10 g / l
Tween-20 0,5 g/lTween-20 0.5 g / l
pH-Wert (mit Natronlauge 7,3pH value (with sodium hydroxide solution 7.3
eingestellt) . ' (37 0C)set). '(37 0 C)
In vorstehend beschriebener Pufferlösung werden 0,8mmol/l Resorufin-/3-D-galactopyranosid gelöst.In the buffer solution described above, 0.8 mmol / L of resorufin / 3-D-galactopyranoside is dissolved.
Enzymlösung:Handelsübliche /3-D-Galactosidase aus Escherichia coli wird in Puffer gelöst. Die Aktivität dieser Lösung beträgt ca. 0,08 U/ml (bezogen auf die Hersteller-Angaben)Enzyme solution: Commercially available / 3-D-galactosidase from Escherichia coli is dissolved in buffer. The activity of this solution is about 0.08 U / ml (based on the manufacturer's information)
Enzym-Konjugat-Lösung:Enzyme conjugate solution:
Verwendet wird ein /3-D-Galactosidase-Antikörper-Präparat. Die Herstellung solcher Enzym-Antikörper-Konjugate ist bekannt. Sie ist beispielsweise in Biochem. Biophys. Acta 612,40-49 (1980) beschrieben. Das Präparat wird in Puffer so verdünnt, daß sich eine mit der oben beschriebenen Enzymlösung ungefähr vergleichbare Aktivität ergibt.A / 3-D-galactosidase antibody preparation is used. The preparation of such enzyme-antibody conjugates is known. She is in Biochem, for example. Biophys. Acta 612, 40-49 (1980). The preparation is diluted in buffer to give an approximately comparable activity to the enzyme solution described above.
b) Durchführung der Messung:b) Performance of the measurement:
Die Messung erfolgt photometrisch bei 578nm. 950μΙ Reagenzlösung werden jeweils in einer 1-cm-Küvette bei 37°Cmit50^l Enzymlösung bzw. mit 50/xl Enzym-Konjugat-Lösung vermischt. Als Maß für die Reaktion wird der Extingtionsanstieg pro Zeiteinheit in (mExt/min) ermittelt.The measurement is photometric at 578nm. 950μΙ reagent solution are each mixed in a 1 cm cuvette at 37 ° C mit 50 ^ l enzyme solution or with 50 / xl enzyme-conjugate solution. As a measure of the reaction, the extingtion increase per unit time in (mExt / min) is determined.
Für die Reaktion mit derfreien /3-D-Galactosidase werden 85 mExt/min; für die Reaktion mit /3-D-Galactosidase-Antikörper-Konjugat 92 mExt/min gemessen. gL· For the reaction with the free / 3-D-galactosidase 85 mExt / min; measured for the reaction with / 3-D-galactosidase antibody conjugate 92 mExt / min. gl ·
Beide Meßwerte zeigen, daß sowohl mit freier als auch mit konjugierter /3-D-Galactosidase ein sehr gut meßbarer^· Extinktionsunterschied gefunden wird.Both measurements show that a very well measurable extinction difference is found both with free and with conjugated / 3-D-galactosidase.
Daraus ergibt sich, daß die beschriebenen Verbindungen als Substrate sowohl für,freie Glycosidase als auch für Glycosidase-Konjugate in gleicherweise geeignet sind. Die neuen Substrate können somit nichtiiur als diagnostische Mittel für die Bestimmung freier Glycosidasen eingesetzt werden. Sie sind in vorteilhafterweise auch bei immunologischen Bestimmungsmethoden einsetzbar, bei denen eine Glycosidase als Indikator-Enzym verwendet wird. . «.It follows that the described compounds are equally suitable as substrates for both, free glycosidase and glycosidase conjugates. Thus, the novel substrates can not be used as diagnostic agents for the determination of free glycosidases. They are also advantageously used in immunological methods of determination in which a glycosidase is used as an indicator enzyme. , ".
Bestimmung der a-Amylase-AktivitätDetermination of α-amylase activity
Filterpapier wird mit Resorufin-maltoheptaosid (hergestellt gemäß Beispiel 17), gelöst in Citratpuffer, pH 6, getränkt. Das soFilter paper is impregnated with resorufin maltoheptaoside (prepared according to Example 17) dissolved in citrate buffer, pH 6. That so
erhaltene Reagenzpapier wird nacheinander mit der a-Amylase enthaltenden Probe sowie mit a- und ß-Glucosidase versetzt.Reagent paper obtained is added sequentially with the a-amylase-containing sample and with a- and ß-glucosidase.
Nach wenigen Minuten ist eine deutlich sichtbare Rotfärbung nachzuweisen, deren Intensität dera-Amylase-Konzentration in der Probe proportional ist.After a few minutes, a clearly visible red color is to be detected, the intensity of which is proportional to the amylase concentration in the sample.
Mit Hilfe von Proben mit bekannter a-Amylase-Konzentration läßt sich eine Eichkurve errnitteln, anhand derer dei^unbekannte a-Amylase-Gehalt einer Probe bestimmt werden kann.With the aid of samples having a known a-amylase concentration, a calibration curve can be determined by means of which the unknown a-amylase content of a sample can be determined.
In den vorstehenden Beispielen wurden die folgenden Abkürzungen verwendet:In the above examples, the following abbreviations were used:
HEPES 2-[4-(2-Hydroxyetyl)-1-piperazinyl]-ethansulfonsäure ·.HEPES 2- [4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazinyl] ethanesulfonic acid.
BSA Rinderserum-Albumin, (bovineserum-albumin)BSA bovine serum albumin, (bovineserum albumin)
Tween20 Polyoxyethylen(20)sorbitanmonolauratTween20 polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate
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