DE2450523A1 - Verfahren zum nachweis von antigenen oder antikoerpern - Google Patents
Verfahren zum nachweis von antigenen oder antikoerpernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Substanzen, im allgemeinen von Proteinen, die in Blutplasma
oder Serumproben als Antigene oder Antikörper wirken können. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachweis
von Antigenen oder Antikörpern, die bei Hepatitis auftreten.
Die Erfindung macht von bekannten Radioimmunoanalysen (RIA) oder radioiojEunologischen Verfahren Gebrauch, Diese Verfahren
können für den Nachweis einer speziellen Substanz, z.B. eines
Antigens oder Antikörpers' verwendet werden, wobei ein radioaktives
Material oder eine andere Markierungssubstanz an einen bestimmten Antikörper angelagert wird und dann die
Menge des so markierten Antikörpers, der mit einem Feststoff-Antigen verbunden oder daran angelagert ist, gemessen wird.
Durch Messung der radioaktiven Emission der unbekannten Probe und Vergleich mit Standardkurven, die bei Verwendung
einer bekannten Menge Antigen erhalten wurden, ist es so bei radioaktiv markierten Antikörpern möglich, zu bestimmen,
ob eine Plasma- oder Serumproben ein spezielles Antigen oder einen speziellen Antikörper enthält.
Viele der bekannten RIA-Verfahren für den Nachweis von
Antigenen oder Antikörpern,einschließlich der bei Hepatitis vorkommenden Antigene und Antikörper,aktivieren zunächst
den Antikörper durch Anlagerung an feste Phasen oder Substrate. Solche Verfahren sind in den folgenden Literaturstellen
beschrieben: US-PS 3.646.346; Int. Arch. Allergy 42, 816-825 (1972)*und The Journal of Immunology 109,4, 834-841 (1972)!*
Mit den bisher bekannten RIA-Verfahren konnten bisher nur entweder Antigene oder Antikörper nachgewiesen werden, wenn
ein einziges RIA-Verfahren verwendet wurde.
♦Veröffentlichung von J.V. Auer et al
♦♦Veröffentlichung von CM. Lang *x al
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Im Gegensatz zum Stand der Technik ist im Verfahren der vorliegenden Erfindung das Antigen an eine feste Komponente
gebunden. Ähnliche "bekannte Verfahren sind z.B. beschrieben in: The Journal öf Immunology 109,1, 171-173 (1972); Vox
sanguinis 24, 66-75 (1972) und The Journal of Immunology
***
105,1, 129-137 (1969). Nach diesen Verfahren lpssen sich entweder nur Antigene oder Antikörper nachweisen, nicht aber beide, und sie unterscheiden sich von der vorliegenden Erfindung auch in anderen Einzelheiten.
105,1, 129-137 (1969). Nach diesen Verfahren lpssen sich entweder nur Antigene oder Antikörper nachweisen, nicht aber beide, und sie unterscheiden sich von der vorliegenden Erfindung auch in anderen Einzelheiten.
Es wurde nun ein Verfahren zum Nachweis von Proteinen gefunden, die als Antigene oder Antikörper wirken können,
das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
(a) Zumindest teilweises Überziehen eines Paares von Rezeptoren mit einem bekannten Antigen,
(b) Zugabe der zu untersuchenden Probe zu beiden Rezeptoren,
(c) Zugabe von markiertem Antikörper zu einer der beiden Rezeptoren,
(d) Stehenlassen der beiden Rezeptoren,
(e) Entfernen des Inhalts des Gefäßes mit dem anderen
Rezeptor und Zugabe der gleichen Menge markierten Antikörpers wie im Schritt (c),
(f) Stehenlassen der beiden Rezeptoren,
(g) Entfernen des nicht gebundenen Inhalts der beiden Rezeptoren,
(h) Messung der von jedem Rezeptor ausgesandten
Strahlungsmenge und
(i) Vergleich der von den beiden Rezeptoren abgesandten Strahlungsmenge mit der von einer Blindprobe ausgesandten Strahlungsmenge.
(i) Vergleich der von den beiden Rezeptoren abgesandten Strahlungsmenge mit der von einer Blindprobe ausgesandten Strahlungsmenge.
"■Veröffentlichung von Joel D. Rosenthal et al
* ♦Veröffentlichung von Yi. R. Peterson et al
♦*♦Veröffentlichung von Sydny E. Salmon et al
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Bei deli Verfahren der vorliegenden Erfindung wird jede der
zu "bestimmenden Proben mit den Oberflächen von zwei Feststoff- Antigenen, d.h. von Antigenen, die an eine feste Phase
angelagert sind, in Kontakt gebracht. Die feste Phase kann ein Reagenzglas oder ein ähnlicher Rezeptor oder
auch ein fester Träger, wie z.B. poröse Glasperlen sein. In der Beschreibung dieser Erfindung wird das Wort
Rezeptor zur Bezeichnung jedes geeigneten festen Antigenträgers benutzt.
Nachdem die Probe zu dem festen Antigen hinzugefügt worden ist, wird eine bestimmte Menge markierter Antikörper zu
einer der Rezeptoren (im folgenden "Indikator"-Rezeptor genannt) hinzugegeben. Nach einer t
bestimmten Zeit wird 'der Inhalt des zweiten Rezeptors (im folgenden "Unterscheidungs"-Rezeptor
genannt) entleert, der Rezeptor gewaschen und die gleiche Menge an markiertem Antikörper hinzugegeben
wie zum Indikator-Rezeptor. Beide Rezeptoren
werden dann eine bestimmte Zeitspanne ruhig stehen gelassen. Der nicht gebundene oder nicht angelagerte Inhalt
jedes Rezeptors wird dann entfernt und die von jedem Rezeptor ausgesandte Strahlung gemessen.
Durch Vergleich der von jedem Rezeptor ausgesandten Strahlungsmenge mit Blindproben oder Standardkurven, die mit
einer gegebenen Antigen- oder Antikörpermenge erhalten wurden oder durch Vergleich der von zwei Rezeptoren ausgesandten
Strahlungsmenge kann dann bestimmt werden, ob die Probe Antigene oder Antikörper enthält.
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Anzahl von Einzelschritten.
Im ersten Schritt wird ein Paar identischer Rezeptoren, wie z.B. Teströhrchen oder zwei gleiche
Mengen fester Teilchen, wie Glasperlen, mit einem bekannten
Antigen überzogen.
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Die Rezeptoren können aus einem wasserunlöslichen Material, wie z.B. Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen,
Nitrocellulose, Acrylamid oder Copolyweren von Acrylnitril mit Styrol hergestellt sein. Kleine Teilchen aus diesen
Materialien können ebenfalls als Antigenträger benutzt werö.en.
Diese Materialien wurden ausgewählt, weil die meisten Proteine, insbesondere die bei Hepatitis auftretenden Antigene
an sie gebunden oder angelagert werden.
Um die Rezeptoren für die erfindungsgemäße Verwendung
herzurichten, werden die gewünschten Antigene durch einfaches Zusammenbringen jedes Rezeptors mit annähernd
gleichen Mengen bekannter Antigene in Lösung an die Rezeptoren angelagert? Diese werden als die featen
Antigene bezeichnet. Nachdem das bekannte Antigen eine bestimmte Zeitlang in Kontakt mit den Rezeptoren
gebracht worden war, wird der nicht angelagerte Inhalt jedes Rezeptors entfernt und jeder Rezeptor
gewaschen. Das Antigen kann auch durch geeignete chemische Reaktionen, wie z.B. mit durch Bromcyan aktivierter Cellulose,
an die feste Phase angelagert werden.
An diesem Punkte des erfindungsgemäßen Verfahrens können die
Rezeptoren in einen Gleichgewichtszustand gebracht werden, indem sie
Jeine bestimmte Zeit mit einem Rinderseruraalbumin oder einem anderen Protein, das nicht von der gleichen Art ist, wie das zu untersuchende Antigen oder der Antikörper, zusammengebracht werden. Der Schritt dient dazu, die Anlagerung an diejenigen Rezeptoren zu vollziehen, die nicht
Jeine bestimmte Zeit mit einem Rinderseruraalbumin oder einem anderen Protein, das nicht von der gleichen Art ist, wie das zu untersuchende Antigen oder der Antikörper, zusammengebracht werden. Der Schritt dient dazu, die Anlagerung an diejenigen Rezeptoren zu vollziehen, die nicht
von dem bekannten Antikörper besetzt sind, wodurch die Adsorption der nichtspezifischen Proteine während der folgenden
Verfahrensschritte εηΐ ein Minimum heruntergesetzt
*Der pH-Wert der Antigenlösung wird durch Zugabe geeigneter Puffer auf zwischen etwa 5 und 9 gebalten. Ein Teil des Antigens
lagert sich an die Rezeptoren an. Dieses xtfird als Feststoff-Antigen
bezeichnet.
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wird. Nach der Einstellung des Gleichgewichts wird der Überschuß der Äquilibrierlösung von den Rezeptoren durch Waschen
und Trockenschütteln entfernt. Überzogene Rezeptoren sind bei Lagerung bei 50C einige Monate haltbar.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Probe, die auf Antigene oder Antikörper geprüft v/erden soll,
zu zwei Rezeptoren . gegeben. Bei der Benutzung des. erfindungsgemäßen Verfahrens zur Untersuchung von menschlichem
Blut auf Hepatitis-Antigen oder -Antikörper zeigt die Anwesenheit von Antigen, daß der Blutspender Hepatitis
hat, während die Anwesenheit von Antikörpern zeigt, daß der Blutspender irgendwann Hepatitis gehabt hat.
Nach Zugabe der Proben wird lediglich zu dem Indikator-Rezeptor ein markierter Antikörper hinzugegeben. Ein
markierter Antikörper ist ein Protein, das sich mit einem bekannten Antigen kombinieren kann und an das irgendein
radioaktives Material, z.B. ein radioaktives Jodisotop, wie
1 25
J , angelagert wurde. Andererseits kann auch ein Enzym, wie z.B. Alkali-Phosphatase von Meerrettich-Peroxidase an den Antikörper angelagert werden, um als Markierung zu dienen. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung markierter Antikörper wird in Biochem. J. 89, 114-123 (1965)* diskutiert.
J , angelagert wurde. Andererseits kann auch ein Enzym, wie z.B. Alkali-Phosphatase von Meerrettich-Peroxidase an den Antikörper angelagert werden, um als Markierung zu dienen. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung markierter Antikörper wird in Biochem. J. 89, 114-123 (1965)* diskutiert.
Nachdem beide Teströhrchen mindestens eine Stunde lang bei Raumtemperatur inkubiert worden waren, wird der Inhalt des
Unterscheidungs-Rezeptors ausgewaschen und markierter Antikörper hinzugegeben. Nach einer bestimmten
Zeit, im allgemeinen nach mindestens einer Stunde, wird dei Inhalt beider Teströhrchen ausgegossen, beide Teströhrchen
werden gewaschen und die Restradioaktivität der Röhrchen mit einem \?-Strahlenzähler gemessen.
♦Veröffentlichung von F.G. Greenwood et al
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Nachdem die Radioaktivität jedes Rezeptors gemessen worden ist, werden die Meßwerte mit bekannten
Kontrollproben verglichen. Wenn der Wert von beiden Rezeptoren gegenüber bekannten Blindproben oder normalen
Proben, maximal ist, so kann daraus gefolgert werden, daß die untersuchte Probe weder Antigen noch Antikörper
enthält. Wenn der Wert von dem Indilrator-Rezeptor
signifikant niedriger liegt als der Maximalwert der Blindprobe.
und der Wert von dem Unterscheidungs-Rezeptor groß ist oder nahe an der Blindprobe liegt, enthält die Probe
Antigen. Wenn der Wert von beiden Rezeptoren im Vergleich zur Blindprobe niedrig liegt, enthält die Probe
Antikörper.
Die Gründe hierfür sind folgende: Wenn die Probe weder Antigen noch Antikörper enthält, ist der Wert von
beiden Rezeptoren hoch. Der Wert von dem Indikator-Rezeptor ist deswegen hoch, weil der markierte Antikörper
sich mit dem Festphasen-Antigen verbinden kann - , deshalb verbindet es sich nicht mit einem etwaigen Antigen in7
Probe. Der Wert des Unterscheidur.gs-Rezeptors ist hoch, weil sich der markierte Antikörper mit dem Festphasen-Antigen
verbindet, da sich vor der Zugabe des markierten Antikörpers kein Antikörper aus der Probe mit dem Festphasen-Antigen
verbunden hat.
Wenn die Probe Antigen enthält, ist der Wert von dem Indikator niedrig, weil das Antigen in der flüssigen
Probe mit dem Festphasen-Antigen um die begrenzte Menge an hinzugefügtem markierten Antikörper konkurriert und so die
Menge des an die feste Phase gebundenen Isotops verringert. So können nur kleine Mengen des markierten Antikörpers mit
dem Festphasen-Antigen reagieren und daran gebunden werden.
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Andererseits ist der Wert von dem Unterscheidungs-Rezeptor
hoch, weil das Antigen in der Probe sich nicht mit dem Pestphasen-Antigen verbindet und vcr der Anlagerung
des markierten Antikörpers ausgewaschen wird. Der zu dem Unterscheidungs-Rezeptor hinzugefügte markierte
Antikörper verbindet sich somit mit dem Festphasen-Antigen
und "bewirkt, daß der Unterseheidungc-Rezeptor
den gleichen Radioaktivitätswert hat wie die Blindprobe.
\ienn die Probe Antikörper enthält, haben beide Rezeptoren
einen niedrigen Wert, weil in den beiden Rezeptoren der Antikörper in der Probe sich mit dem
Festphasen-Antigen verbindet und damit die Menge des Festphasen-Antigens,
das für eine Kombination mit dem markierten Antikörper zur Verfügung steht, ganz beträchtlich verringert,
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere brauchbar für den Nachweis von Hepatitis-Antigenen und -Antikörpern.
Gegenüber allen bekannten Antigen-Antikörper-Reaktionen, die alle nur entweder Antigen oder Antikörper nachweisen
können, nicht aber beide, bietet das erfindungsgemäße Verfahren
eine Möglichkeit, mit der sowohl Hepatitis-Antigen als auch -Antikörper mit einer einzigen Versuchsreihe nachgewiesen
werden können.
Da der Nachweis von Hepatitis-Antigen und -Antikörper ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens
darstellt, wird im folgenden ein Verfahren beschrieben, bei dem das nachzuweisende Protein Hepatitis-Antigen oder
-Antikörper ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch für den Nachweis aller Antigen-Antikörper-Systeme verwendet
werden*·
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In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden Polystyrol-Teströhrchen einer Größe von 10x75 mm als Rezeptoren benutzt. Die Röhrchen
werden mit 0,2 ml einer gereinigten Hepatitis-Antigenlösung* überzogen. Die Lösung hat einen pH-Wert von etwa 7,4 und
enthält etwa 1014 Hepatitis-Antigen-Teilchen*pro ml in
0,2 m Äthylendismin/Essigsäure-Puffer mit einem Gehalt von 0,001 m MgCl,,. Die Röhrchen werden über Nacht bei Raumtemperatur
stehen gelassen.
Am nächsten Morgen wird die Antigenlösung aus den Röhrchen
entfernt. Dann wird mit 1 ml einer 0,5 5»igen Rinderalbuminlösung
4 Stunden lang das Gleichgewicht eingestellt. / mit phosphatgepufferter Salzlösung mit einem pH-Wert von
7,2 gewaschen. Die so präparierten Röhrchen sind bei etwa 50C mehrere Monate ohne Aktivitätsverlust lagerfähig.
125 Der Hepatitis-Antikörper*wird dann mit J J markiert, wie
es in Biochem. J. 89, 114-123 (1963) beschrieben ist. Der Antikörper kann auch mit anderen leicht nachweisbaren Substanzen
markiert werden, wie z. B. mit Nitrophenylgruppen, die mit Elektronen-Spin-Resonanz-Verfahren bestimmt werden
können, oder mit Enzymen, wie alkalischer Phosphatase oder Meerrettich-Peroxida se.
Pur die Analyse von Plasma oder Serumproben wird das folgende
Verfahren benutzt: 0,1 ml der zu bestimmenden Probe wird zu jeweils 2 Teströhrchen oder anderen oben beschriebenen
Rezeptoren hinzugegeben. Nachdem die Röhrchen eine Stunde bei Raumtemperatur belassen worden waren,
wird 0,1 ml der markierten Antikörperlösung zu einem der Röhrchen, das im folgenden "Indikator"-Röhrchen genannt
wird, hinzugegeben. Zur gleichen Zeit wird der Inhalt des anderen Röhrchens, im folgenden "Unterscheidungs"-Röhrchen
genannt, ausgegossen.
*"hepatitis associated antigen"
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Das Unterscheidungs-RÖhrchen wird dann einige Male mit phosphatgepufferter Salzlösung mit einem pH-Wert von etwa
7,2 gewaschen und 0,1 ml markierter Antikörper sowie 0,1 ml phosphatgepufferter Salzlösung hinzugegeben. Die 0,1 ml
phosphatgepufferter Salzlösung beeinflussen die Antigen-Antikörper-Reaktiori
nur insofern, als sie das (Lösungsmittel-) Volumen der Unterscheidungs-Rezeptoren gleich dem
Volumen der Indikator-Rezeptoren machen. Dadurch, wird gewährleistet, daß die Reaktion in dem Unterscheidungs-Rezeptor
nicht von der in dem Indikator-Rezeptor wegen der Volumendifferenzen abweicht.
Nach 2 Stunden wird der Inhalt beider Röhrchen entfernt und die Röhrchen werden gewaschen. Die Röhrchen werden
dann in einen^-Strahlenzähler (deep well gamraa counter)
überführt und ihre Radioaktivität gemessen. Durch Vergleich des CPM - Wertes für jedes Röhrchen ist es möglich, entweder
Antigen oder Antikörper oder keines von beiden in der Probe nachzuweisen.
Die Tabelle I zeigt die Ergebnisse, die bei Benutzung des
obigen Verfahrens mit normalem Serum als Blindprobe , d.h., Serum, das kein Hepatitis-Antigen oder -Antikörper enthält,
und mit Proben aus einer Testreihe des "National Institute of Health" (NIH) erhalten wurden.
CPM $ des Normalgeh.
Probe Indikator Unterscheid. Ί
Normal | 2519 | 3882 |
Normal | 2345 | 3200 |
NIH-Test | ||
Nr. | ||
234 | 747 | 3630 |
243 | 1846 | 3677 |
231 | 118 | 332 |
248 | 15 | 2612 |
ik | ate | >r Unterscheid. Ergebnis | Normal |
00 | 100 | Antigen | |
30 | .8 | 102.4 | Antigen |
76 | .0 | 103.7 | Antikörper |
4. | .9 | 23.5 | Antikörper |
0 | .6 | 73.7 |
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Die NIH-Testreihen-Kumraern 234 und 243 sind Serumproben,
die Hepatitis-Antigen enthalten. Wie schon vorher erläutert, zeigt ein Indikator-Röhrchen mit einem CPM-Wert,
der niedriger liegt als die Blindprobe oder normale Kontrolle, zusammen mit einem Unterscheidungs-Röhrchen mit
einem CPM-Wert, der hoch oder in der Nähe der Blindprobe liegt, daß in der untersuchten Probe Antigen
vorhanden ist.
Die OPM-Werte für die FIH-Testreihen-Nutnmern 234- und 243
decken sich mit den erwarteten Werten und zeigen, daß mit dieser Methode Antigene nachgewiesen werden können.
Die niit den NIH-Testreihen-Numroern 231 und 248 erhaltenen
Ergebnisse zeigen, daß die Methode zum Nachweis von Antikörpern geeignet ist. Wie schon vorher erörtert, zeigen
niedrige CPM-Werte der Indikator- und Unterscheidungs-Rezeptoren
im Vergleich zu den Blindproben-CPM-Werten die
Anwesenheit von Antikörpern an. Die bei der Untersuchung von den NIH-Testreihen-Nummern 231 und 248 erhaltenen Werte
zeigen die Anwesenheit von Hepatitis-Antikörpern in den untersuchten Proben.
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Claims (6)
1) Verfahren zum Nachweis von Proteinen, die als Antigene
oder Antikörper wirken können, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a) Zumindest teilweises Überziehen eines Paares von Rezeptoren mit einem "bekannten Antigen,
b) Zugabe der zu untersuchenden Probe zu beiden Rezeptoren,
c) Zugabe von markiertem Antikörper zu einer der beiden Rezeptoren,
d) Stehenlassen der beiden Rezeptoren,
e) Entfernen des Inhalts des Gefäßes mit dem anderen
Rezeptor und Zugabe der gleichen Menge markierten Antikörpers wie im Schritt c), ■
f) Stehenlassen der beiden Rezeptoren,
g) Entfernen des nicht gebundenen Inhalts der beiden Rezeptoren,
h) Messung der von jedem Rezeptor ausgesandten Strahlungsmenge und
i) Vergleich der von den beiden Rezeptoren ausgesandten Strahlungsmenge mit der von einer Blindprobe ausgesandten
Strahlungsmenge.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezeptoren aus einem wasserunlöslichen Material
bestehen.
3) Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antigen im Schritt a) Hepatitis-Antigen und der
Antikörper im Schritt c) den Antikörper zum Hepatitis-Antigen darstellt.
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4·) Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
der markierte Antikörper in Schritt c) mit einem
125
radioaktiven Jodisotop, vorzugsweise mit J ' markiert ist,
radioaktiven Jodisotop, vorzugsweise mit J ' markiert ist,
5) Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schritte d) und f) so lange durchgeführt werden, daß eine maximale Bindung des Materials in den Rezeptoren
zueinander oder zu den anderen Rezeptoren erreicht wird.
zueinander oder zu den anderen Rezeptoren erreicht wird.
6) Verfahren nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß als wasserunlösliches Material Polystyrol, Polyäthylen,
Polypropylen, Nitrocellulose, Mischpolymere von Acrylnitril mit Styrol oder Glasperlen verwendet wird.
Polypropylen, Nitrocellulose, Mischpolymere von Acrylnitril mit Styrol oder Glasperlen verwendet wird.
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