DE2202441A1 - Barbitursaeureantigene und spezifische antikoerper hierfuer - Google Patents
Barbitursaeureantigene und spezifische antikoerper hierfuerInfo
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Description
PAT E N TA N W A LT F
21 HAMBURG 90 8 MÜNCHEN Ö0
witeTo»rii« it«, »a · τ»ι.
<cmii. 7r'oe«i lucile-crahn-str. aa · rti. coeni47a»47
München, 19. Januar 1972 RAN 4050/4
F. Hoffmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel / Schweiz
"Barbitursäureantigene und spezifische Antikörper hierfür"
Barbitursäureantigene werden durch Verknüpfung von 5- oder 5,5-eubstituierter Barbitursäure mit immunisierenden Trägerstoffen
hergestellt. Torzugsweise werden als Trägerstoffe Proteine verwendet und die Verknüpfung wird durch eine Amidbindung
zwischen dem in 5-Stellung stehenden Substituenten der Barbitureäure
und einer Carboxyl- oder Aminogruppe des Proteins bewirkt. Werden die erhaltenen Antigene Wirtstieren injiziert,
so bewirken sie immunologische Effekte, einschließlich der
Bildung gegenüber 5- und 5,5-substituierten Barbitursäuren
spezifischer Antikörper. Diese spezifischen Antikörper lassen sich in bioanalytischen Verfahren gum Nachweis von Barbitursäuren
Ln biologischen Flüssigkeiten
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Das starke Anwachsen des Gebrauchs von Sedativa, einschließlich Barbitursäuren, in der breiten Bevölkerung bedingt ein
starkes Bedürfnis zur Verbesserung der analytischen Verfahren für den Nachweis der Sedativa in biologischen Flüssigkeiten.
In vielen Fällen sehen sich-die Krankenfürsorgeeinrichtun^en
der Notwendigkeit gegenüber, die Identität eines von einem Patienten eingenommenen Sedativum zu bestimmen, während sich
der Patient in komatösem Zustand befindet und somit dem behandelnden Arzt keine Information geben kann. Darüber hinaus
kommt in letzter Zeit dem Arzneimittelmißbrauch, insbesondere dem Mißbrauch von Sedativa, wie Barbitursäurederivaten, eine
große Bedeutung zu.
Gegenwärtig bestehen die Verfahren zur Identifizierung von B irbitursäurederivaten
in der Extraktion und Dünnschichtchromatographie. Diese Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, da;3 sie
relativ zeitraubend sowie arbeitsaufwendig sind und darüber hinaus keine große Empfindlichkeit aufweisen. Ein schnellerer
und hochempfindlicher Nachweis für Barbitursäurederivate in biologischen Flüssigkeiten würde somit einen besonders bedeutenden
Fortschritt darstellen.
Es ist seit einiger Zeit bekannt, daß verschiedene kleine Moleküle
(Haptene), die selbst keine Antigenizität aufweisen, die Antigeneigenschaften eines Proteins verändern können, wenn
das kleine Molekül mit dem Protein durch stabile kovalente Bindungen verknüpft wird. Gemäß der US-PS 2 372 066 können
Antigene so hergestellt werden, daß Histamin oder Histaminähnliche
Verbindungen durch Verknüpfung des Imidazo LrLii,";^
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über einen Rest, der eine für die Verknüpfung mit dem Protein
reaktionsfähige Gruppe enthält, mit dem Protein verknüpft werden.
Diese Antigene werden entweder direkt injiziert, wodurch die Y/iderstandsfähigkeit, die "Widerstandskraft oder aktive
Immunität de;; Subjekts entwickelt werden, oder Wirtstieren injiziert, von denen spezifische Antikörper entwickelt werden,
die spezifisch hinsichtlich des Haptenrestes, z.B. des His'tamins oder der Histamin-ähnlichen Verbindung^sind.
Eine ähnliche, gleichzeitige Offenbarung wurde von Landsteiner in "Specificity of Serological Reactions", Harvard University
Press, Cambridge, Massachusetts, 1945; gemacht. Hierbei wurde p-AminoOhenylarsinsaure mit einem Protein über dessen Diazoniumsalz
zu einer chemisch einfachen, gut definierten Verbindung gekuppelt, die antigene Eigenschaften besaß und die Bildung
von Antikörpern stimulierte. Darüber hinaus können die
für
AntikörperYciieses Immunogen (konjugiertes Protein) mit den kleinen Molekülen, z.B. der Arsinsäure, die mit keinem Protein verbunden ist, kombinieren. Dieser Antikörper ist in der Aktivität sehr spezifisch. Wird z.B. ein Isomeres der Arsanilsäure verwendet, in der sich die -AsO,H2Gruppe in m-Stellung zur Aminogruppe befindet, so wird dieses nicht mit dem Antikörper kombinieren, der für einen Protein-Arsanilsäurekomplex gebildet worden ist, in dem sich die -AsO,H^Gruppe in p-Stellung zur Aminogruppe befindet.
AntikörperYciieses Immunogen (konjugiertes Protein) mit den kleinen Molekülen, z.B. der Arsinsäure, die mit keinem Protein verbunden ist, kombinieren. Dieser Antikörper ist in der Aktivität sehr spezifisch. Wird z.B. ein Isomeres der Arsanilsäure verwendet, in der sich die -AsO,H2Gruppe in m-Stellung zur Aminogruppe befindet, so wird dieses nicht mit dem Antikörper kombinieren, der für einen Protein-Arsanilsäurekomplex gebildet worden ist, in dem sich die -AsO,H^Gruppe in p-Stellung zur Aminogruppe befindet.
Es sei darauf hingewiesen, daß es beim derzeitigen Stand der Forschung noch nicht möglich ist, diejenigen Eigenschaften
eines Moleküls vorauszusagen oder zu bestimmen, die das MoIe-
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kül dazu befähigen, als Antigen zu wirken. Man hat einmal angenommen,
daß das Molekulargewicht und die Anwesenheit einer aromatischen Gruppe die entscheidenden Paktoren sind. Mit der
Zeit hat sich die Forderung nach einem bestimmten Molekulargewicht
als Bedingung für die Antigenizität beträchtlich verringert. Man ist jedoch noch der Auffassung, daß das Molekulargewicht
in gewissem Umfang die antigenen Fähigkeiten eines Moleküls beeinflußt. Auch andere Paktoren, wie die molekulare
Gestalt und die chemische Reaktivität, müssen eine Rolle bei den Antigeneigenschaften spielen. Auf diese Weise wird eine Vorhersage
über diese Eigenschaften noch erheblich schwieriger.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Klasse von Antigenen,
die einen 5- oder 5>5-substituierten Barbitursäure-Haptenrest,
der mit einem immunisierenden Trägerstoff verknüpft ist, enthalten. Vorzugsweise ist das Barbitursäurederivat kov'a-lent
mit einem Protein- oder Polypeptidmolekül über eine Peptidbindung verbunden. An dieser Peptidbindung sind entweder
eine an einem 5-Substituenten des Barbitursäurerestes stehende Carboxylgruppe und eine · Aminogruppe der Protein- oder PoIypeptidkettejoder
eine am 5-Substituenten des Barbitursäurerestes stehende Aminogruppe und eine an der Protein- oder PoIypeptidkette
stehende Carboxylgruppe beteiligt. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung Antikörper, die mit gewisser
Spezifität mit den 5- oder 5»5-substituierten Barbitursäure-Haptenen Komplexe bilden. Diese Antikörper werden dadurch her
gestellt, daß man Wirtstiere mit den vorgenannten Antigenen be handelt. Die spezifischen Antikörper lassen sich in einfacher
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Weise aus den von den Wirtstieren nach der Behandlung mit dem Antigen gewonnen Seren isolieren.
Der hier verwendete Ausdruck "immunisierender Trä.^erstoff"
umfaßt solche Stoffe, die bei ihrer Injizierung in V/irtstiere selbständig eine immunisierende Reaktion im Wirtstier hervorrufen
und die mit dem vorgenannten Barbitursäure-Hapten unter Ausbildung kovalenter Bindungen verknüpft werden können. Geeignete
Trägerstoffe sind z.B. Proteine, natürliche oder synthetische polymere Stoffe,, wie Polypeptide, z.B. Polylysin
oder Polyglutaminsäure, oder Polysaccharide. Bei der Anwendung der Erfindung in der Praxis werden als Trägerstoffe vorzugsweise
Proteine und Polypeptide, insbesondere Proteine, verwendet.
Die Art des zur Herstellung eines bevorzugten Antigens verwendeten
Proteins spielt keine besondere Rolle. Beispiele für bevorzugte Proteine sind Säugetiere-Serumproteine, wie mensch-' ·
liches |f-Globulin, menschliches Serumalbumin, Rinderserumalbumin,
Kaninchenserumalbumin oder, Rinder-^-Globulin. Es liegt
im Vermögen des Fachmanns, weitere geeignete Proteine zu verwenden. Im allgemeinen wird es bevorzugt, solche Proteine zu
verwenden, die für das mit dem Antigen zu behandelnde Wirtstier
artfremd sind.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Antigene geeignete
Barbitursäurederivate sind in 5-Stellung mono- oder disnbstituiert
und tragen an den Stickstoffatomen in i- und 3-Stellung
keine Substituenten. Ferner muß eich an dem in 5-SteIlung stehenden
Subetituenten der vorgenannten Barbitursaure mindestens
eine Carboxyl- oder Aminogruppe befinden, die zur Verknüpfung.
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mit dem immunisierenden Trägermaterial dient. Beispiele für in
5-Stellung der Barbitursäure stehende Substituenten sind geradkettige oder verzweigte Alkylreste, wie die Methyl-, Äthyl-,
η-Butyl-, Isobutyl-, n-Hexyl-, Isopropyl-, sek.-Butyl-,
5-Pentyl-, o( -Methyl-butyl-. -oder ex, y» -Dimethyl-butylgrup:<e,
Cycloalkyüreste, wie die Cyclopentyl- oder Cyclohexylgruppe,
Arylreste, wie die Phenylgruppe, Alkenylreste, wie die Allyl-
oder Methallylgruppe, Carboxy-substituierte geradkettige oder
verzweigte Alkylreste,wie die Carboxy-methyl-, A-Carboxy-äthyl·-
ß -Carboxy-ec-methyl-äthyl-, /5-Carboxy- α,/3 ,ß-trimethyl-äthy1-,
/S-Carboxy-ZS-äthyl-rt-methyl-äthyl-, /'-Carboxy-^-methyl-propyl-
oder o(w^-Dicarboxy-äthylgruppe, Carboxy-substituierte Cycloalkylreste,
wie die 2-Carboxy-cyclopentyl- oder 2-Carboxycyclohexylgruppe,
oder Carboxy-substituierte Aralkylreste, wie die p-Carboxy-benzyl- oder p-Carboxy-ec-methyl-benzyl-gruppe.
Barbitursäurederivate, deren Substituenten eine Aminofunktion
anstelle der Carboxylfunktion aufweisen, können aus den entsprechenden Carboxyverbindungen nach einer Anzahl von Verfahren
z.B. dem Hoffmann-, Curtius- oder Schmidt-Abbau hergestellt werden.
Barbitursäuren, die eine Aminogruppe an der in 5-Stellung stehenden Seitenkette enthalten, können auch aus der Carboxyverbindung
durch Umsetzung mit einem Diaminderivat, wie p-Phenylendiamin, hergestellt werden. In diesem Fall wird die
Carboxylgruppe durch Verknüpfung mit einer Aminogruppe des Diaminrestes
in eine Amidbindung überführt. Die andere Aminogruppe kann dazu dienen, in nachfolgend beschriebener V/eise eine
Amidbindung mit der Carboxylgruppe eines Proteins oner PoIy-
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peptids auszubilden.
Die Verknüpfung des Barbitursäure-Haptens mit dem Protein zur Herstellung des erfindungsgemäßen Antigens kann in einfacher
Weise nach bekannten Verfahren der Proteinchemie zur Herstellung von Peptidbindungen durchgeführt werden. Nach einem Verfahren
werden z.B. das Protein und ein Uehydratisierungsmittel nach dem Lösen in einem geeigneten Lösungsmittel -mit- einem großen
molaren Überschuß des gewünschten Barbitursäure-Haptens versetzt. Die Reaktion kann bei Temperaturen im Bereich
von etwa O bis etwa 500G durchgeführt werden. Nach Maßgabe der
Art der Reaktanten und der Denaturierungstemperatur des Proteins können jedoch auch höhere oder niedrigere Temperaturen
angewendet werden. Ein besonders bevorzugter Temperaturbereich erstreckt sich von etwa 00G bis etwa Raumtemperatur. Es ist
von Vorteil, ein schwach saures Reaktionsmedium, z.B. mit einem pH-Yiert im Bereich von etwa 3 bis 6,5 , insbesondere im Bereich
von etwa 4 bis 6,5 , zu verwenden. Nach Vervollständigung der Reaktion können die überschüssigen Haptenmoleküle und das Dehydratiaierungsmittel
durch Dialyse entfernt werden. Der Portschritt der Dialyse kann so kontrolliert werden, daß man das
Dialysat auf die Anwesenheit von Hapten oder Dehydratisierungsmittel
prüft. Die Dialyse kann jedoch auch einfach eine bestimmte Zeit, z.B. 3 Tage, durchgeführt werden. Das gereinigte
Antigen wird als Rückstand im Dialysesack gewonnen.
Das bei der vorgenannten Reaktion verwendete Dehydratisierungsmittel
wird aus den üblicherweise in der Peptidchemie zur Bildung
von Peptidbindungen verwendeten Dehydratisierungsmitteln
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ausgewählt. Eine besonders geeignete Gruppe von Dehydratisierun^smitteln
umfaßt die Carbodiimide, insbesondere Dicyclohexylcarbodiimide oder 1-Äthyl-3-( 3-dimethylaminopropyl)-carbodiimid
. Die Menge des molaren Überschusses des Haptens über das Protein in-der vorgenannten Reaktion hängt
selbstverständlich von der Art des für die Reaktion ausgewählten Haptens und Proteins ab. Im allgemeinen wird ein
molarer Überschuß im Bereich von etwa 100 bis 1000, insbesondere im Bereich von etwa 500 bis 1000, angewendet. Es
wird allgemein beobachtet, daß sich etwa 2 bis etwa 3 Barbitursäurederivatreste an 1 Molekül des Proteins nach Maßgabe des
molaren Überschusses des verwendeten Haptens anlagern.
Ein anderes nützliches Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Antigene besteht darin, daß man zunächst ein aktiviertes Derivat der Carboxylgruppe des Haptenrestes herstellt und/.
dann dieses aktivierte Derivat mit dem Protein unter Bildung des gewünschten Antigene umsetzt. Geeignete aktivierte Derivate
sind z.B. aktivierte Ester, wie p-Nitrophenylester, oder
Acylimidazole. Die aktivierten Esterderivate werden zweckmäßig durch Umsetzung d er freien Säure mit dem gewünschten Alkohol
in Gegenwart eines geeigneten Dehydratisierungsmittels, wie eines Carbodiimids, unter den vorgenannten Reaktionsbedingungen
ähnlichen Bedingungen hergestellt. Die Acylimidazole können durch Umsetzung der freien Carboxylgruppe mit z.B. Carbonyldiimidazol
hergestellt werden.
Zur Herstellung des Antigens kann das aktivierte Derivat mit dem gewünschten Protein in Berührung gebracht werden. Wie be-
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reits erwähnt, wird das Antigen im allgemeinen durch Dialyse gereinigt.
Die Antigene der Erfindung können auch so hergestellt werden, daß man Barbitursäure-Haptene, die eine freie Aminogruppe aufweisen,
mit der Carboxylgruppe eines Proteins zur Reaktion bringt. Das hierbei angewendete Verfahren ist dem vorgenannten
Verfahren identisch, mit der Ausnahme, daß aktivierte Derivate der freien Carboxylgruppen des Proteins hergestellt und dann
mit dem das Amin enthaltenden Hapten umgesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Antigene können auch aus freie Carboxyl- oder Aminogruppen enthaltenden Polypeptiden, in gleicher ''leise
Proteine
wie fürYTaeschrieben, unter Anwendung d es Carbodiimid-Dehydratisifirungsverfahrens, hergestellt werden. Ein geeignetes, freie Carboxylgruppen enthaltendes Polypeptid ist z.B. Poly-L-glutamineäure. Ein geeignetes, freie Aminogruppen aufweisendes Polypeptid ist z.B. Poly-L-lysin.
wie fürYTaeschrieben, unter Anwendung d es Carbodiimid-Dehydratisifirungsverfahrens, hergestellt werden. Ein geeignetes, freie Carboxylgruppen enthaltendes Polypeptid ist z.B. Poly-L-glutamineäure. Ein geeignetes, freie Aminogruppen aufweisendes Polypeptid ist z.B. Poly-L-lysin.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Antigenen aus Polypeptiden
als Trägerstoffen besteht darin, daß man zunächst ein eine freie Aminogruppe aufweisendes Barbitursäure-Hapten mit
einem Polyester eines Polypeptide, der seitenständige Carboxylgruppen
enthält, wie JPoly-^-benzyl-L-glutamat, nach bekannten
Verfahren unter Bildung der neuen Polypeptidbindu'ng umsetzt. Bei Anwendung dieses Verfahrene kann ein großes Verhältnis von
Hapten zu Trägerstoff erreicht werden. So läßt sich z.B. bei
Verwendung von Poly-J-benzyl-L-glutamat 1 Molekül Aminohapten
pro Aminosaurerest in der Polypeptidkette einführen, so daß
eine große Anzahl aktiver 2entren zur Verfügung'steht,' die die
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Antikörperbildung induzieren. Die Anzahl der aktiven Zentren laut sich gegebenenfalls variieren, indem man einen Trägerstoff
verwendet, der ein Copolymerisat einer eine seitenständi^e Caroxylgruppe
enthaltenden Aminosäure mit einer anderen, keine seitenständige Carboxylgruppe enthaltenden Aminosäure darstellt,
Ein Beispiel hierfür ist ein Copolymerisat aus Glutaminsäure und Lysin. In einem solchen Copolymerisat kann das Verhältnis
von z.B. Glutaminsäure zu Lysin in gewünschter V/eise geregelt werden.
Das Antigen der Erfindung kann dazu verwendet werden, um die Bildung von gegenüber 5- und 5,5-substituierten Barbitursäuren
im Serum von Wirtstieren zu induzieren, indem man das Anti gen diesen Wirtstieren über einen gewissen Zeitraum wiederholt inji
ziert, das Serum sammelt, den Antikörper mit einer neutralen Salzlösung ausfällt und anschließend durch Dialyse und Säulenchromatographie
reinigt. Geeignete Wirtstiere sind z.B. Säugetiere, wie Kaninchen, Pferde, Ziegen, Guinea-Schweine,
Ratten, Rinder oder Schafe. Die erhaltenen Antikörper besitzen eine Vielzahl aktiver Zentren, die selektiv entweder mit der
substituierten Barbitursäure oder dem hiermit hergestellten Antigen
in vorgenannter Weise unter Komplexbildung reagieren.
Die Bildung substituierter Barbitursäure-spezifischer Antikörper in den Wirtstieren läßt sich durch Blutprobenentnahmen und
Versetzen dieser Blutproben mit dem Barbitursäure-Protein-Antigen kontrollieren. Die Ausbildung eines Niederschlags zeigt die
Antikörperaktivität an. Die Antigenbehandlung des Tieres kann so lange fortgeführt werden, bis der Antikörpertiter die ge-
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wünschte Aktivitätshöhe erreicht. Für die Zwecke dieser Erfindungstellt
der Antikörpertiter die Maximalkonzentration an ausgefälltem Protein dar, die sich aufgrund der Zugabe verschiedener
bekannter Konzentrationen von Antigen zu bestimmten Volumina von Serum, z.B. 0,5 ml, ergibt.
Die
niarbitursäure-spezifisehen Antikörper können aus den Seren der behandelten 'Wirtstiere unter Verwendung von in der Biochemie bekannten Verfahren isoliert werden. Zum Beispiel können die gewünschten Barbitursäure-spezifischen Antikörper aus den Seren mittels neutraler Salze ausgefällt werden. Für diesen Zweck geeignete neutrale Salze sind z.B. Natriumsulfat, Magnesiumsulfat Natriumhydrogenphosphatgemische oder Ammoniumsulfat. Ammoniumsulfat wird bevorzugt. Gegebenenfalls können sich der Ausfällung Reinigungsverfahren, wie Dialyse oder Säulenchromatographie, anschließen. Bei den &o erhaltenen Antikörpern handelt es sich um !»-Globuline mit einem Molekulargewicht von etwa 160 000. Diese Antikörper reagieren in vorgenannter Weise mit Barbitursäure-Haptenen und Barbitursäure-Antigenen unter Komplexbildung.
niarbitursäure-spezifisehen Antikörper können aus den Seren der behandelten 'Wirtstiere unter Verwendung von in der Biochemie bekannten Verfahren isoliert werden. Zum Beispiel können die gewünschten Barbitursäure-spezifischen Antikörper aus den Seren mittels neutraler Salze ausgefällt werden. Für diesen Zweck geeignete neutrale Salze sind z.B. Natriumsulfat, Magnesiumsulfat Natriumhydrogenphosphatgemische oder Ammoniumsulfat. Ammoniumsulfat wird bevorzugt. Gegebenenfalls können sich der Ausfällung Reinigungsverfahren, wie Dialyse oder Säulenchromatographie, anschließen. Bei den &o erhaltenen Antikörpern handelt es sich um !»-Globuline mit einem Molekulargewicht von etwa 160 000. Diese Antikörper reagieren in vorgenannter Weise mit Barbitursäure-Haptenen und Barbitursäure-Antigenen unter Komplexbildung.
Die spezifischen Antikörper der Erfindung stellen wertvolle Reagentien zum biochemischen Nachweis von 5- und 5,5-substituierten
Barbitursäurederivaten in biologischen Flüssigkeiten dar* Ein besonders bevorzugtes Nachweisverfahren besteht in einem
Immuno-Ausfällungsverfahren, das zum Nachweis von Nanogrammmengen Barbitursäurederivaten im Serum oder im Urin verwendet
werden kann. Bei diesem Verfahren wird eine bestimmte Menge
markiertes Barbitursäurederivat mit dem Barbitursäure-spezifi-
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»dien Antikörper und einer Pi'obo, die die unbekannte »'ien;re an
Barbiturnäurederivat enthalt, vermischt. Dir Menge des j η der
l'robe vorhandenen Barbitursäurederivats kann bestimmt werden, indem man das Ausmaß der konkurrierenden Inhibierung beobachtet/
die zwischen der Bindung des markierten Barbitursüurederivats
und des Barbitursäurederivats aus der Probe mit dem Barbitursnure-spezifischen
Antikörper stattfindet und anschließend die Menge des Barbitursäurederivats in der Probe aus einer Standardkurve
berechnet. Für diesen Zweck geeignete markierte Barbitursäurederivate sind z.B. Isotopen-markierte Barbitursäurederivate,
insbesondere C-markierte; sowie mit einer Elektronenspinresonanzgruppe
markierte Barbitursäurederivate. ,Beispiele für die Verwendung verschiedener Elektronenspinresonanz-markierter
Moleküle in biochemischen Analysenverfahren sind in den US-PS 3 453 288, 3 481 952 und 3 507 876 beschrieben.
Die erfindungsgemäß hergestellten Antikörper sind spezifisch
für Haptene und Antigene, in denen der Barbitursäurering in 5-Stellung mono- oder uisubstituiert ist. Beispiele für solche
Barbitursäuren sind Barbital, Pentobarbital und Phenobarbital. Der Antikörper kann nicht zwischen Barbitursäuren unterscheiden,
die in 5-Stellung verschiedene Substituenten tragen. Wenn das Barbitursäure-Ringsystem einen oder mehrere Substituenten an
den Stickstoffatomen in 1- und 3-Stellung enthält, wird die Bindung dieser Haptene oder der hieraus abgeleiteten Antigene
an den Antikörper sehr stark erniedrigt, so daß sich diese Barbitursäurederivate
in einfacher Weise von den vorgenannten Bar-'bitursäurederivaten
unterscheiden lassen, indem man die Analyse
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bei einer Verdünnung durchführt, bei der nur eine geringe oder
überhaupt keine Bindung stattfindet. 7/enn das Barbitursäure-Ringsystem,
z.B. durch Änderung der Ringgröße, geändert wird, findet keine Bindung an den Antikörper statt. Dies zeigt, daß
das Verfahren der Erfindung .die Bestimmung äußerst geringer
Mengen von 5- und 5,5-substituierten Barbitursaurederivaten mit hoher Spezifität erlaubt.
Die neuen Antigene und Antikörper der Erfindung können in Verbindung
mit üblichen Zusatzstoffen, Puffern, Stabilisatoren, Verdünnungsmitteln oder in Verbindung mit anderen physiologisch
aktiven Stoffen verwendet werden. Die Herstellung und Verwendung
von Gemischen, die Antigene oder Antikörper in Verbindung mit pharmakologiBch verträglichen HilfsstxCfen enthalten, ist
bekannt.
Die Beispiele erläutern die Erfindung«
Aus 5-(ß-0arboäthoxy-Ä-methyl-äthyl)-barbitursäure wird durch
Umsetzung mit Allylbromid bei 5O0C 5-Allyl-5-(ß-carboäthoxy-Oi-me
thy l-äthyl)-barbitur säure vom P. 1140G hergestellt. Bei der
alkalischen Verseifung dieser Verbindung erhält man die 5-Allyl-5-(ß-carboxy-oi-methyl-äthyl)-barbitursäuren
die nach dem Umkri stallisieren aus Wasser bei 2000O schmilzt.
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- 14 - 2207441
Analyse G10H14N2O5 : £ ä
bei·.: 51,96 5,55
gef.: · 52,10 5,32
10 mg 5-Allyl-5-(ß-carboxy-c<-methyl- äthyl)-barbitursäure
werden in 0,5 ml Dimethylformamid (DMP) gelöst und zunächst mit einer Lösung von 5 mg Dicyclohexylcarbodiimid (DCC)
in 0,5 ml DMP und anschließend mit einer Lösung von 12 mg
p-Nitrophenol in 0,5 ml DMP bei 40C versetzt. Nach dem Stehenlassen
über Nacht bei dieser Temperatur wird das Gemisch zur Trockne eingedampft und in 1,5 ml eines 1 : 1 Glycerin-7/asser-
Gemisches gelöst. Nach der Zugabe von 20 mg Rinderserumalbumin
läßt man das Gemisch 8 Stunden bei Raumtemperatur und dann über Nacht bei 40C reagieren. Das Produkt wird dann 2 Tage
gegen destilliertes V/asser dialysiert, um nicht umgesetztes
Barbitursäurederivat und p-Nitrophenol, das aus der Barbitur- saure durch das Protein in Freiheit gesetzt worden ist, zu ent
fernen. Hierbei erhält man das Rinderserumalbumin-Barbitursäure·
Antigen. Aus dem Extinktionskoeffizienten der Absorbtion bei 202 mü berechnet sich der Substitutionsgrad zu 2 bis 3 Mol
Barbiturat pro Mol Protein.
Nach dem gleichen Verfahren wird unter Verwendung von 4p-Globulin als Protein ein Antigen hergestellt.
309809/114 3-
B α i η ρ j ο 1 2
H(;j'i>1 (?] J un/;
dar,
AntJ körpers
IJ(;utH>t;lajid-A2lniJokaninclien werden mit 1 mg gemäß Beispiel 1
he.-rgiiötel J tem Barbitursäure-Rinder-y-Globulin-Antigen imn
Hieri. 100 ^g dienes Antigens in phosphatgepufferter Salzlösung
V(JiIi pH 7,2 v/erden mit einem gleichen Volumen von vollständigem
u
l'reumi's Hilfüstoff emulgiert. Die ursprüngliche Dosis betragt 1,(> ml, wobei 0,4 ml in jeden Fußbällen injiziert werden. Eine zusätzliche Injektion von 100 jug des Antigens im Hilfsstoff wird alle 6 bis 8 Wochen verabreicht, 25 Mg in jeden Fußbällen. lj) bis 7 Tage nach den zusätzlichen Injektionen wird Blut abgenommen und das den Antikörper enthaltende Serum durch Zentrifugieren abgetrennt.
l'reumi's Hilfüstoff emulgiert. Die ursprüngliche Dosis betragt 1,(> ml, wobei 0,4 ml in jeden Fußbällen injiziert werden. Eine zusätzliche Injektion von 100 jug des Antigens im Hilfsstoff wird alle 6 bis 8 Wochen verabreicht, 25 Mg in jeden Fußbällen. lj) bis 7 Tage nach den zusätzlichen Injektionen wird Blut abgenommen und das den Antikörper enthaltende Serum durch Zentrifugieren abgetrennt.
Beispiel 3 - .
Die Radioimiüunoanalyse wird so durchgeführt, daß man verschiedene
Verdünnungen von gemäß Beispiel 2 hergestellten Antiseren
in Gegenwart von θ χ 10 ^c [ CJ Pentobarbitalnatrium (New
England Nuclear, 4,13 mc/mM) etwa 1000 Impulse/min, bei 4°G über Nacht brütet. Nach dem Brüten v/erden alle Gläser mit
einer neutralen gesättigten Ammoniumsulfatlösung (gleiches Volumen wie' das Brütmedium) versetzt. Der Niederschlag, der das
Antikörper-gebundene Pentobarbital enthält, wird 2 mal mit dem gleichen Volumen an 50-prozentigem gesättigtem Ammoniumsulfat
gewaschen und dann in 0,5 ml eines handelsüblichen,iösungsvermrfc-Netzmittels
telndenywie "NCS solubilizer", gelöst sowie quantitativ in ein
309809/ 1U3
2 2 O ? U U 1
Flüssigkeit s-LSzintLllationsspektrometer ( "Packard Tri-Carb")
überführt und ausgezählt. Dasjenige Glas, das radioaktives Pentobarbital und Antiserum, jedoch kein unmarkiertes Pentobarbital
enthält, dient als Maß für die maximale Antikörper-Gebundene Radioaktivität. Die Zugabe steigender Mengen von unraarkiertem
Pentobarbital zu einer bestimmten Menge an markiertem Pentobarbital und Antiserum resultiert in einer konkurrierenden
Inhibierung des markierten Pentobarbitals für die Bildung des Antikörper-Hapten-Komplexes. Die Ergebnisse sind in Tabelle I
zusammengestellt.
nicht-radioaktives, züge- Inhibierung der..Bindung von
setztes Pentobarbital Pentobarbital- C
(Nanogramm)
1 10
5 20
10 28
20 ' 43
30 52
40 .63
Die vorgenannten Ergebnisse zeigen deutlich die Empfindlichkeit des Verfahrens. Bei der Auftragung in graphischer Form erhält
man aus den Daten der Tabelle I ein lineares Verhältnis zwischen der Menge an nicht-radioaktivem zugesetztem Pentobarbital
und der gefundenen prozentualen Inhibierung. Die Zu
gabe von 5 Nanogramm Pentobarbital in dem Probevolumen von 10 jil verursacht eine 20-prozentige Inhibierung der Bindung
309809/1U3
- 17 - 22024A1
der markierten Verbindung. Durch Verwendung größerer l'robevolumina
läßt sich eine größere Empfindlichkeit erreichen.
Bei der Durchführung von Vergleichsversuchen mit anderen Barbitursäurederivaten
und Verbindungen, die der Barbitursäure in der Struktur etwas ähnlich sind, zeigt sich, daß der Antikörper
Barbital, Pentobarbital und Phenobarbital, die sich nur in den üubstituenten in der C^-Stellung unterscheiden, anzuzeigen
vermag. Im Gegensatz dazu tritt bei ähnlichen Konzentrationen keine Bindung von Hexobarbital oder Thiopental ein,
die einen 1-Methyl- "bzw. 2-Thio-Substituenten aufweisen.
Patentansprüche f · 30 9 309/1143
Claims (13)
1. Antigen, im wesentlichen bestehend aus einem 5-substituierten,
1,3-nicht-substituierten Barbitursäurederivat, das über den 5-Substituenten mit einem immunisierenden Trägerstoff
verbunden ist, wobei der immunisierende Trägerstoff die Eigenschaft
besitzt, bei seiner Injizierung selbständig eine immunisierende Wirkung in einem Wirtstier hervorzurufen.
2. Antigen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Barbitursäurederivat über eine Peptidbindung mit einem Protein
verbunden ist.
3. Antigen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonylgruppe der Peptidbindung von dem Barbitursäurederivat
stammt.
4. Antigen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Molekül Protein 2 bis 3 Barbitursäurederivat-Reste gebunden
sind.
5. Antigen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Barbitursäurederivat über eine Peptidbindung mit einem Polypeptid
verbunden ist.
6. Antikörper, bestehend aus dem Protein einer J*-Globulin-Fraktion,'
das eine Vielzahl von Zentren aufweist, die selektiv mit einer 5-substituierten-1,3-nicht-substituierten Barbitursäure
oder einem Antigen, das im wesentlichen aus einer ^-substituierten-1,3-nicht-subatituierten
Barbitursäure, die über den 5-Substituenten mittels einer Peptidbindung mit einem Protein
3 0 9 8 0')/ ! U .]
oder Folypeptid verbunden j st, unter Komplexbildung reagieren.
7. Antikörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Protein der ^-Globulin-Fraktion ein Molekulargewicht von
etwa 1GO 000 aufweist.
8. Verfahren zur Bestimmung eines 5-substituierten-1,3-nichtsubstituierten
Barbitursäurederivats in einer Probe, dadurch gekennzeichnet, daß man die Probe zu einer Lösung gibt, die
eine bekannte Menge eines markierten 5-substituierten-1,3-nicht-substituierten
Barbitursäurederivats und einen Antikörper enthält, der spezifisch für 5-substituierte-1,3-nicht-substituierte
Barbitursäurederivate ist und aus einem Protein einer v-Globuün-Fraktion besteht , das eine Vielzahl von Zentren aufweist,
die selektiv mit dem 5-substituierten-1,3-nicht-substituierten
Barbitursäurederivat unter Komplexbildung reagieren,
die prozentuale Inhibierung der Bindung des markierten,
5-substituierten-1f3-nieht-substituierten Barbitursäurederivats
mißt und
die Menge an in der Probe vorhandenem 5-substituierten-1,3-nicht-substituierten
Barbitursäurederivat bestimmt, indem man den prozentualen Inhibierungswert mit einer Standardkurve vergleicht,
die durch Hinzufügen bekannter Mengen des 5-substituierten-1,3-nicht-substituierten
Barbitursäurederivats zu einem bestimmten Gemisch aus dem markierten 5-substituierten-1,3-nichtsubetituierten
Barbitursäurederivat und dem Antikörper erhalten worden ist, und die prozentuale Inhibierung der Bindung für
jede bekannte klenge des 5-substituierten-i,3-nicht-substituierten
Barbitursäurederivats bestimmt.
309809/1U3
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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Verfahren radioimmunolögisch durchführt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man ein markiertes 5-substituiertes-1,3-nicht-substituiertes
Barbitursäurederivat aus der Gruppe Pentobarbital- C, Phenobarbital-14C
und Barbital-14"C verwendet.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
man als 5-substituiertes-1,3-nicht-substituiertes Barbitursäurederivat
in der Probe Pentobarbital verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man als 5-substituiertes-1,3-nicht-substituiertes Barbitursäurederivat
in der Probe Phenobarbital verwendet.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als 5-substituiertes-1,3-nicht-substituiertes Barbitursäurederivat
in der Probe Barbital verwendet.
14· Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß
man die Messung der prozentualen Inhibierung der Bindung der markierten 5-substituierten-1,3-nicht-substituierten Barbitursäure
mittels Flüssigkeits-Szintillationszählung vornimmt.
309809/ 1 U3
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