PATENTANWÄLTE „ „ u u .... u
813 Starnberg bei München
K. SIEBERT G. GRÄTTINGER Postia*i«g.Aime>dawea 12
Dlpl.-Infl. Dlpl.-lng., Dlpl.-Wlrtsdu-Ing. TeleIon I08151) 127 3Ou. 4115
den
Baxter Laboratories, Inc. Anwälte 6620/1
One Baxter Parkway, Deerfield
Illinois 60015 - USA
Immunologisches Reagens
Die Erfindung betrifft ein immunologisches Reagens, das dazu imstande ist, das Ausmaß einer Imrnunofällungsreaktion
zu verstärken. Die Erfindung betrifft insbesondere eine immunologische Reagenslösung, die bei einer weiten
Vielzahl von immunologischen Untersuchungsmethoden verwendet v/erden kann.
Die Erfindung betrifft auch immunologische Untersuchungsmethoden, und zwar insbesondere solche, bei denen eine
Umsetzung eines Antikörpers mit einem Antigen unter Bildung eines Antikörper/Antigen-Komplexes stattfindet, dessen
Unlöslichkeitsmachung durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Reagenses bei der Untersuchungsmethode
erheblich erhöht wird.
Es gibt zahlreiche inununologische Untersuchungsmethoden
mit weit variierender Methodologie, bei ;denen in der '
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einen oder der anderen Stufe der Untersuchung zu verschiedenen Zwecken die Unlöslichkeitsmachung eines so großen
Teils des Antigen/Antikörper-Komplexes wie möglich erforderlich ist. So spielt z.B. die Unlöslichkeitsmachung
des Komplexes bei solchen v/ichtigen immunologischen Ui^-
tersuchungsmethoden, wie der elektrophoretischen Analyse,
der enzymatischen Analyse, der Radioimmunoanalyse (RIA)
und der nephelometrischen Analyse, eine wichtige Rolle. Es sind schon viele Anstrengungen gemacht worden, um die
Urilöslichkeitsmachung des Komplexes zu erhöhen, um diese
Analysenmethoden zu verbessern. Normalerweise %9& £infc
Unlöslichkeitsmachung des Komplexes deswegen erfordere lieh, damit das immunologische Reaktiönsprodukt von den
nicht-umgesetztea immunplogischen-Reagentien bei der
jeweiligen Untersuchung isoliert wird, so daß entweder das isolierte Reaktionsprodukt oder die nicht-umgesetzten
Reagentien gesondert analysiert werden können, um eine aussagekräftige diagnostische Untersuchung zu ergeben.
Bei immunologischen Untersuchungsmethoden, die z.B. eine nephelometrische Analyse umfassen, ist es bereits bekannt,
Testproben mit einer Lösung eines Polyäthylenglykolpolymeren zu verdünnen, bevor die Probe irikubiert wird und
eine Ablesung auf dem nephelometrischen Instrument durchgeführt wird. Obgleich das Polyäthylenglykol die nephelometrische
Analyse durch Erhöhung der Konzentration &fr»
suspendierten Teilchens verbessert,, bleibt trotzdem iiij^
mer noch^dss^Pirofcl^'* zurück ^ Tdaß eins zöfl'ied.eiisteiXiaidii'·*'''11 v *\~*.
Analyse von. vielen biologischen Bft^tanjeltmil^if *^3^ffOm$^..' - - Ψ - ■
eines unzureichenden Testbereiches oder einer unzureichenden Empfindlichkeit, die auf eine ungenügende Kon*?.'"
BAD ORIGINAL
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zentration der suspendierten Teilchen in der Testprobe zurückzuführen ist, nicht durchgeführt werden kann. Aufgabe
der Erfindung ist es nun, dieses Problem zu lösen, indem ein verbessertes immunologisches Reagens zur Verfügung
gestellt wird, das dazu imstande ist, die Unlöslichkeit smachung eines Antikörper/Antigen-Komplexes über
diejenige hinaus weit zu verbessern, die durch Polyäthylenglykol allein erhältlich ist. Auf diese Weise soll die
Konzentration der suspendierten Teilchen in der Testprobe erhöht werden, wodurch eine Analyse von biologischen Bestandteilen
gestattet werden soll, die bei Verwendung von nephelometrischen oder von anderen Untersuchungsmethoden
bislang mit Polyäthylenglykol allein nicht möglich ist.
Durch die Erfindung wird nun ein immunologisches Reagens einer Lösung von mindestens einem Polyäthylenglykol zur
Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine wäßrige Lösung eines Gemisches aus dem Polyäthylenglykol
und einem nicht-ionogenen Netzmittel umfaßt, wobei die wäßrige Lösung beim Gebrauch etwa 3 bis 6 Gew.-%
des Gemisches enthält und innerhalb eines solchen Bereiches einen errechneten HLB-Wert (Hydrophilic-lipophilic-Balance)
im Bereich von etwa 0,7 bis 1,7 hat. Signifikanterweise kann die wäßrige Lösung, wenn sie nicht "im
Gebrauch" ist, beispielsweise für eine immunologische Untersuchungsmethode eine Mischkonzentration von weniger
als 3% und mehr als 6% haben. Trotzdem ist sie für die
Zwecke der Erfindung geeignet, wenn die Konzentration des Gemisches vor oder während "des Gebrauchs" so eingestellt
wird, daß die Konzentration im Bereich von zwischen etwa 3 und 6% liegt. Die hierin verwendete Bezeich-
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nung "beim Gebrauch" soll daher ein Reagens bezeichnen,
dessen Mischkonzentration nicht unbedingt im Bereich von etwa 3 bis 6% liegen muß, sofern der Konzentrationsbereich
- wenn er außerhalb des angegebenen Bereichs von 3 bis 6% liegt - während oder vor dem Analysenvorgang
in diese Grenzen eingestellt wird.
Durch die Erfindung wird auch ein immunologisches Untersuchungsverfahren
zur Verfügung gestellt, bei dem eine Umsetzung zwischen einem Antikörper und einem Antigen
unter Bildung eines Antikörper/Antigen-Komplexes stattfindet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man dabei
das erfindungsgemäße Reagens verwendet, um das Ausmaß der Unlöslichkeitsmachung des durch die Reaktion gebildeten
Antigen/Antikörper-Komplexes erheblich zu erhöhen.
Vorteilhafterweise kann das Reagens in das Testmedium für die Durchführung einer nephelometrischen, enzymatischen,
elektrophoretischen oder radioimmunologischen Untersuchung eingeführt werden.
Wenn z.B. eine nephelometrische Untersuchungsmethode zur Analyse von biologischen Bestandteilen in Form von
Antikörper/Antigen-Komplexen durchgeführt wird, dann werden zuerst das Reagens und die suspendierten Teilchen
der biologischen Bestandteile inkubiert, wonach dann die nephelometrische Analyse durchgeführt wird.
Bei dieser Methode wird eine Lichtquelle durch eine flüssige Testprobe geleitet, wodurch die Lichtstrahlen durch
die suspendierten Teilchen gerichtet werden. ¥enn die Lichtstrahlen auf die Teilchen auftreffen, dann.werden
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sie mit einem vorgewählten beliebigen Winkel, z.B. einem rechten Winkel, von der Quelle gestreut oder diffundiert
und sie werden durch Photozellen aufgenommen. Dieses gestreute Licht wird in ein elektrisches Signal umgewandelt,
das direkt proportional zu der Konzentration der teilchenförmigen Stoffe ist, welche auf diese V/eise genau
auf der Ablesungsseite eines Instruments gemessen werden kann.
Beispiele für Instrumente, die für nephelometrische Analysen geeignet sind, sind das Hyland-Laser-Nephelometer
PDQ (Hyland Laboratories), das Aminco-Fluorkolorimeter (American Instrument Company), das Aminco-Bowman-Spektrophotofluormeter
(SPF) und der Autoanalyzer II mit angefügtem Fluornephelometer (Technicon Instruments Corporation)
.
Auf diese nephelometrische Weise und durch Verwendung entsprechender Einrichtungen kann der klinische Techniker
genaue Bestimmungen kleiner Konzentrationen einer weiten Vielzahl von spezifischen Proteinen durchführen,
z.B. der Immunoglobuline IgG, IgA, IgM, von Transferrin, von Komplement C3, von Haptoglobin, von α.-Antitrypsin,
von ß-Lipoprotein, von Albumin, von c^-Makroglobulin, von
a^-Säureglykoprotein und von verschiedenen anderen biologischen
Bestandteilen, wie Triglyzeriden, Lipoproteinen und menschlichen Chorion-Gonadotropinen.
Die wichtigsten Vorteile, die sich aus der Verwendung des erfindungsgemäßen Reagenses ergeben, sind, (a) daß die
Inkubierungszeiten signifikant.verringert werden und
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(b) daß eine größere Konzentration der unlöslich gemachten Komplexteilchen bei einer kürzeren Inkubierungszeit
erhalten wird, wodurch ein verbesserter Testbereich und eine verbesserte Empfindlichkeit resultieren. Diese Vorteile
gelten für alle beliebigen immunologischen Untersuchungsmethoden, bei denen eine verstärkte Unlöslichkeitsmachung
des Antigen/Antikörper-Koiaplexes zu einem
Zeitpunkt während der Untersuchung erfolgt. Diese Vorteile gelten auch für immunologische Untersuchungsmethoden, bei
denen die Unlöslichkeitsmachungsstufe des Antigen/Antikörper-Komplexes
zu irgendeinem Zeitpunkt während des Analysenvorgangs erfolgt.
Wie bereits ausgeführt, sollte die wäßrige Reagenslösung zusätzlich dazu, daß sie beim Gebrauch etwa 3 bis 6 Gew.-?S
Polyäthylenglykol und nicht-ionogenes Netzmittel, im Gemisch
enthält, auch einen errechneten HLB-Wert von etwa 0,7 bis 1,7 haben.
Der HLB-Wert ist ein eingeführtes Maß für das hydrophilelipophile
Gleichgewicht (nachstehend als HLB abgekürzt), eines gegebenen oberflächenaktiven Mittels. Das HLB-System
zur Identifizierung von oberflächenaktiven Kitteln wurde von Atlas Chemical Industries, Inc. entwiekelt und
ist genauer auf den Seiten 28 bis 36 der Atlas-Firaenschrift
"Guide to the Use of Atlas Surfactants and Sorbitol in Cosmetic and Pharmaceutical Products" (1965) beschrieben.
Auf diese Veröffentlichung wird hierin ausdrücklich Bezug genommen. Jedes Netzmittel- wird durch
eine HLB-Zahl gekennzeichnet. Je niedriger die HLB-Zahl
ist, desto lipophiler (oder ölliebender) ist das Netz-
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mittel, während je hoher diese Zahl ist, desto hydrophiler
(oder wasserliebender) das Netzmittel ist. Die Bestimmungsmethode für den HLB-Wert eines gegebenen Netzmittels
ist bekannt und wird z.B. in einer Firmenschrift von Atlas mit dem Titel "The Atlas HLB System" (Code LD-97)
beschrieben. Die HLB-Werte von zahlreichen oberflächenaktiven Mitteln sind auch in der Literatur beschrieben,
und insbesondere in der Literatur, die vom Hersteller über das betreffende Netzmittel veröffentlicht wird.
Der HLB-Wert eines Gemisches von oberflächenaktiven Stoffen, wie es in dem erfindungsgemäßen Reagens vorliegt, ist
eine Funktion der Konzentration von jedem oberflächenaktiven Stoff in dem Gemisch. Daher muß die Konzentration
der einzelnen oberflächenaktiven Mittel bei der Errechnung des HLB-Werts des Gemisches in Betracht gezogen werden.
Der HLB-Wert de.s Gemisches wird entsprechend den veröffentlichten Methoden in der Weise errechnet, daß
man den HLB-Wert jedes in dem Gemisch vorhandenen oberflächenaktiven Mittels mit der jeweiligen Konzentration
in der Mischung multipliziert und indem man die einzeln errechneten Ergebnisse zusammenzählt. Wenn z.B. das erfindungsgemäße
Reagens 1 Gew.-?6 Polyäthylenglykol (HLB =20)
und 3 Ge\>?.-% eines nicht-ionogenen Netzmittels mit einem
HLB-Wert von 30,5 enthält, dann errechnet sich der HLB-Wert des Reagenses wie folgt:
0,01 χ 20 = 0,2
0,03 x 30,5 = + 0,915
1,115 = HLB-Wert des Reagenses.
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Um zu bestimmen, ob ein gegebenes Reagens einen HLB-Wert hat, der in den Bereich von 0,7 bis 1,7 gemäß der Erfindung
fällt, kann eine Errechnung auf die obige ¥eise ohne weiteres durchgeführt werden, die auf der Menge
jeder Komponente in dem Gemisch aufgebaut ist. Hierzu können entweder die für die jeweiligen Komponenten publizierten
HLB-Werte oder die . HLB-Werte, bestimmt nach der AtIas-Methode, verwendet werden.
Die Erfindung zieht die Verwendung einer weiten Vielzahl von nicht-ionogenen oberflächenaktiven Mitteln in Verbindung
mit dem Polyäthylenglykol in Betracht, vorausgesetzt,
daß (1) die Menge des Gemisches aus dem nicht-ionogenen oberflächenaktiven Mittel und dem Polyäthylenglykol
zum Zeitpunkt, zu dem das Reagens bei der Untersuchung verwendet wird, in den Bereich von 3 bis 6 Gew.-/6
fällt und (2) der errechnete HLB-¥ert des Reagenses zum gleichen Zeitpunkt in den Bereich von 0,7 bis 1,7 fällt.
Wenn zum Zeitpunkt des Gebrauchs der Anteil des Gemisches aus dem Polyäthylenglykol und dem nicht-ionogenen oberflächenaktiven
Mittel weniger als 3%, bezogen auf das Reagens, beträgt, oder wenn das Reagens einen HLB-Wert
von weniger als etwa 0,7 hat, dann wird es schwierig, die gewünschte Menge des Antigen/Antikörper-Komplexes bis
zu einem Ausmaß unlöslich zu machen, das für eine erfolgreiche Vervollständigung der immunologischen Untersuchung
erforderlich ist. Wenn andererseits der Anteil des Gemisches mehr als 6%, bezogen auf die Menge des
Reagenses, beträgt oder wenn das Reagens einen HLB-Wert von mehr als etwa 1,7^ hat, dann werden neben den gewünschten
Antigen/Antikörper-Komplexen auch andere Proteine unlöslich gemacht, wodurch die Selektivität der
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Analyse zerstört wird und die Ergebnisse bedeutungslos
gemacht werden.
Naturgemäß kann die Reagenslösung aus einer Vielzahl von Gründen in solcher Weise hergestellt und geliefert werden,
daß sie nicht den erforderlichen Gehalt von 3 bis 6% des Gemisches aus Polyäthylenglykol und nicht-ionogenem
oberflächenaktiven Mittel enthält oder den erforderlichen HLB-Wert von 0,7 bis 1,7 hat. Ein solcher Grund
könnte z.B. eine schlechte LagerungsStabilität sein. Jedoch
erfordern dann, wie oben ausgeführt, solche Lösungen eine Einstellung vor oder zu einem beliebigen Punkt
während der Verwendung bei der immunologischen Untersuchungsmethode in den Bereich von 3 bis 6% und auf einen
HLB-Wert von etwa 0,7 bis 1,7. Aus diesem Grunde liegen auch Reagentien im Rahmen der. Erfindung, die nicht den
erforderlichen Anteil des Gemisches von 3 bis 6% enthalten oder die einen HLB-Wert von etwa 0,7 bis 1,7 nicht
aufv/eisen, die aber ohne weiteres vor oder während des immunologischen Testverfahrens auf diese Werte eingestellt
werden können, selbst wenn sie am Anfang außerhalb der spezifischen Parameter der Konzentration und des HLB-Bereiches,
die während des Analysenverfahrens selbst erforderlich sind, liegen.
So kann es z.B. erforderlich sein, wenn die spezifischen Parameter der Konzentration und der HLB-Werte außerhalb
die Bereiche von etwa 3 bis 6% bzw. etwa 0,7 bis 1,7 fallen,
eine Verdünnungs-, Konzentrations- oder eine andere Einstellungsstufe vor oder zu einem geeigneten Zeitpunkt
während der immunologischen Analyse vorzunehmen, um die Lösung auf einen Gehalt des Gemisches von 3 bis 6% und
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einen errechneten HLB-Wert von 0,7 bis 1,7 zu bringen.
In solchen Fällen fällt auch die vertriebene Lösung immer noch unter den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Somit konnte das Reagens mit einer Mischkonzentration von mehr als 6%, z.B. 8%, vertrieben werden und es könnte
entweder vor oder zu einem geeigneten Zeitpunkt wäh rend der immunologischen Analyse auf den Bereich von 3
bis 6% verdünnt v/erden. Gleichermaßen könnte das Reagens mit einem errechneten HLB-Wert außerhalb des Bereichs
von 0,7 bis 1,7 vertrieben v/erden, jedoch mit dem Erfordernis, daß die Reagenslösung vor oder zu einem geeigneten
Zeitpunkt während der immunologischen Untersuehungsmethode
so geändert wird, daß der errechnete HLB-Wert
von 0,7 bis 1,7 erhalten wird.
Das Reagens könnte in bestimmten Fällen auf die richtigen Werte mit dem Antiserum, das beim Test verwendet
wird, verdünnt v/erden, während es in anderen Fällen mit der Testprobe oder in manchen Fällen sowohl mit der Testprobe
als auch mit dem Antiserum verdünnt v/erden könnte. Der wichtige Punkt liegt darin, daß zu einem Zeitpunkt
während der immunologischen Analyse, entweder vor oder zum Zeitpunkt der Antigen/Antikörper-Reaktion, der erforderliche
Gehalt von 3 bis 6% des kombinierten Polyäthylenglykols und des nicht-ionogenen oberflächenaktiven
Mittels und der erforderliche HLB-Wert von 0,7 bis 1,7 zur Verfügung gestellt werden, damit das erfindungsgemäße
Reagens bei der Analyse richtig arbeitet/ Der Zeitpunkt im Analysenverfahren, bei dem diese erforderlichen Parameter zur Verfügung gestellt sein müssen, kann je nach
der bestimmten angewendeten Verfahrensweise variieren.
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Bei einer nephelometrisehen Analyse ist es z.B. zweckmäßig,
das erfindungsgemäße Reagens mit einer Konzentration an Polyäthylenglykol und nicht-ionogenem oberflächenaktiven
Mittel von mehr als 6% und mit einem HLB-Wert außerhalb des Bereichs von 0,7 bis 1»7 herzustellen und zu vertreiben.
Sodann .wird vor der Verwendung bei der nephelometrischen
Analyse das Reagens mit dem Antiserum verdünnt, das bei der Analyse verwendet wird, um eine Konzentration an
Polyäthylenglykol und nicht-ionogenem Netzmittel von zwischen 3 und 6%, vorzugsweise etwa 4%, und einen errechneten
HLB-Wert im Bereich von 0,7 bis 1,7 zu erhalten.
Die relativen Verhältnismengen von Polyäthylenglykol und nicht-ionogenem oberflächenaktiven Mittel in dem Gemisch
können innerhalb weiter Grenzen variiert werden, die stark von dem verwendeten oberflächenaktiven Mittel abhängen.
So kann z.B. das Gemisch etwa 10 bis 90 Gew.-% Polyäthylenglykol und 10 bis 90% nicht-ionogenes oberflächenaktives
Mittel enthalten. Vorzugsweise enthält das Gemisch etwa 15 bis 85% Polyäthylenglykol und 15 bis 85%
nicht-ionogenes oberflächenaktives Mittel.
Als Polyäthylenglykolkomponente des Gemisches können eine oder mehrere unterschiedliche Formen oder Typen
von Polyäthylenglykol verwendet.werden. Das Polyäthylenglykolpolymere,
das verwendet wird, hat im allgemeinen ein Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 10 000, vorzugsweise
von etwa 4000 bis etwa 6000. Diese Materialien sind im Handel erhältlich, z.B. von Union Carbide als
Carbowax 4000 oder 6000 und von Dow Chemical Company als PEG 4000 oder 6000. Ein Molekulargewicht von etwa
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4000 wird besonders bevorzugt.
Die nicht-ionogene Netzmittelkomponente des Gemisches kann ein beliebiges nicht-ionogenes oberflächenaktives
Mittel sein, das in der Reagenslösung einen errechneten HLB-Wert von 0,7 bis 1,7, vorzugsweise von'etwa 0,7 bis
•1,3, bei einer Mischkonzentration von 3 bis 6% liefert.
Die HLB-Werte des nicht-ionogenen oberflächenaktiven Mittels
selbst können im Bereich von etwa 10 bis 30 oder mehr liegen.
Ein besonders bevorzugtes nicht-ionogenes oberflächenaktives Mittel ist ein Blockcopolymeres aus Äthylenoxid und
Polyoxypropylen. Dieses Polymere und seine Herstellung wird in der US-PS 2 674 619 beschrieben. Diese Blockcopolymeren
werden im allgemeinen durch Kondensation von Äthylenoxid mit Polyoxypropylenpolynieren hergestellt und
sie können durch die folgende Strukturformel dargestellt werden:
HO (CH2CH2O )a (CH3CHCH2O)13 (CH2CH2O)0 H.
Für die Zwecke dieser Erfindung enthalten diese Blockcopolymeren zweckmäßigerweise mindestens 50% Äthylenoxid
im Molekül und sie haben ein hydrophobes Polyoxypropylen-Basismolekulargewicht
von mindestens 950, wie es ähnlicherweise in den US-PS 3 450 502, 3577 522 und 3 590 125
beschrieben wird.
Beispiele für solche geeigneten Blockcopolymeren sind
die Produkte F-38 und F-68 Pluronicpolyole von Wyandotte
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Chemicals Corporation. Das Produkt F-38 enthält 80% hydrophile
Polyoxyäthyleneinheiten im Molekül und die hydrophobe Polyoxypropylenbasis hat ein Molekulargewicht von 950.
F-38 stellt ein "besonders bevorzugtes nicht-ionogenes Netzmittel dar. Das Produkt F-68 enthält 80% hydrophile
Polyoxyäthyleneinheiten in dem Molekül, doch besitzt die hydrophobe Basis ein MolekulargeicLcht von 1750. Das Gesamtmolekulargewicht
dieser zwei Pluronicpolyole beträgt 4750 bzw. 8750. Auch das Produkt Pluronic L-125 hat sich
als geeignet erwiesen. Eine weitere Beschreibung dieser Polyole findet sich in der Firmenschrift von vJyandotte
Chemicals Corporation "The Pluronic Grid", 6. Auflage. Auf diese Veröffentlichung wird hierin ausdrücklich Bezug
genommen.
Im Falle der nicht-ionogenen Pluronic-Netzmittel wird im
allgemeinen ein Gemisch aus etwa 20 bis 40 Gew.-% PoIyäthylenglykol
und etwa 80 bis 6O?o Blockcopolymeres von
.Äthylenoxid mit Polyoxypropylenpolymerem bevorzugt.
Eine hoch bevorzugte Reagenslösung enthält etwa 1 Gewichtsteil Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht
von etwa 4000 und etwa 3 Gewichtsteile Pluronic F-38. Diese Lösung kann in einem Kochsalzlösungsmittel (z.B. O,9?6ige
NaCl-Lösung) entweder oberhalb oder unterhalb der gewünschten
Konzentration von 3 bis 6% hergestellt und erforderlichenfalls auf den gewünschten Wert von 3 bis 6%
eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Lösung als 8?oige Lösung άψε Polymergemisches in Kochsalzlösung hergestellt,
die sodann mit dem Antiserum (vgl. Beispiele 1 und 5) oder mit einem anderen geeigneten Verdünnungsmittel
vor dem Einsatz bei dem immunologischen Untersu-
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chungsverfahren verdünnt v/ird. Das so erhaltene verdünnte Reagens enthält etwa V/a Polyäthylenglykol und ~5% F-38.
Der HLB-Wert von 1,115 kann wie folgt errechnet werden:
1% Polyäthylenglykol: 0,01 χ 20* =0,2 3% F-38: 0,03 χ 30,5** = 0,915
1,115
* Der HLB-Wert von Polyäthylenglykol aus der Literatur
beträgt 20
** der HLB-Wert von F-38 aus der Literatur beträgt 30,5.
Eine weite Vielzahl von anderen nicht-ionogenen oberflächenaktiven
Mitteln kann ebenfalls dazu verwendet werden, um das Polyäthylenglykol in der erfindungsgemäßen Reagenslösung
zu ergänzen, vorausgesetzt, daß diese den gewünschten HLB-Wert von 0,7 bis 1,7 bei einer Mischkonzentration
von 3 bis 6% ergeben. Beispiele hierfür sind die nicht-ionogenen Netzmittel der Tetronicreihe von BASF
Wyandotte Corporation, die in der BASF-Wyandotte-Firmenschrift "Technical Data on Tetronic Series Nonionic Surfactants"
sowie in der US-PS 2 979 528 beschrieben werden. Auf diese Veröffentlichungen v/ird hierin ausdrücklich
Bezug genommen. Diese Produkte haben sich als geeignet erwiesen, und zwar insbesondere die Produkte Tetronic
707, 908, 1107, 1307 und 1508. Die Tetronic-Produkte sind
auf der Basis von Äthylendiamin aufgebaut und sie besitzen die allgemeine Formel:
N-CH2-CH2-N
H (C2H4O) 7 (C3H6O) y
\ (C3H6O) ,(C^O) yH
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Der Molekulargewichtsbereich der Tetroniclinie kann von etwa 1650 bis über 26 000 variieren. Die mehr bevorzugten
Tetronic-Netzmittel haben Molekulargewichte im Bereich
von etwa 15 000 bis 27 000 und HLB-Werte von etwa 20 bis 30,5. Das Verhältnis von Polyäthylenglykol zu
Tetronic-Netzmittel kann in dem Gemisch wie oben erwähnt weit variiert werden.
Eine v/eitere Familie von geeigneten nicht-ionogenen oberflächenaktiven
Mitteln ist die Plurafaclinie von Produkten von BASF Wyandotte, und zwar insbesondere die Produkte
Plurafac 17RB, 25R8, D25, A38 und A39. Die Plurafacprodukte
sind geradkettige, primäre aliphatische, oxyalkylierte Alkohole, die näher in der BASF-Wyandotte-Firmenschrift
mit dem Titel "Technical Data on Typical Physicyl Properties of Plurafac Nonionic Surfactants" beschrieben
werden. Die bevorzugten Plurafacprodukte haben HLB-V7erte von etwa 10 bis 20 und sie können in weit variierenden
Verhältnissen zu dem Polyäthylenglykol verwendet v/erden.
Ändere geeignete nicht-ionogene Netzmittel sind z.B. Glyzerinmonostearat
und die Familie der Alkylarylsulfonate. Ein bevorzugte Glyzerinmonostearat ist von Atlas Industries,
Inc. unter dem Viarenzeichen Arlacel I65 (HLB =
11,0) erhältlich. Ein typisches geeignetes Alkylarylsulfonat ist von derselben Firma unter dem Warenzeichen
G-33OO (HLB = 11,7) erhältlich.
Die obige Aufzählung von nicht-ionogenen Netzmitteln ist nur beispielhafter Natur, da auch andere Netzmittel unter
den Rahmen der Erfindung fallen sollen, vorausge-
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setzt, daß sie ein Reagens liefern, das bei der Verwendung
bei einer immunologischen Analysenmethode etwa 3 bis 6% eines Gemisches aus Polyäthylenglykol und dem
Netzmittel enthält, das einen auf den Werten der einzelnen Komponenten in der Lösung aufgebauten HLB-Wert von
etwa 0,7 bis 1,7 hat und das den Effekt der Steigerung der Unlöslichkeitsmachung des gewünschten Antigen/Antikörper-Komplexes
bis zu dem gewünschten Ausmaß ergibt, daß die Analyse verbessert wird, ohne daß unerwünschte
Komponenten unlöslich gemacht werden oder ohne daß auf andere V.Teise nachteilig das Analysenverfahren gestört
wird.
Naturgemäß können mehr als ein nicht-ionogenes Netzmittel zusammen mit dem Polyäthylenglykol vorhanden sein, vorausgesetzt,
daß die erforderliche Konzentration der Mischung und der HLB-Wert der Lösung erhalten werden.
Bei der Auswahl eines nicht-ionogenen Netzmittels zur Verwendung für die Erfindung sollte ein solches verwendet
werden, das die Fähigkeit besitzt, zumindest zu dem Zeitpunkt, v/o die Reagenslösung das erste Mal beim immunologischen
Testverfahren verwendet wird, eine klare Reagenslösung zu ergeben. Dies soll gewährleisten, daß das
Reagens die Testergebnisse nicht stört oder keine nichtspezifische Ausfällung der Komponenten der biologischen
Probe oder der biologischen Reagentien bewirkt, die in dem Untersuchungssystem verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Reagenssystem findet als Verbesserung bei einer Vielzahl von herkömmlichen immunologi-
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sehen Untersuchungsmethoden Anwendung, bei denen zu einem
Zeitpunkt oder zu einem anderen Zeitpunkt aus irgendwelchen Gründen die Stufe einer Unlöslichkeitsmachung des
Antigen/Antikörper-Komplexes erforderlich ist, der während des Analysenvorgangs durch die Antigen/Antikörper-Reaktion
gebildet wird. Solche Analysenmethoden -sind dem Fachmann gut bekannt, und sie brauchen hierin nicht im
Detail beschrieben zu werden. Die Anwendbarkeit und die Eignung der Erfindung für diese verschiedenen Untersuchungsmethoden
und die Details hinsichtlich der Verwen dung des erfindungsgemäßen Reagenses bei solchen Untersuchungsmethoden
liegen für den Fachmann auf der Hand. So kann z.B. das erfindungsgemäße Reagens dazu verwendet
v/erden, um ein System zu verstärken, das sich auf der Ausfällung des Antigen/Antikörper-Komplexes aufbaut, wobei
eine klare überstehende Flüssigkeit für die Fluoreszenz- oder kolorimetrische Bestimmung gebildet wird. Das
Reagens kann auch dazu verwendet werden, störende Substanzen, die in biologischen Flüssigkeiten oder Reagentien
gefunden v/erden (z.B. Lipide, Salze und von außen kommende Proteine), für nephelometrische, enzymatische
oder andere Untersuchungssysteme zu entfernen. Dies geschieht
durch Entfernung der Reaktionsteilnehmer aus der
Reaktionslösung zum Zwecke des Haschens und des ¥iedersuspendierens
dieser Reaktionsteilnehmer.
Spezifischerweise kann das erfindungsgemäße Reagens dazu verwendet werden, um die relative Konzentration von
unlöslichen Antigen/Antikörper-Komplexen zu erhöhen und
den Testbereich und die Empfindlichkeit eines gegebenen Analysensystems zu erhöhen. Diese Prinzipien können auf
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die quantitative Lichtstreuung von Immunkomplexen durch Nephelometrie angewendet werden, was derzeit eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Nephelometrische
Analysen, bei denen das erfindungsgemäße Reagens verwendet wird, sind für die Analyse von verschiedenen
Immunoglobulinen besonders gut geeignet. Es können jedoch auch in anderen Testsystemen, die auf der Ausfällung
von Antikörpern aufgebaut sind, diese Reagentien verwendet werden, z.B. bei der Radioimmunodiffusionsanalyse
(RID), der enzymatischen Analyse und bei verschiedenen Typen von elektrophoretisehen Techniken, z.B. der Immunoelektrophorese
(IEP), der Gegenelektrophorese (CEP) und der Elektroimmunodiffusion (EID).
Das erfindungsgemäße Reagens kann z.B. dazu verwendet werden, um immunologische Untersuchungen zu verstärken,
die sich auf der primären Wechselwirkung einer Antigen/ Antikörper-Coausfällungstechnik aufbauen, die üblicherweise bei der Radioimmunoanalyse (RIA) angewendet wird.
Diese gesteigerte Unlöslichkeitsmachungseigenschaft der vorliegenden Erfindung kann auch für verschiedene Methodologien
für die Anheftung von Antikörpern oder Antige- nen an inerte Teilchen angewendet werden, die als Träger
bei RIA-, nephelometrisehen und fluorometrischen Analysen
in bekannter Weise verwendet werden.
Es sind viele radioimmunologischen Untersuchungstechniken
bekannt, um relativ geringe Konzentrationen von biologischen Bestandteilen, die in Körperflüssigkeiten gefunden
werden, quantitativ zu erfassen. Mit Isotopen markierte Antigene oder Antikörper werden mit dem homologen
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Antigen oder Antiserum umgesetzt, wodurch markierte immune
Antigen/Antikörper-Komplexe gebildet werden. Diese
Komplexe müssen sodann normalerweise durch einen unlöslichen Träger, ein Ausfällungsmittel oder eine andere
bekannte Technik unlöslich gemacht v/erden. Das freie oder nicht-umgesetzte markierte Antigen oder der Antikörper
können durch Waschen.entfernt werden. Die radioaktive Konzentration der ausgefällten Komplexe wird sodann
durch Gamma- oder Flüssigkeitsszintillierungszählen ermittelt. Ein Beispiel für ein Instrument, das bei Analysen
dieser Art verwendet wird, ist der Auto-Gamma-Counter (erhältlich von Nuclear Chicago, Inc.)· Das erfindungsgemäße
Reagens ist dabei besonders gut dazu geeignet, um die erforderliche Komplexunlöslichkeitsmachungsstufe zu
verstärken, wodurch die Analyse verbessert wird. Beispiel 6 beschreibt die Verwendung des erfindungsgemäßen
Reagenses bei einer radioimmunologischen Untersuchungsmethode .
Es sind auch schon enzymatische Techniken dazu verwendet
v/orden, um kleine Konzentrationen von biologischen Bestandteilen in Körperflüssigkeiten quantitativ zu erfassen.
Hierbei v/erden mit Enzymen markierte Antigene oder Antikörper mit dem spezifischen Antigen oder Antikörper
umgesetzt, wodurch immune markierte Antigen/Antikörper-Komplexe gebildet werden. Diese Komplexe werden durch
einen unlöslichen Träger, ein Ausfällungsmittel oder eine andere Technik unlöslich gemacht. Der freie oder
nicht-umgesetzte enzymmarkierte Antikörper oder das entsprechende Antigen können durch Waschen entfernt werden.
Das gebundene oder umgesetzte Enzym kann sodann eine Reak-
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tion mit einem entsprechenden Substrat eingehen, wodurch eine gefärbte oder fluoreszierende überstehende Lösung
erhalten wird, die mit einem Spektrophotometer oder Fluorometer gemessen werden kann. Beispiele für Instrumente,
die für diesen Zweck geeignet sind, sind das Beckman-DB-Spektrophotometer (erhältlich von Beckman Instruments,
Inc.) und das Aminco-Bowman-Spektrophotofluorometer (erhältlich von American Instrument Company). Das erfindungsgemäße
Reagens ist auch dazu geeignet, um die erforderliche Stufe der Unlöslichkeitsmachung des Komplexes
zu verstärken, wodurch die Analyse verbessert wird.
Die Eignung des erfindungsgemäßen Reagenses für eine nephelometrische
Analyse wurde oben genauer beschrieben. Eine weitere Beschreibung findet sich im Beispiel 5.
Für den Fachmann wird ersichtlich, daß das verbesserte immunologische Reagens gemäß der Erfindung für immunologische
Untersuchungsmethoden eine breite Anwendbarkeit hat. Unter Verwendung des verbesserten Reagenses kann der
klinische Techniker eine genaue Bestimmung eines breiten Bereiches von Konzentrationen von vielen spezifischen
Proteinen durchführen, z.B. von den Immunoglobulinen IgG, IgA, IgM, von Transferrin, von Komplement C3, von Haptoglobin,
von α.-Antitrypsin, von ß-Lipoprotein, von Albumin,
von cCp-Makroglobulin, von a^ -Säureglykoprotein und
von verschiedenen anderen biologischen Bestandteilen, wie Trijodthyonin (T-,), Thyroxin (T^), Triglyzeriden,
menschlichen Choriongonadotropinen, Lipoproteinen und vielen anderen Substanzen, deren Bestimmung durch einen
gesteigerten Unlöslichkeitsmachungseffekt gemäß der Erfindung
verbessert wird.
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Bei den meisten Anwendungsgebieten, auf denen die Erfindung verwendet werden kann, wird der oder die gewünschten
biologische(n) Testbestandteil(e) mit der wäßrigen Reagenslösung gemäß der Erfindung vermischt und es wird
über eine vorgewählte Zeitspanne, z.B. bei Raumtemperatur (20 bis 25°C) ungefähr 1 h, inkubiert und sodann auf
einer geeigneten Instrumentierung, z.B. einem Nephelometer im Falle einer nephelometrisehen Analyse, abgelesen.
Die Ergebnisse dieser Testproben v/erden mit Referenzproben verglichen, um die unbekannte Konzentration zu ermitteln.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beispiel j[
Eine Reagenslösung wird hergestellt, indem 25 Gewichtsteile Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 4000
mit 75 Gewichtsteilen Pluronic F-38 vermischt werden. Das Gemisch wird in normaler Kochsalzlösung (0,9% NaCl) zu
einer Konzentration von 8 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, aufgelöst. Diese Lösung kann entweder, z.B. mit
einem Antiserum, zu einer Mischkonzentration von k% (HLB-Verhältnis
= 1,115) wie in Stufe 5 des Beispiels 5 vor der Inkubierung verdünnt v/erden und sodann direkt bei
der immunologischen Analyse verwendet werden oder sie kann in der 8?oigen Form gehalten werden, bis sie zum Gebrauch
fertig ist.
Beispiel 2
Das Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß
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ein Polyathylenglykol mit einem Molekulargewicht von 6000
anstelle der äquivalenten Menge des Materials mit einem Molekulargewicht von 4000 verwendet wird.
Beispiel 3
Das Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß PIuronic
F-68 anstelle der äquivalenten Menge von F-38 verwendet wird.
Beispiel 4
Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Produkte Tetronic 707, 908, 1107, 1307, 1508, Plurafac 17R8,
25R8, D25, A38 und A39, Pluronic L-125, Arlacel 165 und
G-3000 anstelle von F-38 in variierenden Mengen bei einer Versuchsreihe zur Herstellung einer weiten Vielzahl von
Reagenslösungen verwendet werden.
Beispiel 5
Die immunologischen Reagenslösungen, hergestellt in den Beispielen 1 bis 4, werden bei gesonderten nephelometrischen
Analysen von Immunoglobulinen (IgA, IgG, IgM), von Komplement C3 und von Transferrin verwendet. Dabei wird
jede Analyse wie folgt durchgeführt:
1. Referenzkontrollen Nr. 1, 2, 3» 4,· 5, 6 (mit bekannter
Zusammensetzung) für jeden biologischen Bestandteil werden 1 : 100 in Kochsalzlösung verdünnt
.
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2. Die Bestimmungsproben werden in ähnlicher Weise in Kochsalzlösung 1 : 100 verdünnt.
3. Vorverdünnte Antiseren für IgG, IgM, IgA, C3 und Transferrin v/erden jeweils mit dem 8^igen Gemisch
des immunologischen Reagenses von Beispielen 1, 2, 3 und 4 (je nach dem Einzelfall) 1 : 2 verdünnt
und durch Umkehren gemischt, wodurch eine h%ige
Konzentration des Polyäthylenglykols und des nicht-ionogenen oberflächenaktiven Mittels in der
Lösung und ein errechneter HLB-¥ert von 0,7 bis 1,7 in allen Fällen erhalten werden.
4. Das Antiserum wird durch ein 0,45 η -Milliporenfilter
filtriert.
5. Eine Reihe von Reagensgläschen (Wegwerf-Kulturröhrchen
mit den Abmessungen 10 mm χ 75 mm) sowie geeignet markierte Blind-, Referenzkontrollproben
Nr. 1, 2, 3, 4, 5, 6 und Bestimmungsproben werden hergestellt.
6. In jedes Röhrchen werden 1 ml des verdünnten Gemisches des Antiserums und des Reagenses, hergestellt
in Stufe 3, gegeben.
7. Zu den entsprechenden Röhrchen werden 25 λΐΐ der
Referenzprobe und der Verdünnungen der Bestimmungsproben für IgG, IgA und Transferrin (100 ill
für IgM und C3) gegeben.
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8. Das entsprechende Blindröhrchen erhält dementsprechend
25 oder 100 iil Kochsalzlösung.
9. Die Röhrchen werden durch Umkehren vermischt und 1 h bei Raumtemperatur (20 bis 25 C) inkubiert.
10. Blindproben werden hergestellt, indem 1 ml der filtrierten Reagentien der Beispiele 1 bis 4 (je
nach dem Einzelfall), hergestellt wie in Stufe 3» verwendet wird, mit der Ausnahme, daß die 8^ige
Lösung mit Kochsalzlösung anstelle mit Antiserum verdünnt wird. Die Blindproben werden in identisch
markierte Röhrchen wie in den vorherigen Stufen 5 und 6 gegeben.
11. Die gleichen Referenz- und Probevolumina werden zu jedem Röhrchen wie zuvor in Stufe 7 gegeben.
12. Alle Röhrchen werden in einem Laser-Nephelometer
PDQ™ (Hyland Laboratories) für d
zentuale Lichtstreuung abgelesen.
φίντ
PDQ (Hyland Laboratories) für die relative pro-
13· Die Blindproben werden abgelesen und elektronisch
von den Reaktionswerten durch das Instrument abgezogen.
14. Die Referenzergebnisse werden auf lineares graphisches
Papier als relative prozentuale Lichtstreuung gegen die Konzentration der Referenzproben aufgetragen
.
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15· Die Vierte für die Bestimmungsproben werden bestimmt, indem sie aus der Referenzkurve abgelesen
werden.
Die bei dieser Probe verwendeten immunologischen Reagentien gemäß der Erfindung lieferten eine erheblich größere
Ausfällung des Antigen/Antikörper-Komplexes, eine größere Linearität über einen weiteren Bereich und eine größere
Empfindlichkeit als ein Reagens, das nur Polyäthylenglykol allein enthält.
Beispiel 6
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung des immunologischen Reagenses gemäß der Erfindung bei der radioimmunologischen
Bestimmung von menschlichem thyroidstimulierenden Hormon (HTSH).
Eine Probe des erfindungsgemäßen immunologischen Reagenses wurde hergestellt, indem 8,4 ml einer 5%igen Lösung
von Polyäthylenglykol in O,9?oiger Kochsalzlösung mit
20 ml 6%iger nicht-ionogener Netzmittelösung von Pluronic
F-38 vermischt wurden. Das Volumen des Gemisches wurde sodann mit O,9?oiger Kochsalzlösung auf 30 ml eingestellt,
wodurch eine Endreagenskonzentration von 1,4$
Polyäthylenglykol und 4,2% F-3S erhalten wurde.
Die radioimmunologische Untersuchung wurde wie folgt vorgenommen:
0,050 ml Kaninchenanti-HTSH, absorbiert mit menschlichem Choriongonadotropin (HCG), wurden mit 0,200 ml HTSH-
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Standards variierender Stärke vermischt. 0,50 ml eines Phosphatpuffers
mit einem pH-Wert von 7,4 wurden sodann zu dem Gemisch gegeben und das Gemisch wurde 2 h bei 37°C inkubiert.
Zu diesem Zeitpunkt wurden 1,00 ml HTSH, markiert
125
mit J , zugesetzt und das Gemisch wurde weitere 3 h bei 37 C inkubiert. 0,1 ml des wie oben hergestellten Reagenses
gemäß der Erfindung wurden sodann zugegeben und das Gemisch wurde 1 h bei Raumtemperatur inkubiert. Aufgrund
der Verdünnung des Reagenses nach Zugabe zu dem Gemisch wurde die Konzentration von Polyäthylenglykol und
F-38 von 1,4 bzw. 4,2% auf 1 bzw. 3 Gew.-% vermindert.
Das Gemisch wurde hierauf 10 min bei 1000 χ 9 zentrifugiert. Wenn ein Waschen der zentrifugierten Feststoffe
erforderlich ist, muß die Waschlösung die gleiche Konzentration enthalten wie das erfindungsgemäße Reagens
zu dem Zeitpunkt, wo das Reagens zuerst in der Analyse verwendet wird, d.h. Λ% Polyäthylenglykol und 3% F-38.
Die überstehende Flüssigkeit wurde sodann dekantiert und der Niederschlag wurde gezählt. Dieses Vorgehen wurde
für eine Vielzahl von unterschiedlichen HTSH-Standards
wiederholt und eine Standardkurve wurde hergestellt, indem die Zählungen der verschiedenen Niederschläge gegen
die Konzentration des entsprechenden HTSH-Standards aufgetragen wurden.
Als die Standardkurve einmal aufgestellt worden war, wurde sodann die Untersuchung mit den Bestimmungsproben nach
der oben beschriebenen Arbeitsweise vorgenommen, mit der Ausnahme, daß der HTSH-Standard durch die Testprobe
ersetzt wurde- Der HTSH-Wert bei der Testprobe konnte sodann ohne weiteres vom Ort der Ausfällungszählung auf
der Standardkurve ermittelt werden.
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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Reagenslösung steigerte das Ausmaß des Niederschlags, der gebildet wurde,
im Vergleich zu der Verwendung eines Reagenses, bei
dem nur Polyäthylenglykol allein verwendet worden" war.
Hierdurch wurde eine verbesserte radioimmunologische
Untersuchung erhalten.
Geeignete nephelometrische Untersuchungsergebnisse können
auch ohne das Vorhandensein des Polyäthylenglykols, z.B. mit einer wäßrigen Lösung, die etwa 4 Ge\r.-% des
Blockcopolymeren aus Äthylenoxid und Polyoxypropylenpolymerem enthält, erhalten werden. Jedoch wird das oben
beschriebene Gemisch aus Blockcopolymerem und Polyäthylenglykol zur Erzielung optimaler Ergebnisse bevorzugt.
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