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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung gehört zum Gebiet der Biotechnologie und bezieht sich insbesondere auf einem Enzym-Fluoreszenz-Testsatz für komplementaktiviertes C1s sowie ein Testverfahren und dessen Anwendung.
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STAND DER TECHNIK
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Komplement ist eine von den natürlichen Immunmolekülen, die aus einer Vielzahl von Komplementmolekülen und ihren regulatorischen Molekülen besteht, die eine wichtige Rolle bei der Immunantwort spielen. Unter normalen physiologischen Bedingungen sind Komplementmoleküle größtenteils inaktiv; wenn die Immunantwort aktiviert wird, werden Komplementmoleküle aktiviert und entfalten verschiedene biologische Aktivitäten. Der Komplementaktivierungsweg, der mit dem Komplementmolekül C1 (C1) beginnt, wird als klassischer Weg der Komplementaktivierung bezeichnet. C1 ist ein pentamerer makromolekularer Komplex (C1qC1r2C1s2), der aus den drei Untereinheiten C1q, C1r und C1s in einem Verhältnis von 1:2:2 in Gegenwart von Ca2+ besteht. Davon hat C1q sechs identische Immunoglobulin (Ig)-Bindungsstellen. Wenn zwei oder mehr dieser Bindungsstellen an die Komplementbindungsstelle des Fc-Segments von IgM oder IgG im Immunkomplex binden, wird die C1q-Konformation verändert und führt anschließend zur Aktivierung der Untereinheit C1r. Aktiviertes C1r führt wiederum zur Aktivierung von C1s. Aktiviertes C1s ist enzymatisch aktiv und spaltet Komplement C4 und C2, so dass die anschließend aktivierte Komplementkomponente eine Transmembranpore in der Zielzellmembran (d. h. ein Membran-Angriffskomplex) bilden kann. Die Aktivierung von C1s steht im Zusammenhang mit der Entstehung, Entwicklung und Prognose von Infektionen, Tumoren, Kälteagglutininkrankheit, thrombozytopenischer Purpura, systemischem Lupus erythematodes und anderen Krankheiten.
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In den letzten Jahren wurden für Krankheiten wie die Kälteagglutininkrankheit (CAD), die autoimmune hämolytische Anämie mit warmen Antikörpern (WAIHA), das herpetiforme Pemphigoid (BP) und die Antikörper-vermittelte Transplantatabstoßung (AMR) erste therapeutische Wirkstoffe entwickelt, die auf C1s abzielen und in klinischen Studien getestet werden. C1s liegen unter normalen physiologischen Bedingungen in einem Zustand von Zymogen vor und können ihre biologisch aktiven Wirkungen nur entfalten, wenn das C1s-Enzym aktiviert wird und zu aktiviertem C1s wird. Daraus folgt, dass nur der genaue Nachweis von aktiviertem C1s in einer Probe die Aktivierung des klassischen Komplementwegs und den Funktionsstatus von aktiviertem C1s korrekt widerspiegeln kann. Daher ist der Nachweis von Veränderungen der C1s-Aktivität in vivo von großer Bedeutung für das Verständnis der Mechanismen der Krankheitsentwicklung, des Krankheitsstatus und der individualisierten Behandlung klinischer Erkrankungen. Zu den derzeitigen Nachweismethoden für C1s gehören der bidirektionale Diffusionstest, ELISA und Gelatinase-Profiling-Techniken, aber diese Methoden können nur den Gesamtproteingehalt von C1s in klinischen Blutproben nachweisen und nicht wirksam zwischen dem aktivierten und nicht aktivierten Status von C1s unterscheiden, d. h. sie können die enzymatische Aktivität von C1s nicht objektiv widerspiegeln. Es besteht daher die Notwendigkeit, einen empfindlichen und spezifischen Test für die enzymatische Aktivität von aktiviertem C1s zu entwickeln, um den klinischen Bedarf für den Nachweis von aktiviertem Cs1 in Proben zu decken.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht des Stands der Technik stellt die vorliegende Erfindung ein Enzym-Fluoreszenz-Testsatz für komplementaktiviertes C1s und ein Verfahren zum Nachweis von komplementaktiviertem C1s bereit. Der bereitgestellte Testsatz ist zum Nachweis von komplementaktivierten C1s in menschlichem und tierischem Blut und Körperflüssigkeiten (Pleuraflüssigkeit, Aszites, Liquor usw.) vorgesehen, um den Komplementaktivierungsstatus in vivo zu beurteilen und den Bedarf an einem Nachweis der Komplementaktivität in Anwendungen wie der klinischen Krankheitsdiagnose, der individualisierten Behandlung und Prognosebeurteilung sowie der Erforschung von Krankheitsmechanismen zu decken.
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Um den oben genannten Aufgaben zu lösen, bietet die vorliegende Erfindung die folgenden technischen Lösungen an:
- Die vorliegende Erfindung stellt einen rekombinanten C1s-spezifischen Antikörper bereit, wobei die Aminosäuresequenz der variablen Region der schweren Kette des spezifischen Antikörpers in Seq_1 gezeigt ist und die Aminosäuresequenz der variablen Region der leichten Kette des spezifischen Antikörpers in Seq_2 gezeigt ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein immunmagnetisches Kügelchen bereit, wobei das Kügelchen an den rekombinanten spezifischen C1s-Antikörper gekoppelt ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen Enzym-Fluoreszenz-Testsatz für komplementaktiviertes C1s bereit, wobei der Testsatz die immunmagnetischen Kügelchen umfasst; der Testsatz umfasst ferner einen C1s-Standard, ein Substratpeptid, einen Phosphatpuffer und einen Tris-Puffer.
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Ferner hat das Substratpeptid einen FRET (Fluoreszenzenergie-Co-Transfer) - Fluorophor-Markierung, dessen vollständigen Sequenz 2Abz-GYLGRSYKVG-Lys(Dnp)D-OH markiert ist.
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Das Substratpeptid hat Abz (fluoreszierende Gruppe R) am N-Ende und Dnp (fluoreszenzlöschende Gruppe Q) am C-Ende.
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Der C1s-Standard ist ein menschlicher oder rekombinanter C1s-Standard.
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Der Phosphatpuffer (PBS, pH 7,4) umfasst die folgenden Komponenten: 0,137 M NaCl, 0,0027 M KCl, 0,01 M Na2HPO4, 0,002 M KH2PO4.
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Der Tris-Puffer umfasst die folgenden Komponenten: 0,05 M Tris, 0,15 M NaCl, 0,2% (Gewicht /Volumen) Polyethylenglykol 8000.
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Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für komplementaktiviertes C1s bereit, wobei das Testverfahren die folgenden Schritte umfasst:
- (1) Herstellen von dem mit einem rekombinanten C1s-Antikörper gekoppelten immunmagnetischen Kügelchen;
- (2) Mischen einer zu untersuchenden Probe oder eines Standards mit dem mit einem rekombinanten C1s-Antikörper gekoppelten immunmagnetischen Kügelchen, um resuspendiertes immunmagnetisches Kügelchen zu erhalten;
- (3) Zugeben des resuspendierten immunmagnetischen Kügelchens zu dem Substratpeptid für die enzymatische Verdauungsreaktion;
- (4) Nachweisen des Fluoreszenzsignals im Überstand mittels eines Mikrotiterplatten-Lesegeräts;
- (5) Erstellen einer Standardkurve durch lineare Anpassung unter Verwendung eines doppelt logarithmischen mathematischen Log-Log-Modells der kleinsten Quadrate mit der enzymatischen Aktivität von C1s als horizontaler Koordinate und der Fluoreszenzintensität als vertikaler Koordinate. Ausgehend von der enzymatischen Aktivität des Standards und des Fluoreszenzsignals wurde die enzymatische Aktivität von aktiviertem C1s in der zu untersuchenden Probe berechnet.
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In Schritt (3) hat das Substratpeptid Abz am N-Ende und Dnp am C-Ende; die Sequenz des Substratpeptids ist 2Abz-YVGRSYRG-Lys(Dnp)-NH2.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch die Verwendung des obigen Substratpeptids bei der Herstellung eines Ansatzes zum Nachweis des Aktivierungsstatus von C1s bereit.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch die Verwendung eines rekombinanten C1s-spezifischen Antikörpers bei der Herstellung eines Testsatzes zum Nachweis des Aktivierungszustands von C1s bereit.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch die Verwendung eines immunmagnetischen Kügelchens bei der Herstellung eines Ansatzes zum Nachweis des Aktivierungszustands von C1s bereit.
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Im Verglich mit dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung den vorteilhaften Effekt wie folgt:
- Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das Niveau der enzymatischen Aktivität von aktiviertem C1s in einer Probe nachzuweisen, basierend auf rekombinanten C1s-Antikörpern, die in immunmagnetische Kügelchen eingekapselt sind, spezifischem Einfangen von C1s in zu testenden C1s-Standards oder -Proben, magnetischer Trennung und, nach Beseitigung unspezifischer Bindungen, Zugabe von fluorophor-markiertem aktiviertem C1s-Enzymsubstratpeptid, gefolgt vom Nachweis des Fluoreszenzsignals im Reaktionssystem mittels eines Mikrotiterplatten-Lesegeräts; durch Nachweis von Änderung des Fluoreszenzsignals im Reaktionssystem wird die enzymatische Aktivität von aktiviertem C1s in einer Probe quantitativ nachgewiesen. Der Testansatz und das Verfahren in der vorliegenden Erfindung zeichnen sich durch hohe Empfindlichkeit, hohe Spezifität, geringe Fehlerquote, einfache und bequeme Handhabung aus. Es kann die enzymatische Aktivität von C1s in menschlichem oder tierischem Blut und Körperflüssigkeiten nachweisen und den klassischen Aktivierungsstatus von Komplement im Körper genau beurteilen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung des Enzym-Fluoreszenz-Testsatzes für aktiviertes C1s-Enzym;
- 2 zeigt eine SDS-PAGE-Elektrophorese eines rekombinanten C1s-Antikörpers;
- 3 zeigt ein SEC-HPLC-Plot eines rekombinanten C1s-Antikörpers;
- 4 zeigt eine schematische Darstellung des Spezifitätstests für rekombinante C1s-Antikörper;
- 5 zeigt ein Vergleich der Bindungsspezifität des rekombinanten C1s-Antikörpers mit dem Nachweisantigen;
- 6 zeigt eine Darstellung der Wirkung verschiedener Konzentrationen von C1s-Standards auf ein Substratpeptid3; dabei zeigt A die Kinetik der enzymatischen Reaktion der aktivierten C1s-Standards auf die Wirkung des Substratpeptids; B zeigt die Korrelation zwischen der Konzentration von aktiviertem C1s und der Reaktionsgeschwindigkeit;
- 7 zeigt eine Darstellung von Standardkurven verschiedener enzymatischen Aktivität von C1s-Standard gegen Fluoreszenzintensitätswerte.
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KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen lediglich dazu, die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung deutlicher zu veranschaulichen, und können nicht dazu verwendet werden, den Schutzbereich der Erfindung zu begrenzen. Experimentelle Methoden, für die in den folgenden Ausführungsbeispielen keine spezifischen Bedingungen angegeben sind, werden entsprechend den im Fachgebiet üblichen Methoden und Bedingungen oder entsprechend der Fachbeschreibung ausgewählt. Die Reagenzien und Rohstoffe, die in den folgenden Ausführungsformen nicht als spezifische Bestandteile angegeben sind, sind im Handel erhältlich.
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Die Serumprobe der vorliegenden Erfindung wurde vom Taizhou Volkskrankenhaus bezogen; das Interferenztest-A-Kit wurde von Hysenmecom Medical Electronics (Shanghai) Co. bezogen, das SDS-PAGE-Reduktionsgel und das Nicht-Reduktionsgel wurden von BBI Life Sciences Ltd. bezogen, das Kopplungsmittel war 1-Ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride (EDC) von Diamond, das magnetische Kügelchen ist von Merck Pharmaceuticals (Jiangsu) Co, das C1r-Protein, das doppelsträngige C1r, das nicht aktivierte C1s-Protein und das doppelsträngige aktivierte C1s-Protein sind von Complement Technology, und MASP1 und MASP2 sind von Abnova.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen rekombinanten C1s-spezifischen Antikörper und ein mit Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET) (Abz/Dnp-Farbstoffkombination) markiertes Substratpeptid, und darauf einen Enzym-Fluoreszenz-Testsatz für komplementaktiviertes C1s sowie ein Testverfahren und dessen Anwendung zur Verfügung. Der rekombinante Anti-C1s-Antikörper wird in magnetische Kügelchen eingekapselt und als immunmagnetische Kügelchen hergestellt; nach dem Waschen und magnetischen Trennen zur Entfernung des Überstands werden zu testende C1s-Standards oder Proben zugegeben; der an die immunmagnetischen Kügelchen gebundene Anti-C1s-Antikörper fängt C1s in der flüssigen Phase ein; nach dem Waschen und magnetischen Trennen zur Beseitigung der ungebundenen Komponenten wird das Substratpeptid zugegeben. Aktivierte C1s sind wichtige enzymatisch aktive Moleküle, die den klassischen Aktivierungsweg des Komplementsystems einleiten. Aktivierte C1s im Komplementsystem haben Serinprotease-Aktivität und spalten spezifisch die Komplementproteine C4 und C2. Die Spaltstellen der C4- und C2-Proteine wurden als zentrale Aminosäuresequenzstellen für die enzymatische Verdauung des Substratpeptids ausgewählt, bei den zentralen Aminosäuresequenzen sind an links und rechts mehrere Aminosäuren hinzugefügt wurden, um das grundlegende Substratpeptid für enzymatische Verdauung herzustellen. Anschließend werden Abz (Fluoreszenzanteil R) und Dnp (Fluoreszenzlöschanteil Q) an die linke und rechte Seite dieses Peptids angehängt, um das fluoreszierende Substratpeptid für enzymatische Verdauung herzustellen. Wenn das zu testende System keine aktiven C1s enthält, ist das Peptid intakt und der Abstand zwischen der das Peptid markierenden R-Gruppe und der Q-Gruppe beträgt zwischen 10 Å und 100 Å. Die Q-Gruppe löscht die von der R-Gruppe emittierte Fluoreszenz, so dass in dem zu testenden System kein Fluoreszenzsignal zu erkennen ist. Sind in dem zu testenden System aktive C1s vorhanden, wird das Substratpeptid von den aktivierten C1s gespalten, und die Q- und R-Gruppen des Substratpeptids befinden sich auf getrennten Enzymsegmenten, wobei die Q-Gruppe nicht mehr von der R-Gruppe gelöscht ist, sondern die Q-Gruppe ein erkennbares Fluoreszenzsignal emittiert, dessen Fluoreszenzintensität in Abhängigkeit von der Menge von aktiviertem C1s liegt.
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Somit kann die aktivierte C1s-Enzymaktivität in der zu untersuchenden Probe durch den Nachweis von Änderungen der Fluoreszenzintensität quantifiziert werden. In Anbetracht der möglichen Interferenz anderer Proteine (z. B. MASP2) in Serum und Plasma mit dem Substratpeptid für Enzymverdauung werden bei der vorliegenden Erfindung rekombinante C1s-Antikörper-gekoppelte magnetische Kügelchens (immunmagnetische Kügelchens) verwendet, um C1s spezifisch einzufangen, und dann werden die andere ungebundene störende Substanzen magnetisch eluiert, und dann wird das Substratpeptid für Enzymverdauung von spezifisch aktiviertem C1s hinzugefügt, durch Erfassen der Änderung der Fluoreszenzintensität des Substratpeptids wird die Aktivität von C1s ermittelt.
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1 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens für das Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für aktiviertes C1s; wie in 1 zu sehen ist, werden C1s in dem zugegebenen C1s-Standard oder der zu testenden Probe spezifisch mit immunmagnetischen Kügelchen eingefangen, durch magnetische Trennung abgetrennt, und nach Entfernung des unspezifischen Konjugats wird das FRET-Fluorophor-markierte aktivierte C1s-Enzymsubstratpeptid zugegeben, die enzymatische Reaktion wird durchgeführt, und dann wird das Fluoreszenzsignal im Reaktionssystem durch ein Mikrotiterplatten-Lesegerät nachgewiesen.
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Beispiel 1: Rekombinante Expression und Identifizierung von C1s-Antikörpern
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Gemäß der Aminosäuresequenz der schweren Kette des rekombinanten C1s-Antikörpers, wie in Seq_1 gezeigt, nämlich:
- EVQLVESGGGLVKPGGSLRLSCAASGFTFSNYAMSWVRQAPGKGLEWVATISSG GSHTYYLDSVKGRFTISRDNSKNTLYLQMNSLRAEDTALYYCARLFTGYAMDYW GQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGAL TSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSSLGTKTYTCNVDHKPSNTKVDKRVESKY GPPCPPCPAPEFEGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSQEDPEVQFNWY VDGVEVHNAKTKPREEQFNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPSSI EKTISKAKGQPREPQVYTLPPSQEEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPE NNYKTTPPVLDSDGSFFLYSRLTVDKSRWQEGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSL SLGK, die Aminosäuresequenz der leichten Kette des rekombinanten C1s-Antikörpers wie in Seq_2 SEQ ID NO: 2 beschrieben, d. h:
- QIVLTQSPATLSLSPGERATMSCTASSSVSSSYLHWYQQKPGKAPKLWIYSTSNLA SGVPSRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCHQYYRLPPITFGQGTKLEIKRTVA APSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQ DSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC. Taizhou Baiying Biotechnology Ltd. Wurde mit Rekombinante Expression des C1s-Antikörpers mit HEK293T-System beauftragt. Die rekombinanten C1s-Antikörper wurden mittels Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) und Molekularausschlusschromatographie-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (SEC-HPLC) analysiert und identifiziert. 2 zeigt die SDS-PAGE-Elektrophorese des rekombinanten C1s-Antikörpers; wie in 2 dargestellt, kann der rekombinante C1s-Antikörper auf dem reduzierenden SDS-PAGE-Gel mit zwei Banden bei 49 KD bzw. 23 KD Molekulargewicht nachgewiesen werden, während auf dem nicht reduzierenden Gel nur eine Bande bei 144 KD vorhanden ist. 3 ist ein SEC-HPLC-Diagramm des rekombinanten C1s-Antikörpers; wie in 3 gezeigt, zeigen die SEC-HPLC-Ergebnisse, dass die Reinheit des erhaltenen rekombinanten C1s-Antikörpers 95,5% beträgt.
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Beispiel 2: Analyse der Antigenbindungsspezifität des rekombinanten C1s-Antikörpers
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4 ist eine schematische Darstellung des rekombinanten C1s-Antikörper-Spezifitätstests. In diesem Beispiel wird die Analyse der Antigenbindungsspezifität des rekombinanten C1s-Antikörpers durch ein indirektes ELISA-Verfahren gemäß der in 4 gezeigten schematischen Darstellung des rekombinanten C1s-Antikörper-Spezifitätstests durchgeführt. Dies umfasst die folgenden Schritte:
- 200 µL (1 µg/ml) des Nachweisantigens (einkettiges, nicht aktiviertes C1s-Protein, doppelsträngiges, aktiviertes C1s-Protein oder C1r-Protein) werden in jede Vertiefung der ELISA-Platte gegeben, und die Platte wird vorsichtig geschüttelt, so dass der Antikörper den Boden der Plattenvertiefungen bedeckt. Über Nacht bei 4°C inkubieren; nach dreimaligem Waschen der Platte mit warmem PBS-Puffer werden 200 µL Blockierungslösung (10 mM PBS, 1% BSA, 0,1 Kasein) zur Blockierung zugegeben. Die Platte wurde 1 Stunde lang bei 37°C inkubiert; die Platte wurde fünfmal mit PBS-Puffer gewaschen; 100 µl rekombinanter C1s-Antikörper wurden zugegeben (die Anfangskonzentration der ersten Vertiefung betrug 10 µg/ml. 7 Vertiefungen wurden dann in einem 1/4-Gradienten nach unten verdünnt, um Wiederholungsvertiefungen einzurichten); die Platte wurde 1 Stunde lang bei 37°C inkubiert; die Flüssigkeit in der Platte wurde trocken geschüttelt und die Platte wurde fünfmal mit 200 µl warmem PBS-Puffer gewaschen; 100 µl verdünnter sekundärer Antikörper (Goat anti-Human-IgG-HRP) wurde in jede Vertiefung der Platte gegeben; die Platte wurde 30 Minuten lang bei 37°C inkubiert; die Platte wurde trocken geschüttelt und 5 Mal mit 200 µl warmem PBS-Puffer gewaschen; 100 µl Farbentwicklungslösung (TMB) wurde in jede Vertiefung gegeben, und nach 10 Minuten Inkubation wurde 50 µl Terminierungslösung (0,25 M HCl) zugegeben, um die Farbentwicklungsreaktion zu beenden; der Wert der optischen Dichte wurde bei 450 nm an Mikrotiterplatten-Lesegerät abgelesen.
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Der Bindungsstatus des rekombinanten C1s-Antikörpers an das einzelsträngignicht aktivierte C1s-Protein, das doppelsträngige aktivierte C1s-Protein und das C1r-Protein wurde getrennt analysiert. 5 zeigt einen Vergleich der Bindungsspezifität des rekombinanten C1s-Antikörpers mit dem Nachweisantigen; wie in 5 gezeigt, hat der rekombinante C1s-Antikörper eine starke Bindungsfähigkeit an das doppelsträngige aktivierte C1s-Protein, eine schwache Bindungsfähigkeit an das einzelsträngige nicht aktivierte C1s-Protein und keine Bindung an das C1r-Protein. Es ist zu erkennen, dass der rekombinante C1s-Antikörper eine bessere Antigenbindungsspezifität für das aktivierte C1s-Protein aufweist, wodurch aktiviertes C1s spezifisch erkannt und der Zweck des Nachweises von C1s für den Status der enzymatischen Aktivität erreicht werden kann.
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Beispiel 3: Screening von Substratpeptiden
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Aktivierte C1s im Komplementsystem haben Serinprotease-Aktivität und spalten spezifisch die Komplementproteine C4 und C2. Die Spaltstellen der C4- und C2-Proteine wurden als zentrale Aminosäuresequenzstellen für die enzymatische Verdauung des Substratpeptids ausgewählt, bei den zentralen Aminosäuresequenzen sind an links und rechts mehrere Aminosäuren hinzugefügt wurden, um das grundlegende Substratpeptid für enzymatische Verdauung herzustellen. Anschließend werden Abz (Fluoreszenzanteil R) und Dnp (Fluoreszenzlöschanteil Q) an die linke und rechte Seite dieses Peptids angehängt, um das fluoreszierende Substratpeptid für enzymatische Verdauung herzustellen. Die drei vorab entworfenen Substratpeptide wurden von Shanghai Ketai Biotechnology Ltd. synthetisiert. Die Sequenzen der drei Substratpeptide lauten wie folgt:
- Substratpeptid 1: 2Abz-GLQRALEI-Lys(Dnp)-NH2;
- Substratpeptid 2: 2Abz-SLGRKIQ-Lys(Dnp)-NH2;
- Substratpeptid 3: 2Abz-GYLGRSYKVG-Lys(Dnp)D-OH;
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Die Km- und Kcat-Werte der drei oben genannten Substratpeptide, die durch aktivierte C1s gespalten werden, wurden separat bestimmt und in drei Wiederholungen gemittelt, wobei die Bestimmungsschritte Folgendes umfassten:
- (1) 40 µL des Substratpeptidstandards wurden in die erste Vertiefung gegeben; das gleiche Volumen der Substratpeptidlösung, die mit Tris-Puffer auf unterschiedliche Endkonzentrationen (245,7 µM, 122,9 µM, 61,4 µM, 30,7 µM, 7,7 µM, 0 µM) verdünnt wurde, wurde jeweils in die anderen Vertiefungen gegeben;
- (2) 2,5 µL doppelsträngiges aktiviertes C1s (1 mg/mL) in jede Vertiefung geben und Tris-Puffer auf 100 µL ergänzen.
- (3) Das Mikrotiterplatten-Lesegerät wurde bei 360/40 Anregungslichtwellen und 460/40 Emissionslichtwellen alle 5 Minuten für 2 Stunden nachgewiesen, und die Fluoreszenzsignaländerungen wurden aufgezeichnet.
- (4) Graphpad Prism 5.0 wurde zur Datenverarbeitung verwendet, um die Vmax- und Km-Werte abzuleiten. Nach der Formel Kcat = Vmax/Molekulargewicht. Die Km- und Kcat-Werte wurden berechnet, und der höchste Kcat/Km-Wert wurde als Kandidaten-Substratpeptid angegeben. Tabelle 1 zeigt die Kcat/Km-Werte für die Wirkung von aktiviertem C1s auf verschiedene Substratpeptide.
Tabelle 1: Vergleich der Kcat/Km-Werte für die Wirkung von aktiviertem C1s auf verschiedene Substratpeptide Substrat | Kcat/Km |
Substratpeptid 1 | 1,67±0,89 |
Substratpeptid 2 | 1,45±0,61 |
Substratpeptid 3 | 15,38±2,69 |
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Substratpeptid 1 vs. 3: t=12,461, p<0,001; Substratpeptid 2 vs. 3: t=12,664, p<0,001. Substratpeptid 3 funktionierte am besten mit einem Kcat/Km-Wert von 15,38, so dass Substratpeptid 3 als Substratpeptid für das aktivierte C1s gewählt wurde.
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Wenn das zu testende System keine aktiven C1s enthält, ist das Peptid intakt und der Abstand zwischen der das Peptid markierenden R-Gruppe und der Q-Gruppe beträgt zwischen 10 Å und 100 Å. Die Q-Gruppe löscht die von der R-Gruppe emittierte Fluoreszenz, so dass in dem zu testenden System kein Fluoreszenzsignal zu erkennen ist. Sind in dem zu testenden System aktive C1s vorhanden, wird das Substratpeptid von den aktivierten C1s gespalten, und die Q- und R-Gruppen des Substratpeptids befinden sich auf getrennten Enzymsegmenten, wobei die Q-Gruppe nicht mehr von der R-Gruppe gelöscht ist, sondern die Q-Gruppe ein erkennbares Fluoreszenzsignal emittiert, dessen Fluoreszenzintensität in Abhängigkeit von der Menge von aktiviertem C1s liegt. 6 ist ein Diagramm der Wirkung verschiedener Konzentrationen von C1s-Standards auf das Substratpeptid; in dem Diagramm ist A die Kinetik der enzymatischen Reaktion der Wirkung aktivierter C1s-Standards auf das Substratpeptid; B ist die Korrelation zwischen der Konzentration aktivierter C1s und der Reaktionsgeschwindigkeit; wie aus 6 ersichtlich, ändert sich die Fluoreszenzintensität, die durch die Wirkung aktivierter C1s auf das Substratpeptid erzeugt wird, kontinuierlich mit der Änderung der Zeit, und die verschiedenen Konzentrationen aktivierter C1s haben eine bessere Auflösung.
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Beispiel 4: Bestimmung der enzymatischen Aktivität von C1s-Standards
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der enzymatischen Aktivität von aktiviertem C1s in den zu untersuchenden Proben. Daher muss die enzymatische Aktivität der für die Untersuchung verwendeten C1s-Standards bestimmt und später für die Erstellung von Standardkurven der enzymatischen C1s-Aktivität eingesetzt werden. Der Test für die enzymatische Aktivität des aktivierten C1s wurde mit der N-Carboxybenzyl-benzyloxy-löslicher Thiobenzylester/5,5'-Dithiobis(2-nitrobenzoesäure)-Farbentwicklungsmethode durchgeführt. Die spezifischen Testschritte umfassen:
- (1) Materialien: ① Analytischer Puffer: 50 mM Tris, 250 mM NaCl, pH 8,0;
- ② Substrat: N-Carboxybenzyl-benzyloxy-löslicher Thiobenzylester (ZKSBzl), gelöst in 10 mM Dimethylsulfoxid;
- ③ 5,5'Dithiobis(2-nitrobenzoesäure) (DTNB), gelöst in 10 mM Dimethylsulfoxid;
- (2) Bestimmung der C1s-Aktivitätseinheiten:
- 1. C1s-Standard mit analytischem Puffer auf 0,2 µg/mL verdünnen;
- 2. DNTB in einer Endkonzentration von 200 µM und das Substrat in einer Endkonzentration von 1000 µM in den Analysepuffer geben;
- 3. 50 µL von 0,2 ng/µL C1s in die Platte geben;
- 4. 50 µL von 1000 µM Substrat/200 DTNB-Mischung in die Vertiefungen geben, um die Reaktion zu starten;
- 5. Ablesen des Absorptionswertes bei 405 nm für 5 Minuten mittels eineis Mikrotiterplatten-Lesegerätes;
- (3) Berechnung der aktivierten C1s:
- *Adjusted for Substrate Blank; **Using the extinction coefficient 13260 M1cm1;
- ***Using the path correction 0,320 cm.
- (4) Nachweisergebnisse: Die enzymatische Aktivität von 1 µg/mL C1s betrugt 0,91 pmol/min/pg. Die enzymatische Aktivität von C1s wird in folgenden Untersuchungen definiert.
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Beispiel 5: Methodische Etablierung und optimale Reaktionszeit für den Enzym-Fluoreszenz-Test von aktiviertem C1s
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1. Herstellung des Puffers: ① Binging Puffer: 0,1 M Morpholin-Ethansulfonsäure (MES, pH 5,0);
- ② Washing Buffer: TBS mit 0,05% Tween20;
- ③ Blocking Buffer: enthält 0,05M Tris, 1,0% BSA, 0,05% Tween20;
- ④ Desired Buffer: Tris-Puffer mit 0,05% Tween20 und BSA;
- ⑤ Tris-Puffer: 0,05M Tris, 0,15M NaCl, 0,2% (Gew. /v) Polyethylenglykol 8000.
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2. Herstellung von immunmagnetischem Kügelchen (rekombinante C1s-Antikörper-gekoppeltes magnetisches Kügelchen):
- (1) Nehmen 10 mg magnetische Kügelchens (carboxylierte magnetische Kügelchens von Merck, Partikelgröße 1 µm) und waschen dreimal mit 1 mL Binging-Puffer, und Wirbelschwingen.
- (2) 20 µg des rekombinanten C1s-Antikörpers aus Beispiel 1 pro 1 mg magnetische Kügelchens zugeben, Mischen und 15 min bei Raumtemperatur (25°C) Wirbeln.
- (3) 50 µg Kopplungsmittel pro 1 mg magnetische Kügelchens zugeben, Mischen und 1 h lang bei Raumtemperatur Wirbeln.
- (4) 1 mL Binging-Puffer zugeben und 3 h bei Raumtemperatur Wirbeln.
- (5) 4 Mal Waschen mit 0,5 ml Washing Buffer.
- (6) Resuspendieren der magnetischen Kügelchens mit 1 mL Desired Buffer, um rekombinante C1s-Antikörper-gekoppelte magnetische Kügelchens in einer Konzentration von 5 mg/mL zu erhalten; Lagern bei 4°C.
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3 Nachweisen von aktiviertem C1s:
- (1) 60 µL rekombinante C1s-Antikörper-gekoppelte magnetische Kügelchens nehmen und umrühren, den Überstand durch magnetische Trennung entfernen, 200 µL PBS-Puffer hinzufügen und mischen, den Überstand erneut durch magnetische Trennung entfernen, 2 Mal Waschen.
- (2) 10 µL der zu testenden Probe oder verschiedene Konzentrationen des aktivierten C1s-Standards (verdünnt auf 100 µL) werden durch PBS-Puffer mit rekombinanten C1s-Antikörper-gekoppelten magnetischen Kügelchens gemischt, und 10 min bei Raumtemperatur vertikal gemischt. Dann Verwerfen des Überstands. Auf der Grundlage der in Beispiel 4 bestimmten enzymatischen Aktivität der C1s-Standards wurden die enzymatische Aktivität der verschiedenen Konzentrationen der C1s-Standards wie in Tabelle 2 dargestellt umgerechnet.
Tabelle 2: Enzymatische Aktivität der C1s-Standards in verschiedenen Konzentrationen (µg/mL) | Konzentr ation 1 | Konzentr ation 2 | Konzentr ation 3 | Konzentr ation 4 | Konzentr ation 5 | Konzentr ation 6 | Konzentr ation 7 |
µg/mL | 200 | 100 | 50 | 25 | 12,5 | 6,25 | 0 |
Pmol/mi n/µg | 182 | 91 | 45,5 | 22,8 | 11,4 | 5,7 | 0 |
- (3) Waschen 3 Mal mit 100 µL PBS-Puffer;
- (4) Magnetische Kügelchens mit 90 µL Tris-Puffer resuspendieren;
- (5) Zugaben von 10 µL des Substratpeptids 3 in einer Konzentration von 1 µg/mL;
- (6) Der Nachweis erfolgte mit einem Mikrotiterplatten-Lesegerät bei einer Anregungslichtwelle von 360/40 und einer Emissionslichtwelle von 460/40, wobei die optimale Reaktionszeit von 1 h als Nachweispunkt angegeben wird. Das Fluoreszenzsignal wurde gemessen und aufgezeichnet. Die Standardkurve wurde durch das doppelt logarithmische mathematische Modell der kleinsten Quadrate mit der aktivierten C1s-Enzymaktivität als horizontale Koordinate und dem Fluoreszenzsignal als vertikale Koordinate erstellt.
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7 ist ein Diagramm der Standardkurven für C1s-standards mit verschiedener enzymatischer Aktivität gegen Fluoreszenzintensitätswerte. Wie in 7 gezeigt, beträgt das R2= 0,9985 für die Standardkurve bei einer Testzeit von 60 Minuten, und es wurde kein Hook-Effekt im Bereich der Dosis-Wirkungs-Kurve festgestellt.
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Beispiel 6: Empfindlichkeitsuntersuchung
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In diesem Beispiel wurden Empfindlichkeitsuntersuchungen für das Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für aktives C1s durchgeführt. In dieser Ausführungsform wurden Empfindlichkeitsexperimente für den Fluoreszenztest des aktiven C1s-Enzyms durchgeführt. Der Nullwert-Kalibrator (A) wurde 20 Mal gemäß den Schritten von Beispiel 5 wiederholt und der Mittelwert (M) und die Standardabweichung (SD) seines VA wurden berechnet. Der Mittelwert von VA plus das Zweifache der Standardabweichung, d. h. M+2SD, wurde vom Hintergrundwert abgezogen und dann zur Dosis-Wirkungs-Kurve addiert, um einen Konzentrationswert zu erhalten, der die Empfindlichkeit der Methode für die Bestimmung von aktiviertem C1s darstellt. Die minimale Nachweisgrenze für die enzymatische Aktivität von C1s wurde mit 1,64 pmol/min/µg berechnet.
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Beispiel 7: Wiederfindungsuntersuchung
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In diesem Beispiel wurden Wiederfindungsuntersuchungen für das Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für aktives C1s durchgeführt.
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Drei Serumproben aus dem Taizhou Volkskrankenhaus wurden ausgewählt, wobei das Substratpeptid 3 als Reaktionssubstrat verwendet wurde. Die enzymatische Aktivität von aktiviertem C1 in den Serumproben wurde nach den Schritten in Beispiel 5 bestimmt; die Aktivität von aktiviertem C1 in den Serumproben wurde mit 33,49 pmol/min/pg, 33,82 pmol/min/ µg, 4,19 pmol/min/ µg bestimmt. Aktivierte C1 wurden den Plasmaproben mit 45,50 pmol/min/ µg, 45,50 pmol/min/ µg, 91 pmol/min/ µg (in einem Volumenverhältnis von 1:1) zugesetzt und erneut nach der Methode in Beispiel 5 getestet. Jede Probe wurde dreimal parallel gemessen, die Messwerte wurden aufgezeichnet und berechnet. Die Wiederfindung wurde nach der Formel Wiederfindung = (Gehalt nach Zugabe des Standards- Gehalt der Probe) / Menge des zugegebenen Standards × 100% berechnet.
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Die Ergebnisse zeigen, dass die Wiederfindungsraten des Testverfahrens 91,21%, 102,75%, 90,35% betragen. Es ist ersichtlich, dass die Wiederfindungsergebnisse im Bereich von 90% bis 110% lagen.
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Beispiel 8: Präzisionsuntersuchung
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Unter Bezugnahme auf das EP-5-Dokument des American Committee for Clinical Laboratory Standardization (NCCLS) wurden drei Proben mit hohem, mittlerem und niedrigem Wert aus den vom Taizhou Volkskrankenhaus gesammelten Serumproben ausgewählt, um die Präzision des Testverfahrens zu bewerten, und die experimentellen Daten sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 3: Intra- und Inter-Chargen-Präzisionstests des Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für das aktivierte C1s
| Intra-Chargen (n=10) | Inter-Chargen (n=10) |
| M | SD | CV (%) | M | SD | CV (%) |
niedriger Wert | 5,34 | 0,47 | 8,80 | 5,07 | 0,48 | 9,47 |
mittlerer Wert | 27,06 | 1,65 | 6,10 | 28,39 | 2,66 | 9,37 |
Hoher Wert | 77,80 | 5,20 | 6,68 | 75,17 | 6,37 | 8,47 |
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Anmerkung: M - Mittelwert; SD - Standardabweichung; CV - Variationskoeffizient Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, betrugen die Intra-Chargen-CV-Werte für die drei Proben 6,68%, 6,10% und 8,80% für die hohen, mittleren bzw. niedrigen Proben. Die CV-Werte zwischen den Chargen betrugen 8,47%, 9,37% bzw. 9,47%. Die Variationskoeffizienten innerhalb und zwischen den Chargen waren kleiner als 10,0%. Es ist ersichtlich, dass das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Testverfahren eine gute Präzision aufweist und die im EP-5-Dokument des NCCLS spezifizierten Anforderungen erfüllt.
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Beispiel 9: Kreuzreaktivitätsuntersuchung
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In diesem Beispiel wird die Spezifität des aktivierten C1s-Enzyms untersucht. Mögliche störende antigene Substanzen (Komplementanaloga) wie doppelkettiges C1r, MASP1 und MASP2 wurden im Serum getestet. Doppelkettiges C1r, MASP1 und MASP2 wurden mit PBS-Puffer zu 0,66 mg/mL, 5 mg/mL bzw. 5 mg/mL verdünnt; jedes Komplementanalogon wurde gemäß dem Verfahren in Beispiel 5 getestet. Berechnen der Kreuzreaktionsrate der einzelnen Substanzen. Kreuzreaktionsrate gemessener Wert/theoretischer Wert × 100%. Tabelle 4 zeigt die Kreuzreaktivitätstestdaten des Enzym-Fluoreszenz-Testverfahrens für das aktivierte C1s. Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, betrugen die Kreuzreaktivitätsraten 0,3%, 0,3% und 0,04% für doppelkettiges C1r, MASP1 bzw. MASP2. Die Kreuzreaktivitätsraten betrugen alle weniger als 0,5%. Es ist ersichtlich, dass die Kreuzreaktivität mit doppelkettigem C1r, MASP1 und MASP2 gering war und die aktivierten C1s in den Serumproben mit hoher Nachweisspezifität spezifisch identifiziert werden konnten. Tabelle 3 : Kreuzreaktivitätstest des Enzym-Fluoreszenz-Testverfahrens für das aktivierte C1s
Störende Substanzen | Gemessene Konzentration | Praktische Konzentration | Kreuzreaktivitätsrat (%) |
Doppelkettiges C1r | 0,91 pmol/min/µg (1 µg /mL) | 660 µg/mL | 0,15 |
MASP 1 | 1,82 pmol/min/µg (2 µg /mL) | 5000 µg/mL | 0,04 |
MASP2 | 1,64 pmol/min/µg (1,8 µg /mL) | 5000 µg/mL | 0,04 |
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Beispiel 10: Antistörungsuntersuchung
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Bilirubin, Chylus und Hämoglobin in den klinischen Proben wurden als potenzielle Störfaktoren für den Versuch betrachtet. Mit Hilfe des Antistörungsuntersuchung-A-Kits wurden verschiedene Konzentrationen von Bilirubin (Endkonzentrationen von 0, 0,06, 0,14, 0,20 mg/ml), Chylus (Endkonzentrationen von 0, 600, 1400, 2000 FTU) und Hämoglobinlösung (Endkonzentrationen von 0, 1,5, 3,5, 5 mg/ml) zu den hohen, mittleren bzw. niedrigen Konzentrationen der Standards hinzugefügt. Die mittleren Konzentrationen der hohen, mittleren und niedrigen Werte der verschiedenen gemessenen Störsubstanzen wurden von den entsprechenden mittleren Konzentrationen ohne die Störsubstanzen subtrahiert, und die Differenz wurde als Prozentsatz der mittleren Konzentration der Kontrollprobe ohne die Störsubstanzen berechnet. Ein Prozentsatz von weniger als 5% bedeutet, dass die entsprechende Konzentration des Störers den Test nicht stört, während ein Prozentsatz von mehr als 5% bedeutet, dass sie den Test stört. Tabelle 5: Bilirubin-Antistörungsuntersuchung für das Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für das aktivierte C1s (n=4)
| 0 mg/mL | 0,06 mg/mL | 0,14 mg/mL | 0,20 mg/mL |
niedriger Wert (pmol/min/µg) | 5,50 ± 0,32 | 5,85 ± 0,32 | 5,70 ± 0,25 | 5,61 ± 0,42 |
mittlerer Wert (pmol/min/µg) | 29,78 ± 2,82 | 31,04 ± 2,32 | 30,80 ± 1,31 | 26,93 ± 2,09 |
Hoher Wert (pmol/min/µg) | 56,59 ± 2,65 | 57,01 ± 4,59 | 55,50 ± 4,50 | 55,86 ±3,15 |
Tabelle 6: Chylus-Antistörungsuntersuchung für das Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für das aktivierte C1s (n=4)
| 0 FTU | 600 FTU | 1400 FTU | 2000 FTU |
niedriger Wert (pmol/min/µg) | 5,78 ± 0,57 | 5,87 ± 0,30 | 5,68 ± 0,68 | 5,53 ± 0,95 |
mittlerer Wert (pmol/min/µg) | 32,20 ± 2,22 | 33,09 ± 3,26 | 29,63 ± 1,58 | 33,94 ± 2,81 |
Hoher Wert (pmol/min/µg) | 56,57 ± 2,10 | 55,96 ± 2,30 | 54,20 ± 5,40 | 55,36 ± 5,51 |
Anmerkung: FTU, Trübung von Formazin |
Tabelle 7: Hämoglobin- Antistörungsuntersuchung für das Enzym-Fluoreszenz-Testverfahren für das aktivierte C1s (n=4)
| 0 mg/mL | 1,5 mg/mL | 3,5 mg/mL | 5 mg/mL |
niedriger Wert (pmol/min/µg) | 6,24 ± 0,43 | 6,00 ± 0,59 | 6,2 ± 0,56 | 6,37 ± 0,51 |
mittlerer Wert (pmol/min/µg) | 30,66 ± 2,90 | 29,47 ± 1,15 | 28,16 ± 2,68 | 28,23 ± 1,45 |
Hoher Wert (pmol/min/µg) | 58,02 ± 4,10 | 60,57 ± 3,66 | 56,23 ± 4,58 | 59,50 ±5,13 |
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Wie aus den Tabellen 5, 6 und 7 hervorgeht, lagen die Untersuchungsergebnisse bei hohen Bilirubin-Konzentrationen (0,20 mg/mL), hoher Chylus (2000 FTU) und hohen Hämoglobin-Konzentrationen (4 mg/mL) innerhalb des zulässigen Bereichs der Messabweichung (die Ergebnisse basierten auf einem CV von weniger als 10%). Die Ergebnisse zeigten, dass das erfindungsgemäße Testverfahren von Bilirubin (0,20 mg/mL), Chylus (2000 FTU) und Hämoglobin (5 mg/mL) nicht gestört wurde. Die bei den oben genannten - Antistörungsuntersuchungen gemessenen Daten entsprachen alle den Anforderungen.
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Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben im Detail beschrieben, aber sie sind nur als Beispiele gedacht und die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann fallen alle gleichwertigen Modifikationen und Substitutionen der vorliegenden Erfindung ebenfalls in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung. Dementsprechend fallen gleichwertige Abwandlungen und Modifikationen, die ohne Abweichung von Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung.